Comment mettre en œuvre la pompe biotique à l’échelle territoriale pour augmenter la pluviométrie d’une région ?🌳🌧️
Dans la leçon inaugurale [1] de Nathalie de Noblet à l’Ecole supérieure des agricultures, la bioclimatologiste décrypte les rétroactions entre occupation des sols et climat. La chercheuse française montre comment ensemencer la pluie grâce à la végétation, afin qu’elle précipite plus loin et génère un système vertueux.
Elle cite un exemple documenté en Californie. L’objectif était de reverdir une colline en plantant des arbres irrigués dans une vallée. Les vents dominants allant de la vallée vers la colline, l’évapotranspiration accrue de ces nouveaux arbres s’est dirigée vers la colline avant de s’y condenser et de précipiter. Cela a permis à la végétation de croître sur la colline. Une partie de cette pluie supplémentaire a ruisselé vers la vallée, diminuant ainsi l’irrigation.
Les conditions pour utiliser cette approche de manière méthodique sont :
☁️ la première zone végétalisée est située à côté de flux d’humidité conséquents 🌬️ la seconde zone doit se trouver sous le vent de la première 🌧️ ainsi, les vents dominants se chargent d’humidité dans la première zone et les précipitations augmentent dans la seconde
Nathalie De Noblet, co-auteure du rapport sur l’état des sols du GIEC de 2019, insiste sur le caractère non local de cette action. Un projet déployé dans un lieu donné bénéficie à un territoire plus vaste. Notre projet s’inscrit dans la même démarche : mailler les territoires d’autoroutes de la pluie. L’aménagement du territoire pensé de manière systémique permet d’en améliorer la résilience à plusieurs échelles.
Ces considérations font écho à l’approche décrite dans notre post sur l’amélioration ciblée des précipitations , qui devrait guider la réflexion de tous projets de reforestation, et plus généralement de toute évolution sensible de l’usage des sols.
On le voit, il n’est pas nécessaire de disposer d’un potentiel d’évapotranspiration tel que celui de l’Amazonie pour impacter positivement le climat. Déployer ce type de démarche permettrait d’atténuer la tendance à la désertification du pourtour méditerranéen,. A condition de miser sur des solutions fondées sur la nature plutôt que sur le techno-solutionnisme (voir notre post sur les services rendus par les zones humides littorales et leur coût comparé à celui du dessalement de l’eau de mer [3]).
Le passage sur l’augmentation localisée et volontaire de la pluviométrie est accessible à la 45ème minute de la conférence de Nathalie De Noblet.
Les images illustrant ce post et la vidéo proviennent de l’étude “Induced precipitation recycling (IPR): A proposed concept for increasing precipitation through natural vegetation feedback mechanisms “, publiée en 2016. Cette étude aborde le rôle potentiel des forêts et du couvert végétal comme outil d’adaptation.
Inverser le massacre de la végétation et retrouver rapidement la compétence de la photosynthèse …..!!
Les terres émergées séquestrent environ 30 % de nos émissions de gaz à effet de serre. Ce puits de carbone est cependant menacé, sous l’effet du changement climatique et des changements d’usage des sols. Des pratiques agricoles inspirées de l’agroécologie permettraient de maintenir le potentiel de stockage des terres cultivées et des pâturages, tout en répondant aux enjeux de sécurité alimentaire. Sur la scène internationale, les capacités de stockage des sols pourraient devenir un objet de négociation et modifier les relations entre pays.
Les sols contiennent trois fois plus de carbone que l’atmosphère. Ils participent aussi à la séquestration du carbone atmosphérique en carbone organique, à travers l’absorption du CO2 par les plantes. Ils jouent donc un rôle majeur dans la régulation du climat, en plus de constituer une ressource essentielle à la production de 95 % de notre alimentation.
Si la place des sols dans nos vies et dans la conduite de nos activités terrestres est fondamentale, il s’agit pourtant d’un sujet récent sur la scène politique internationale, y compris dans les arènes de négociations autour du climat. « Le premier organe de gouvernance internationale sur les sols date de 2013, détaille Julien Demenois, écologue au Cirad. L’Union européenne s’est saisie du sujet en 2021, à travers sa stratégie pour la protection des sols à l’horizon 2030 ». Dans un nouvel article pour Diplomatie, l’expert revient sur les grands enjeux des sols à l’échelle internationale, dans une optique de lutte contre le changement climatique.
Les sols sous la menace du changement climatique
Selon l’IPBES, déjà un tiers des terres sont modérément à très dégradées. Cette tendance pourrait s’accentuer avec le changement climatique. Les trois risques majeurs sont l’érosion, le déséquilibre des éléments nutritifs et la perte de carbone organique. « Les épisodes de sécheresse réduisent le couvert végétal et rendent ainsi les sols plus vulnérables, notamment face à l’érosion, observe Julien Demenois. En sens inverse, l’augmentation de l’intensité des pluies accroît le ruissellement et donc l’érosion. Les réserves en eau et la recharge des eaux souterraines sont aussi affectées ».
En parallèle, la quantité de carbone organique stockée dans les sols évolue constamment via des changements d’usage. La conversion d’écosystèmes naturels en terres agricoles entraîne notamment une baisse du carbone dans les couches supérieures du sol. Par exemple, la conversion de la forêt en terres cultivées dans les tropiques a engendré une perte de 25 à 30 % des stocks de carbone organique. Cela contribue à l’augmentation des concentrations en gaz à effet de serre dans l’atmosphère, et donc au changement climatique.
Des pratiques agricoles et forestières qui favorisent le stockage
Julien Demenois est chargé de mission « 4 pour 1000 : les sols pour la sécurité alimentaire et le climat » au Cirad. Cette initiative vise à développer des pratiques agricoles ou forestières qui maintiennent ou améliorent les stocks de carbone organique des sols. Le potentiel de stockage des terres cultivées et des pâturages est en effet énorme : d’ici 2050 et grâce à des pratiques vertueuses, ces zones pourraient piéger chaque année entre 10 et 20 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur agricole et forestier.
