les effets des haies sur la conservation des sols et le...
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Les effets des haies sur la conservation des sols et le
stockage de carbone
Valérie VIAUDINRA UMR SAS Rennes
Journée ATBV « Développer son argumentaire en faveur du bocage » ‐ Loudéac 20/09/2019
Enjeux sur les sols
• Enjeux climatique / initiative 4p1000 :• Les sols sont le plus grand compartiment terrestre de stockage de C
• « Une augmentation de 4 pour mille des stocks de C dans les sols agricole suffirait à compenser les émissions de CO2 vers l’atmosphère »
• Rapport du GIEC* ‐ août 2019 : pertinence des solutions basées sur la gestion durable des terres pour limiter le changement climatique
3Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
*Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat
Plan de la présentation
• Erosion
• Stockage de carbone dans les sols
• Focus sur le projet CARBOCAGE (ADEME 2016‐2019)
4Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Erosion
• Barrière physique au transfert de particules érodées de l’amont vers l’aval
5Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Importance de la structure au sol (talus, densité de végétation)
Erosion à l’échelle du versant (1/4)
• Organisation des sols au voisinage d’une haie
6Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
(Walter et al, 2003)
HAIE
Couche labourée
Horizons riches en matière organique
Érosion à l’aval
Atterrissement au niveau du
talus
Accumulation de matière
organique en amont
Erosion à l’échelle du versant (2/4)
• Augmentation de l’épaisseur des horizons organiques sur le versant à l’amont de la haie
7Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
(Walter et al., 2003)
Cla
sses
de
prof
onde
ur (c
m)
<= 10
(10;20]
(20;30]
(30;40]
(40;50]
(50;60]
(60;70]
(70;80]
(80;90]
(90;100]
> 100
0 10 20 30 40 50 60 70
Teneur en carbone g kg-1
VersantHaiePr
ofon
deur
du
sol (
cm)
Erosion à l’échelle du versant (3/ 4)• Evolution de la topographie suite à l’arasement de haies
8Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
(source Agrotransfert Bretagne)
Erosion à l’échelle du versant (4/4)
– Amont des haies : dépôt de 2 à 4 t.ha‐1.an‐1
– Aval des haies : érosion de 4,5 à 11 t.ha‐1.an‐1
9Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
(Lacoste et al, 2013)
• Taux de redistribution des sols estimés au voisinage de haies pendant la période 1960‐2009
Carte du bilan local érosion/dépôt après 100 et 1200 ans
(Follain, 2005)
Augmentation de l’épaisseur du sol
Diminution de l’épaisseur du sol : érosion
Sans haies Avec haies
Après 100 ans
Après 1200 ans
Erosion à l’échelle du BV (1/4)
10Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Erosion à l’échelle du BV (2/4)
• Modélisation de scénarios d’évolution du paysage et impact sur l’érosion
11Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
BV d’étude (ZA Armorique, 35) Scénarios occupation du sol x haies
(Lacoste et al, 2015)
‐ 0,02 t.ha‐1.an‐1 ‐ 0,05 t.ha‐1.an‐1 ‐ 0,05 t.ha‐1.an‐1
+ 0,26 t.ha‐1.an‐1 + 0,50 t.ha‐1.an‐1+ 0,02 t.ha‐1.an‐1
Exportation de particules érodées à l’exutoire : 0,05 t.ha‐
1.an‐1
(Lacoste et al, 2015)
Erosion à l’échelle du BV (3/4)
12Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
• Modélisation de scénarios d’évolution du paysage et impact sur l’érosion
Erosion à l’échelle du BV (4/4)
13Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
• Importance des connectivités hydrologiques
Stockage de carbone
• 3 compartiments de stockage
14Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Biomasse aérienne
Biomasse racinaire
Sol
Stockage de carbone dans la biomasse (1/3)
• Fixation de C‐CO2 de l’atmosphère via la photosynthèse
• C stocké sous forme organique– dans les parties ligneuses des arbres et arbustes, à la fois dans la partie aérienne (tronc et branches) et
– dans la partie souterraine (les racines).
