« Production agronomique, économie d’eau et préservation des sols »

Telles sont les principales conclusions d’une étude menée par une équipe du Centre d’études spatiales de la biosphère (CESBIO, CNRS / Université Toulouse III – Paul Sabatier / CNES / IRD).

Pendant sept ans, les chercheurs ont mesuré les flux de carbone et d’eau sur deux parcelles instrumentées. Ces travaux montrent que l’amélioration de l’empreinte environnementale de l’agriculture repose sur les choix de pratiques culturales. Ils pourraient permettre à l’agriculture de concilier objectifs environnementaux et agronomiques**.

La consommation d’eau d’une culture ainsi que sa capacité à séquestrer du carbone dans le sol sont devenues des critères essentiels dans le cadre d’une agriculture durable. C’est pourquoi les chercheurs du CESBIO ont voulu établir les bilans « eau » et « carbone » pour trois grandes cultures européennes : le blé, le maïs ensilage (destiné à la production de fourrage pour l’alimentation animale) et le tournesol. Pour cela, ils ont choisi deux parcelles situées dans le Gers et en Haute-Garonne, et les ont dotées d’instruments permettant de mesurer des variables agronomiques et météorologiques (éclairement, température, teneur en eau du sol…), ainsi que les flux de CO2 et d’eau entre l’atmosphère et l’agro-écosystème (c’est-à-dire le champ cultivé).

Deux indices ont été calculés. Le premier, relativement classique en agronomie, a permis d’analyser la quantité de biomasse produite et exportée de la parcelle par unité d’eau consommée. Le second, de nature environnementale, est beaucoup plus innovant : il a permis de mesurer la quantité de carbone perdue ou fixée sur la parcelle par unité d’eau consommée. Cet indice comprend le flux net de CO2 ainsi que les importations de carbone par fertilisation organique et les exportations dues à la récolte. Autrement dit, cet indice détermine si une culture est un puits ou une source de carbone. Ces analyses ont été effectuées sur plusieurs années de culture, en comptant aussi les périodes de sol nu (sans culture).

D’un point de vue agronomique, la culture de maïs ensilage offre le meilleur rendement en produisant jusqu’à 1,3 gramme de carbone par litre d’eau consommé, contre 0,65 gramme pour le blé et 0,2 gramme pour le tournesol. En revanche d’un point de vue environnemental, le blé dont le cycle est plus long, fixe davantage de carbone dans le sol : il permet de séquestrer jusqu’à 1 gramme de carbone par litre d’eau consommé. Par contre, le tournesol à cycle court et le maïs ensilage présentent des bilans négatifs : ils appauvrissent le sol en carbone et sont, par conséquent, producteurs nets de gaz à effet de serre.

[ Tour à flux installée au centre d’une culture de maïs, équipée d’analyseurs et capteurs permettant la mesure des flux et variables météorologiques. ]

Ces travaux montrent que l’amélioration de l’empreinte environnementale de l’agriculture repose sur les choix de pratiques culturales (espèce cultivée, présence de cultures intermédiaires, paillage…), de production et in fine sur nos habitudes alimentaires.

Les chercheurs prévoient d’étudier l’impact sur ces indices de la mise en place de cultures intermédiaires (moutarde, féverole…) couvrant le sol entre deux productions. Ces cultures piègent les ressources minérales du sol et les rendent disponibles pour les cultures suivantes. Il est vraisemblable qu’elles augmentent de surcroit la capture de CO2 mais qu’elles réduisent la disponibilité des ressources en eau pour les cultures suivantes. Ces hypothèses seront testées dans le cadre de projets européens, ICOS1 et GHG-Europe, qui visent à comprendre sur le long terme, le cycle global du carbone et les émissions de gaz à effet de serre des différentes couvertures végétales existantes en Europe.

[ Image 1 ] : Système de mesure des flux de CO2 et d’eau par la méthode des fluctuations turbulentes, comprenant un anémomètre sonique tridimentionnelle (droite) et un analyseur infrarouge haute fréquence (gauche). © Eric Ceschia

Notes : Integrated Carbon Observation System

Références : Crops’ water use efficiencies in temperate climate: Comparison of stand, ecosystem and agronomical approaches. Tiphaine Tallec, Pierre Béziat, Nathalie Jarosz, Vincent Rivalland, Eric Ceschia. Agricultural and Forestry Meteorology, 15 janvier 2013.

** Travaux publiés le 15 janvier 2013 dans la revue Agricultural and Forestry Meteorology.