LE STOCKAGE DU CARBONE DANS LES ÉCOSYSTÈMES

Agriculture, forêts, prairies, vergers, haies et jardins : où se trouve réellement le carbone et comment le gérer ?

Le stockage du carbone ne se résume pas à planter des arbres.

Dans un écosystème, le carbone est réparti entre plusieurs compartiments :

biomasse aérienne ;
biomasse racinaire ;
bois mort ;
litière ;
matière organique du sol ;
carbone dissous ;
parfois carbone des sédiments.

La question pertinente n’est donc pas seulement :

« Combien de carbone capture cet arbre ? »

mais :

« Combien de carbone l’ensemble du système capte-t-il, où est-il stocké, pendant combien de temps et avec quel niveau de permanence ? »

1. Les grands réservoirs de carbone

On peut représenter un écosystème ainsi :

                         ATMOSPHÈRE                            CO₂                             ↓                       PHOTOSYNTHÈSE                             ↓                         VÉGÉTATION                             │             ┌───────────────┼───────────────┐             ↓               ↓               ↓          feuilles         bois            racines             ↓               ↓               ↓          litière        bois mort       exsudats             └───────────────┼───────────────┘                             ↓                       SOL VIVANT                             ↓                 matière organique                             ↓                 carbone stabilisé                             ↓                    CO₂ / CH₄ / DOC                             ↓                        ATMOSPHÈRE

Chaque compartiment possède :

une quantité de carbone ;
une vitesse de renouvellement ;
une sensibilité différente aux perturbations.

2. Stock ≠ flux

Cette distinction est fondamentale.

Stock

Quantité de carbone présente à un instant donné.

Flux

Quantité de carbone transférée par unité de temps.

Par exemple, une forêt peut posséder un stock important tout en ayant une croissance annuelle relativement faible.

Inversement, une jeune plantation peut présenter un flux annuel de captation élevé alors que son stock initial est faible.

3. Captation ≠ stockage durable

La photosynthèse capte du CO₂.

Mais le carbone peut ensuite :

être respiré ;
être décomposé ;
être récolté ;
être brûlé ;
être exporté ;
être stabilisé dans le sol.

Il faut donc distinguer : captation=stockage=seˊquestration durable

4. Le carbone agricole

L’agriculture possède plusieurs réservoirs :

cultures ;
racines ;
résidus ;
sol ;
haies ;
arbres agroforestiers ;
prairies temporaires ;
infrastructures végétalisées.

Le sol représente souvent un compartiment particulièrement important.

5. Les grandes cultures

Dans une parcelle céréalière, par exemple :

         ATMOSPHÈRE             ↓          culture             ↓       ┌─────┴─────┐       ↓           ↓    grains       pailles       ↓           ↓   récolte       résidus                     ↓                   SOL                     ↓              matière organique

Une partie du carbone est exportée avec la récolte.

Une autre partie retourne au sol.

6. Les résidus agricoles

Les résidus peuvent comprendre :

pailles ;
feuilles ;
racines ;
chaumes ;
tiges ;
résidus de taille.

Leur devenir influence directement le bilan carbone.

Les restituer au sol augmente les entrées de carbone, mais leur décomposition entraîne également des émissions de CO₂.

7. Les cultures intermédiaires

Les couverts végétaux permettent de maintenir une activité photosynthétique entre deux cultures principales.

Ils peuvent contribuer à :

produire de la biomasse ;
alimenter le sol en carbone ;
protéger contre l’érosion ;
améliorer la couverture ;
soutenir la vie biologique.

Ils doivent toutefois être évalués selon le bilan complet du système, notamment leur consommation d’eau.

8. L’agriculture sans sol nu

Un principe central de l’agroclimatologie peut être formulé ainsi :

plus longtemps le rayonnement solaire rencontre une végétation active plutôt qu’un sol nu, plus le système possède potentiellement une capacité de production primaire.

Mais cette production doit être mise en relation avec :

eau disponible ;
fertilité ;
température ;
biodiversité ;
besoins des cultures.

9. Agriculture et travail du sol

Le travail du sol influence :

structure ;
agrégation ;
respiration ;
exposition de la matière organique ;
érosion.

La réduction du travail du sol peut favoriser la conservation du carbone dans certains systèmes, mais les effets varient fortement selon :

climat ;
type de sol ;
historique ;
rotation ;
profondeur de travail ;
gestion des résidus.

Il faut donc éviter les affirmations universelles du type :

« zéro labour = toujours plus de carbone ».

