|
|
|||
Dossier carboneQuatrième numéro : La séquestration
du carbone par les systèmes agroforestiers
|
Tableau 1 : Estimés globaux de la teneur en carbone
dans le sol et la végétation pour les différents écosystèmes
terrestres (d’après Amthor et Houston 1998). |
Toutefois, bien que les terres agricoles fertiles semblent les meilleurs sites pour créer de nouveaux puits forestiers de carbone, il semble plutôt improbable qu’une partie importante de ces terres soit convertie en plantation. Actuellement, deux facteurs rendent la conversion de terres arables en plantations forestières difficile au Québec. D’une part, il y a un manque d’incitatifs financiers et, d’autre part, la plupart des agriculteurs veulent continuer de cultiver la terre de manière traditionnelle.
Dans ce contexte, il serait avantageux de développer de nouveaux modèles d’aménagement du territoire agricole basés sur l’agroforesterie (culture intercalaire, haies brise-vent, bandes riveraines, systèmes sylvopastoraux, produits forestiers non ligneux, etc.). Les pratiques agroforestières pourraient favoriser la séquestration du carbone dans les systèmes agricoles grâce à la production de matière ligneuse et grâce à l’augmentation des apports en matière organique dans le sol (litière, débris ligneux, racines mortes, etc.). Outre ce potentiel de captation du carbone, n’oublions pas les autres bénéfices environnementaux et socioéconomiques qui accompagnent l’aménagement de systèmes agroforestiers : réduction de l’érosion et de l’appauvrissement des sols, création de brise-vent et de corridors fauniques, protection de la biodiversité, réduction de la pollution diffuse et protection de la santé humaine, diversification des revenus sur la ferme, production de ressource ligneuse facilement accessible, amélioration des paysages, etc.
Dans ce numéro, nous vous présentons certaines parties de l’étude synthèse réalisée par Oelbermann et al. (2004). Cette étude consistait à rassembler les diverses recherches traitant du potentiel des systèmes agroforestiers comme puits de carbone dans les écosystèmes tropicaux et tempérés. Nous consacrerons toutefois plus d’attention aux études réalisées dans des écosystèmes tempérés traitant de l’association du peuplier hybride à diverses pratiques agricoles. Certaines conclusions qui se rattachent au potentiel de la culture intercalaire au Québec seront aussi présentées en lien avec l’étude réalisée par Rivest et Olivier (2007).
L’expansion mondiale des pratiques agroforestières devrait avoir un impact sur le flux global de carbone et son stockage à long terme dans les écosystèmes terrestres. Ces quantités de carbone qui seront captées par les systèmes agroforestiers dépendent essentiellement du choix de système qui sera introduit en milieu agricole et de sa situation bioclimatique. Par la suite, d’autres facteurs pourront faire en sorte que les systèmes agroforestiers séquestrent plus ou moins efficacement le carbone atmosphérique : conservation des résidus après récolte, type de culture, âge et densité des arbres, choix des espèces ligneuses, etc.
À cet effet, la figure 1 montre la différence de carbone séquestré par trois systèmes de culture intercalaire (4, 10 et 19 ans) établis au Costa Rica avec l’Erythrina poeppigiana par rapport à une culture intercalaire du sud de l’Ontario renfermant des peupliers hybrides de 12 ans. En comparant ces systèmes, on s’aperçoit rapidement que les stocks de carbone varient avec l’âge du système, mais qu’ils sont relativement similaires entre le milieu tempéré du sud du Canada et le milieu tropical, malgré que les apports en matière organique soient moins importants dans le système agroforestier tempéré. Cette tendance s’explique par une vitesse de renouvellement de la matière organique plus faible en région tempérée.
Dans le sud du Québec et du Canada, il serait particulièrement avantageux de choisir le peuplier hybride au détriment des conifères, car cette essence permettrait d’augmenter de manière optimale le flux de carbone vers le sol et la biomasse forestière. Par exemple, en Ontario, Peich et al. (2006) ont montré qu’après 13 années de croissance, l’association peuplier hybride (D x N) et orge en culture intercalaire permettait de séquestrer 13,2 t C/ha/an comparativement à 1,1 t C/ha/an pour l’association orge - épinette de Norvège et -2,9 t C/ha/an pour l’orge en monoculture.