Dans ce cadre, le Cirad plaide pour l’agroécologie, avec des déclinaisons adaptées aux contextes locaux. Agroforesterie, agriculture de conservation ou encore restauration des pâturages dégradés : les possibilités sont multiples. « La recherche a un énorme rôle à jouer dans la définition de pratiques adaptées aux enjeux des différents territoires, estime le chercheur. En plus des aspects purement agronomiques ou écologiques, il nous faudra inclure des questions de sécurité alimentaire ou de rentabilité économique, par exemple. On doit s’appuyer sur les co-bénéfices d’une gestion durable des terres ».
Coordonnée par le Cirad en partenariat avec INRAE et l’IRD, l’étude « 4 pour 1000 » Outre-mer dresse un bilan inédit des stocks de carbone du sol des territoires ultramarins. Les auteurs formulent des recommandations opérationnelles et de recherche pour préserver ces stocks élevés et répondre aux grands enjeux de l’agriculture face au changement climatique au niveau national et territorial.
Une question de géopolitique
Il faut en moyenne 40 000 ans pour que se forme un sol d’un mètre d’épaisseur. Les sols sont donc à considérer comme une ressource non renouvelable et une source d’enjeux géopolitiques. En effet, du point de vue du carbone, tous les États ne sont pas logés à la même enseigne. Actuellement, seuls dix pays détiennent plus de 60 % des stocks mondiaux de carbone organique du sol. Et le potentiel d’augmentation est très inégal entre pays.
« Dès lors que le stockage de carbone dans les sols est pris en compte dans la mise en œuvre de l’Accord de Paris, les pays peuvent s’en saisir comme un objet de négociation », souligne Julien Demenois. Certains États dotés d’une grande superficie pourraient ainsi contrôler le rythme du changement climatique, via leur gestion des sols. La notion de neutralité carbone vient aussi changer la donne. Le phénomène d’accaparement des terres, pour des pays ou des entreprises en recherche de crédits carbone, pourrait s’accélérer.
Pour préserver nos sols et donc notre climat, il est important de préserver la photosynthèse des plantes, de la végétation ….. Le génie végétal est le fil rouge de la vie terrestre …!!
La cause du changement climatique ne vient ni des animaux ni des combustibles fossiles. C’est ainsi que nous gérons toutes les ressources et nous pouvons commencer par les prairies du monde. Allan Savory, fondateur du Savory Institute, est un écologiste renommé et pionnier de la gestion holistique des terres. Son travail se concentre sur la régénération des paysages dégradés grâce à des pratiques innovantes qui intègrent le pâturage du bétail à une gestion durable des terres. Son approche holistique vise à restaurer les écosystèmes, à lutter contre la désertification et à relever les défis mondiaux liés à la production alimentaire et au changement climatique. Alan Savory rejoint Farm To Table Talk pour explorer
les contributions révolutionnaires à l’agriculture durable, à la conservation de l’environnement et à l’attention portée aux politiques mondiales qui feront la différence. Salé.global
Soleil et photosynthèse, c’est peut-être trop simple et pourtant, la vie sur cette planète ne tient qu’à ça …..!!
La première référence au soja comme aliment remonte à plus de 5 000 ans. Cette céréale a été citée et décrite par l’empereur chinois Shen-nung, considéré comme le « père » de l’agriculture chinoise, qui a commencé à cultiver des céréales comme alternative à l’abattage des animaux.
L’une des principales indications attestant de l’importance culturelle et nutritionnelle du soja pour les Chinois est le fait que déjà dans les années 200 avant JC, le grain était la matière première essentielle pour la production de tofu (lait de soja caillé), ayant représenté une protéine végétale, du lait, du fromage, du pain et de l’huile pour les Chinois depuis des milliers d’années. De plus, le soja était une sorte de pièce de monnaie car il était vendu en espèces ou échangé contre d’autres marchandises.
Il y a cinq millénaires, le soja était très différent du soja que nous connaissons aujourd’hui : il s’agissait de plantes souterraines qui se développaient le long des rivières et des lacs – une sorte de soja sauvage. Le processus de « domestication » du soja s’est produit au 11ème siècle avant JC, à partir de croisements naturels réalisés par des scientifiques chinois. À l’heure actuelle, le soja se trouve principalement dans la région orientale du nord de la Chine, où l’on cultive le blé d’hiver.
À partir de là, le soja commence à être introduit dans le sud de la Chine, puis en Corée, au Japon et dans d’autres pays de l’actuelle Asie du Sud-Est. Les documents historiques indiquent que l’expansion de la culture du soja a été lente : elle serait arrivée en Corée et au Japon au troisième siècle après Jésus-Christ (AC) – jusqu’alors limitée à la Chine. En Occident, le grain apparaît à la fin du XVe et au début du XVIe siècle, époque de ce qu’on appelle la grande navigation européenne.
L’adoption du soja comme aliment est lente en Occident. Au XVIIIe siècle, des chercheurs européens ont commencé à étudier les germes de soja comme matière première pour la production d’huile et de nutriments pour animaux. La culture commerciale a commencé au début du XXe siècle aux États-Unis et, au cours de la deuxième décennie du XXe siècle, la teneur en huile et en protéines du grain a commencé à attirer l’attention des industries mondiales.
C’est après la fin de la Première Guerre mondiale, en 1919, que les graines de soja sont devenues un produit important du commerce extérieur. L’année 1921, année de création de l’American Soybean Association (ASA), peut être considérée comme une date charnière dans la consolidation de la chaîne de production de soja dans le monde.
Arrivée au Brésil :
Bien qu’il existe des documents historiques faisant état d’une culture expérimentale du soja à Bahia dès 1882, l’introduction du soja au Brésil a pour date principale l’année 1901 : c’est le moment où les cultures démarrent à la station agricole de Campinas et la distribution des semences à producteurs à São Paulo. Le grain a commencé à être trouvé plus facilement dans le pays après l’intensification de la migration japonaise dans les années 1908. En 1914, il est officiellement introduit dans le Rio Grande do Sul – un État qui présente des conditions climatiques similaires à celles des régions productrices des États-Unis. (origine des premiers cultivars, jusqu’en 1975).