• Durée du stockage dépendante du mode de gestion et du devenir du bois produit– stockage sur plusieurs dizaines voire centaines d’années pour le bois d’œuvre ;
– pas de stockage pour les produits utilisés comme bois de chauffage, brûlés dans l'année
15Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Stockage de carbone dans la biomasse (2/3)
• Quelques références scientifiques– Falloon et al. (2004) : haies arborées 2,8 tC/ha/an (0,6 tC/km/an, pour une largeur de 2m
– IPCC(2016) : pour les forêts de feuillus en Europe 2,2 à 3,4 tC/ha/an
– Crossland (2015) : impact du recépage
16Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Taux de stockage (tC/km/an)
Compartiment Taillis prunellier Taillis aubépine Taillis noisetier
Non‐recépé(largeur 3.5m)
Recépé(largeur 0.55m)
Non‐recépé(largeur 6 m)
Recépé(largeur 0.70m)
Non‐recépé(largeur 4 m)
Recépé(largeur 1.5m)
Biomasse aérienne 2.10 0.00 0.54 0.00 0.50 0.00
Biomasse racinaire 0.39 0.01 0.15 0.01 0.20 0.10
Stockage de carbone dans la biomasse (3/3)
• Références issues de chantiers de récolte
17Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Productivité en fonction du mode de gestion de la haieMode de gestion Age des
branchesNombre
d’arbres pour 100 m
Volume produit pour 100 m
(MAP)
Biomasse produite pour 100 m (kg)
Biomasse produite par
arbre (kg) Elagage 12 (0,24)* 30 (0,66) 0,7 (0,61) 212 (0,56) 11 (0,89)
Emondage 15 (0,80) 15 (0,28) 1,4 (0,40) 453 (0.44) 32 (0,51)Recépage 14 (0,28) 35 (0,62) 1,5 (0,36) 477 (0.35) 17 (0,55)
Productivité en fonction de la structure de la haieType de haie Age des
branches Nombre
d’arbres pour 100 m
Volume produit pour 100 m
(MAP)
Biomasse produite pour 100 m (kg)
Biomasse produite par
arbre (kg) Haie de taillis de
bonne qualité16 (0,21) 41 (0,60) 1,7 (0,47) 534 (0,46) 16 (0,68)
Haie de taillis de moyenne qualité
13 (0,30) 23 (0,38) 1,3 (0,30) 384 (0,26) 19 (0,53)
Arbres d’émonde et/ou haut jet avec taillis de bonne qualité
15 (0,21) 44 (0,45) 1,1 (0,60) 382 (0,62) 9 (0,61)
Autres** 13 (0,53) 24 (0,72) 1,2 (0,40) 389 (0,40) 21 (0,61)(Lofti, 2015)
Stockage de carbone dans le sol (1/5)
• Un stock dynamique, en renouvellement permanent
18Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Stockage de carbone dans le sol (2/5)
• Un stock dynamique en renouvellement permanent
19Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Stockage de carbone dans le sol (3/5)
• Les processus en jeu au voisinage des haies :
– Flux d’apport de C au sol importants : feuilles, résidus ligneux, racines, exsudats racinaire
– Vitesses de biodégradation plus lentes :– Conditions de température et d’humidité– Matière organique peu décomposable– Apports en profondeur
20Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Stockage de carbone dans le sol (4/5)
• Distribution du C sous la haie
21Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60
Teneur en carbone médiane (g/kg)
Prof
onde
ur (c
m)
Versant amontHaie
Teneur en matière organique plus élevée
sous la haie
(Walter et al., 2003)
Stockage de carbone dans le sol (5/5)
• Peu de références dans la littérature scientifique ou experte qui intègrent l’ensemble du profil de sol et de la zone d’influence de la haie.
• Quelques références : – Walter et al. (2003) : stockage de 1 à 30 tC/ha de haie sur l’horizon 0‐30 cm (7 haies nord Ille‐et‐Vilaine)
– Arrouays et al. (2002) : stockage maximal de 5tC/ha pour une densité de haies de 100 m/ha
– Etude 4p1000 (Pellerin et al., 2019) : taux moyen de stockage sur 20 ans de 0,75 tC/anpar hectare de haie de 2 m de large au voisinage de cultures annuelles ; pas de référence en prairie
22Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Projet CARBOCAGE 2016‐2019
• Objectifs– Définir les bases d’un marché Carbone dont l’objet est la gestion durable de la haie :
– Quel stockage pour quelle gestion ? – Quelles modalités de fonctionnement entre acteurs ?
