Prairies pâturées: sur les traces du carbone

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1 Prairies pâturées: sur les traces du carbone 16/12/14 A l'échelle d'une exploitation agricole d'élevage de gros ruminants, la prairie est le seul compartiment susceptible de stocker du carbone et donc d'ainsi compenser les émissions de gaz à effet de serre de ce secteur. Cet atout est loin d'être négligeable si l'on pense aux critiques qui s'abattent sur le secteur de l'élevage et plus particulièrement sur celui de la production de viande en matière d'émissions de gaz à effet de serre. Encore faut-il savoir où, quand, comment et à quelles conditions la prairie peut jouer ce rôle de «puits» de carbone; et singulièrement en Wallonie, terre de prédilection du célèbre Blanc Bleu Belge. C'est ce qu'a étudié Elisabeth Jérôme durant sa thèse de doctorat (1). Depuis une dizaine d'années, on sait que les prairies sont capables, à l'instar des forêts, de stocker du carbone dans leur sol. Mais qu'en est-il en Région wallonne? Ce qui a pu être établi scientifiquement dans plusieurs régions du monde est-il également valable pour les systèmes d'élevage de notre Région? Nos prairies, à l'instar des prairies européennes, sont-elles capables de stocker du carbone dans leur sol et d'ainsi compenser une partie des émissions des deux autres principaux gaz à effet de serre (GES) émis par les systèmes d'élevage (le protoxyde d'azote - N2O - lié à la fertilisation et le méthane CH4 - lié à la fermentation entérique des animaux)? Grâce à la thèse de doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique d'elisabeth Jérôme, il est aujourd'hui possible d'apporter, sinon une réponse univoque qui serait forcément réductrice, du moins des éléments de réponse complètement novateurs à cette question. -1-

2 Pendant trois ans, la jeune femme, chercheuse à l'unité de Physique des Biosystèmes de Gembloux Agro-Bio Tech (Université de Liège) a étudié le bilan de carbone d'une parcelle de quelque quatre hectares pâturée par des bovins de la race Blanc Bleu Belge, située à Dorinne (Yvoir, province de Namur, en Belgique). Première originalité de son approche: alors que les autres études reposent généralement sur des données issues de la littérature ou sur des analyses de contenu en carbone d'échantillons de sol, elle a résolument opté pour une méthode d'observation in situ et en temps réel. Elle intègre à la fois les flux de dioxyde de carbone (CO2) échangés entre l'écosystème et l'atmosphère et les autres flux de carbone échangés en périphérie de la parcelle. Par "périphérie", il faut entendre tous les flux qui peuvent entraîner tantôt des importations de carbone sur la prairie (fertilisation organique et compléments alimentaires), tantôt des exportations (sous forme de foin ou d'ensilage lorsqu'il y a une fauche, sous forme de CH4 lors de la fermentation entérique ou sous forme de viande), mais aussi, dans une moindre mesure, le carbone lessivé dans le sol. "Tout ce qui concerne par exemple le compost et les compléments alimentaires apportés sur la parcelle a fait l'objet de notes quantitatives communiquées avec enthousiasme par l'éleveur, Adrien Paquet, lui-même bio-ingénieur, explique Elisabeth Jérôme. Nous les avons complétées par des analyses de leur contenu en carbone. Egalement, chaque semaine durant la saison de végétation, nous avons mesuré la hauteur de l'herbe et prélevé des échantillons afin d'estimer, là aussi, la quantité de biomasse produite par la prairie.". -2-