L’expansion du soja au Brésil commence déjà dans les années 1970, lorsque l’industrie pétrolière commence à se développer. L’augmentation de la demande internationale de céréales est un autre facteur qui contribue au début de la culture commerciale et à grande échelle du soja.
L’expansion des plantations de soja au Brésil a toujours été associée au développement rapide de technologies et de recherches axées sur la satisfaction de la demande extérieure. A tel point que dans les années 70, le soja était déjà la principale culture de l’agro-industrie nationale : la production était passée de 1,5 million de tonnes en 1970 à plus de 15 millions de tonnes en 1979. Il est important de noter que cette expansion depuis ce début était intrinsèquement et non nécessairement dans la superficie (de 1,3 millions d’hectares à 8,8 millions d’hectares dans la décennie). Les taux de productivité au cours de cette période sont passés de 1,14 t/ha à 1,73 t/ha.
L’un des agents importants de ce processus d’évolution du soja brésilien a été l’Embrapa, qui a développé depuis cette période de nouveaux cultivars adaptés aux conditions climatiques des régions productrices, comme le Midwest. Embrapa Soja a été créée en 1975 et, à partir des années 90, diverses agences de recherche ont commencé à émerger pour agir dans ce segment.
L’introduction du soja au-delà des États du sud n’a été possible que grâce au développement de cultivars adaptés au climat plus chaud. L’adoption de techniques de culture sans labour a également contribué à l’insertion des céréales dans l’agriculture des régions du Midwest, du Nord-Est et du Nord. Le fait que le soja permette la fixation de nutriments essentiels à la plantation d’autres cultures, comme le haricot et le maïs, a été un aspect positif pour son expansion au Brésil, car il a permis l’adoption d’une contre-saison productive.
Le développement de cultivars tolérants aux herbicides arrive au Brésil en 1995, lorsque le gouvernement fédéral approuve la loi sur la biosécurité, autorisant la culture de plants de soja transgéniques à titre expérimental. La loi est mise à jour en 2005, réglementant définitivement la plantation et la commercialisation de cultivars transgéniques au Brésil.
Ce processus de consolidation du soja dans le pays a été fondamental pour le développement de toute une chaîne productive, y compris les investissements privés et publics dans les structures de stockage, les unités de transformation des céréales et les modalités de transport et d’exportation du soja et de ses dérivés. De plus, le soja brésilien a permis une plus grande viabilité commerciale pour l’activité d’élevage, du fait qu’il s’agit d’une matière première stratégique pour la production d’aliments pour bovins, porcs et volailles.
Une autre conséquence positive de la sojicultura au Brésil a été le processus de développement urbain des municipalités liées à la culture, principalement dans le nord, le nord-est et le centre-ouest du pays.
Utilisation du soja :
La culture du soja a constitué une révolution alimentaire majeure. Il n’existe aujourd’hui aucune autre protéine d’origine végétale offrant un meilleur rapport coût/bénéfice pour la production de viandes, d’œufs, de laits et de dérivés que le soja. La demande en protéines animales a considérablement augmenté au cours des dernières décennies et continuera de croître, principalement grâce à l’amélioration des revenus des populations des pays asiatiques. Par conséquent, en plus de garantir aux Brésiliens des protéines animales en grande quantité et à des prix abordables, le soja est également important pour la sécurité alimentaire de nombreux autres pays.
Le soja est présent lorsque l’on mange un œuf au plat, des chips, puisque la majeure partie de l’huile végétale du pays provient du soja. De cette même huile végétale, plus de 70 % de la matière première a été produite pour produire du biodiesel brésilien, aujourd’hui dans un mélange de 10 % dans le diesel national, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre.
En plus des céréales comme aliment fonctionnel, le soja est utilisé pour la production de produits tels que le chocolat, les épices prêtes à l’emploi et les pâtes. Les produits carnés contiennent également souvent du soja dans leur composition, ainsi que des mélanges pour boissons, aliments pour bébés et de nombreux aliments diététiques.
Les produits à base de soja sont indiqués pour les personnes intolérantes au sucre du lait. Les industries de différents secteurs utilisent le soja comme matière première dans leurs processus de production. Exemple : industries cosmétique, pharmaceutique, vétérinaire, peintures et plasturgie. Le soja est également largement utilisé par l’industrie des adhésifs et des nutriments, des engrais, des formulateurs de mousse, de la fabrication de fibres, des revêtements et des émulsions aqueuses de papier pour les peintures.
Un atlas des systèmes racinaires a été sauvé de l’oubli et mis gratuitement en ligne
Très légères et fragiles, les racines n’en assurent pas moins deux fonctions vitales de la plante : l’ancrage dans le sol et le captage de l’eau et des minéraux qui complètent les sucres produits par la photosynthèse.
Rassemblés dans une collection unique en son genre, les systèmes racinaires de plus de 1 000 plantes peuvent désormais être consultés en ligne. La réapparition de ce recueil exceptionnel témoigne de l’engouement nouveau que suscitent les racines, longtemps méconnues, dans les études agronomiques.
A la découverte de 1002 plantes
À la croisée de l’art et de la botanique, le Wurzelatlas est le fruit d’un travail de recherche et de figuration titanesque. Pendant près de quarante ans, à partir des années 1960, quatre chercheurs autrichiens dirigés par la naturaliste Lore Kutschera (1917-2008) ont excavé et dessiné le système racinaire de 1 002 plantes différentes.
Cultivées ou sauvages, aromatiques ou du genre « mauvaises herbes », poussant dans les prairies, les marécages, les forêts, les sous-bois, de la famille des caryophyllaceae, des chénopodiacées, ou plus simplement de celle des betteraves, ces mille plantes ont été choisies pour leur partie invisible et restituent une à une l’immense et multiforme génie souterrain de la nature.
Sans relâche, même pendant leurs vacances, les quatre botanistes ont soigneusement dégagé et reconstitué, comme des archéologues, les dizaines, parfois centaines de ramifications très fragiles de chaque plante, pour ensuite les coucher à la plume et à l’encre sur le papier.
