Empreinte carbone de la gestion des gazons durant leurs phases d entretien : premiers résultats et leviers d action possibles Thème : Gazons Mots-clés : Empreinte carbone, émissions de gaz à effet de serre, séquestration, entretien, terrains de sports, golfs, pelouses. Objectifs : Les objectifs de cette étude sont de réaliser un inventaire des pratiques d entretien des gazons des terrains de sport, de golfs et des pelouses d agrément puis de déterminer leurs impacts sur l empreinte carbone des gazons. La finalité de ce travail n est pas d obtenir des valeurs absolues de l empreinte carbone des gazons qui peuvent varier selon la diversité des contextes régionaux (climat et mode d entretien). Il s agit en revanche d identifier des leviers d action possibles pour réduire l empreinte carbone des gazons durant leurs phases d entretien. Partenaires du projet : Ce programme a fait l objet d un partenariat avec la Société Française des Gazons et a associé des partenaires scientifiques de l INRA Poitou-Charentes à certaines phases d avancement. Type de projet : «Enquête de terrain et acquisition de données» et «Diffusion de connaissances». Résumé : Les gazons, dont l entretien est à l origine d émissions de gaz à effet de serre (GES), constituent le compartiment le plus important des espaces verts au sein des villes en France. Ils ont potentiellement un rôle important à jouer dans la lutte contre le réchauffement climatique. Suite à un travail préliminaire en 2008, les objectifs de l étude conduite en 2009 étaient de réaliser un inventaire des pratiques d entretien, de déterminer leur impact sur l empreinte carbone des gazons et d identifier les leviers d action. Ainsi, une enquête a été réalisée auprès de gestionnaires de golfs, de terrains de sport et de pelouses d agrément en partenariat avec la Société Française des Gazons. A partir des données collectées et de données expérimentales, un modèle fonctionnel a permis de calculer l empreinte carbone des 68 terrains recensés. Les résultats montrent que seuls les gazons faiblement entretenus peuvent séquestrer majoritairement le carbone atmosphérique. Les pratiques d entretien les plus contributrices sont l épandage d azote, la tonte ou encore le devenir des résidus de tonte. Néanmoins, certaines pratiques, comme une fertilisation raisonnée, peuvent en partie compenser ces émissions grâce à une photosynthèse améliorée permettant ainsi une séquestration du carbone meilleure. Si les leviers d action sont facilement identifiables, définir des plans de progrès est plus subtil qu il n y paraît. Certaines pratiques comme le compostage ou le mulching permettent de réduire les émissions ou d augmenter la capacité des gazons à séquestrer, grâce à un apport de matière organique. Toutefois, la réduction significative de l empreinte carbone implique non seulement l évolution des pratiques mais aussi la réévaluation des usages des gazons.
I. Contexte de l étude A l heure où les problématiques environnementales deviennent prépondérantes dans la gestion et l aménagement des espaces verts et sont relayées par le Grenelle de l Environnement, l évaluation des impacts sur l environnement des activités urbaines devient un enjeu prioritaire pour les gestionnaires et aménageurs. Les collectivités territoriales sont à l origine de 2 à 5 % des émissions de GES de la France. Aussi, la réduction des gaz à effet de serre (GES) fait en particulier l objet d attention des pouvoirs publics pour la problématique de lutte contre le réchauffement climatique. Certaines collectivités territoriales ont déjà anticipé de probables mesures réglementaires en adoptant leur Plan Climat Energie Territorial, notamment suite aux incitations du Ministère de l Environnement en 2004. Depuis la prise en compte de la dégradation de notre environnement, les espaces verts sont devenus un des critères de choix résidentiel (Gueymard, 2006). Les gazons et surfaces enherbées constituent un compartiment végétal important en terme de surfaces d espaces publics ou d espaces à vocation récréatives (terrain de sport, golfs ). Ils représentent en France plus de 200 000 ha répartis en : pelouses individuelles (650 000 ha), pelouses d agrément en espaces publics (370 000 ha), surfaces engazonnées le long des voies de communication (50 000 ha), terrains de sport (7 000 ha), golfs (0 000 ha), d hippodromes (3000 ha) (Chéroux, 2006). En 2006, la surface totale des gazons représentait environ /5 ème des surfaces de blé. Selon leur vocation, les modes de gestion de ces surfaces offrent une très grande diversité de modes de gestion et d entretien. Au-delà du choix initial des espaces à végétaliser et de leur conception, l entretien des surfaces enherbées et des gazons concentre de nombreux enjeux liés à la réduction des émissions de GES. C est à ce titre que la connaissance des pratiques et mécanismes impliqués dans l empreinte carbone des gazons revêt toute son importance. II. Introduction aux problématiques et objectifs de l étude. Outils d évaluation de l empreinte carbone L empreinte carbone est la quantité de Gaz à Effet de Serre (GES) émise par un individu, une organisation, un produit ou un évènement, exprimée en équivalent dioxyde de carbone (C0 2 ) (Site Internet Carbone Trust, 2008). Afin de déterminer cette empreinte, il existe plusieurs méthodes comme celle de Carbon Trust ou encore celle proposées par l ADEME sous le nom de «Bilan Carbone». Elles reposent sur la collecte de données observées ou mesurées directement, mais aussi sur des situations déjà évaluées. Les guides méthodologiques développés par des organismes internationaux comme le GIEC ou l Agence Européenne pour l Environnement (AEE) font l inventaire des émissions de GES à l échelle d un pays, en prenant en compte des phénomènes chimiques, biologiques ou physiques complexes. En outre, on retrouve différents ouvrages compilant des valeurs sur les émissions liées aux activités humaines, tel que le guide des facteurs d émissions publié par l ADEME (ADEME, 2007b) ou pour le secteur de l agriculture, le guide GES TIM (GES TIM, 2009). Ces guides qui s inspirent souvent des méthodologies développées par les organismes internationaux en les présentant de façon simplifiée, permettent de convertir des données observables en émissions de GES. 2. Les gazons et leur empreinte carbone Une surface enherbée ou un gazon naturel est une entité physique qui résulte d une activité humaine et qui possède donc une empreinte carbone. Plus précisément, c est la balance entre les émissions de 2
