L’Agroforesterie, un outil de séquestration du carbone en agriculture

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CONTEXTE ET ENJEUX CLIMATIQUES

Le changement climatique défraye tous les jours la chronique en ce mois de décembre à l’occasion de la conférence internationale de Copenhague. Un réchauffement climatique de l’ordre de 2°C d’ici 2100 est désormais inévitable. La sonnette d’alarme a été tirée, mais les mesures et les objectifs de réduction des gaz à effet de serre (moins 20% d’ici 2020) sont restés bien en deçà des préconisations de la communauté scientifique (Lepage 2009, Monbiot 2009). L’urgence est de mettre en place le plus rapidement possible des mesures effectives et économiques de réduction de Gaz à Effet de Serre (GES) et de Captage et Stockage de Carbone (CSC) pour éviter un réchauffement de 4°C ou plus. Le Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) a estimé que les émissions mondiales de gaz à effet de serre anthropiques dépassent les 50 Gt équivalent CO2 par an. L’agriculture produit 13.5 % du total des émissions de GES ; l’industrie, 19,4 % ; l’approvisionnement énergétique restant le premier poste d’émissions de GES avec 25,9 % du total des émissions (GIEC 2007). La teneur en carbone totale des écosystèmes forestiers s’élèvent à 638 milliards de tonnes, dont la moitié (321 milliards de tonnes) en biomasse forestière et en bois mort, soit une quantité supérieure à la quantité de carbone actuellement présente dans l’atmosphère. Le déboisement et la dégradation du couvert forestier sont les principales sources d’émissions de carbone provenant du secteur forestier et produisent 17.4 % des émissions mondiales de GES (Nation Unies 2009). En France, les émissions annuelles de CO2 en 2007 sont chiffrées à 531 Mt éq. CO2 (MEED 20071), dont 20 % pour l’agriculture et la sylviculture (secteurs confondus). Selon cet inventaire, le secteur agricole affiche globalement une tendance à la diminution depuis 1990. Cette baisse serait due à la diminution des quantités d’engrais utilisées alors que les autres postes restent stables. Si, le niveau de 2007 est de 11 % inférieur au niveau de 1990, la contribution de ce secteur aux réductions totales des émissions de GES pourrait néanmoins être mieux mise à profit. Sur le territoire français, les estimations du stock de carbone organique sont de l’ordre de 3.1 milliards de tonnes. La capacité de stockage potentiel serait de 1 à 3 millions t C/an sur une période de 20 ans ce qui représenterait 1 à 2 % des émissions françaises (Arrouays 2002). Les compartiments de la biosphère susceptible de stocker du carbone à ce rythme sont le bois et les matières organiques des sols (Balesdent et al. 2005). L’occupation et la gestion des sols sont directement liées à la capacité de ceux-ci à pouvoir emmagasiner du carbone, soit temporairement dans la biomasse, soit plus durablement dans les sols. Les forêts, les plantations et les arbres champêtres, sont ainsi des puits potentiels de carbone. En agroforesterie, les arbres se distinguent par 2 aspects :
- Leur enracinement est plus profond. En effet, du fait de l’environnement cultivé et de son relatif isolement, les racines des arbres agroforestiers descendent plus profondément dans les couches du sol que celles des arbres forestiers (Mulia and Dupraz 2006).
- Les arbres agroforestiers poussent plus vite et produisent plus de biomasse. Les arbres agroforestiers sont des arbres de pleine lumière et bénéficient d’un environnement qu’il leur est favorable (fertilisation de la culture, faible concurrence entre eux, travail du sol) (Dupraz and Liagre 2008). A âge égal, ils produisent ainsi 3 fois plus de biomasse par arbre (Gavaland and Burnel 2005).
- Les arbres agroforestiers poussent plus vite et produisent plus de biomasse. Les arbres agroforestiers sont des arbres de pleine lumière et bénéficient d’un environnement qu’il leur est favorable (fertilisation de la culture, faible concurrence entre eux, travail du sol) (Dupraz and Liagre 2008). A âge égal, ils produisent ainsi 3 fois plus de biomasse par arbre (Gavaland and Burnel 2005).

De ce fait les systèmes agroforestiers, outre leurs bénéfices environnementaux et productifs, représentent un outil intégré pour la séquestration de carbone en agriculture. L’accueil et l’intérêt que portent les agriculteurs et les collectivités locales à l’agroforesterie suggèrent que l’adoption de ce type de systèmes, en termes de surface en France et en Europe, pourrait représenter un moyen intéressant pour atteindre les objectifs de réduction d’émissions de GES pris par les Etats membres. D’autant plus que le carbone séquestré par les systèmes agroforestiers pourrait être acheté et échangé sur le marché européen du carbone. Ce document présente :
- les mécanismes du marché du carbone européen et dans quelle mesure les quantités de carbone séquestrées par les systèmes agroforestiers pourraient y être intégrées
- le potentiel de séquestration des systèmes agroforestiers en milieu tropical et tempéré
- une évaluation prospective en termes de surfaces et de quantités de carbone en France et la contribution de l’agroforesterie aux efforts de réductions d’émissions de GES

DE KYOTO (1997) A COPENHAGUE (2009)

Selon deux articles du protocole de Kyoto de 1997, dans la réalisation de leurs engagements quantitatifs de réduction d’émissions (QELRC), les pays de l’Annexe I (pays industrialisés) peuvent prendre en compte les puits biosphériques de carbone créés par l’Utilisation des Terres, ses Changements et les Forêts (UTCF), Land Use, Land Use Change and Forestry, (LULUCF en anglais).