Allant de l’Acanthosicyos horridus, un melon sauvage qui pousse dans des régions désertiques de Namibie, jusqu’au Zygophyllum xanthoxylon, un petit arbuste succulent de Mongolie, le Wurzelatlas forme ainsi une synthèse des systèmes racinaires des plantes européennes communes, auxquelles ont été adjointes certaines espèces exotiques remarquables.
En plongeant dans l’extrême diversité des racines, ces grandes oubliées de la botanique, les curieux pourront découvrir des systèmes aussi différents que celui de la Carline acaule, un curieux chardon dont la plante ne mesure que quelques centimètres, mais dont les racines s’étendent jusqu’à 1 mètre 20 sous la terre ; ou celui de la ronce des tourbières (Rubus chamaemorus), qui colonise le sol par grosses arborescences horizontales, creusant elles-mêmes à la verticale…
Redécouverte et publication
Les mille fiches de l’atlas des systèmes racinaires ont été redécouvertes en 2006 par Klaas Metselaar, spécialiste de la physique des sols et chercheur à l’université de Wageningen, aux Pays-Bas, alors que tout laissait croire qu’elles allaient tomber dans l’oubli.
« Quand j’ai découvert cet atlas, j’ai eu le souffle coupé, a expliqué le scientifique néerlandais au journal
Le Monde.
Les dessins originaux m’ont émerveillé, plus encore quand j’ai réalisé le travail qu’ils ont représenté. »
L’atlas sommeillait dans un institut de botanique à Klagenfurt, une ville de 100 000 habitants au sud de l’Autriche, non loin de la frontière avec la Slovénie. Après la découverte, des écologistes et des physiciens des sols ont trouvé les financements nécessaires à la numérisation de l’ensemble des dessins en haute qualité.
Scannés à Vienne, ceux-ci sont désormais hébergés par le site de l’université de Wageningen. Chacun dispose d’une légende codée par Klaas Metselaar.
Depuis une dizaine d’années, les systèmes racinaires suscitent un engouement croissant dans les études agronomiques, qui ont multiplié les découvertes.
Très légères et fragiles, les racines n’en assurent pas moins deux fonctions vitales de la plante : l’ancrage dans le sol et le captage de l’eau et des minéraux qui complètent les sucres produits par la photosynthèse.
Extrêmement plastiques, elles sont aussi capables d’adapter leur croissance en suivant les évolutions de leur environnement. Les quantités d’eau, de nutriments, de bactéries, la présence de plantes concurrentes, la nature du sol et des roches, dure ou poreuse, sont autant d’éléments qui influeront sur l’architecture des racines.
Un stress hydrique, par exemple, entraînera souvent un développement plus important des racines à la verticale et une réduction des élans latéraux.
Autre réaction naturelle : en 2017, une équipe de chercheurs du CEA, du CNRS et du Leibniz Institute of Plant Biochemistry (Allemagne) ont découvert qu’une carence en phosphate dans le sol inhibe le développement de la racine principale des plantes, tout en stimulant celui de leurs racines latérales.
Ce mécanisme permet aux végétaux d’explorer davantage les couches superficielles du sol, là où se concentre le phosphate, l’un des trois éléments, avec l’azote et le potassium, indispensables à leur croissance. Une telle découverte pourrait aider les agronomes à sélectionner des plantes adaptées à des sols pauvres en phosphate, afin de limiter les épandages d’engrais de synthèse.
Ainsi, dans un environnement riche en azote, potassium et phosphore, les plantes développent peu leurs racines, tandis que dans un environnement pauvre, elles ont tendance à les étendre. Dans un environnement non uniforme, enfin, les végétaux sont capables de percevoir les disparités en nutriments et de projeter une distribution racinaire inégale, c’est-à-dire ciblée, intelligente.
Mais comment se comportent les systèmes racinaires quand ils sont confrontés à la concurrence d’autres plantes convoitant les mêmes ressources ? C’est la question à laquelle ont essayé de répondre des scientifiques de plusieurs institutions américaines, brésiliennes et espagnoles dans une étude qui a fait la une du magazine Science en décembre 2020.
Menés par Ciro Cabal, de l’université de Princeton aux États-Unis, les chercheurs ont révélé que plus les plantes sont proches, plus elles évitent de confronter ou de superposer leur système racinaire avec celui de leurs voisines : face à la concurrence, elles vont concentrer leurs racines autour de la tige, mais créer un réseau plus dense que si elles étaient seules.
Selon les auteurs de l’étude, cette « ségrégation opportuniste » repose sur le coût que représente le développement d’une racine en fonction de la distance qui la sépare de la tige. Cela veut dire que les plantes ne vont pas étendre leurs réseaux sous-terrains si ceux-ci ne rapportent pas un minimum de nutriments, qui compenseront l’énergie dépensée.
Il en résulte une forme de coopération entre les végétaux concurrents, une coopération naturelle si l’on peut dire, car elle s’effectue sans communication directe, à priori.
Racines et champignons, l’alliance à l’origine de la vie
Il y a 450 à 500 millions d’années de cela, les premières plantes ayant colonisé l’espace terrestre n’avaient pas de systèmes racinaires, mais des sortes de tiges rampantes qui croissaient en surface, à même le sol.
Dès leur apparition, ces racines « émergées » ont accueilli des champignons dits « mycorhiziens », qui les ont aidées à capter les nutriments ou l’eau et ont accompagné leur conquête progressive des sous-sols.
Aujourd’hui, maillons essentiels du vivant, les mycorhiziens sont présents sur les racines de 90 à 95 % des espèces végétales. Comme l’écrit Florence Rosier, journaliste au Monde qui a consacré un long article sur ce sujet à la fin du mois de mai dernier :
« les filaments fongiques pénètrent dans la racine. Dans le cas des arbres, ils se faufilent entre les cellules des racines. Dans le cas des autres plantes, ils vont jusqu’à pénétrer dans ces cellules. »
De cette alliance, les végétaux et les champignons tirent un bénéfice propre. En accomplissant la photosynthèse, la plante expédie vers ses racines des sucres, dont une bonne partie est captée par les champignons.
En échange de cette précieuse alimentation, ceux-ci absorbent des minéraux et les restituent à la plante, ou s’insinuent « dans de minuscules anfractuosités pour y puiser de l’eau », également partagée, ou encore engendrent « des enzymes qui dégradent les produits organiques du sol », fournissant une nouvelle source de nutriments pour la plante.