• Ambitions :– Permettre une meilleure rémunération de la gestion des haies pour la rendre attractive et maintenir l’ensemble des services rendus par les haies, via le carbone stocké
– Mise en œuvre du projet et certification au niveau national
23Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
CHAMBRES D’AGRICULTURE PAYS DE LA LOIRE BRETAGNE
• Des territoires d’expérimentation (3 impliqués + 1 volontaire)
Projet CARBOCAGE 2016‐2019
– Pour construire les références sur le stockage (chantiers)
– Pour mobiliser des acteurs locaux (agriculteurs, collectivités, entreprises, …)
– Pour être des territoires d’expérimentation d’un marché carbone local
Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Protocole de mesure (1/2)• 3 sites
50 km
* Moyenne cantonale (source Base de donnée Analyses de terres – GIS Sol)
o Roi Morvan :– Pluviométrie : 967 mm.an‐1– Teneur en C* : 30 g.kg‐1
o Mauges :– Pluviométrie : 740 mm.an‐1– Teneur en C* : 14 g.kg‐1
o Vallée de la Sarthe :– Pluviométrie : 693 mm.an‐1– Teneur en C* : 14 g.kg‐1
• 12 haies échantillonnées = 21 côtés de haies– 5 taillis, 4 futaies, 3 mixtes– 7 implantées depuis 100 à 120 ans, 5 implantées depuis 20 ans
26Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Protocole de mesure (2/2)• Echantillonnage des sols au voisinage des haies
Stock de référence, non affecté par la présence de la haie
27Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Résultats (1/3)
• Effets de la distance aux haies sur les stocks de C
Horizon de sol Stock de C moyen (tC/ha)
1m 3m 6m 18 m
0 – 30 cm 81 63
30 – 60 cm 47 32
60 – 90 cm 24 15 14
– 0‐30 et 30‐60 cm : stocks à 1 m > stocks à 3, 6 et 18 m– 60‐90 cm : stocks à 1 m > stocks à 3 m > stocks à 6 et 18 m
28Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Résultats (2/3)
• Stockage additionnel de C
Sites d’étude Stocks additionnels de C (tC pour 100 m linéaires)
Haies jeunes Haies anciennes
Mauges et Sarthe 0,8 (0,2 – 1,3)* 1,4 (0,7 – 1,9)
Roi Morvan 2,2 ** 4,7 (1,8 – 7,3)
Tous sites confondus 1,1 (0,2 – 2,0) 2,1 (0,4 – 8,3)
– Observé quelle que soit l’occupation du sol adjacente
– Dépendant de l’âge de la haie
* Quantiles 5 et 95 %
** Une seule haie
29Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Conclusion / stockage de C dans le sol
• Stockage additionnel significatif, y compris dans des sols présentant un stock de C élevé
• Références acquises dans le cadre de CARBOCAGE cohérentes avec les estimations publiées dans la littérature
• Grande variabilité du stockage additionnel mesuré
30Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Projet CARBOCAGE
• Unité carbone intégratrice des services rendus par la haie
32Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Corridor écologique
Erosion: Paysage, esthétisme, cadre de vie…….
Protection de l’eau:
Biodiversité
Projet CARBOCAGE
• Unité carbone intégratrice des services rendus
33Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Projet CARBOCAGE
• Guide de gestion durable des haies
34Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Sans gestion/gestion inappropriée dégradation progressive
Avec gestion – amélioration du capital de stockage de C
Plan de Gestion etGuide de gestion au cœur du dispositif
Un Guide en deux parties :
‐ Les pratiques de gestion
‐ Les itinéraires
Pour chaque typologie les itinéraires de maintien et de conversion sont proposés
A chaque itinéraire est affecté un potentiel de stockage par compartiment.
Conversion d’une haie arborée vers une haie pluristrate:
Projet CARBOCAGE
• Méthode de calcul
36Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
t0 t = t0 + 20
…
Stock additionnel
Stock initial
Stock potentiel
Projet CARBOCAGE
• Méthode de calcul
37Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Haie pluristrates de 100 m
Cubage sur 10 % du linéaire
Biomasse aérienne : cubage des haies
Info générale, contextuelle et morphologique sur la haie
Relevés sur chaque arbre, cépées d’indicateurs permettant d’estimer le volume de bois (formules de cubage forestier)
Projet CARBOCAGE
• Méthode de calcul
38Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Biomasse aérienneRéférentiels locaux/mesure sur place
Biomasse racinaire
Sol
Une partie prélevée : Une partie laissée sur place
De 0 à 4,41 Teq CO2/km/an
0 à 4,85 Teq CO2/km/an
0,4 à 3,2 Teq CO2/km/an
0,77 à 3,94 Teq CO2/km/an
Projet CARBOCAGE
• Mise en œuvre en 4 étapes1. Cartographie des haies en place
2. Diagnostic
39Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Mon projet dHaies MIXT
>15 ans >4 000 m
Plantation :Total 9
Projet CARBOCAGE
• Mise en œuvre en 4 étapes3. Projet de plan de gestion
4. Quantification et engagement (15 ou 30 ans)
40Journée ATBV – Loudéac– 20/09/2019
Mon projet de plan de gestionHaies MIXTE Haies TAILLIS Haies FUTAIES Haies ARBUSTIVE
>15 ans >100 ans >15 ans >100 ans >15 ans >100 ans >15 ans >100 ans4 000 m 1 000 m 1 500 m 500 m 1 000 m
Plantation : 1 000 m Plantation : 500 m Plantation : Plantation :Total 9 500 m dont Plantation 1 500 m dont Conversion pluristrate: 1 000 m
Mon engagement Durée 15 ansSouplesse 5%
• Cardinael, R., Mao, Z., Prieto, I., Stokes, A., Dupraz, C., Kim, J.H., Jourdan, C., 2015. Competition with winter cropsinduces deeper rooting of walnut trees in a Mediterranean alley cropping agroforestry system. Plant and Soil 391, 219‐235.
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Valérie VIAUDINRA, UMR SAS [email protected]