A proposdu projet

Plusieurs unités de recherche adhérant au Labex Agro, associées à leurs partenaires se sont réunis pour répondre aux défis de l’Initiative 4p1000 sur la séquestration du carbone dans les sols pour faire face aux changements climatiques. Le projet DSCATT vise à explorer le potentiel de séquestration du carbone dans les sols cultivés tout en considérant le développement durable des systèmes agricoles dans un contexte de changements globaux.

La séquestration du carbone dans les sols est un processus qui agit sur le bilan net entre tous les flux de carbone provenant de l’atmosphère vers le sol via la production végétale primaire, et tous les flux de carbone émis depuis les sols vers l’atmosphère additionnés de ceux indirectement émis par les processus qui permettent aux sols d’accumuler du carbone par la production de biomasse (Bernoux et al. 2006).

Donc, augmenter la séquestration du carbone dans les sols concerne l’ augmentation de la production primaire, mais également cela concerne également l’évitement des pertes de carbone déjà contenu dans le sol. Par ailleurs, la production primaire et la biomasse végétale ont plusieurs fonctions dans les écosystèmes et les sociétés humaines (alimentation des hommes, des animaux, fibres). De même, la matière organique dans les sols agit sur les cycles de nutriments, de l’eau, sur les réseaux trophiques du sol, sur les propriétés physiques du sol. Toutes ces fonctions sont en interaction et implique des prises de décision et des compromis que prennent de multiples acteurs concernés par l’agriculture et la gestion des ressources naturelles. Finalement, ces compromis et décisions auront une influence sur la séquestration du carbone dans les sols (Giller et al. 2011, Tittonell et al. 2015).

Gérer les sols permettant d’améliorer ces compromis entre services écosystémiques et séquestration du carbone dans les sols nécessitent donc des approches systémiques et transdisciplinaires. Ces approches intègrent des aspects biophysique, social, économique et politique s’articulant à différentes échelles de temps et d’espace. Il est également important de confronter tous les points de vue et de partager un modèle commun pour identifier les leviers à actionner pour améliorer le carbone dans les sols (Scoones 2015, Tittonell 2016). La complexité des relations au sein des systèmes sociaux et écologiques implique de mener des approches transdisciplinaire et itérative (i.e. avec plusieurs étapes qui s'enchaînent et peuvent se répéter). Ceci est le gage pour identifier les pratiques opportunes qui concilient des objectifs multiples selon les acteurs et dans un contexte en constante évolution (Astier et al. 2011, Etienne 2014). Modéliser à différentes échelles incluant des comportements sociaux et des processus biophysique est essentiel pour fournir des regards prospectifs et aider les acteurs à faire des choix vers un futur désiré.

Différentes options de gestion des sols et des terres permettent d’améliorer les teneurs en carbone organique dans les sols. A l’échelle du champ, on peut citer les amendements organiques ou la fumure animale, les plantes de couverture, les légumineuses, les biochar, l’agroforesterie, l’agriculture de conservation (Vagen et al. 2005, Lorenz and Lal 2014, Poeplau and Don 2015, Paustian et al. 2016, Smith 2016, Cardinael et al. 2017, De Stefano and Jacobson 2017, Corbeels et al. 2018). L'efficience d’utilisation des nutriments et de l’eau apparaît comme le processus clé pour maximiser la productivité primaire et par conséquent la possibilité d’augmenter les stocks de carbone dans les sols. Les modèles dit “sol-plante” aident à simuler la production de biomasse et la transformation des litières en carbone du sol. Les expérimentations sur divers pratiques innovantes comme la gestion intégrée de la fertilité de sol, l’introduction des légumineuses dans les systèmes de culture (en rotation ou en culture associée), l’intégration agriculture élevage, l’agroforesterie permettent de tester ces technologies au champ, mais également fournissent des données pour paramétrer les modèles de simulation. Il est cependant à noter que ces expérimentations sur le temps long sont généralement peu renseignées en termes d’émission de gaz à effet de serre (Chapuis-Lardy et al. 2007, Ahlström et al. 2015). Également, le rôle des racines des plantes dans la dynamique des matières organiques du sol est peu évalué et peut être sous-évalué. Hors, les plantes telles que les arbres présentant des enracinement profond sont souvent considérés comme élément majeur pour une meilleure utilisation des ressources minérales et hydriques dans un contexte de changement climatique (Iversen 2010, Duursma et al. 2011, Kell 2011, Kautz et al. 2013). Analyser les racines et plus globalement les dynamiques du carbone dit profond ouvre des perspectives nouvelles pour un meilleur stockage de carbone dans les sols des systèmes cultivés.

