La gestion des prairies en lien avec le stockage du carbone et les émission de GES

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La gestion des prairies en lien avec le stockage du carbone et les émission de GES

Katja Klumpp

To cite this version:

Katja Klumpp. La gestion des prairies en lien avec le stockage du carbone et les émission de GES.

CDC Climat Recherche, Nov 2014, Paris, France. �hal-02801682�

La gestion des prairies en lien avec le

stockage du carbone et les émissions GES

Katja Klumpp

CDC - Paris, 18 Novembre 2014

2

Part des activités dans les émissions agricoles (20%) en France en 2009

•la réduction des émissions de N

O et de CH

50% N

O 40% CH

10% CO

Citepa 2012

Drawn from data in Smith et al., 2007a.

•le stockage de carbone dans les sols et dans la biomasse

Voies d’atténuation principales

Prairie

- Une augmentation des stocks dans les sols de 0.2 % par an (6 Mt)

compenserait 4% des émissions

françaises de GES.

1.04

0.54 0.65 0.45

0.12 0.3

1.6 1.7

2.53

-0.81

1.6

-5.04

1.5

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3

Stockage C (Mg C/ha.yr)

Revue de la Littérature : Stockage C (Mg C/ha.an).

• Variation considérable lié au pédo-climat et à la gestion des prairies

Questions:

• Quels sont les modes de gestion de la prairie les plus favorables au stockage du carbone ?

• Quel est l’effet de la gestion et du climat sur ce stockage ?

• Quel est la contribution des autres émissions (N2O, CH4) ? Démarche:

• Analyse des données existantes des dispositifs prairiaux du réseaux ICOS –Europe

Exemple:

Utilisation des connaisances dans les analyses du cycle de vie

• 29 sites (depuis 2002; 173 site-années) -prairies permanentes (>5ans) -prairies temporaires

• gradient climatique

-Température (2 ° C à 15C ° )

-Précipitation (260mm à 1349mm) -C du sol (~4 à 72 kg C/m2)

•gradient pratique agricole

- Fertilisation N (0 à 320 kgN/ha/an en minéral/organique) - Fauche (C; 1 à 5 par an),

- Pâturage (G; 0.2 to 2 UGB/ha/an)

EU-Grasslands

Synthèses des données

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200

6 8 10 1412 1816

2000 600400

1000800 14001200

18001600 NEE (g C m

-2 yr-1 )

Temperature (°C)

Precipitation (mm) G

G / C

G

C G

/

C C/G G / C

C G

G /

C C/G

G

G G

C G

G

G / C

G

G G

G G / C C

C

C

G

C C

C C

C

G

C G

C

G

C

C G G

CG

G

CG G

G

G

G / C C

C C

C

G G

C C

G CC

G G

G

C C/G G

G C/G

G C C

G G

G

C

G / C

G

G / C C

G G C

C

C G G G

C C

C C

G

G G

G C

C

C

G

G C

G G

G G C

G / C

C G

C C

G C/G C

C C

G C

C G C G C C

Source C

Puits C

• NEE est lier aux précipitations et la température

Exchange net du carbone (NEE)

Estimation du bilan carbone de l’écosystème

De l’ Echange Net (NEE) au Stockage Net du Carbone (NCS)

(i.e. Allard et al. 2007, Soussana et al 2010):

[CO₂] = C’

Vertical wind = w’ CO₂flux = w’ c’

Echange net issue des tour à flux

X

X X

NCS = Entrées C – Sorties C

Equation du bilan carbone de l’écosystème

NCS= NEE + F _fumier – F _récolte - F _CH4-C - F produits animaux - F _lessivage

Bilan carbone

Net Carbon storage (NCS, g C m

yr

)

-600 -400 -200 0 200 400 600

Grazing Mowing All

Pratique agricole

71 (81)±13

67 (66)±19

103 (144)±20

n=163

n=66

n=144

Net Carbon storage (NCS, g C m

yr

)

-600 -400 -200 0 200 400 600 800

Permanent

&Natural Temporary

&Sown

Wet All

Type de Prairie

n=163

n=129

n=43

n=20

71 (81)±13

74 (96)±13

72 (59)±34 15(43)±16

Puits Source

median (mean)±SE

Puits Source

Bilan carbone et fertilisation azotée

PT PP Fauche Pâturage

Puits C

Source C

• La fertilisation modérée semble augmenter le stockage du carbone dans le sol.

Tous sites

Bilan carbone et utilisation des biomasses

• En pâturage et fauche sans apport de fertilisation (extensif) ->

augmentation du stockage C avec une utilisation croissante.

• Les fauches intensives -> un source de C avec intensification de l‘utilisation.

-750 -550 -350 -150 50 250 450

0 100 200 300 400

Stockage C (gC/m2.yr)

Utilisation (g C/m2.yr)

Fauche+ Fertilisation Pâturage Fauche zero fertilisation

Puits C

Source C

Puits C

Source C

11

F _CH4 F _CO2

F _lessivage

F production animale

F _N2O

Bilan GES

• Besoin d’ajouter les émissions:

o CH4 ( pouvoir x25) o N2O (pouvoir x298)

Ø pour une estimation en eq CO2.

