Quel est le lien entre l’évolution du stock de carbone du sol, les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) et les pertes d’azote dans l‘environnement ?
La matière organique est composée à 50% de carbone. L’évolution du stock de matière organique du sol résulte donc de la différence entre les entrées de carbone (résidus végétaux et engrais organiques) et les sorties de carbone sous forme de dioxyde de carbone (CO2) dues à la minéralisation. Or le CO2 est un gaz qui contribue à l’effet de serre et donc au réchauffement climatique. Donc si le stock de carbone du sol diminue, cela signifie qu’il y a plus de carbone minéralisé sous forme de CO2 que de carbone apporté. Les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) sont alors positives.
La minéralisation de la matière organique du sol produit à la fois du CO2 et de l’azote minéral sous forme de nitrate (NO3). Si le sol déstocke de la matière organique, cela signifie qu’il y a un surplus d’azote minéralisé provenant de la matière organique stable du sol, en plus de l’azote apporté via les engrais et les résidus de légumineuses. Ce surplus d’azote peut potentiellement être lessivé s’il n’est pas absorbé par les cultures.
Enfin, l’azote contenu dans les engrais organiques risque de se volatiliser sous forme d’ammoniac (NH3) ou de se dénitrifier sous forme de protoxyde d’azote (N2O) qui est un puissant GES. Il est toutefois possible de limiter ces risques en enfouissant rapidement les résidus végétaux et les engrais organique apportés.
Le travail d'évaluation des émissions de GES et de pertes d'azote a été réalisé sur les systèmes de culture avec légumes de plein champ de 3 agriculteurs des Hauts-de-France :
Les 3 exploitations sont en situation de déstockage, toutefois il apparait que celle de l’agriculteur 1 est celle où la diminution du stock de carbone du sol est la plus forte. Cela s’explique en grande partie car les teneurs en carbone de ses parcelles étaient particulièrement élevées comparée aux deux autres exploitations.
Pour en savoir plus, voir la page "Gestion de la fertilité des sols"
Les 3 systèmes de cultures présentent des sources d‘émissions de GES différentes, représentatives de leurs spécificités. Toutefois, les émissions totales de GES totales à l’échelle des rotations sont à peu près équivalentes : autour de 3000 kg eq CO2/ha/an, soit 2 allers-retours Paris-New York en avion.
A titre de comparaison, selon une étude du Ministère de l’écologie, les émissions moyennes de GES pour un hectare cultivé en Picardie (tous modes de productions et activités agricoles confondues) étaient de 3 111 kg eq CO2 en 2010 et de 4 220 kg eq CO2 en Nord-Pas-de-Calais, le surplus étant lié à une présence plus forte de l’élevage (Snoubra B., 2012).
Snoubra B., 2012. L’analyse spatiale des pressions agricoles : surplus d’azote et gaz à effet de serre. Le point sur, n°113, Commissariat général au développement durable. En ligne : http://temis.documentation.developpement-durable.gouv.fr/docs/Temis/0075/Temis-0075713/Point_113.pdf
Nous avons estimé les pertes d’azote dans les parcelles à l’échelle de la rotation grâce à une balance azotée, que le même principe que le bilan humique. Nous avons estimé que la différence entre les entrées et les sorties d’azote dans la parcelle devait être l’azote perdu, soit par volatilisation lorsque les résidus végétaux ou les engrais organiques étaient en contact avec l’air, soit par lessivage durant l’hiver. Le calcul est fait ainsi :
- Entrées d’azote: Engrais organiques + Fixation symbiotique par les légumineuses
- Sortie d’azote: Azote exporté avec les récoltes des cultures.
En plus de cette balance classique, nous avons considéré l’évolution du stock de matière organique du sol. En effet, la matière organique du sol est constituée à 50% de carbone (C) et à 5% d’azote (N), le rapport C/N étant stable dans les analyses de sol (aux alentours de 10).
Une parcelle en stockage de matière organique est une parcelle dans laquelle les quantités de carbone et d’azote minéralisés sont inférieures aux quantités de carbone et d’azote organisées. Ainsi, une partie de l’azote du sol va être assimilé à la matière organique stable du sol et donc « bloqué », c’est-à-dire indisponible pour les cultures. > Nous le considérons comme une sortie d’azote
A l’inverse, une parcelle en déstockage de matière organique est une parcelle dans laquelle les quantités de carbone et d’azote minéralisées sont supérieures aux quantités organisées. Ainsi, une partie de l’azote jusque-là « bloqué » dans la matière organique stable du sol va être libéré et être disponible pour les cultures, en plus des autres entrées d’azote dans la parcelle. > Nous le considérons comme une entrée d’azote