GES liées aux postes de gestion des gazons et la séquestration (et captation) de CO 2 par le végétal qui va déterminer son empreinte carbone (ADEME, 2007a). La figure représente de manière schématique le système d analyse de l étude. Figure : Système d analyse de l empreinte carbone des gazons utilisé dans le cadre de l étude 2.. Les émissions de GES liées à l entretien L entretien des gazons fait appel à diverses interventions et opérations culturales allant de la tonte à la fertilisation en passant par le décompactage, l irrigation ou encore les interventions phytosanitaires dont les fréquences et l importance varieront selon les catégories de gazons. Toutes ces étapes génèrent l émission de GES issus de l intégration de différents processus émetteurs de GES. Par exemple, les émissions de GES liées à la tonte sont celles issues de la consommation en carburant pour tondre, de la fabrication de la tondeuse (amortissement du matériel), du raffinage et de l extraction du diesel à partir du pétrole brut, l acheminement du matériel sur le site - Emissions pour les matériels motorisés Les principaux matériels d entretien (tondeuses, tracteurs ) non routiers sont une source importante de polluants lors de la consommation de carburant (CO 2, CO : monoxyde de carbone, NO x : oxydes d azotes et hydrocarbures). Seules les émissions de CO 2 qui contribuent le plus au réchauffement climatique sont prisent en compte. La combustion d un litre d essence émet 2.84 kg de CO 2 et un litre de gasoil, 2.95 kg de CO 2 (ADEME, 2007b). Ces chiffres prennent en compte la phase d extraction, de transport et de raffinage des carburants. Des émissions sont aussi dues à la fabrication du matériel et dépendent du poids du matériel. Elles ont été estimées à l aide de plusieurs références (ADEME, 2007b ; GES TIM, 2009). Les pompes utilisées pour l arrosage participent également aux émissions via la consommation électrique des moteurs. En France l électricité étant principalement d origine nucléaire, le facteur 3
d émission est de 0.084 kg équ. CO 2 par kwh consommé (ADEME, 2007b). Cela est bien plus faible que pour les pays où elle est produite à partir d énergies fossiles. - Emissions pour la fabrication des intrants : fertilisants, produits phytosanitaires, sable et compost, semences Les intrants sont tous à l origine d émissions de GES du fait de leur fabrication, de leur transport ou de leur extraction. Pour les fertilisants, plusieurs valeurs estiment les émissions de GES associées à leur production. Dans le guide méthodologique de GES TIM (2009), la phase de transport est prise en compte et l estimation est de 5.305 kg équ. CO 2 par kg d azote produit. Pour les produits phytosanitaires, les émissions sont différentes selon leur catégorie (insecticides, fongicides, herbicides ). Plusieurs données sont fournies sur les facteurs d émissions (Planète, 2003 ; GES TIM, 2009). Pour le compost qui intervient lors des amendements, des émissions sont estimées à -0.04 kg équ. CO 2 par tonne de compost (Carbone expert, 2009). L épandage de compost va donc améliorer l empreinte carbone des gazons pour les mêmes raisons qui ont été exprimées dans la partie sur la filière de compostage. En revanche, pour le sable, aucune valeur n a pu être recueillie. C est donc celle de 8.35 kg équ. CO 2 par tonne de matériau, fournie pour les granulats (autre matériau de carrière) par le guide des émissions de l ADEME (2007b) qui a été retenue. On a alors 8.35 kg équ. CO 2 émis dans l atmosphère par tonne de sable. L utilisation de semences pour le regarnissage des terrains a aussi un coût en GES. Une étude non publiée (com. Pers. H. Wood) l estime à 8.7 kg équ. CO 2 par kg de semences. Ce facteur d émission correspond au total des émissions associées à la production (0.78 kg équ. CO 2 ), au conditionnement (5.40 kg équ. CO 2 ) et au transport (2.03 kg équ. CO 2 ) (com. Pers. H. Wood). Les émissions du transport sont basées sur une distance moyenne. - Emissions pour la volatilisation des engrais L utilisation des fertilisants est à l origine d émissions d oxyde nitreux (N 2 O) produits directement par le processus de nitrification* et de dénitrification* (GIEC, 2006). Ce GES est 296 fois plus puissant que le CO 2 et a une durée de vie dans l atmosphère de 20 ans (Maggiotto, 2000). Des études sur les gazons ont montré que 0.09 à.66 % de la quantité d azote épandue serait perdue en oxydes nitreux pour les nitrates d ammonium, 0.05 à 2,02 % pour l urée et 0,64 % pour les sulfates d ammonium (Bremer, 2006 ; Maggiotto et al, 2000). Un recueil de publications plus anciennes et sur des engrais de type agricole donnent des chiffres variant de 0.2 à 94 % pour les nitrates de potassium et de 24 à 36 % pour les sulfate d ammonium (Petrovic, 990). Les engrais à libération lente, quant à eux présentent des taux de volatilisation allant de 0.04 à 0.52 % de la quantité d azote initiale (Maggiotto et al, 2000). Cependant peu de valeurs existent pour les engrais à libération lente couramment utilisés pour les gazons. Les données disponibles actuellement seront complétées par des scientifiques dans les prochaines années et une étude récente de Townsend-Small et Czimczik (200) en Californie apporte des données expérimentales sur la mesure de ces flux. Pour les émissions d ammoniac (NH 3 ) des engrais synthétiques, la littérature scientifique est beaucoup plus fournie. Cela s explique par le fait que de nombreuses études se sont penchées sur le problème de la pollution des eaux par les engrais. Pour les émissions de NO x, aucune valeur n a pu être trouvée. Les taux de volatilisation pour le monoxyde d azote (NO) varient de 0.5 à.0 % pour l urée, de 0.009 à 0.39 % pour les nitrates d ammonium et de 0.09 à 0.4 % pour les engrais à libération lente (Maggiotto, 2000). Cependant le GIEC, qui ne dissocie pas la volatilisation de NH 3 et de NO x, estime que 0 % de la quantité d azote appliquée aux sols est perdue de cette façon. Il est estimé aussi que cela atteint 20 % pour les engrais organiques (GIEC, 2006). 4