|
2.1 Apports carbonés issus de la biomasse arborescente aérienne
Aux latitudes tropicales, les arbres à valeur commerciale rencontrés dans les systèmes de culture intercalaire sont, la plupart du temps, régulièrement élagués (jusqu’à trois fois par année) et les résidus forestiers sont directement incorporés au sol afin de maintenir leur fertilité. Dans les systèmes de culture intercalaire en milieu tempéré, la situation est passablement différente. L’élagage est, d’une part, relativement moins fréquent (2-5 ans) et, d’autre part, les résidus forestiers ne sont pas immédiatement incorporés à la culture en raison de leur haut contenu en lignine et leur faible vitesse de décomposition sous l’effet d’un climat tempéré. Ainsi, les résidus sont généralement exportés du site où ils pourront être broyés et réincorporés par la suite dans la portion occupée par les rangées d’arbres.
En milieu tempéré, ce sont plutôt les feuilles constituant la litière qui génèrent le plus important flux de carbone dans les systèmes agroforestiers. Cependant, ce flux de carbone vers le sol décroît rapidement à mesure que l’on s’éloigne de la portion du système occupée par les arbres. Par exemple, dans une culture intercalaire, Oelbermann (2002) a montré que des peupliers hybrides âgés de 12 ans génèrent 0,95 Mg C/ha/an dans un rayon de 1 m autour de l’arbre alors que cette valeur chute à 0,38 Mg C/ha/an à 6 m de distance de l’arbre. Il semble enfin que cette production de litière dans les systèmes intercalaires établis avec le peuplier hybride augmente avec l’âge de la plantation.
2.2 Rôle des racines d’arbres dans les systèmes agroforestiers
Les racines peuvent, à elles seules, contenir jusqu’à 30 % de la biomasse forestière dans les systèmes agroforestiers, ce qui fait en sorte qu’elles jouent un rôle prépondérant dans l’augmentation des stocks de carbone dans le sol (Young 1997). À ce chapitre, le peuplier performe plutôt bien à cause de son important réseau de racines fines qui se caractérise par un taux de renouvellement particulièrement rapide. Rappelons qu’environ 90 % du réseau racinaire du peuplier est constitué de racines fines (voir Block et al. 2006). Il existe cependant peu d’études qui ont documenté les apports carbonés issus des racines dans les systèmes agroforestiers tempérés. D’après Thevathasan (comm. pers. 2002), le potentiel de séquestration du carbone dans les sols agroforestiers serait d’environ 0,2 Mg C/ha/an lorsque le peuplier hybride est planté à une densité de 111 tiges/ha.
2.3 Les apports carbonés issus des résidus agricoles
Il n’y a pas que les arbres qui ont le potentiel d’accroître les stocks de carbone dans les sols agroforestiers, les espèces cultivées annuellement peuvent également contribuer à cet important pool. Lorsque les résidus végétaux sont laissés à la surface du sol après la récolte, ils relâchent graduellement leurs nutriments sous l’effet de la minéralisation microbienne. Ces résidus permettent alors le développement d’une microfaune et d’une microflore qui dynamise le cycle du carbone et, par conséquent, celui des autres nutriments du sol. Le tableau 2 donne une indication du potentiel d’augmentation des apports carbonés lorsque les résidus sont laissés sur place après la récolte dans des systèmes associant le peupler hybride à différentes cultures annuelles.
Tableau 2 : Apports carbonés (moyenne de deux saisons)
issus des résidus végétaux dans des systèmes
de culture intercalaire avec le peuplier hybride (12 ans) dans
le sud du Canada (Ontario). |
2.4 Décomposition et stabilisation de la matière organique
Le carbone stocké dans le sol se trouve sous plusieurs formes et chacune d’elles possède un temps de résidence plus ou moins long. Par exemple, le carbone labile issu de la litière peut être rapidement décomposé avec un temps de résidence d’environ 3-4 ans alors que les débris ligneux plus stables peuvent séjourner plus de 1000 ans avant d’être décomposés et de faire partie du pool de carbone actif. Ainsi, l’incorporation de formes stables de carbone organique grâce à l’introduction de paillis issus de matières ligneuses autour des arbres pourrait augmenter le carbone du sol dans les systèmes agroforestiers tempérés et tropicaux. Néanmoins, il faudra peser le pour et le contre de cette approche puisque des matériaux comme les copeaux de bois peuvent avoir un effet nuisible sur les jeunes plants du fait qu’ils causent une diminution de température et de contenu en oxygène dans le milieu souterrain (Greenly et Rakow 1995).