10. Les prairies

Les prairies possèdent une caractéristique remarquable :

une grande proportion de leur biomasse est souterraine.

Elles peuvent donc investir fortement dans :

racines ;
renouvellement racinaire ;
exsudats ;
matière organique du sol.

Le carbone peut être réparti entre :

herbacées ;
racines ;
sol ;
litière.

11. Prairie permanente

Une prairie permanente peut maintenir un flux régulier de carbone vers le sol.

Son bilan dépend notamment :

de la productivité ;
de la fertilisation ;
du pâturage ;
de la pluviométrie ;
de la température ;
du type de sol ;
de la profondeur d’enracinement.

12. Pâturage

Le pâturage influence le cycle du carbone par :

consommation de biomasse ;
retour des déjections ;
piétinement ;
stimulation ou réduction de la croissance ;
modification de la composition floristique.

Le résultat dépend fortement de la pression de pâturage et de sa répartition dans le temps et l’espace.

13. Les forêts

Une forêt possède généralement plusieurs compartiments importants :

                     FORÊT                       │       ┌───────────────┼───────────────┐       ↓               ↓               ↓     feuillage         bois          racines       ↓               ↓               ↓    litière         bois mort      sol forestier       └───────────────┼───────────────┘                       ↓                 CARBONE TOTAL

Le carbone forestier ne doit donc jamais être réduit au seul tronc des arbres.

14. Le bois vivant

Le bois constitue un stock relativement important dans les arbres matures.

Le carbone est réparti entre :

tronc ;
branches ;
rameaux ;
écorce ;
racines.

Le stock augmente généralement avec la biomasse de l’arbre.

15. Le carbone racinaire forestier

Les racines constituent un compartiment souvent sous-estimé.

Il comprend :

grosses racines ;
racines fines ;
renouvellement racinaire ;
exsudats.

Les racines fines ont notamment des taux de renouvellement très différents des troncs.

16. La litière forestière

La chute annuelle de feuilles et de petits fragments végétaux constitue un flux important.

Une partie est rapidement :

décomposée ;
respirée ;
incorporée au sol.

Une autre partie contribue à des compartiments plus durables.

17. Le bois mort

Le bois mort constitue un réservoir de carbone particulièrement intéressant.

Il comprend :

arbres morts sur pied ;
troncs au sol ;
grosses branches ;
souches.

Il joue simultanément un rôle :

climatique ;
écologique ;
biologique.

Sa décomposition est lente par rapport à celle de nombreux tissus végétaux.

18. Une forêt n’est pas un stock permanent

Un incendie, une tempête, une sécheresse, une attaque biologique ou une coupe peuvent modifier rapidement le stock.

Ainsi : stock forestier=stock garanti pour toujours.

La permanence doit être intégrée au raisonnement.

19. Forêt naturelle et plantation

Comparer simplement :

« forêt » contre « plantation »

est insuffisant.

Il faut comparer :

stock initial ;
croissance ;
mortalité ;
sol ;
biodiversité ;
bois mort ;
produits bois ;
perturbations ;
durée de gestion.

Une forêt naturelle possède également des fonctions écologiques qui dépassent largement le seul stockage de carbone.

20. Les vergers

Le verger est un système particulièrement intéressant pour Omakëya™.

Il combine :

arbres ;
herbacées ;
racines ;
sol ;
litière ;
fruits ;
bois de taille ;
éventuellement animaux.

Le carbone est donc distribué dans plusieurs compartiments.

21. Le carbone du tronc dans un verger

Les fruitiers accumulent du carbone dans :

tronc ;
charpentières ;
branches ;
racines.

Mais les arbres fruitiers sont généralement conduits et taillés.

Une partie de la biomasse est donc exportée régulièrement.

22. Les tailles

Les bois de taille constituent un flux de biomasse.

Ils peuvent être :

broyés ;
compostés ;
utilisés en paillage ;
transformés en BRF ;
exportés.

Le devenir de ces matériaux influence le bilan carbone du système.

23. L’enherbement du verger

Un verger avec couvert permanent possède deux grands systèmes végétaux :

             ARBRES               ↓          carbone aérien               │               ↓             SOL               ↑               │          HERBACÉES               ↑          carbone racinaire

L’enherbement peut donc contribuer aux entrées de carbone.

Il faut néanmoins prendre en compte la compétition hydrique avec les arbres.

24. Les haies

Les haies sont particulièrement intéressantes car elles combinent :

arbres ;
arbustes ;
herbacées ;
racines ;
litière ;
sol.

Elles peuvent donc stocker du carbone dans plusieurs compartiments.