Les valeurs présentées ci-dessus donnent un ordre d idées des taux de volatilisation pour certains types d engrais. Toutefois, ces facteurs d émissions peuvent varier énormément d un terrain à un autre en raison des facteurs du ph du sol, et des conditions climatiques (Knight et al, 2007 ; Vaio, 2006). - Emissions pour les résidus de tonte Les gazons constituent une source de déchets verts relativement importante. Pour exemple, la région Ile de France produit 53 900 tonnes de résidus de tonte par an, rien que pour les espaces verts publics (ORDIF, 997). Selon le mode de traitement et de valorisation des résidus, l impact sur l empreinte carbone des gazons sera plus ou moins fort. Bien que cette pratique ne soit plus autorisée depuis le er juillet 2002 (Circulaire du 9 août 978), la mise en décharge et l incinération à l air libre est encore considérée actuellement comme la filière de référence. Le facteur d émission retenue est de 0.307 kg équ. CO 2 par tonne de déchets de tonte (d après le calculateur DIGES). Pour le compostage, le facteur d émissions est de -0.07 kg équ. CO 2 par tonne de matière fraîche de compost (d après le calculateur Carbone Expert, 2009). Le traitement dans un centre de compostage permet donc de diminuer l empreinte carbone puisque le compostage consomme du carbone (impliquant une augmentation du rapport C/N) et que par le carbone est ainsi séquestré dans le compost (ADEME, 2007b). La valorisation énergétique offre aussi des avantages pour réduire l empreinte carbone des gazons. Une valorisation en biocarburants ne peut se faire que par la sous-filière ligno-cellulosique (ADEME, 2004) et seules trois usines existent en Europe (Commission Européenne, 2006). Cette filière pour les gazons reste donc absente en France. En revanche, la valorisation par la méthanisation est plus généralisée et permet une réduction de GES équivalent à -0.346 kg équ. CO 2 par tonne de déchets de tonte traitée (DIGES, 2006). Cette réduction de l empreinte carbone est plus importante que pour les filières de compostage. - Emissions pour le transport du matériel et des intrants Le matériel agricole effectue en moyenne 770 km d après une étude du Service d Etude Statistique (SES) grâce aux informations des douanes. A partir des mêmes critères, les engrais parcourent en moyenne une distance de 49 km, les autres produits chimiques, dont font partie les phytosanitaires, une distance de 705 km et les matériaux de construction, pour le sable, une distance de 242 km (Savin, 2000). Considérant le type d engin transportant ces marchandises, les émissions de fabrication et de la consommation de carburant correspondent à 0.08 kg équ. CO 2 par km effectué et par tonne transportée. Cette valeur tient compte du taux de remplissage et de parcours à vide (ADEME, 2007b). Pour les résidus de tonte qui parcourent en moyenne des distances faibles (< 50 km) et dans des véhicules légers, les coûts en GES issus du transport des résidus de tontes sont de 0.055 kg équ. CO 2 par tonne de déchets (d après calculateur Carbone Expert, 2009). 2.2. La séquestration du carbone par les gazons Le piégeage du carbone par le végétal concerne deux processus distincts faisant appel à la photosynthèse : la captation dans les parties végétales vivantes et la séquestration dans le sol via les matières végétales mortes. Pour ce qui est de la captation, les parties végétales des gazons se renouvellent à très court terme et le stockage de carbone dans les parties vivantes est donc de très courte durée. Aussi, les gazons ne sont réellement que très peu concernés par cette forme permanente de «stockage» du carbone ou au moins à moyen terme dans les tissus vivants contrairement aux végétaux ligneux dont la capacité de 5
captation du carbone est forte. Toutefois, ce processus vient en diminution du carbone contenu par les déchets de tonte. Concernant la séquestration, le sol est le plus grand réservoir de carbone terrestre. A l échelle de la planète, il en contient trois fois plus que la végétation et deux fois plus que ce qui est présent dans l atmosphère (FAO, 2004). L entrée du carbone dans le sol se fait grâce aux matières végétales mortes après incorporation du carbone sous forme organique. Pour les gazons, la matière organique qui est incorporée au sol est principalement issue des racines dont la spécificité, chez les graminées, est de représenter plus de 70% du végétal (Stypinski & Mastalerczuk, 2002). Ainsi, bien que les parties aériennes puissent être exportées, la capacité du gazon à séquestrer le carbone via la matière organique est importante, grâce aux racines qui restent sur place dans le sol. De plus, grâce à leur haute productivité et du fait qu ils sont peu modifiés une fois en place, les gazons ont un fort potentiel de séquestration du carbone et constituent donc un puits de GES via le processus de photosynthèse (Qian et al., 2002). Ce potentiel de stockage va cependant fortement varier en fonction du climat et du mode de gestion des terres (Conant et al., 200). Néanmoins, quelque soit le type de culture, il est possible d optimiser le taux de séquestration de carbone du sol en augmentant les entrées de matières organiques, en ralentissant sa décomposition, en la plaçant plus en profondeur dans le sol ou en augmentant la protection physique des agrégats ou du complexe organo-minéral pour les matières organiques libres et liées (Post & Kwon, 2000). D autre part, il semble que sur le long terme, le potentiel de séquestration d une prairie ou d un gazon atteigne un équilibre au bout d une certaine durée. Pour les pelouses étudiées dans les modèles (Bandaranayake, 2003) et suivant un échantillonnage (Qian, 2002), ce potentiel de séquestration diminue et devient quasi nul au bout d une quarantaine d années, le stock de carbone organique du sol n évoluant plus. Ceci est lié au fait que la perte de carbone par respiration est proportionnelle à la quantité de carbone du sol, alors que l apport par la végétation est constant (à couvert végétal, conditions de milieu et conduite constants). Enfin, il est aussi communément admis par la communauté scientifique que si l occupation du sol ou les pratiques de gestion changent, il y aura une modification du potentiel de séquestration (Connant, 200 ; Rumore, 2007), menant certainement au relargage massif du carbone accumulé précédemment dans l atmosphère. 3. Objectifs de l étude Les objectifs de cette étude sont de réaliser un inventaire des pratiques d entretien des gazons des terrais de sport, de golfs et des pelouses d agrément puis de déterminer leurs impacts sur l empreinte carbone des gazons. La finalité de ce travail n est pas d obtenir des valeurs absolues de l empreinte carbone des gazons qui peuvent varier selon la diversité des contextes régionaux (climat et mode d entretien). En revanche, à partir du calcul des émissions et de la séquestration des gazons au cours de leur phase d entretien, l étude vise à identifier les leviers permettant de réduire leur empreinte carbone en jouant soit sur le niveau des émissions soit sur leur capacité à séquestrer du carbone. Il s agit donc de livrer un diagnostic des facteurs intervenant de manière prépondérante dans l empreinte carbone des gazons et de faire ressortir les moyens à mettre en œuvre pour en restreindre la mesure. III. Méthodologie. Typologie des surfaces étudiées Trois grandes catégories de surfaces engazonnées ont été étudiées : 6