Il est important de prendre en

considération les autres émissions

pour le bilan.

Bilan gaz à effet de serre (CO ₂ eq)

Net GHG Budget (g CO2eq m

yr

)

-2000 -1000 0 1000 2000

Grazing Mowing All

40 (12)±48

100 (143)±69

35 (18)±75

n=163

n=66

n=144

Pratique agricole

puits source

Net GHG Budget (g CO2eq m

yr

)

-1400 -700 0 700 1400

Permanent

&Natural Temporary

&Sown All

n=163

n=129

n=43 -96 (-280)±132

51 (118)±42 40 (12)±48

Type de prairie

puits source

median (mean)±SE

Pâturage

Relation entre l’intensification de l'utilisation et sa capacité de stockage C et émissions GES

Soussana &Lemaire 2014

Pâturage Fauche

Exemple: Optimiser la gestion des prairies

i) Allonger la durée de la saison de pâturage: pour réduire la part des déjections émises en bâtiment (N

O et CH

)

ii) Accroître la durée des prairies temporaires (PT): pour réduire les émissions CO

et N

O lier au retournement

2012/2013 Etude (INRA)

« Potentiel d’atténuation et coût de la réduction des émissions GES dans

le secteur agricole »

(Pellerin et al. 2013)

http://institut.inra.fr/Missions/Eclairer-les-decisions/Etudes/Toutes-les-actualites/Etude-Reduction-des-GES-en-agriculture

Perspectives d’utilisation

Perspectives d’utilisation F

CH4-effluents

F

F

F

F

F

Fabrication : - engrais - Semences - Phytosanitaires

Importation d’aliments

Fonctionnement

A l’étable

• Pour évaluer l’ensemble des émissions (directe, indirecte, amont et aval).

• La faisabilité des actions ainsi que leur coût de mise en œuvre.

Analyse cycle de vie (ACV)

Calcul du potentiel d’atténuation unitaire

↓

Calcul du coût technique unitaire

↓

Assiette maximale technique atteinte en 2030 en France

Les étapes des calculs

↓N ₂ O, ↓CH ₄ ↓CO ₂ ↓N ₂ O

Allonger la saison de pâturage Accroître la durée de vie des prairies temporaires à 5 ans Situation

initiale

Saison de pâturage ne valorisant pas toute l'herbe disponible

Prairies temporaires 3,14 Mha : de 1 à 5 ans,

avec 65% de PT < 3 ans Modification +20 jours au pâturage:

¯ ration

~ délocalisation des déjections

¯ quantité d’effluents à épandre

Allongement de la durée de vie 100% des PT 4 ans

80% des PT 3 ans, 65% des PT 2 ans

50% des PT 1 an Assiette

retenue

4,0 M ha

3,14 M têtes bovins

2,3 M ha

Optimiser la gestion des prairies

↓N ₂ O, ↓CH ₄ ↓CO ₂ ↓N ₂ O

+20 jours de pâturage Durée de vie PT à 5 ans Origine des

variations de coût liées à la mesure

¯ fauche/ensilage,

¯ d’aliments concentrés et

¯ épandage des effluents + gain pour la vente de mais

¯ travail du sol et implantation (préparation du sol, semences)

€/unité -26 €/ha

-32 €/VL (économie)

-112 €/ha (économie)

Coût technique unitaire

Optimiser la gestion des prairies

• Potentiel d'atténuation unitaire par animal ou par hectare

Prairie Alimentation Prairie

CH4 CH4 N2O

Optimiser le système d’élevage bovin

66

210

289 295

620

0 100 200 300 400 500 600 700

+20 jours pâturage

+3,5% de lipides

+1% de nitrate de

calcium

MAT 14% Durée de vie PT à 5 ans

( kgCO 2 e/ha/an )

0.2

1.89

0.49

0.23

1.44

0 0.5 1 1.5 2

+20 jours pâturage

+3,5% de lipides

+1% de nitrate de

calcium

MAT 14% Durée de vie PT à 5 ans

( kgCO 2 e/ha/an )

• Potentiel d'atténuation pour la France

Economie Coût

€/t CO

e

Atténuation « cumulé « (MtCO₂e /ans)

267 €

38 €

-94 €

-515 € -184 €

Modifier la ration des animaux Optimiser la gestion des prairies

Coût de la tonne pour l'agriculteur (€/t CO ₂ e)

§ Les prairies se comportent comme des puits de carbone (0.7Mg C/ha.an) .

§ Une exploitation « modérée » (fauche ou pâturage) accroit le stockage du

carbone, suite à la stimulation de la production végétale et un prélèvement moindre.

§ En gestion « intensif », les exportations importantes de C (biomasse) réduisent les apports organiques dans sol ( stockage du C).

§ En mode « modérée », le stockage de C dans le sol compense les autre émissions associer à l’ élevage (N2O, CH4) (bilan GES 0.4Mg C/ha.an).

§ Le retournement de prairie conduit à une perte importante et rapide de la matière organique du sol.

§ Une réduction des fréquences de retournement des prairie, évite ainsi un déstockage du C du sol.

Résumé/ Conclusions/Perspectives

Merci!