Bref, les bénéfices de cette alliance aussi ancienne que la végétation sont inestimables. Sa compréhension montre que le système racinaire des plantes, qui constitue un tiers de la biomasse terrestre, ne pourrait exister sans son association intrinsèque avec les champignons, dont on ramasse parfois les organes sexuels, sans se douter de leur importance…
Les défenseurs du climat souffrent d’une vision tunnel !
Au sein d’une partie de la communauté scientifique, des climatologues et des activistes de l’environnement, une nouvelle inquiétude grandit. Plusieurs d’entre eux alertent sur un mal bien trop répandu chez la plupart de ceux qui défendent le climat et tentent de lutter contre le réchauffement climatique : la carbon tunnel vision ! Il s’agit d’une tendance généralisée à se concentrer uniquement sur la réduction des gaz à effet de serre, en particulier du dioxyde de carbone, en omettant complètement le fait qu’œuvrer pour le climat ne dépend pas que d’un seul facteur.
La carbon tunnel vision est un terme défini par le Dr Jan Konietzko, professeur en économie circulaire et durable et régénération à l’Université de Maastricht aux Pays-Bas. Les défenseurs du climat n’ont bien souvent qu’un seul paramètre dans leurs préoccupations, et occultent le reste des causes, et donc des solutions. Ce sont au total une vingtaine de causes et d’axes de travail qui doivent être prises en compte dans la lutte contre le réchauffement climatique.
Préserver et restaurer le monde vivant est une nécessité pour lutter contre le réchauffement climatique
Comme toutes les catastrophes majeures, la crise climatique n’est pas liée qu’à une seule cause, mais à une multitude de facteurs. Avouons-le, certains sont « tendance » et font régulièrement la Une des actualités, alors que d’autres n’intéressent personne ou presque. Il est de bon ton d’œuvrer pour la limitation des gaz à effet de serre liée au secteur des transports, le principal émetteur dans le monde, ou encore d’inciter les entreprises à faire des efforts sur leurs émissions de carbone. Mais le système climatique dépend aussi de la nature qui nous entoure : l’importance de la biodiversité commence à peine à faire surface dans les consciences, comme dans les médias, et est encore bien loin de concerner les politiques.
“L’importance de la biodiversité commence à peine à faire surface dans les consciences, comme dans les médias, et est encore bien loin de concerner les politiques”
La faune et la flore ont bien sûr le droit d’exister pour elles-mêmes, mais le monde vivant est indissociable de la lutte contre le changement climatique. Il est impensable de vouloir réduire les émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique sans faire de la protection de la biodiversité une priorité. Le végétal (arbres, prairies, parmi lesquelles les tristement nommées « mauvaises herbes ») permet de séquestrer le dioxyde de carbone dans le sol. Mais pour espérer avoir une végétation et un sol en bonne santé, il faut préserver la faune : insectes pollinisateurs bien-sûr, oiseaux, mais aussi mammifères, permettent, par leurs actions, de favoriser le développement des plantes. Voilà pourquoi des organismes comme l’ONU militent pour le développement massif des solutions fondées sur la nature, qui permettent de limiter le réchauffement climatique et d’atténuer l’impact des catastrophes météo.
La déforestation a fait beaucoup parler d’elle il y a quelques dizaines d’années, mais a dorénavant été relayée au second plan, si ce n’est plus. Or, l’impact des forêts sur les conditions météo et l’évolution climatique est sans cesse revu à la hausse à chaque nouvelle étude sur le sujet : la déforestation peut détraquer le climat sur des milliers de kilomètres car il est désormais prouvé que les forêts provoquent les précipitations. Selon l’Université des Pays-Bas, un tiers de l’eau qui tombe sur la forêt amazonienne provient de la transpiration des arbres. Et cette pluie circule dans l’atmosphère, en Argentine, dans les Caraïbes et jusqu’au Midwest des États-Unis : la déforestation de la forêt amazonienne aggrave donc le risque de sécheresse aussi loin que dans le centre des États-Unis !
Urbanisation, consommation, économie, population et pollution sont aussi à prendre en compte
La disparition de la biodiversité est clairement une cause majeure qui demande un renouvellement total de la vision que l’Homme a de la nature : une alliée pour sa survie, et non pas une ressource à piller et écraser. Mais d’autres facteurs sont trop souvent omis : l’urbanisation grandissante et l’artificialisation des sols, la surconsommation des pays les plus développés en matière de textiles, de nourriture, ou d’électronique, l’expansion de la population humaine (en nombre, comme en étalement sur l’ensemble des territoires de Planète), les inégalités et la pauvreté de certains pays du monde qui contraint les habitants à des pratiques destructrices envers l’environnement, mais aussi la pollution des sols par des produits toxiques, la pollution de l’eau, la pollution de l’air ou encore les zoonoses qui fragilisent le monde vivant.
Le problème du réchauffement climatique est immense, et ne peut être réglé qu’avec une solution : réduire les émissions de dioxyde de carbone issus des activités humaines est une évidence, mais ce n’est qu’une partie d’un défi bien plus global.
Si l’homme est vraiment intelligent, ….il manque un sujet primordial dans le débat sur l’environnement écologique …….C’est le cycle de retour des matières organiques humaines « PROPRES » dans les sols en production ….Le cycle des matières organiques des animaux d’élevage animales étant à peu près en place correctement ……Le sol, celui qui fonctionne bien, le sol « vivant » a besoin de nourriture pour continuer sa production et la matière organique est sa principale nourriture (faut-il encore qu’elle soit SAINE ) L’homme a complètement raté cette aspect primordial de la gestion des effluents humains , la gestion par des STEP, (quand il y en a) est une catastrophe écologique grave (qui est prêt à publier un rapport honnête du bilan environnemental de nos STEP aujourd’hui)…..Si on est donc intelligent et que l’on veut assurer un peu d’avenir durable à nos sols agricoles, cette aberration est a reconsidérée rapidement ……Toute la production de matières fécales humaines doit absolument retourner aux sols agricoles PROPRES ( = exempt de tout produits chimiques néfastes à la vie du sol) en cycles continus ……Les grands messages de la Nature = PAS DE DÉCHETS et PHOTOSYNTHÈSE MAXIMUM
Ce site web : Les plantes et l’eau présente des connaissances classiquement abordées d’une part en physiologie végétale et en écophysiologie, d’autre part en agronomie, pour tout ce qui a trait aux relations de dépendance de la production végétale à l’eau, mais aussi à l’incidence de cette production sur la ressource en eau.