Le Protocole de Kyoto autorise les pays signataires à décompter de leurs émissions de gaz à effet de serre la séquestration de GES induite par des "activités supplémentaires". Ces activités visent principalement le piégeage de carbone dans la biomasse et dans les sols. Cela concerne d’une part les opérations de boisement (Article 3.3 du Protocole) ; le secteur agricole et la gestion forestière d’autre part (Article 3.4 du Protocole3) qui sont définies dans le LULUCF des accords de Marrakesh.

Depuis la rédaction du Protocole de Kyoto, les négociations se poursuivent, dans le cadre des Conférences des parties (CoP) annuelles. Elles sont alimentées par des travaux scientifiques (recherches et expertises), menés par un groupe international d’experts, le GIEC, qui a notamment rendu en 2000 un rapport sur les activités "LULUCF". Alors que l’agroforesterie en milieu tropical (éligibles pour les pays hors Annexe 1) fait partie de cette liste d’activités anthropiques additionnelles, avec un potentiel net de séquestration élevé de 586 Mt C/an si 30% des 630 millions d’hectares ciblés étaient convertis, l’agroforesterie dans les pays de l’Annexe 1 ne font l’objet d’aucune estimation (IPCC 2000), suggérant que l’agroforesterie « tempérée » n’est pas une pratique suffisamment documentée pour être comptabilisée au sein de cette liste. Dès lors, l’agroforesterie tempérée n’est pas « lisible » dans le champ des activités additionnelles ayant un potentiel de séquestration. Depuis, la recherche et développement en agroforesterie tempérée a progressé et ce document de travail fait état des dernières données disponibles quant au potentiel de séquestration de carbone des systèmes agroforestiers et de l’importance de ces pratiques dans les engagements de réduction des émissions de GES de la France.

LE MARCHE DU CARBONE

Le Protocole de Kyoto prévoit des engagements de réductions pour certains pays (les pays de l’Annexe I) et des mécanismes de flexibilité (Figure 2). Chaque pays de l’Annexe I ayant ratifié le Protocole reçoit une allocation initiale de permis d’émissions4 (ou droits à émettre) correspondant à son engagement de réduction. Les permis sont détenus par les gouvernements des pays du Nord qui peuvent se les échanger. Ce système est dit "capand- trade", c’est à dire un système ou l’on fixe un objectif de réduction d’émissions avec possibilité d’échanger des permis.

Deux mécanismes de flexibilité font intervenir des projets, il s’agit de la Mise en Oeuvre Conjointe (MOC) ou Joint Implementation (JI en anglais) et du Mécanisme pour un Développement Propre (MDP) ou Clean Development Mechanism (CDM en anglais). Dans le cadre de ces mécanismes, des projets génèrent des crédits proportionnellement à leur contribution à l’atténuation du changement climatique et peuvent les vendre à des pays de l’Annexe I.

En Europe, le Système Communautaire d’Echange de Quotas d’Emission de gaz à effet de serre (SCEQE) ou European Union Emissions Trading Scheme (EU ETS en anglais) est la mise en application au niveau de l’Union européenne (directive 2003/87/CE ) d’un marché du carbone (marché d’engagement) prévu dans le cadre du protocole de Kyoto. Il concerne environ 12.000 sites industriels émetteurs de gaz à effet de serre en Europe. Une entreprise qui ne respectera pas ses engagements se verra attribuée une pénalité de 100 € (à partir de 2008) par tonne de CO2 émise en plus de son quota. Le marché européen est connecté au marché MDP. Selon la directive "projets" (directive 2004/101/EC), les entreprises européennes peuvent également avoir recours à des crédits issus de projets MDP ou MOC en plus des quotas internes à l’Europe. Le marché a été organisé en phases. La période 2005-2007 a été la phase pilote de test. La seconde période couvre 2008-2012. Au début de chaque phase, chaque État-Membre élabore un Plan National d’Allocation des Quotas (PNAQ) qui doit être approuvé par la Commission Européenne.

Au delà de l’échange de permis il est possible d’effectuer des transactions entre un projet et une entité désireuse de compenser ses émissions. Le projet peut être de réduction d’émissions (projet énergétique ou industriel) ou d’absorption (projet forestier).

