Influence de l’occupation de sol sur le COS

I.5 Influence de l’occupation de sol et du type d’utilisation de terre sur le COS
Les couverts végétaux présentent deux intérêts majeurs pour le carbone du sol :
* Ils apportent et reconstituent l’humus par la restitution de la biomasse produite (aérienne et racinaire). L’impact sera bénéfique à court et moyen terme sur le niveau organique du sol.
* Ils permettent d’optimiser la couverture des sols et d’éviter les sols nus. Ainsi, ils boostent la biomasse microbienne lors du cycle de vie de la plante par la rhizodéposition issue de leurs racines (Aguer, 2015).
Bien que les formes de C organiques et inorganiques soient toutes deux présentes dans les sols, l’affectation et l’exploitation des terres ont généralement un impact plus grand sur les stocks de C organiques. (Aalde et al., 2006) Par exemple, la mise en culture d’un sol initialement sous prairie ou forêt engendre une diminution du stock deux fois plus rapide qu’une augmentation du stock liée à une conversion inverse des terres (Vigot, 2012).
Les sols sous forêt présentent les stocks organiques les plus élevés ; ces stocks diminuent sous prairies et sous cultures. Sous cultures, les stocks de carbone sont relativement élevés sous canne. Dans les sols à texture sableuse, ces stocks organiques sous canne avoisinent ceux mesurés sous prairies et dépassent, dans certains cas, les stocks mesurés sous forêt. Sous prairie la diminution des stocks en carbone varie avec la texture de 10 à près de 16 % des stocks organiques mesurés sous forêt. Sous cultures, ces diminutions varient avec la texture de 35 à 50 %, en moyenne, des stocks organiques mesurés sous forêt (Blanchart & Bernoux, 2005).
Selon Aalde et al. (2006), l’influence de l’affectation et de l’exploitation des terres sur le C organique des sols est totalement différente dans les sols minéraux, par rapport aux sols de type organique. Les sols organiques (par exemple la tourbe et la terre noire) ont un minimum de 12 à 20% de matière organique par masse, et se développent dans les conditions mal drainées de terres humides. Tous les autres sols sont classés par types de sols minéraux, et généralement renferment des quantités relativement faibles de matière organique, dans des conditions modérément à bien drainées, et sont prédominants dans la plupart des écosystèmes, sauf dans les terres humides.
1) Les plantations forestières
Toutes les plantations forestières n’engendrent pas forcément une séquestration du carbone dans le sol. Si la conversion de terres arables et/ou dégradées en plantations (Eucalyptus, Pinus, agroforêt, etc.) peut s’accompagner d’une augmentation du COS, il est moins évident que la conversion d’un pâturage ou d’une forêt primaire s’accompagne d’un bilan positif. En effet, malgré une biomasse végétale peu élevée, le sol d’un pâturage est en général stable, formé de nombreux agrégats qui limitent l’érosion et le lessivage de la matière organique, et il bénéficie d’ajouts de matière organique non négligeables. La conversion d’une forêt primaire en une plantation s’accompagne de l’exportation d’une grande partie de la matière organique contenue dans la végétation forestière originelle. De plus, la conversion d’un pâturage ou d’une forêt primaire en plantation forestière s’accompagne d’une phase de préparation du terrain pendant laquelle le labour favorise des pertes de C.
L’âge des plantations et la pluviométrie aussi influencent les variations de COS et doivent être pris en compte. D’une part, le COS dans une plantation se reconstitue avec le temps et devient proche de celui initial à partir de quarante ans. D’autre part, la pluviométrie influence les phénomènes d’érosion et de drainage et ainsi la perte de COS. De plus, dans des conditions climatiques sèches, le COS initial a tendance à se conserver alors que dans des conditions pluviométriques supérieures à 1 500 mm/an, les pertes de Cos sont de l’ordre de 23 %.
D’une manière générale, l’impact du boisement sur les stocks de COS varie en fonction du type d’occupation du sol présent avant la conversion, du type de plantation, de sa composition floristique et de son âge (Marco et al., 2010)
2) Les jachères
Dans les jachères de longue durée (sup à 10 ans), la végétation peut évoluer suivant deux séries de parcelles agroécologiques distinctes : l’une correspondrait à des parcelles proches de formations forestières et qui subissent peu de périodes de culture, l’autre indiquerait un équilibre de savanes où la culture itinérante a été largement pratiquée. C’est dans la première qu’on observe une augmentation élevée du carbone organique du sol par rapport au second. En revanche, les parcelles cultivées ou jachère inferieurs à 10 ans ne présentent pas de teneur en carbone significativement différente (Masse, 2007).