- Les gazons d espaces verts publics : pelouses de jardins municipaux de «niveau», de «niveau 2» (entretien de manière moins intensive que les pelouses de «niveau»), espaces enherbés des quartiers et des abords routiers. - Les gazons des terrains de sports : gazons de «niveau» (ex : terrain d honneur) et de «niveau 2» (ex : terrain d entrainement). - Les golfs : les 4 types de surfaces engazonnées classés par ordre décroissant d entretien Green, Départ, Fairway et Rough. 2. Recensement des pratiques Le calcul de l empreinte carbone des gazons a nécessité de conduire une enquête auprès de gestionnaires de golfs, de terrains de sport et de pelouses d agrément en partenariat avec la Société Française des Gazons. L enquête conduite en 2008 et 2009 avait pour objectif de collecter des informations sur les différentes opérations d entretien et leur fréquence : tonte, opérations mécaniques, fertilisation, protection phytosanitaire, regarnissage Pour chacune de ces opérations culturales, il a notamment été demandé : - Le nombre de passage par an - La puissance du matériel motorisé - Le type de carburant utilisé par le matériel motorisé - L âge du matériel motorisé - Le temps passé pour un passage - La quantité de carburant consommée pour un passage - Pour la fertilisation : les caractéristiques des engrais appliqués et leur quantité - Pour les traitements : les caractéristiques des produits appliqués et leur quantité D autres informations plus générales ont également été demandées comme des indications sur les surfaces, les hauteurs de tonte, l irrigation, l entretien du matériel ainsi que les conditions de création des terrains engazonnés. La collecte des données de terrain a été réalisée auprès de gestionnaires de toute la France par des échanges téléphoniques, mails et de clés USB constituant une interface, élaborée par la SFG vers le questionnaire d enquête. 3. Méthode de calcul de l empreinte carbone des gazons A partir des données collectées et de données expérimentales, il a été établi un modèle fonctionnel (ou descriptif) pour calculer une estimation de l empreinte carbone des terrains recensés résultant des facteurs d émissions et de séquestration. 3.. Frontières du système L élaboration du modèle a supposé de définir les frontières du système d analyse (cf. Figure 2). 7
Le choix du périmètre de l étude a été effectué en s inspirant de la méthode Bilan carbone de l ADEME qui prend en compte les émissions directes et indirectes : c'est-à-dire les émissions «qui sont, d une certaine manière, de sa responsabilité juridique ou territoriale directe», comme celles liées à la consommation de carburant pour la tonte, et les émissions «qui prennent place à l extérieur de cette entité, mais qui sont la contrepartie de processus nécessaires à l existence de l activité ou de l organisation sous sa forme actuelle» (ADEME, 2004), comme les émissions dues au à l extraction, au raffinage et au transport du carburant. Les émissions seront donc prises en compte indifféremment de leur lieu d origine, même si ce choix amène à poser la question de la responsabilité des émissions. En fait une émission de GES sera comptabilisée au moment où un bénéfice est tiré par l entité, même si le processus qui l a engendré se situe chez autrui. Figure 2 : Frontières du système d analyse et représentation schématique des postes d émissions intervenant dans l empreinte carbone des gazons 3.2. Estimation de la séquestration Face à la complexité des processus mis en jeu et au faible nombre de publications et d études scientifiques spécifiques aux gazons, les chiffres du potentiel de séquestration des gazons retenus font l objet de plusieurs hypothèses qui dépendent de la fertilisation et du mode de traitement des résidus de tonte (Milesi et al., 2005 ; Sahu, 2008). Le tableau présente ces hypothèses. 8
Tableau : Valeurs retenues pour les taux de séquestration en fonction du niveau de fertilisation et des modes de gestion des résidus de tonte Ainsi, les valeurs de l empreinte carbone calculées font l objet de 3 hypothèses : min., méd., max., afin de prendre en compte la variabilité des valeurs du potentiel de séquestration du carbone dans le sol trouvées dans la littérature. 3.3. Estimation des émissions Le calcul des émissions a nécessité d élaborer des équations modèles à partir des données collectées et des données issues de la bibliographie (cf. II. Introduction aux problématiques et objectifs de l étude), concernant les postes suivants : - Emissions liées à la création du terrain, amorties sur l ensemble de la durée de vie d un terrain estimée à 50 ans ; - Emissions liées à la volatilisation des engrais d après les données fournies par le guide GIEC (ICPP, 2006), l EEA (2006), l ADEME (2007) ; - Emissions liées à l utilisation du matériel : tracteurs et autres matériels ainsi qu irrigation d après les données fournies par GES TIM (2009), l ADEME (2007b) ; - Emissions liées au traitement des résidus de tonte selon la filière de traitement d après les données fournies par l association TRAME (com. Pers., 2009), DIGES (2006), l ADEME (2006), Kopp et al. (2004), le Ministère de la Région Wallonne, Carbone Expert (2009) ; - Emissions liées à la production et au transport de différents intrants : les semences et le gazon de placage, les produits phytosanitaires, les fertilisants, les amendements d après des données issues du guide GES TIM (2009), de l ADEME (2007a), de Carbone Expert (2009), Wood (2009), de l association TRAME (com. Pers., 2009). Pour palier aux données manquantes des enquêtes (ex : consommation de carburant pour le matériel motorisé, masse des résidus de tonte collectés, nombre de tontes en fonction du type de terrain, consommation électrique liée à l arrosage), des valeurs par défaut ont été utilisées et obtenues d après la bibliographie et les données moyennes dans le panel. IV. Résultats et analyse. Répartition des terrains enquêtés selon leur typologie 9