Ce site a pour objectif principal de fournir les « outils » et concepts fondamentaux ainsi que les connaissances les plus marquantes. Il se veut avant tout un guide pour explorer et se repérer dans ce domaine très étendu. Il s’adresse tout à la fois au lecteur grand public et au spécialiste. Certains chapitres s’ouvrent par un résumé qui en présente rapidement le contenu.
La forêt et l’eau dans le monde.
Dans le monde, la répartition des forêts est calquée sur la carte des précipitations ; ici est indiqué le total des précipitations annuelles en mm (1). On peut voir en particulier que la zone intertropicale, arrosée de plus de 1000 mm/an est très riche en forêts : Amazonie, Afrique ouest centrale, Asie du sud-est. A l’inverse les grandes zones désertiques, qui reçoivent moins de 200 mm/an, comme le Sahara, le sud de l’Asie, la Mongolie ou Australie, sont dépourvues de forêts. Toutefois certaines régions du monde pourtant suffisamment arrosées, telles l’ouest de l’Europe, une partie des USA, de la Chine, portent peu de forêts sous l’effet du développement de l’agriculture.
Enfin, l’extension de la forêt, comme celle des autres types de végétations, est aussi limitée par les basses températures : c’est le cas par exemple des parties nord du Canada et de la Sibérie.
(1) 1 mm = 1 litre d’eau par m2 de sol
L’eau est le seul élément qu’on trouve naturellement sur terre dans ses 3 états : solide, liquide et vapeur. L’eau est en mouvement sur le globe terrestre, selon un cycle perpétuel.
Ce cycle est animé par deux ensembles de phénomènes majeurs :
– les changements d’état de l’eau : la vaporisation, en lien avec la température, donc le rayonnement solaire ; la condensation lorsqu’il y a refroidissement, en altitude notamment dans les nuages ;
– la gravité qui provoque les écoulements, le vent qui déplace les masses d’air humides, les nuages en particulier.
Revenons au cas de la forêt. Si on s’intéresse aux échanges d’eau entre la forêt et son environnement proche, on parle du bilan hydrique. Etablir un bilan hydrique c’est faire comme pour un bilan financier : sur une certaine durée (jour, mois, année…), la différence entre les entrées d’argent et les dépenses, est égale à la variation de trésorerie. Concernant le bilan hydrique, pour une parcelle de forêt, les principaux apports d’eau sont les précipitations. Le sol constitue la réserve d’eau qu’utilisent les arbres, son maximum de stockage est appelé réserve utile. Les sorties d’eau sont multiples : les pertes par drainage, ruissellement et écoulements pour l’eau sous forme liquide, transpiration des feuilles, évaporation de l’eau de pluie à la surface des feuilles (le phénomène d’interception), évaporation à la surface du sol. Lorsque les apports d’eau sont supérieurs aux pertes, le sol se recharge, et dans le cas contraire il se dessèche. Dans la suite de cette présentation, nous détaillerons tous ces phénomènes.
Un des mouvements d’eau les plus importants pour les surfaces végétales, la forêt en particulier, est la transpiration.
La transpiration et la photosynthèse sont deux processus vitaux pour les végétaux supérieurs. Par la photosynthèse, les arbres, en utilisant la lumière comme source d’énergie, élaborent leur nourriture à partir du dioxyde de carbone (CO2) contenu dans l’atmosphère, de l’eau et des éléments minéraux du sol. La transpiration permet ainsi d’alimenter les feuilles, où se produit la photosynthèse, en eau et en éléments minéraux. La plus grande partie de cette eau est évaporée, ce qui permet en périodes chaudes d’assurer le refroidissement des feuilles.
Pour les végétaux, l’eau est ainsi au centre de leurs processus vitaux. Par la photosynthèse les végétaux fabriquent des sucres, de l’amidon et du bois, chez les arbres, constitué lui-même de cellulose et de lignine.
Dans le processus de transpiration, contrairement à certaines idées reçues, ce ne sont pas les racines qui poussent l’eau vers les feuilles. C’est bien le contraire : sous l’effet combiné du rayonnement solaire, du vent, et ceci d’autant plus que l’air est sec, l’eau s’évapore au niveau des feuilles. Cette évaporation a lieu au niveau des stomates, qui sont une multitude de minuscules ouvertures, situées sur la face inférieure des feuilles. Ce mécanisme provoque une aspiration d’eau intense qui se transmet via les nervures des feuilles, et en cascade par la multitude des vaisseaux des branches, du tronc et des racines. Ainsi, les racines se trouvent dans un état de dépression, permettant l’aspiration de l’eau du sol.
On peut construire un schéma simplifié du processus de transpiration : une fine lame d’eau s’évapore sur une surface (la feuille) connectée à des fins capillaires (les vaisseaux de la sève) allant jusqu’aux particules qui composent le sol. L’eau est aspirée dans ces capillaires et c’est à leur extrémité inférieure (dans les racines fines) que se produit l’aspiration de l’eau du sol. Tant que le sol est suffisamment humide, il s’établit ainsi un mouvement d’eau, c’est la transpiration. L’eau qui circule dans le végétal est appelée la sève brute ; elle contient certains éléments minéraux solubles provenant du sol. Mais si le sol devient trop sec, les racines ne sont plus en mesure d’extraire l’eau du sol. Dans ces conditions, les tensions dans les vaisseaux deviennent de plus en plus fortes et à un certain niveau de tension, il y a rupture des colonnes d’eau : c’est la cavitation, suivie rapidement par l’embolie, un état où les vaisseaux se retrouvent remplis d’air, rendant impossible la circulation de la sève brute. Lors des très fortes sécheresses, on peut voir en été des arbres dont les feuilles ont jauni ou roussi. Certains arbres peuvent ainsi mourir de dessèchement.