3) Les prairies
Les prairies temporaires sont réputées pour accumuler des quantités importantes de matières organiques au cours de leur “carrière”. Cependant, leur retournement et leur mise en culture conduit à une minéralisation rapide des MOS accumulées pendant le fonctionnement de l’écosystème prairial ainsi qu’à la minéralisation de la matière végétale fraîche enfouie lors du labour (racines et parties aériennes). Cette minéralisation des MOS conduit à des flux de CO2 vers l’atmosphère (Chabbi & Lemaire, 2007).
En climat tempéré, les stocks de carbone de sol d’une prairie naturelle peuvent être identiques ou proches de celle d’une forêt mais restent toujours supérieurs à celles des champs cultivés et ceci varie plus avec l’altitude (Saugier, 2003).
4) Impacte de l’agriculture
Comme dit précédemment, la séquestration (ou non) de carbone dans un sol résulte en fait du bilan de deux dynamiques opposées de la matière organique : l’humification (qui tend à séquestrer du carbone) et la minéralisation (qui tend à en déstocker). Ces deux processus, en interaction permanente, trouvent un équilibre qui dépend des conditions environnementales et des pratiques agricoles, et qui fluctue constamment avec elles (Balaguer, 2015).
Les pratiques agricoles comme le déboisement, les retournements de prairie, le travail du sol fréquent sont susceptibles de provoquer la diminution du stock de carbone dans les sols. Le stock initial de carbone organique joue également sur la cinétique de l’évolution (Swiderski et al. 2012).
* Les systèmes de culture et le travail de sol
Le travail de sol influence la concentration du sol en carbone organique. Le carbone organique total du sol est plus élevé dans les couches superficielles (0-7 cm) sous le non labour que sous le labour conventionnel. Dans la couche de 7-20 cm sa variation n’est pas significative dans les deux types de labour. Le non retournement du sol sous le non labour est responsable de l’accumulation du carbone organique à la surface du sol, alors que le contenu faible en carbone du sol sous le labour conventionnel peut être imputé à une minéralisation élevée (Saber & Mrabet, 2002).
En agriculture biologique caractérisé par un labour réduit et des intrants modère (utilisation du fumier uniquement), le potentiel de stockage du carbone organique du sol est plus élevé et augmente avec le temps par rapport à l’agriculture biologique conventionnel.(Bernoux et al., 2004 ; Chabbi & Lemaire, 2007 et Tosser et al., 2014)



Figure 1. Evolution du stock de carbone en fonction du travail du sol selon l’INRA en 2002 (Vigot, 2012)
Le type de culture et leurs exigences peuvent influencer le stock de COS. Balesdent & Recous (1997) ont remarqué dans les essais de 18 à 22 ans des parcelles en monoculture de maïs avec labour et restitution des résidus de récolte que le carbone organique de sol avait une variation croissante mais presque stationnaire.
* Le mode de gestion du sol
Le non-travail (ou le travail réduit) ne suffit pas, à lui seul, à maintenir ou augmenter le stock de carbone, donc de matières organiques, d’un sol cultivé (Balaguer, 2015). En principe, la quantité de COS stockée dans un sol donné dépend d’un équilibre entre la quantité de C qui entre dans le sol et celle qui en sort, comme résultat de la minéralisation microbienne et, dans de moindres proportions, celle qui est lessivée sous forme de CO dissout. A l’échelle locale, du paysage ou de la région, l’érosion ou des dépôts sur le sol peuvent aussi entraîner un gain ou une perte de C, amenant une redistribution du C dans le sol. La quantité de COS stocké est donc principalement contrôlée par la gestion de la quantité et du type de résidus organiques qui entrent dans le sol (c’est-à-dire les apports de C organique dans le système sol) et par la minimisation des pertes du C du sol (Saber & Mrabet, 2002). Toutefois, les études de McConkey et al. (2001) démontrent qu’avec une bonne gestion du sol sur une longue période, la matière organique du sol présente peu de changement avec le temps.