En intégrant les données de 2008 et 2009, ce sont les données de 83 terrains engazonnés qui ont été collectées. Seules les données exploitables de 68 terrains ont permis de calculer par la suite les valeurs de l empreinte carbone. Ils sont répartis de la manière suivante : Figure 3 : Répartition des terrains échantillonnés en fonction de la typologie Selon les catégories de terrain, l échantillonnage n est pas homogène. Il y a en effet beaucoup plus de terrains de golfs échantillonnés que de terrains de sport ou de pelouses d agrément. 2. Empreinte carbone des différentes catégories de gazons Les modalités min, méd. et max ont été calculés en fonction des valeurs de séquestration détaillées précédemment. La modalité min correspond aux émissions les plus faibles et à la séquestration la plus forte alors que c est inverse pour la modalité max. Pour la modalité méd., ce sont les valeurs médianes de la séquestration et des taux d émissions qui ont été utilisées. D autre part, les terrains de sport et pelouses d agrément n ayant pas assez d effectifs pour distinguer des sous-catégories, l ensemble des données pour les terrains de sport de niveau et de niveau 2 a été regroupé, ainsi que pour les différentes catégories de pelouses d agrément. En outre, les analyses n avaient pas montré de différences significatives entre les entretiens des terrains de sport de niveau et de niveau 2 ce qui justifie d autant plus le regroupement de ces deux types de terrain dans une même catégorie. La figure 4 présente les valeurs de l empreinte carbone de la gestion des gazons en fonction des types de terrain et selon 3 hypothèses. 0
Figure 4 : Empreinte carbone de la gestion des gazons en fonction du type de terrain (en kg équ. CO 2 / ha/ an) Ce graphique fait ressortir les conclusions suivantes : - Plus le niveau d entretien est élevé (Green, Départ, Terrains de sport, parcs), plus la variabilité de l empreinte carbone est forte (cf. écart type sur la figure 4). Cette analyse traduit une forte variabilité des pratiques d entretien pour les gazons de ces catégories. - Plus les gazons sont gérés de manière intensive, plus leur empreinte carbone est élevée. - Les gazons les moins entretenus peuvent séquestrer du carbone plus qu ils n en émettent (Fairway et Rough). D autre part, une analyse globale de type «régression linéaire multiple» montre que 78.45% des émissions totales sont expliquées avec trois principaux facteurs : - Quantité d azote épandue en raison des émissions d oxydes nitreux non compensées systématiquement par les bénéfices des fertilisants sur le potentiel de séquestration. - Nombre de tontes en raison du passage d engins motorisés très consommateurs en énergie fossile. - Quantité de résidus de tontes en raison des émissions de méthane participant à l effet de serre mais dont l impact sur l empreinte carbone peut être modulé selon les modes de traitement de ces résidus. 3. Contribution des différents postes d entretien pour chaque catégorie des gazons Même si l empreinte carbone doit prendre en compte la séquestration, beaucoup d incertitudes entourent cette composante. Les objectifs étant de trouver des leviers d actions, au regard des connaissances scientifiques actuelles sur la séquestration, c est sur les émissions que le gestionnaire pourra agir le plus facilement.
Pour les analyses complémentaires spécifiques aux catégories de gazons, les valeurs médianes de l empreinte carbone ont été utilisées. Les régressions multiples pas à pas de type descendantes réalisées ont permis de prendre en compte toutes les variables explicatives en retirant une à une celles n ayant pas d impacts significatifs sur les émissions. Les variables présentant une trop forte colinéarité* ont été retirées. Les régressions mises en œuvre ont porté sur les variables d entrée suivantes : - Le nombre de tontes - La puissance de la tondeuse - La quantité d azote - Le nombre d opérations mécaniques - Le nombre de fertilisations - Le nombre de tracteurs - La surface effectuée par les tracteurs - La quantité de résidus de tonte - La quantité de semences - La quantité de phytosanitaires - La quantité d amendements En outre, l étude des principaux postes d entretien impliqués dans l empreinte carbone des gazons nécessitent des analyses spécifiques par catégories de surfaces engazonnées en raison de la trop forte hétérogénéité des pratiques pour chacune d elles. C est l objet de cette partie qui y est consacrée. 3.. Analyse des postes d entretien pour les terrains de golfs La figure 5 présente les niveaux d émissions et de séquestration du carbone pour les terrains de golfs recensés dans le cadre de l étude en fonction des postes d entretien. Considérant l ensemble des surfaces engazonnées d un golf et malgré une certaine variabilité, l analyse (régression multiple pas à pas) montre que les principaux facteurs d émissions par ordre décroissant sont : - Quantité d azote : production des intrants et volatilisation après épandage - Surface effectuée par les tracteurs - Nombre de tracteurs - Nombre de tontes Ces 4 facteurs expliquent à eux-seuls plus de 92% des émissions totales. Figure 5 : Emissions et séquestration des terrains de golfs du panel en kg équ. CO 2 / ha/ an. 2