2.5 Pool global de carbone organique dans le sol
Le pool global de carbone organique dans le sol est d’environ 1500 Pg C, ce qui est deux à trois fois plus important que la quantité de carbone contenue dans la végétation (Hudson 1995). Cependant, la mise en culture des sols vierges peut entraîner des réductions importantes en carbone organique, ce qui entraîne d’importantes répercussions sur le plan de la fertilité. Ainsi, lorsque la forêt tropicale devient une terre de culture, les pertes en carbone organique dans le premier mètre de sol sont estimées à 15-40 % durant les 2-3 premières années (Ingram et Fernandes 2001). D’autres facteurs contribuent à réduire le carbone organique du sol incluant l’érosion des sols, l’enlèvement des résidus organiques, le travail intensif du sol et la mise à nue, notamment pendant certains types de jachères. Il pourrait donc être possible de rétablir une certaine partie des stocks de carbone organique dans le sol en augmentant les apports en résidus et en favorisant l’incorporation de résidus végétaux récalcitrants grâce à la rotation des cultures, à l’introduction de plantes de couverture et à la jachère végétale.
Sur le plan du potentiel global de restauration des sols, des estimations montrent qu’il existerait plus de 2 milliards d’hectares de terres dégradées, dont environ 1,5 milliard est situé dans les latitudes tropicales. Ainsi, l’afforestation, la reforestation, l’agroforesterie, la lutte à la déforestation et la restauration des terres ont le potentiel de séquestrer dans la biomasse aérienne 8,7 x 109 Mg C/an dans les tropiques et 4,9 x 109 Mg C/an dans les régions tempérées (Tableau 3). Ce nouveau carbone séquestré dans la biomasse augmenterait inévitablement les stocks de carbone du sol en raison de la mortalité racinaire et des apports en litière et en débris ligneux.
Tableau 3 : Potentiel biologique de séquestration
du carbone dans la biomasse aérienne associé à certaines
pratiques (adapté de Dixon et Turner 1991). Cliquer sur l'image pour l'agrandir. |
La perte de rendement agricole ou sylvicole associée à la compétition pour les ressources (lumière, eau et nutriments) qui existe entre les arbres et la culture en place dans les systèmes agroforestiers semble être une des principales préoccupations économiques. Ainsi, dans le cas des cultures intercalaires, plusieurs études montrent que la productivité des cultures est plus faible à proximité des arbres par rapport au centre de la rangée, que ce soit en milieu tempéré ou tropical. Toutefois, puisque la culture intercalaire a le potentiel de restaurer les sols dégradés par une agriculture trop intensive, il est probable que, dans certains cas, les rendements agricoles soient peu affectés par la pratique. En ce qui concerne les rendements sylvicoles, la situation semble plus partagée alors que des effets parfois bénéfiques et parfois négatifs sont observés sur la croissance des arbres. Néanmoins, lorsqu’on combine les rendements agricoles aux rendements sylvicoles, la productivité totale du système, en termes de biomasse et donc d’accumulation du carbone, est la plupart du temps supérieure à la monoculture.
3.1 Impact sur la production agricole
Après avoir réalisé le suivi de l’association peuplier hybride - orge en milieu contrôlé, Thevathasan et Gordon (1995) ne rapportent aucun déclin dans la productivité et le rendement de l’orge du fait que les peupliers exploitent les ressources hydriques et nutritives dans des horizons plus profonds du sol. La situation semble néanmoins différente lorsque le peuplier hybride (D x N) atteint une certaine maturité. Au terme des 10e et 11e années de croissance, la présence de peupliers hybrides espacés de 6 m x 12,5-15 m réduisait de 35 % les rendements en grains pour le maïs et de 40 % pour le soya (Reynolds et al. 2007, sud de l’Ontario). Une baisse de rendement un peu moins importante a également été observée lorsque chacune de ces deux cultures est associée à l’érable argenté. En Angleterre, Burgess et al. (2004) ont également réalisé des observations similaires alors qu’ils ont étudié l’association du peuplier hybride avec différentes cultures (blé, orge, gourgane, moutarde et pois) avec un espacement de 10 m x 6,4 m. Ainsi, durant les 3 premières années de croissance des peupliers hybrides, une diminution moyenne des rendements de 4 % a été notée et cette diminution atteignait 10 % de la 4e à la 6e année de croissance. Bien que dans plusieurs cas les arbres n’exploitent pas les ressources du sol aux mêmes profondeurs que les cultures annuelles, il semble que les rendements de certaines cultures (ex : maïs et soya) soient, en contrepartie, fortement corrélés avec le rayonnement photosynthétique actif (Reynolds et al. 2007).
