Initiée en 2015, l’initiative 4 pour 1 000 vise à encourager le stockage de carbone dans les sols pour compenser les émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique. Le centre de recherche Rittmo de Colmar, qui figure parmi les premiers signataires de cette initiative, a organisé ses 27e rencontres professionnelles sur le thème de l’enrichissement des sols en matière organique.
De par leur capacité à fixer du carbone, les sols apparaissent comme une solution pour contrer les effets sur le climat des émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique. La communauté scientifique se penche donc de plus belle sur les sols, et va de découvertes en découvertes. Car, et les rencontres professionnelles Rittmo l’ont une fois de plus démontré, le fonctionnement du sol est si complexe, qu’il est difficile d’en avoir une vision à la fois fidèle, simple et globale. Certaines théories, jusqu’ici largement répandues, sont mises en touche par les dernières avancées de la recherche. De nouvelles théories émergent, et d’autres demeurent. Il est ainsi couramment admis par la communauté scientifique qu’il suffirait d’augmenter chaque année de 4 ‰ la quantité de carbone stockée dans les sols pour compenser l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine. Cette théorie sous-tend l’initiative 4 pour 1 000, « qui propose de mettre en œuvre un stockage durable et pérenne du carbone dans les sols au profit de la lutte contre le changement climatique, mais aussi de leur fertilité », a déclaré Michel Mustin, président de Rittmo, en introduction des 27e rencontres professionnelles du centre de recherche. Car l’un ne pourra pas se faire sans l’autre, au risque de voir les agriculteurs se détourner de ce projet. Il faudra même aller plus loin, estime Michel Mustin, et mettre en œuvre des mécanismes de certification et de soutien financier, sur la base de référentiels, qui requerront donc des méthodes de mesure fiables. Et puis il s’agira aussi de démontrer que le stockage du carbone « a bien les effets attendus » !
La priorité : maintenir le stock existant
Claire Chenu, enseignante-chercheuse à AgroParisTech, a présenté les processus et les facteurs d’enrichissement des sols en carbones. « La matière organique constitue la ressource trophique pour l’activité biologique du sol, qui la consomme par biodégradation et minéralisation », a-t-elle rappelé. Le carbone constitue environ la moitié de sa composition. Les molécules de matière organique résident pour des temps très variables dans le sol, de quelques jours à quelques siècles, en fonction de leur nature, de l’abondance des décomposeurs, des facteurs pédoclimatiques et des pratiques agricoles. Et c’est tant mieux, parce qu’il faut à la fois des molécules qui se dégradent vite, pour entretenir la fonctionnalité du sol, et d’autres qui se dégradent plus lentement, surtout si on veut stocker davantage de carbone dans les sols. Ce qui peut se faire en actionnant deux leviers : augmenter les entrées, ou diminuer les sorties. Mais il apparaît plus efficace de chercher à augmenter les entrées de carbone que d’essayer de réduire la minéralisation. Et, si les mécanismes de stockage du carbone sont encore imparfaitement connus, trois choses sont sûres : « Le stockage est lent, plafonné, et réversible. » Alors que le déstockage de carbone peut être rapide et important. « La priorité est donc de maintenir le stock existant », en conclut Claire Chenu.
Le non-labour déplace le stock sans l’augmenter
Il est donc intéressant de savoir comment ce stock se forme, donc comment évolue la matière organique dans le sol : « Les dernières études démontrent qu’elle est progressivement découpée en éléments plus simples par les micro-organismes. Il n’y a pas de reformation de molécules complexes au sein du sol. Et aucune molécule de matière organique ne reste plus de 50 ans dans le sol, hormis les charbons. Les matières organiques persistantes seraient rendues inaccessibles à l’action des micro-organismes, par exemple par une protection physique, qui serait détruite par le travail du sol », a décrit Claire Chenu. Elle a ensuite présenté les résultats d’une méta-analyse du carbone stocké en non-labour et en labour : « Les quantités de carbone supplémentaire stockées apparaissent nettement inférieures à ce qui avait été anticipé, et très variables, ce qui suggère que le non-labour déplace la matière organique en surface, ce qui est très bien, mais ne permet pas de stocker davantage de carbone. »
Des sols inégaux face à la capacité de stockage
La matière organique peut aussi être piégée, notamment sur les argiles. « La nature et l’abondance de la phase minérale du sol seraient donc un facteur majeur de stabilisation du carbone dans les sols. Et la quantité de carbone associée aux argiles et aux limons fins serait plafonnée, ce qui suggère une limitation de la quantité de carbone séquestrée imposée par la texture du sol. On parle de limite de saturation », a détaillé Claire Chenu. Au regard de ces éléments, il apparaît donc pertinent d’identifier où porter les efforts pour stocker du carbone, c’est-à-dire les sols où règne un déficit de saturation.
Et puis, dans les sols, le carbone organique se trouve en interaction biotique avec la vie du sol, qui en assimile une partie pour en faire de la biomasse, et en expire une autre partie sous forme de CO2. On sait par exemple que le rendement d’assimilation, soit la part de carbone allant à la biomasse sur la totalité du carbone utilisé par les micro-organismes, est supérieur chez les champignons que chez les bactéries. Et on peut donc supposer qu’il est possible de contrôler l’assimilation du carbone organique en faisant varier la composition de la communauté microbienne des sols. Le priming effect, c’est-à-dire le fait que l’apport de matière organique fraîche provoque une surminéralisation de la matière organique déjà stockée dans le sol, va dans le même sens : « L’apport de matières organiques stimule les bactéries, puis les champignons, qui libèrent des enzymes leur permettant de décomposer des composés organiques pauvres en énergie et riches en azote. Les plantes peuvent initier cette boucle en exsudant certaines molécules, ce qui aboutit à la libération d’éléments minéraux, nourrissant la plante en retour. Cet effet serait dépendant à la fois de l’état de la communauté microbienne du sol, et du C/N de la biomasse apportée. La persistance de la matière organique à plus ou moins long terme relève donc bien d’une caractéristique propre à chaque écosystème. »
La couverture permanente des sols augmente les entrées
Pour stocker efficacement du carbone, il apparaît plus pertinent de travailler sur les racines que sur les parties aériennes. Sous cet éclairage, les prairies, les cultures intermédiaires apparaissent comme des leviers particulièrement intéressants. « Il semble également plus pertinent de stocker du carbone en profondeur, car la matière organique persiste plus longtemps dans les horizons profonds, d’où l’intérêt de l’agroforesterie ». La comparaison de différents systèmes de culture révèle que l’agriculture de conservation, qui combine non-labour et couverture permanente des sols, permettrait de stocker plus de carbone que l’agriculture conventionnelle, bas intrants ou encore biologique. Pour Claire Chenu, ce résultat s’explique surtout par l’augmentation des entrées, liée à la couverture permanente des sols.
« Enrichir les sols en matière organique, c’est possible. Cela met en jeu de nombreux processus et facteurs qui doivent encore être affinés. Mais nous disposons déjà de suffisamment d’éléments pour entreprendre », a conclu Claire Chenu.