3.2. Analyse des postes d entretien pour les terrains de sport La figure 6 présente les niveaux d émissions et de séquestration du carbone pour les terrains de sport recensés dans le cadre de l étude en fonction des postes d entretien. Malgré une certaine variabilité pour les terrains de même nature qui peut être liée à la variabilité des pratiques d entretien sur ces sites, il ressort de l analyse (régression multiple pas à pas) que les principaux facteurs d émissions par ordre décroissant sont : - Quantité d azote : production des intrants et volatilisation après épandage - Nombre d opérations mécaniques - Nombre de tontes - Surface réalisée par les tracteurs Ces 4 facteurs expliquent à eux-seuls plus de 82% des émissions totales. Figure 6 : Emissions et séquestration des terrains de sport du panel en kg équ. CO 2 / ha/ an. 3.3. Analyse des postes d entretien pour les pelouses d agrément des parcs Aucune analyse statistique n a été effectuée en raison d une forte variabilité et du manque de données pour ces surfaces. Il a ainsi été décidé de travailler en s appuyant sur les codes de gestion différenciée mis en place par la ville de Rennes dont un guide technique décrit pour chaque «code» l itinéraire technique associé à chaque strate végétale, y compris les gazons. L analyse des valeurs calculées de l empreinte carbone doit donc être considérée comme indicative. Le guide de la gestion différenciée à Rennes distingue ainsi les pelouses des codes à 5 (du plus intensif au plus extensif). Les pelouses de codes et 2 sont les seules à recevoir passages d outils. 3
La pelouse de code est aussi la seule à avoir un épandage de fertilisant. Quant à la pelouse de code 5, c est la moins entretenue avec seulement une fauche dans l année. La figure 7 présente les niveaux d émissions et de séquestration du carbone pour ces pelouses des codes à 5. Les analyses (régressions multiples pas à pas) montrent que pour les pelouses de codes 4 et 5, la tonte représente, respectivement, 64% et 82% des émissions. L autre poste à l origine d émissions pour ces gazons est la volatilisation de l azote contenue dans les résidus de tonte, mais cela est compensé en grande partie par les impacts évités sur la production d engrais, de plus cela est bénéfique pour la séquestration. La tonte reste le premier poste d émissions pour les pelouses de codes 2 et 3 avec 52% et 49% des émissions, mais une part importante est à attribuer au traitement des résidus de tonte (33% et 4%). La pelouse de code est la plus émettrice de GES avec 29 % des émissions qui sont dues à la tonte. En prenant en compte leur volatilisation (23 %) et leur production (8.5 %), les engrais sont à l origine de 4,5 % des émissions. Même si la séquestration est augmentée, l empreinte carbone de cette pelouse est la plus importante dans cette catégorie. Figure 7 : Emissions et séquestration pour les pelouses des espaces verts de la ville de Rennes en kg équ. CO 2 / ha/ an. V. Discussion. Pistes d amélioration pour réduire l empreinte carbone des gazons.. Les principaux leviers d actions 4
Il ressort de cette étude que plus l entretien d un terrain sera important, plus son empreinte carbone sera élevée (cf. figure 4). Néanmoins, les marges de manœuvres seront également plus importantes pour les terrains très entretenus car il sera possible d agir sur plusieurs postes d émissions à la fois. -Pour toutes les catégories de gazons, la quantité d azote épandue, le nombre de tontes et le volume de déchets de tonte sont des leviers d action importants. Ces trois postes sont aussi très représentatifs du niveau d entretien. Cependant aucune corrélation forte n existe entre ces paramètres, contrairement à ce que l on aurait pu penser. Cela a été vérifié lors de la réalisation des régressions multiples pas à pas, et s explique probablement par la régularité des périodes entre deux tontes. La fertilisation qui agit elle sur la croissance et la production annuelle n influencerait donc que très peu la fréquence de tonte. En ce qui concerne les résidus de tonte, le fait qu il n y ait pas de corrélation s explique probablement par le manque d informations et le fait que ces données reposent pour beaucoup sur les valeurs par défaut. Le traitement des résidus de tonte via la filière de compostage permet de limiter fortement les émissions qui sont principalement liées au transport. En comparaison avec la mise en décharge, les émissions de traitement des résidus de tonte sont divisées par cinq pour la mise en filière de compostage. -Pour les pelouses d espaces verts à entretien faible, les roughs et les fairways (cf. Figure 5), la tonte est le principal poste d émissions. A cela s ajoute le traitement des résidus de tonte si le mulch n est pas pratiqué. La fertilisation, à partir du moment où elle est employée, devient le poste contribuant le plus aux émissions totales. Elle est à l origine des émissions de volatilisation et de la majorité des émissions de production des intrants. Cependant elle permet d augmenter la séquestration, ce qui d après les résultats, compense en partie les émissions qu elle engendre. Toutefois, face aux incertitudes sur le potentiel de séquestration il faut rester prudent sur la reproductibilité de ces résultats qui pourront varier suivant le climat, le sol, l âge du gazon... -Pour les greens, qui sont les gazons les plus entretenus inclus dans notre enquête ; les émissions liées à l utilisation de matériels motorisés deviennent plus importantes que celles du traitement des résidus de tonte (cf. figure 0). -Pour les terrains de sport, parmi les variables significatives de la régression, on retrouve en plus du nombre de tontes et de la quantité d azote, le nombre d opérations mécaniques et la surface effectuée par les tracteurs. Ceci inclue l ensemble des opérations nécessitant un matériel motorisé, tel que les aérations, les défeutrages, l épandage des amendements ou des produits phytosanitaires. On peut donc exprimer d autres leviers d action pour les terrains de sports : en plus de diminuer le nombre de tonte et la quantité d azote épandue, il serait bénéfique de chercher à réduire ou à grouper certaines opérations mécaniques qui entrainent la consommation de carburant. Néanmoins d autres leviers d action pourraient apparaitre si on s intéresse spécifiquement à chaque type de pelouses. Ils ont été masqués par la variabilité des pratiques existantes au sein et entre les catégories de gazons..2. Exemples de solutions alternatives 5