Parallèlement, en Nouvelle-Zélande, Guevara-Escobar et al. (2007) ont observé que des peupliers hybrides âgés de 5 ans (50-100 tiges/ha) avaient peu d’impact sur l’accumulation de la biomasse fourragère alors que les peupliers matures (29 ans et plus, 37-40 tiges/ha) réduisaient cette biomasse de 40 %. La qualité nutritive des plantes fourragères retrouvées sous la canopée de peuplier était également inférieure à celle rencontrée en milieu ouvert, excepté durant le printemps où elle était alors comparable.
Mis à part l’âge des arbres, il semble également que l’espacement entre les rangées d’arbres soit un facteur déterminant dans la productivité agricole des systèmes agroforestiers. Imo et Timmer (1999) ont observé une diminution de la productivité du maïs lorsque les rangées de L. leucocephala étaient espacées de 2 m alors qu’aucune baisse de productivité n’a été enregistrée pour un espacement de 8 m. Or, ce choix dans les espacements peut varier en fonction de la hiérarchisation des objectifs poursuivis par le producteur (production de bois et de biomasse ou production agricole, bénéfices environnementaux, modification du paysage, etc.) (Rivest et Olivier 2007).
3.2 Impact sur la production sylvicole
Au Québec, les travaux de Rivest et al. (2005) dans une culture intercalaire associant le peuplier hybride (694 tiges/ha) au soya ont montré une augmentation de croissance en hauteur de 15 % comparativement à la plantation forestière de référence où la compétition végétale avait été maîtrisée au moyen d’un hersage sur une base bisannuelle. Aucune différence (hauteur et diamètre) n’a cependant été observée sur un site adjacent comportant 521 tiges/ha. De leur côté, Burgess et al. (2004) ont montré une réduction de la croissance du peuplier hybride de 11 % en hauteur et de 21 % en diamètre après 7 années de croissance comparativement aux arbres établis sur le sol laissé en jachère et soumis à un entretien mécanique de la végétation.
Pour plus de détails sur l’itinéraire technique à adopter en vue d’optimiser la productivité globale du système de culture intercalaire, vous pouvez consulter la revue de littérature réalisée par Rivest et Olivier (2007). Des aspects comme le choix des espèces et de l’espacement, la répression de la végétation concurrente, l’entretien des arbres et le choix du site y sont présentés.
À la lumière des informations présentées dans ce texte, il semble évident que les systèmes agroforestiers ont un potentiel énorme en tant que puits terrestre de carbone, particulièrement lorsque ceux-ci combinent des essences à croissance rapide feuillues aux cultures annuelles comme le maïsgrain et le soya. Ainsi, des résultats obtenus en terrain canadien, montrent que l’implantation de cultures intercalaires en terres marginales avec le peuplier hybride à une densité 111 tiges/ha a le potentiel de séquestrer 32 % du carbone nécessaire à l’atteinte de l’objectif fixé par le protocole de Kyoto pour 2012 (Oelbermann et al. 2004).
Cependant, en raison des baisses de productivité agricole souvent rencontrées suite à l’adoption de pratiques agroforestières, on peut se questionner à savoir si la production de matière ligneuse dans un horizon relativement éloigné et la protection de l’environnement constituent des incitatifs assez forts pour convaincre les agriculteurs québécois. Néanmoins, une enquête réalisée par Rivest (2004) auprès de producteurs feuillus de la région Chaudière-Appalaches révèle un certain intérêt de la part de ce groupe d’acteurs du fait que la culture intercalaire permettrait de rentabiliser leur plantation à court terme. Dans ce contexte, il est clair que des incitatifs économiques comme les crédits de carbone et les subventions associées aux pratiques agro-environnementales exemplaires combinées à un soutient technique sont nécessaires à la popularisation du concept d’agroforesterie au sein de notre ruralité.
En terminant, soulignons que l’agroforesterie constitue un des piliers de l’aménagement durable des paysages agricoles québécois puisque cette pratique intégrative mettra de l’avant une utilisation plus polyvalente du territoire au profit des communautés locales et des villégiateurs. Enfin, rappelons qu’il existe une multitude de façons de réintroduire l’arbre en milieu rural sans que le territoire ne perde sa vocation agricole, soit par le biais de l’aménagement de cultures intercalaires, de bandes riveraines, de haies brise-vent, de systèmes sylvopastoraux et de plantations sur de petites superficies.