3 Covariance de turbulence La deuxième originalité de l'approche réside dans le recours à la technique de covariance de turbulence pour mesurer le flux de CO2 échangé entre l'écosystème et l'atmosphère. Celle-ci s'appuie sur un appareillage en apparence assez rudimentaire,comprenant un anémomètre sonique tridimensionnel et un analyseur de gaz par absorption infrarouge installé au centre de la parcelle qui mesurent respectivement à haute fréquence la vitesse du vent et la concentration en CO2 de l'air, ce qui permet de déduire le flux net échangé entre l'écosystème et l'atmosphère.. Il présente en réalité l'énorme avantage de tenir compte de la variabilité tant temporelle que spatiale des flux de CO2. Bien que cette méthode de mesure exige un travail considérable de traitement des données ex situ, elle représente la technique la plus complète disponible à ce jour pour suivre en détail l'évolution à long terme des flux de gaz: de plusieurs mois à plusieurs années. Elle permet notamment de prendre en compte les épisodes particuliers d'émission ou de séquestration du CO2, par exemple lorsque l'intégralité des animaux de la pâture se concentre dans une sous-zone de celle-ci. Le dispositif de mesure est complété par une station micro-météorologique, ce qui permet d'étudier l'incidence des conditions climatiques sur les flux de CO2. Elle mesure la température et l'humidité à la fois de l'air et du sol, le rayonnement solaire, la pression atmosphérique et les précipitations. Ces variables constituent les principales composantes climatiques susceptibles d'influencer les flux. Le premier résultat de cette étude, étalée sur trois années, porte sur la variabilité intra- et interannuelle du flux net de CO2. Sans surprise, la période de croissance active de la végétation, qui démarre dès le printemps, se caractérise par une grande accumulation de CO2 par l'écosystème. C'est évidemment la photosynthèse qui donne là tous ses effets. A partir du mois d'août, la baisse des températures et du rayonnement solaire réduisent - et finissent par stopper - l'assimilation de CO2 par le couvert végétal. "En automne, le flux net de CO2 est dominé par la respiration du végétal et du sol de l'écosystème, résume la jeune chercheuse. A partir de mars, la photosynthèse reprend le pas sur la respiration. A l'échelle annuelle, il est acquis qu'une prairie est un écosystème qui capte davantage de CO2 qu'il n'en émet. Dans le jargon des spécialistes, elle agit comme un puits de CO2. Dans notre cas cependant, qui porte sur trois années, la prairie étudiée se comporte en moyenne comme une légère source de CO2. Le bilan net annuel varie cependant fortement d'une année à l'autre, la prairie se comportant tantôt comme une source de CO2, tantôt comme un puits de CO2. Les résultats montrent que c'est probablement la gestion de l'agriculteur (fertilisation choisie et nombre d'animaux mis en prairie) qui, pour les trois années étudiées, serait responsable de cette forte variabilité, aucun impact significatif des conditions climatiques sur les flux de CO2 n'ayant pu être mis en évidence.". Autre observation bonne à signaler en matière d'émissions de CO2: le rôle joué par la respiration des animaux eux-mêmes est peu significatif dans le bilan: ceux-ci ne comptent que pour environ 10% de la respiration totale de l'écosystème. Un bilan positif à nuancer Le deuxième constat porte sur l'ensemble du bilan de carbone de la pâture: au terme des trois ans d'étude, et compte tenu des incertitudes, il s'est avéré neutre, ce qui signifie qu'en moyenne la prairie n'en a pas stocké dans son sol ni libéré dans l'atmosphère. Une surprise? -3-

4 Oui et non. "Oui, d'abord, car une majorité d'études menées en Europe aboutit au constat que les pâtures absorbent en moyenne du carbone et que cette absorption compense une partie des émissions de gaz à effet de serre de la prairie. Dans notre cas, si on intègre au bilan de carbone les émissions de CH4 et celles de NO2 (ces deux gaz à effet de serre ont un pouvoir «réchauffant» sur l'atmosphère beaucoup plus important que celui du CO2), on arrive à un bilan de GES positif. Mais on peut également répondre qu'il ne s'agit pas d'une surprise car, selon les conditions pédoclimatiques (climat et sol) et le mode de gestion par l'agriculteur, le potentiel de stockage de ces écosystèmes peut fortement varier si bien qu'il n'est pas rare de voir des prairies se comporter certaines années comme des sources de carbone.". Mauvaise nouvelle pour l'élevage bovin tel qu'il se pratique en Région wallonne? La chercheuse gembloutoise se garde bien de tirer de telles conclusions. Elle précise tout d'abord que, si la prairie étudiée à Dorinne est pâturée par des Blanc Bleu Belge, si largement présents en Wallonie, elle ne peut refléter à elle seule la diversité des élevages pratiqués au sud du pays tant en matière de races que de conditions pédoclimatiques. "Le Condroz, ne fût-ce qu'en termes de sol et de conditions climatiques, ce n'est ni la Haute Ardenne ni le Pays de Herve.". La pâture étudiée à Dorinne, par ailleurs, se caractérise par une gestion intensive: la fertilisation y est assez importante et le nombre de têtes de bétail qui la broute est élevé (en moyenne, deux unités gros bétail - UGB - par hectare et par an). Il est également probable (même si cela n'a pas pu être démontré significativement) que les deux épisodes de sécheresse intervenus pendant la période prise en considération (été 2010 et printemps 2011) aient eu pour effet de réduire la production de biomasse végétale et donc l'assimilation de CO2 de la parcelle. -4-