Une pelouse est entretenue dans un but fonctionnel et/ou esthétique. Agir sur les leviers d action présentés ci-dessus n est donc pas une chose aisée sans avoir à modifier leur rôle. Néanmoins des alternatives existent. Nous les avons testées et intégrées dans le calculateur même si ces situations restent encore marginales pour la filière gazon : En prenant l exemple des greens de golf et des terrains de sports, l utilisation d une tondeuse électrique permettrait de réduire, en moyenne, les émissions de plus de 60 % pour les greens et de 6 % pour les terrains de sports. Un autre moyen pour réduire les émissions liées à la tonte consisterait à minimiser le recoupement des surfaces tondues, par exemple grâce à un système de guidage de géo-positionnement global des tondeuses. Utiliser la filière de méthanisation pour le traitement des résidus de tonte permettrait une diminution des émissions totales de l ordre de 60 % pour les terrains de sports et de quasiment 40 % pour les greens. D autres solutions qui n ont pu être testées existent également, comme les produits IBA, qui sont des solutions bactériennes qui semble permettre de réduire le feutre et remettre à disposition les éléments nutritifs contenus dans celui-ci. Le résultat serait donc une réduction des opérations mécaniques et de la fertilisation. Les régulateurs de croissance sont aussi évoqués comme une option qui pourrait réduire le nombre de tontes. Des travaux sur le sujet sont en cours..3. Evolution des itinéraires techniques L hétérogénéité que l on retrouve au sein d une même typologie de terrain peut s expliquer de deux façons. La première est qu elle serait due à des disparités régionales des pratiques d entretien liées aux conditions bioclimatiques. Cette étude n a pourtant pas permis de le vérifier car le nombre d échantillon est trop réduit. De plus, au regard des itinéraires techniques, il semble que le facteur humain soit prépondérant. Le cas des terrains de sports tend à le confirmer car il est difficile de concevoir que seuls les facteurs bioclimatiques justifient un écart de fertilisation allant de 20 kg de N/ha/an à 640 kg de N/ha/an. On retrouve le même phénomène pour les greens de golfs, avec un nombre de tontes par an allant de 50 à 395 tontes. Les différences d attentes et de perception de la part gestionnaires sont probablement à l origine de cette diversité des pratiques. On peut facilement concevoir que l évolution des itinéraires techniques vers une gestion plus extensive aurait un impact positif sur l empreinte carbone des gazons. Cependant, le dessein d une telle évolution est confronté aux limites des exigences professionnelles actuelles (cf. norme NFP 90-3). Aussi, une telle évolution ne peut se concevoir que dans la durée et graduellement pour permettre aux professionnels et aux utilisateurs de ces terrains le changement de perception nécessaire. 2. Les limites de l étude 2.. Les limites du calculateur A partir de l étude bibliographique réalisée, un modèle complexe estimant la part des différents postes sur les émissions et la séquestration a été programmé pour le calcul de l empreinte carbone des gazons. Ce calculateur comporte plusieurs limites liées en partie à la non-exhaustivité du questionnaire de l enquête. Tout d abord, les émissions de CO 2 liées à l utilisation d engrais à base d urée ont pu être surestimées avec le modèle utilisé. Cependant, étant donné l impossibilité de connaitre la composition de chaque engrais et que la plupart sont produits avec ce composé, ces émissions seront toujours intégrées dans le calcul de l empreinte carbone. De plus cette surestimation reste marginale face aux autres postes. 6
Ensuite, les émissions liées à l amortissement du matériel ont également pu être mal évaluées. Elles ont pu être surestimées lorsque le matériel sert à effectuer des opérations d entretien qui n ont pas été référencées par l enquête mais aussi lorsque le matériel est utilisé sur une surface plus importante que celle retenue pour le calcul de l amortissement. Elles auront en revanche pu être sous-estimées lorsqu il n a pas été possible de savoir si deux références semblables à un matériel motorisé dans l enquête signifiait que la machines existait en deux exemplaires ou en un seul (c est ce qui a été considéré dans le calculateur). Enfin, le calculateur n a pas été construit à ce stade pour être fonctionnel. Il s agit encore d un outil interne puisqu aucune interface, ni guide méthodologique spécifique n a été développé. Il reste donc complexe et peu lisible pour un gestionnaire qui souhaiterait faire le calcul de l empreinte carbone des gazons qu il entretient. Il ne s agissait pas d un des objectifs de cette étude et cela nécessiterait des développements spécifiques complémentaires. Malgré ces limites bien réelles, il a toutefois été possible de dégager des pistes d amélioration concernant les pratiques de gestion, lesquelles devront faire l objet de réévaluations régulières. 2.2. Contours de l étude : des processus non intégrés Les émissions associées au transport des personnes, au traitement des déchets divers et du matériel en fin de vie n ont pas été intégrées, l enquête effectuée n abordait pas ces aspects du sujet. Il aurait été difficile pour plusieurs raisons matérielles, de les prendre en compte dans le modèle du calculateur. Pour ce qui est de l assainissement et de la distribution de l eau, ces données n ont pas été intégrées, car peu de données sont disponibles sur ce point et que cela représenterait un part très faible des émissions. 2.3. Bibliographie et enquête : incertitudes et données manquantes - Incertitudes de l enquête et données manquantes : Le calcul précis de l empreinte carbone nécessite de posséder beaucoup d informations en amont, notamment sur les pratiques. Toutefois, il est souvent arrivé que des champs du questionnaire ne soient pas remplis, ou que des informations soient inexactes, ce qui a pu avoir pour conséquence de surévaluer ou sous-évaluer les émissions et la séquestration. En outre, le plan d échantillonnage n était pas équilibré ce qui a pu accentuer les incertitudes sur les pratiques d entretien réelles pour chaque catégories de gazons. - Incertitudes liées à la volatilisation des engrais et la séquestration La volatilisation des engrais et la séquestration du carbone dans le sol sont des processus biologiques complexes que les scientifiques n ont pas encore totalement appréhendés (Reichstein, 2007 ; Mäkipää et al, 999). Ces phénomènes sont fortement influencés par divers facteurs, aussi bien naturels, comme les conditions pédoclimatiques, qu anthropiques comme le changement d affectation des terres ou les modes de travail du sol (FAO, 2002) En ce qui concerne la volatilisation, le type de fertilisant employé joue un rôle essentiel. Cependant le recueil bibliographique effectué par Petrovic (990) démontre que les pratiques et le climat ont une influence égale voir supérieure. Les apports en eau illustrent bien cela car effectués rapidement après l épandage d azote, ils permettent de réduire de façon drastique la volatilisation de NH 3 pour tous les types de fertilisants (Petrovic, 990). On a donc une plage de variation des taux de volatilisations très importante, mais qu il est impossible de définir de façon précise avec les données fournies par l enquête. Pour le taux de séquestration, la problématique est analogue avec, en outre, une amplitude des valeurs encore plus forte (Tableau ). De plus ce phénomène est plus fastidieux à comprendre car il 7