Deux mécanismes de flexibilité du Protocole de Kyoto, le MDP et la MOC, impliquent des projets et permettent des transactions de crédits, appelés les Unités de Réduction des Emissions (URE) ou Emission Reduction Units (ERU en anglais) pour la MOC et les Unités de Réduction Certifiée des Emissions (URCE) ou Certified Emission Reductions (CER en anglais) pour le MDP.

Les deux types de transactions, marchés de permis et transactions avec des projets, présentent des risques différents. Dans le cas d’un marché de permis, l’échange est simple et peu risqué car le bien à échanger existe avant la transaction. Au contraire, dans le cas d’un projet, la délivrance du crédit dépend de la mise en oeuvre du projet, de son additionnalité et de son acceptation aux différentes étapes du cycle de projet.

Par conséquent, les risques de non création du crédit (non performance du projet, non validation des crédits, risques institutionnels) viennent s’ajouter aux autres risques de non livraison du crédit (Lecocq, 2006).

Pour atteindre son quota, une entreprise européenne peut comptabiliser des permis échangés sur le marché européen ou des crédits de projets MDP et MOC.

SEQUESTRATION DE CARBONE DES SYSTEMES AGROFORESTIERS EN MILIEU TROPICAL

L’agroforesterie, association des arbres aux cultures ou aux pâturages, peut représenter une alternative durable au déboisement et à la culture itinérante, système de culture encore très répandu sous les tropiques. L’agroforesterie est reconnue comme une activité capable de séquestrer du carbone par l’UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) dans le cadre des mesures de reforestation et de plantation. Ce plus grand potentiel de fixation vient d’une meilleure efficience de capture et d’utilisation des ressources, comparée à des systèmes en monoculture.

Le potentiel de séquestration du carbone des systèmes agroforestiers est largement étudié sous les tropiques. On compte plus de 266 articles, majoritairement parus dans les 15 dernières années, sous les mots clefs « agroforesterie » et « séquestration de carbone » (Nair et al. 2009b,). Même si des estimations sont disponibles, le manque de rigueur scientifique et le nombre de facteurs influençant ces estimations (conditions agroécologiques, facteurs locaux, pratiques de gestion), nous forcent à rester prudent et à ne pas généraliser. Les estimations disponibles concernant la séquestration du carbone sont calculées en combinant la moyenne du stock aérien sur une période de temps déterminée et le stock du carbone dans le sol. Nair et al. 2009b, suggèrent des valeurs de séquestration de carbone dans le compartiment du sol5 sont de l’ordre de 5 à 10 KgC/ha (sur une période de 25 ans) dans les parcs agroforestiers extensifs des régions arides et semi-arides et entre 100 et 250 KgC/ha (sur une période de 10 ans) dans les systèmes agroforestiers multi-étagés des tropiques humides.

On estime à environ 1 milliards d’hectares les surfaces en agroforesterie dans le monde (Nair et al.2009a). Mais le potentiel de développement est élevé si l’on considère les terres en friches ou dégradées. D’après le rapport du GIECC (IPCC 2000), si on converti 30% de la superficie potentiellement convertible en agroforesterie dans les pays hors Annexe I (soit 630 millions d’hectares au total), d’ici 2040, cela engendrerait un potentiel net de séquestration de carbone de 586 millions de tC/an soit environ 17.5 Gt de C pour la période 2010 – 2040. Oelbermann et al (2004) indiquent également que le potentiel de stockage de carbone par conversion de parcelles agricoles en parcelles agroforestières est très élevé à l’échelle mondiale : ils estiment que les systèmes agroforestiers pourraient stocker dans leur biomasse aérienne 2,1 Gt C/an en zone tropicale et 1,9 Gt C/an en zone tempérée.

SEQUESTRATION DE CARBONE PAR LES SYSTEMES AGROFORESTIERS TEMPÉRÉS

On distinguera d’une part la fonction de fixation de carbone (photosynthèse) et la fonction de stockage de carbone (création d’un stock de carbone dans le temps). Shroeder (1994) suggère que la valeur médiane pour le taux de stockage de carbone dans la biomasse aérienne est de presque 4 tC/ha/an en zone tempérée sur un période de 30 ans. Cependant, l’article montre le peu d’études consacrées à ce sujet (n=4) jusque dans les années 1990, et le manque de précision quant aux espèces d’arbres et aux densités mises en jeu. La recherche en agroforesterie tempérée sur la thématique de la séquestration du carbone provient essentiellement de la France, du Canada et des Etats-Unis. Ces derniers sont notamment en avance au niveau des estimations de surface et des estimations de potentiel de stockage.

La définition anglo-saxonne de l’agroforesterie étant plus large que celle que nous avons développée en France, les haies (brise vent, ripisylve) et même les taillis à courte rotation se retrouve sous la bannière de l’agroforesterie. Nous nous focaliserons par la suite uniquement sur les systèmes agroforestiers suivants : alignements d’arbres et de cultures intercalaires et le silvopastoralisme.


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