La sève brute circule donc dans la plupart des organes vivants d’un arbre. Dans le tronc, la zone de circulation a souvent la forme d’un anneau de plus ou moins grande épaisseur, qu’on peut voir sur les troncs ou les grosses branches coupés par les bûcherons, notamment chez le chêne : c’est le bois d’aubier. Le bois de cœur, qui constitue la partie centrale du tronc, est une zone morte, qui prend souvent une teinte plus sombre que celle du bois d’aubier. Plus à l’extérieur du bois d’aubier, se trouvent d’autres tissus, essentiels pour la vie de l’arbre : 1) le cambium, responsable de la croissance en diamètre, puis 2) le liber (dont le terme scientifique est le phloème), qui permet la distribution des éléments nutritifs générés par la photosynthèse des feuilles vers tous les organes vivants de l’arbre et enfin 3) l’ écorce, qui assure la protection du bois contre les agressions du milieu extérieur.
Sur certaines espèces comme le hêtre, le peuplier, le frêne, le bois d’aubier ne peut être distingué du bois de cœur, tous deux ayant la même couleur pâle. Les chercheurs utilisent alors, pour les visualiser, des colorants, injectés à la base du tronc, qui sont transportés vers le haut dans la sève brute et qui colorent le bois d’aubier.
L’observation du bois d’aubier à un fort grossissement fait apparaître un tissu complexe, poreux, constitué d’une multitude de petits éléments en forme de tuyaux dans lesquels circule la sève brute.
On distingue trois grands types de bois selon l’organisation et la dimension de ces éléments : 1) les conifères, dont le bois est très régulier, avec des éléments conducteurs de petit diamètre qui s’appellent les trachéides ; 2) les espèces à pores diffus dont les éléments conduisant la sève brute sont les vaisseaux du bois. Ces vaisseaux sont de plus gros diamètre que les trachéides des conifères et sont bien répartis dans tout le bois. Ils sont entourés d’éléments plus fins ; 3) les espèces à zone poreuse, qui montrent une structure complexe, avec de très gros vaisseaux, souvent alignés sur la circonférence, visibles à l’œil nu chez certaines espèces (le chêne par exemple). Dans ces espèces, il existe aussi des vaisseaux de plus petit diamètre et tout un ensemble d’autres éléments.
Dans le bilan hydrique d’une forêt, l’interception des précipitations, surtout des pluies, constitue un flux d’eau qui repart du couvert végétal sous forme de vapeur d’eau vers l’atmosphère. Cette eau est donc perdue pour le peuplement forestier.
L’interception correspond à l’eau qui est stockée sur les feuilles et les branches pendant une pluie, eau qui est rapidement évaporée, sans pénétrer dans la feuille. Cette évaporation peut d’ailleurs même intervenir pendant la pluie, car l’air n’est pas toujours saturé en humidité. De plus, le vent accélère cette évaporation.
L’évaluation de l’interception est relativement simple. On l’obtient en faisant la différence entre la quantité de pluie qui tombe sur la forêt, et celle qui atteint la surface du sol. La pluie incidente est en général mesurée à proximité, souvent dans une clairière. Sur certains sites, un pluviomètre est installé sur un pylône qui dépasse la hauteur des arbres. La pluie qui atteint le sol est mesurée avec un nombre important de pluviomètres disposés au sol dans la forêt. Mais, une partie de l’eau de pluie s’écoule aussi vers le sol le long des troncs : des dispositifs spécifiques en spirale sont placés autour du tronc des arbres réalisent cette mesure.
Les quantités d’eau perdues par interception sont le plus souvent très importantes, comme le montrent ces mesures réalisées en France dans des forêts de différentes espèces. Annuellement, entre 20 et 40% de l’eau est interceptée, avec des variations entre les espèces considérées. En effet, l’interception des pluies est en général plus importante pour les forêts de conifères que pour les forêts décidues (hêtre, chêne, frêne par exemple), en particulier parce que ces dernières sont dépourvues de feuilles une partie de l’année.
Les arbres utilisent l’eau du réservoir constitué par le sol pour assurer leur transpiration. Une des questions souvent posées à la recherche est : « quelle quantité d’eau transpire un arbre ou un hectare de forêt ? »
Tout d’abord, il y a plusieurs méthodes pour mesurer la transpiration des arbres. Une des plus utilisées est la mesure du débit de sève brute qui circule dans le tronc. En effet, toute l’eau de la transpiration passe dans cette partie de l’arbre. Des capteurs de mesure spécifiques et non traumatisants pour l’arbre permettent de réaliser ces mesures. Ici le capteur est constitué de deux petites sondes insérées dans le bois d’aubier d’un jeune charme en forêt. Ce capteur mesure la dissipation de la chaleur apportée par une petite résistance chauffante contenue dans une des deux sondes, cette dissipation de chaleur étant directement sous l’influence du débit de la sève. En recherche, ce type de mesure est souvent réalisé sur une population d’arbres représentatifs du peuplement étudié.
Dans cette expérience, des mesures de débit (ou flux) de sève brute ont été effectuées sur 4 jeunes hêtres dans une forêt située en Moselle lors de deux journées successives en été. Le flux de sève ne circule que la journée et il est nul la nuit. On voit que les 4 courbes sont parallèles mais qu’il existe des différences entre arbres. Certains d’entre eux transpirent plus que d’autres, ici jusqu’à 4 litres par heure. Ce sont les individus les plus gros, les plus hauts et ils ont plus de feuilles. Globalement, ces courbes de variation suivent très bien le rayonnement solaire mesuré dans un poste météorologique situé à proximité de cette forêt. Le creux important que l’on peut observer lors de la deuxième journée est due à une grosse averse orageuse qui fait chuter brusquement le flux de sève, car les feuilles se retrouvent rapidement totalement mouillées, ce qui stoppe la transpiration de tous les arbres. Après évaporation rapide de l’eau, au bout d’une à deux heures, le flux de sève reprend jusqu’au coucher du soleil.