nécessite des temps d étude long. Le définir en fonction du mode de traitement des résidus de tonte et du taux de fertilisation, induit un risque d erreur. On peut aussi se poser la question du fonctionnement biologique, et donc du potentiel de séquestration, des terrains installés sur des sols artificiels, tel que certains greens et terrains de sports. Cependant, la publication la plus récente sur le sujet de Townsend-Small et Czimczik (200) confirme les résultats du modèle développé dans cette étude, en démontrant que les émissions de GES liées à la volatilisation des fertilisants et à la combustion du carburant n était pas compensées par la séquestration Carbone des gazons. VI. Conclusion Les gazons étant le compartiment le plus important des espaces publics et des espaces à vocation récréative, ils ont un rôle potentiellement important à jouer dans la réduction des émissions de GES. Le calcul des émissions de GES et l évaluation du potentiel de séquestration du carbone par les gazons a permis d identifier les leviers d action permettant de réduire leur empreinte carbone, en jouant soit sur les facteurs d émission de GES, soit sur des modalités ajustant leur capacité à séquestrer le carbone dans le sol. Ainsi, à partir d un travail d enquête sur les itinéraires techniques d entretien des différentes catégories de gazons et bien que l étude n ait pas permis de prendre en compte certains processus, il a été possible de réaliser un diagnostic des facteurs et pratiques intervenants de manière prépondérante dans les émissions de GES pour chaque catégorie de gazons. Pour les pelouses intensives les principaux postes à l origine de ces émissions sont la tonte, les opérations mécaniques et l application d engrais. Pour les pelouses extensives, ce sont la tonte et le traitement des résidus de tonte. En outre, cette étude a montré que les gazons pouvaient potentiellement séquestrer du carbone atmosphérique plus que leur mode de gestion n en émettent. Cependant les connaissances scientifiques actuelles imposent de rester prudents sur cet aspect. Plus globalement, la réduction significative de l empreinte carbone des gazons passera par des compromis nécessaires à l évolution des pratiques mais aussi à la réévaluation des usages des gazons. Enfin, cette étude sur l empreinte carbone de la gestion des gazons ne doit pas occulter les autres fonctions environnementales que remplissent les gazons. VII. Bibliographie Articles scientifiques et guides méthodologiques : - ADEME. (2007a). Bilan carbone Entreprises et collectivités. Guide méthodologique. Version 5.0. Agence de l Environnement et de la Maîtrise de l Energie (ADEME). Mission Interministérielle de l Effet de Serre. - ADEME. (2007b). Guide des facteurs d émissions version 5.0. Bilan Carbone entreprises et collectivités. - Bandaranayake W., Qian Y. L, Parton W. J., Ojima D. S., and Follett R. F. (2003). Estimation of Soil Organic Carbon Changes in Turfgrass Systems Using the CENTURY Model. Agron. J. 95:558 563. 8
- Bremer D. J. (2006). Nitrous oxide fluxes in turfgrass : Effects of nitrogen fertilization rates and types. Journal of environmental quality. 35, 676-685. - EEA. (2006). EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook - 2007, Group 0: agriculture. Technical report N 6, EEA (European Environment Agency) - Cheroux M., (2006). Les surfaces engazonnées en France. AFPP- er conférence sur l entretien des espaces verts, jardins, gazons, forets, zones aquatiques et autres zones non agricoles. Avignon : -2 octobre 2006. - Commission of the European communities, (2006). An EU Strategy for Biofuels. Communication from the commission. Brussels. COM 34 final - Conant R. T., Paustian K. and Elliot E. T., (200). Grassland management and conversion into grassland: effects on soil carbon. Ecological application (2), 343-355. - FAO, 2002. La séquestration du carbone dans le sol pour une meilleure gestion des terres. Rapport sur les ressources en sols du monde 96. 56 P - FAO, 2004. Carbon sequestration in dryland soils. World soils resources report 02. 08 P - GIEC (2006). Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre. Volume 4, chapitre : Émissions de N2O des sols gérés, et émissions de CO2 dues au chaulage et à l application d urée - GES TIM (2009). Guide méthodologique pour l estimation des impacts des activités agricoles sur l effet de serre. Projet CASDAR GES. Document provisoire, version. - Gueymard S., (2006). Facteurs environnementaux de proximité et choix résidentiels. Le rôle de l ancrage communal, des représentations et des pratiques des espaces verts. [En ligne]. http://developpementdurable.revues.org/document276.html#texte. - IPCC (2006). Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre. Volume 4, chapitre : Émissions de N2O des sols gérés, et émissions de CO2 dues au chaulage et à l application d urée - Knight E. C., Guertal E. A., Wesley Wood C. (2007). Mowing and nitrogen source effects on ammonia volatilization from turfgrass. Crop science, vol.47 - Kopp K. L., Guillard K., (2004). Decomposition rates and nitrogen release of turfgrass clippings. 4 th international crop sciences congress. - Maggiotto S.R., Webb J.A., Wagner-Riddle C., Thurtell G.W. (2000). Nitrous and nitrogen oxide emissions from turfgrass receiving different forms of nitrogen fertilizer. J. Environ.Qual., vol : 29. - Mäkipää R., Karjalainen T., Pussinen A., Kellomäki S. (999). Effects of climate change and nitrogen deposition on the carbon sequestration of a forest ecosystem in the boreal zone. Canadian Journal of Forest Research. 999. 29 : 490-50. 9
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