25. La haie comme infrastructure écologique

Une haie peut simultanément :

stocker du carbone ;
réduire le vent ;
produire de l’ombre ;
favoriser la biodiversité ;
ralentir le ruissellement ;
produire du bois ;
créer un corridor écologique.

Elle possède donc une valeur multifonctionnelle.

26. Haie haute ou haie basse ?

Le stockage potentiel dépend de :

hauteur ;
largeur ;
densité ;
composition ;
âge ;
renouvellement ;
sol.

Une haie n’est donc pas caractérisée uniquement par sa longueur.

Pour un projet d’ingénierie : volume veˊgeˊtal

et biomasse

sont des variables plus pertinentes.

27. Les jardins

Un jardin peut également constituer un petit écosystème stockant du carbone.

Les compartiments peuvent être :

arbres ;
arbustes ;
haies ;
gazon ;
plantes vivaces ;
potager ;
racines ;
compost ;
bois mort ;
sol.

28. Jardin ornemental

Un jardin riche en arbres et arbustes peut accumuler une biomasse importante.

La diversité structurelle crée plusieurs niveaux :

arbres  ↓arbustes  ↓herbacées  ↓litière  ↓sol

Cette stratification augmente la complexité écologique.

29. Jardin potager

Le potager présente généralement un turnover rapide.

Les cultures :

poussent ;
sont récoltées ;
produisent des résidus ;
recommencent.

Le stock aérien instantané peut être modeste, mais les flux sont importants.

30. Compost et carbone

Le compost représente une partie du carbone ayant déjà subi une transformation.

Son apport peut augmenter la matière organique du sol, mais une partie du carbone sera ensuite minéralisée.

Il faut donc distinguer : Capporteˊ

de : Ceffectivement stabiliseˊ.

31. Les pelouses

Une pelouse possède :

biomasse aérienne ;
racines ;
matière organique ;
sol.

Une pelouse correctement gérée peut participer au stockage du carbone.

Mais sa gestion peut également générer des émissions liées :

à la tonte ;
aux engins ;
aux fertilisants ;
à l’irrigation.

Le bilan doit donc intégrer les émissions du système.

32. Le jardin « carbone positif »

Il serait tentant d’affirmer :

« ce jardin stocke du carbone ».

Mais il faut établir un bilan.

Il faut comptabiliser :

Entrées

croissance végétale ;
amendements ;
bois ;
compost.

Sorties

récoltes ;
tailles exportées ;
respiration ;
décomposition ;
érosion.

Émissions indirectes

carburants ;
engrais ;
matériaux ;
transport ;
pompage ;
équipements.

33. Le bilan carbone d’un système

On peut utiliser un modèle conceptuel : BC=Ccapteˊ−Crespireˊ−Cexporteˊ−Ceˊmis indirectement

Mais pour calculer réellement un bilan, il faut préciser le périmètre et les méthodes.

34. Les stocks à mesurer

Pour une étude Omakëya™, on peut mesurer :

Compartiment	Indicateur
Arbres	biomasse aérienne
Arbustes	biomasse
Herbacées	biomasse
Racines	biomasse racinaire
Litière	masse sèche
Bois mort	volume + densité
Sol	carbone organique
Compost	masse + carbone
Sédiments	carbone organique

35. Mesurer les arbres

Il existe différentes approches :

diamètre à hauteur de poitrine ;
hauteur ;
essence ;
volume ;
équations allométriques ;
inventaire forestier.

Une relation allométrique peut prendre la forme générale : B=aDb

où :

B = biomasse ;
D = diamètre ;
a,b = coefficients dépendant de l’espèce ou du groupe étudié.

36. Mesurer le carbone du sol

Il faut mesurer :

concentration en carbone organique ;
densité apparente ;
profondeur ;
éventuellement pierrosité.

Le stock peut alors être estimé sur une profondeur donnée.

37. Comparer les écosystèmes

Il faut être prudent avec les comparaisons.

Un hectare de :

forêt ;
prairie ;
verger ;
culture ;
haie ;

ne possède pas la même structure de carbone.

Il faut distinguer :

carbone aérien

carbone souterrain.

38. La dimension temporelle

Pour chaque système, il faut suivre : C(t)

On peut alors construire une courbe :

Stock de carbone↑│                    ________│                 __/│              __/│           __/│        __/│     __/│____/└────────────────────────────→ temps

La croissance est généralement forte au début puis évolue vers un nouvel équilibre.