Les institutions locales ou nationales définissent et sont garants de normes sous forme de lois mais également de coutumes ou de traditions. Celles-ci, par exemple les règles ou les lois foncières agissent également sur le fonctionnement des fermes ou des territoires, sur les prises de décisions des ménages. La gestion des ressources naturelles, et par conséquent la gestion des terres et les pratiques agricoles, dépendent donc également de ces règles sociales, lesquelles peuvent évoluer et faire l’objet d’innovations (Mazzucato and Niemeijer 2001, Mazzucato et al. 2001).

A l’échelle des exploitations agricoles ou des territoires, des modèles croisant des données issues de différentes disciplines scientifiques (biophysique, social ou économique) aident à l’évaluation et l’amélioration des performances agronomiques ou environnementales des exploitations agricoles ou des systèmes agraires(Vayssières et al. 2011). En dépit de démonstration technique probante, des technologies agricoles restaurant le statut organique des sols sont cependant relativement peu appliquées par les agriculteurs en Afrique Sub-Saharienne (Giller et al. 2009, Jerneck and Olsson 2013). Il existe différentes barrières à cette adoption. Elles sont d’ordre technique, organisationnel, socio-économique ou politique. Cela interroge la réalité de ces interventions en terme d’innovation technique sur les impacts potentiels sur les revenus des agriculteurs ou d’autres valeurs que ces derniers mettent en avant, par exemple d’ordre culturel voire parfois d’ordre cultuel (Harris and Orr 2014 Ehui and Pender 2005, Davis et al. 2008, Jayne and Rashid 2013).

Dans certains contextes, des incitations financières appropriées pourraient aider les agriculteurs à modifier leurs pratiques courantes. Toutefois, pour être efficaces et efficientes, les incitations doivent tenir compte des caractéristiques spécifiques des processus de séquestration du carbone dans les sols, telles que la non-linéarité dans le temps, la spécificité, en terme de stockage du carbone dans les sols, des situations géographiques ou des types d’exploitations agricoles.De plus, la grande incertitude, même à long terme, sur la continuité des pratiques et sur les résultats escomptés complique également l’application et le suivi de ces incitations économiques. Promouvoir et faire le plaidoyer de la bonne gestion du carbone dans les sols et, au-delà, de la gestion durable des sols sont les premières étapes pour favoriser l’adoption de pratiques innovantes et termes de séquestration du carbone dans les sols.

Opérant sur 3 cas d’études au Sénégal, au Zimbabwe et en France, et trois niveaux d’échelle, le champ agricole, l’exploitation agricole et le territoire (village ou petite région), le projet pose la question : quelles sont les stratégies efficaces pour intensifier la séquestration du carbone dans les sols dans les systèmes agricoles ?

A l’échelle de la parcelle (Action 1), les recherches sont centrées sur les relations entre production de biomasse et séquestration du carbone selon différentes pratiques agricoles.Les études concernent les processus à l’interface sol-plante régulant les formes et des temps de résidence du carbone dans les sols. Ceci inclut l’analyse des interactions entre cycle des nutriments et le stockage du carbone ainsi que le rôle des racines profondes. Les exploitations agricoles sont étudiées avec pour objectif d’identifier les pratiques susceptibles d’améliorer la synergie entre les activités des ménages ruraux pour une préservation et une intensification de la séquestration du carbone dans les sols de l’exploitation. A cette échelle (Action 2), les recherches menées sont centrées sur l’évaluation des pratiques agricoles (agriculture, élevage, foresterie, etc.) au sein de l’exploitation sur les objectifs des ménages (revenu, sécurité alimentaire, etc.). Ces analyses prennent en compte les contraintes principales que sont le capital disponible pour investir, la force de travail, etc. By modelling, le projet évalue les déterminants socio-économiques des décisions prises par les agriculteurs et les compromis imposés aux différentes activités des exploitations agricoles.
A l’échelle du territoire (du village à la petite région naturelle), ou d’un réseau d’agriculteurs comme en Occitanie (France) (Action 3), les analyses vont concernées les flux de matières organiques entre les différents compartiments des agro-socio-écosytèmes. Sont étudiés le rôle des contextes biophysique et environnemental, socio-économique ou politique. Différents schémas de transformation et leurs impacts sur la séquestration du carbone dans les sols, les performances agronomiques et économiques des exploitations agricoles sont évalués. Toutes ces connaissances rassemblées ainsi que les points de vue des agriculteurs sont partagés et utilisés pour évaluer les stratégies de séquestration du carbone dans les sols agricoles (Action 4).Prenant en compte les changements et les incertitudes dans l’avenir, des approches d’évaluation multicritère et prospective sont proposées dans un processus itératif d’évaluation et de redéfinition des stratégies d’adaptation dans le contexte des changements globaux. Le partage et la diffusion des connaissances acquises par le projet (Action 5) ciblent différentes audiences (agriculteurs et agricultrices, étudiants et enseignants, décideurs politiques, etc.) grâce à différents modes de communication ou de médias, mais également par la conception ou le partage d’outils d’évaluation pour une aide à la décision.

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