– lors de la vie d’une forêt, la transpiration augmente au début pour atteindre un plateau au bout de 15 à 30 ans, ce qui est jeune par rapport à l’âge final, souvent proche de 100 ans, voire plus.
– pour une belle journée d’été sous un climat tempéré, ce plateau de transpiration est d’environ 4 mm/jour, soit 40 m3 d’eau par hectare.
– au début de ce cycle de vie de la forêt, les arbres sont petits mais très nombreux dans la parcelle, plusieurs milliers par hectare. Progressivement, leur nombre diminue sous l’effet de la mortalité naturelle, ou des éclaircies réalisées par le forestier, pour chuter à 100-200 par hectare.
Mais il faut savoir que la transpiration pour une surface donnée ne change pas. Ainsi, plus les arbres vieillissent, moins ils sont nombreux, et ils transpirent plus. Cette transpiration peut atteindre jusqu’à 250 litres d’eau par jour parfois plus. Des chercheurs ont estimé à plus de 1000 litres la transpiration journalière de très gros sapins de Douglas dans le nord-ouest américain.
Nous allons maintenant comparer la transpiration des forêts avec celle d’autres types de végétation.
Donc, la couverture végétale influence fortement le cycle de l’eau. En conséquence, tout changement d’utilisation des terres, par exemple la colonisation par la forêt des espaces agricoles délaissés, ou le retournement des prairies pour les remplacer par des cultures telles le maïs, ou la diminution de surface de bocages et de haies, se traduira par des modifications du cycle de l’eau, notamment le drainage, ressource en eau qui profite à d’autres activités humaines, comme les besoins des ménages, les activités industrielles ou récréatives. En France métropolitaine, de tels changements d’usage des sols se déroulent depuis des siècles. En particulier, la surface forestière a très fortement augmenté en deux siècles, modifiant profondément l’hydrologie de certaines régions, souvent en moyenne montagne.
Ces statistiques montrent les évolutions récentes de la couverture du sol sur seulement 10 années en France métropolitaine. On voit l’augmentation de surface des forêt, celle du bâti, et la diminution des prairies.
Lorsqu’on s’intéresse aux interactions entre les forêts et l’eau, la sécheresse est un facteur de toute première importance. Les forêts n’étant pas irriguées, contrairement aux cultures, elles sont directement affectées par les sécheresses.
Les sécheresses ainsi que dans une moindre mesure les excès d’eau prolongés, affaiblissent les arbres et peuvent provoquer leur mort. Cet affaiblissement ouvre la porte à tout un cortège de pathogènes et d’agresseurs, tels les maladies fongiques ou les insectes.
Ce graphique représente la gravité des sécheresses en Lorraine, lors de ces dernières décennies. On constate une grande variation d’une année sur l’autre. La majorité des années (le bandeau vert) ne sont pas ou sont seulement faiblement sèches. Mais sur cette durée (le bandeau rouge), on voit que 4 années se distinguent nettement des autres par l’intensité de leur sécheresse, ce sont les années 1976, 1983, 1992 et 2003.
L’année 2003 reste ainsi dans les mémoires comme une des années les plus sèches depuis un siècle en France, cette année-là étant de plus exceptionnellement chaude pendant les mois de juillet et d’août.
On peut voir sur ces statistiques d’inventaires en forêt le pic de mortalité de l’année 2004 : les arbres les plus atteints par la sécheresse de 2003 n’étant en effet déclarés morts que l’année suivante. On voit aussi que les résineux ont été plus touchés que les feuillus, probablement parce qu’ils avaient épuisé plus rapidement les réserves en eau de leurs sols.
Il est difficile d’être optimiste pour l’avenir. En effet, les modèles climatiques prévoient un accroissement progressif de la durée et de l’intensité des sécheresses dans une grande partie de l’Europe. Les questions qui se posent donc aux forestiers sont à la fois de trouver ou de favoriser les espèces qui seront les mieux adaptées à un climat plus aride, et d’adapter au mieux, comme le fera l’agriculteur, leurs pratiques de gestion.
Références
Aussenac G (1970) Action du couvert forestier sur la distribution au sol des précipitations. Annales des sciences forestières, 27 (4), 383-399.
Aussenac G, Boulangeat C (1980) Interception des précipitations et évapotranspiration réelle dans des peuplements de feuillus (Fagus sylvatica L.) et de résineux (Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco). Annales des sciences forestières, 37 (2), 91-107.
Aussenac G, Granier A, Bréda N (1995) Effets des modifications de la structure du couvert forestier sur le bilan hydrique, l’état hydrique des arbres et la croissance. Revue Forestière Française, XLVII, 54-62.
Badeau V, Bréda N (2008) Modélisation du bilan hydrique : étape clé de la détermination des paramètres et des variables d’entrée. RDV techniques hors-série n°4 – ONF.
Ballif JL, Dutil P (1983) Lysimétrie en sol de craie non remanié. I – Drainage, évaporation et rôle du couvert végétal. Résultats 1973-1980. Agronomie, 3, 857-866.
Bréda N (1999) L’indice foliaire des couverts forestiers : mesure, variabilité et rôle fonctionnel. Revue Forestière Française, LI-2, 135-150
Bréda N, Soudani K, Bergonzini JC (2002) Mesure de l’indice foliaire en forêt. GIP-ECOFOR ed., ISBN 2-914770-02-2.
Bréda N, Lefevre Y, Badeau V (2002) Réservoir en eau des sols forestiers tempérés : spécificité et difficultés d’évaluation. La Houille Blanche, 3-2002, Forêts et Eau, 25-40.
Granier A, Badeau V, Bréda N (1995) Modélisation du bilan hydrique des peuplements forestiers. Revue forestière française, XLVII, 59-68.
Lebourgeois F, Differt J, Granier A, Bréda N, Ulrich E (2002) Premières observations phénologiques des peuplements du réseau national de suivi à long terme des écosystèmes forestiers. Revue Forestière Française, LIV, 407-418
Ulrich E, Lelong N, Lanier M, Schneider (1995) Interception des pluies en forêt : facteurs déterminants. Interprétation des mesures réalisées dans le sous-réseau CATAENAT de RENECOFOR. ONF, Bulletin technique n°30.