39. Les perturbations

Le stock peut diminuer brutalement après :

incendie ;
sécheresse ;
défrichement ;
érosion ;
retournement de prairie ;
destruction d’une haie.

La résilience du système devient donc un paramètre essentiel.

40. Stockage et résilience

Un système diversifié possède plusieurs compartiments.

Par exemple :

ARBRESARBUSTESHERBACÉESRACINESSOLBOIS MORT

Si un compartiment est affecté, les autres peuvent continuer à fonctionner.

Cette redondance fonctionnelle est un principe majeur de conception Omakëya™.

41. Le carbone et l’eau

Le stockage du carbone ne doit jamais être séparé de la disponibilité en eau.

Une végétation supplémentaire peut :

augmenter la production primaire ;
augmenter l’évapotranspiration ;
modifier l’infiltration ;
réduire la température du sol.

Mais elle peut aussi consommer davantage d’eau.

Il faut donc rechercher un optimum : Carbone+Eau+Production+Biodiversiteˊ

plutôt que maximiser une seule variable.

42. Le carbone et la température

La végétation modifie les flux énergétiques par :

ombrage ;
évapotranspiration ;
interception du rayonnement ;
modification de la convection.

Ainsi : carbone→biomasse→structure veˊgeˊtale→microclimat.

Le stockage du carbone devient alors indirectement un élément du génie climatique végétal.

43. Le carbone et la biodiversité

Une structure végétale diversifiée fournit davantage de :

niches ;
ressources ;
habitats ;
litières ;
racines.

La biodiversité peut donc participer à la complexification des flux de carbone.

44. Comparaison qualitative

Système	Carbone aérien	Carbone du sol	Flux racinaire	Multifonctionnalité
Grandes cultures	moyen	variable	moyen	moyenne
Prairie	faible à moyen	potentiellement important	élevé	élevée
Forêt	élevé	important	important	très élevée
Verger	moyen à élevé	important	important	très élevée
Haie	moyen à élevé	important localement	important	très élevée
Jardin diversifié	variable	variable à important	variable	très élevée

Attention : ce tableau est qualitatif. Les stocks réels peuvent varier de façon considérable selon le sol, le climat, l’âge, la gestion et l’histoire du site.

45. Le meilleur système n’est pas nécessairement celui qui stocke le plus

Un écosystème doit être évalué sur plusieurs critères : Carbone+Eau+Biodiversiteˊ+Production+Climat local+Reˊsilience+Eˊconomie

Un système légèrement moins performant sur le seul stockage du carbone peut être beaucoup plus performant globalement.

46. La stratégie Omakëya™

L’objectif peut être de multiplier les compartiments :

              ARBRES                ↓             HAIES                ↓            ARBUSTES                ↓           COUVERTS                ↓            POTAGER                ↓          SOL VIVANT                ↓          RACINES PROFONDES

Chaque strate apporte :

carbone ;
biomasse ;
habitat ;
protection ;
microclimat.

47. Une architecture carbone

On peut alors concevoir un jardin comme une véritable infrastructure de carbone :

Strate haute

Arbres.

Strate intermédiaire

Arbustes et fruitiers.

Strate basse

Vivaces et cultures.

Strate racinaire

Racines superficielles et profondes.

Strate morte

Litière, bois mort, compost.

Strate minérale

Matière organique associée au sol.

48. Objectif 2050

Pour un projet agroclimatique, on peut définir :

état initial ;
stock initial ;
objectif 2030 ;
objectif 2040 ;
objectif 2050.

Puis modéliser : C(t)

avec différents scénarios :

scénario de référence ;
scénario intensif ;
scénario régénératif ;
scénario climatique défavorable.

49. Objectif 2100

À l’horizon 2100, la question devient encore plus intéressante.

Il faut intégrer :

changement de température ;
évolution des précipitations ;
sécheresses ;
incendies ;
maladies ;
évolution des espèces ;
disponibilité de l’eau.

Le système doit donc être conçu non seulement pour stocker du carbone, mais pour continuer à fonctionner dans le climat futur.

50. Le véritable objectif du Tome 7

Le stockage du carbone doit finalement être considéré comme un des indicateurs d’un écosystème fonctionnel, et non comme son unique objectif.

Le système idéal est celui qui parvient à :

capturer du carbone, en conserver une fraction significative dans la biomasse et le sol, améliorer simultanément la structure hydrologique, soutenir la biodiversité, produire des ressources et rester fonctionnel malgré l’évolution du climat.

C’est cette approche qui permet de passer de la simple séquestration carbone à une véritable ingénierie des cycles du carbone et de l’eau.