5 Des bénéfices à ne pas oublier Autres commentaires, plus fondamentaux, sur les résultats obtenus. La prairie de Dorinne est ancienne. Or, des études ont démontré que la capacité des pâtures à jouer un rôle de stockage de carbone s'amenuise au fil du temps. "Cela pourrait expliquer que notre parcelle soit neutre d'un point de vue du bilan de carbone pour les trois années étudiées", commente la chercheuse. Enfin, et ce n'est pas la moindre des nuances à apporter aux résultats, le bilan de carbone neutre ne doit tout de même pas faire oublier que "les prairies en Région wallonne ne peuvent pas, pour la plupart, être remplacées par des cultures et sont donc des prairies obligées que seuls les ruminants sont habilités à valoriser au mieux. En effet, grâce à la présence d'un rumen en amont de l'estomac, les bovins sont les seuls animaux capables de transformer la biomasse herbacée en produits de grande valeur nutritionnelle pour l'homme, tels que la le lait et/ou en l'occurrence, la viande. Ce type d'élevage basé sur l'exploitation des produits de la prairie, permet également de faire vivre des exploitants agricoles et leurs familles et de valoriser des écosystèmes qui rendent par ailleurs d'importants services -5-

6 écologiques: ralentissement du ruissellement, protection contre l'érosion du sol, amélioration de la fertilité du sol, maintien de la biodiversité, etc.". Etant donné la variabilité du bilan des flux de CO2 mise en évidence par ces travaux (la prairie de Dorinne semble d'ailleurs avoir constitué en année qui a fait suite aux travaux d'elisabeth Jérôme - un puits important de CO2), celle-ci estime indispensable de réaliser des mesures à long terme. "C'est la seule manière de tester la robustesse des résultats sur les bilans de carbone". Mais d'ores et déjà, la gestion étant probablement le facteur agissant le plus sur la variabilité des flux (de CO2 et les autres), il semble que des possibilités d'amélioration du bilan de carbone (augmentation du stockage dans le sol) existent. L'une d'elles, en cours d'étude, consiste à jouer sur l'intensité du pâturage. Comment? Sur une parcelle adjacente à la parcelle étudiée dans la thèse, un pâturage tournant a été instauré. Au lieu de laisser l'entièreté du troupeau paître en continu ou, en tout cas, pendant des périodes assez longues, on limite la durée du pâturage à deux ou trois jours, et cela sur une parcelle de taille sensiblement réduite. On laisse les animaux entrer sur cette parcelle dès lors que le couvert végétal présente une hauteur de 10 à 15 centimètres. On le retire lorsque la végétation n'est plus qu'à 5 centimètres (le troupeau est alors dirigé vers une autre parcelle). "Chaque système a des avantages et des inconvénients, commente la bio-ingénieure. En général, une bonne gestion du pâturage tournant permet de mieux exprimer le potentiel de production de la prairie et de l'exploiter d'une façon optimale. Le pâturage permanent peut, lui, provoquer le surpâturage de certaines zones et le sous-pâturage d'autres zones. L'objectif est de réaliser, au terme de cette étude, le bilan de carbone complet à l'échelle de ces deux parcelles adjacentes, et d'ainsi voir si la modification de la gestion induit - ou non - une augmentation du stockage de carbone par la prairie". Et, de là, suggérer aux éleveurs des pistes pour accroître leur contribution à la lutte contre le dérèglement climatique. (1) Jérôme Elisabeth (2014). Bilan de carbone d'une prairie pâturée en Région wallonne : effets du climat et de la gestion du pâturage (thèse de doctorat). Université de Liège - Gembloux Agro-Bio Tech, Gembloux, Belgique. -6-