Une meilleure technologie est nécessaire pour augmenter le carbone organique du sol et les rendements des cultures, selon une étude

L’augmentation du carbone organique dans les sols a été présentée comme un moyen de lutter contre le changement climatique tout en améliorant la fertilité des sols et les rendements des cultures, mais un nouveau document montre que les augmentations de rendement promises à l’échelle mondiale seraient négligeables avec les technologies actuelles et les pratiques de gestion optimales.

Il est important de noter que les régions à faible sécurité alimentaire, comme l’Afrique subsaharienne, pourraient bénéficier davantage de toute augmentation des rendements, si de nouveaux moyens pouvaient être développés pour augmenter le carbone organique du sol à des niveaux supérieurs à ce que les pratiques de gestion agricole actuelles peuvent atteindre. Il faudrait donc évaluer de nouvelles stratégies encore peu répandues, comme la redistribution du carbone sous forme de biochar.

Le document intitulé « Global Crop Production Increase by Soil Organic Carbon », publié dans Géosciences naturelles constate que les techniques disponibles pour augmenter le carbone organique du sol n’augmenteraient la production agricole mondiale que de 0,7 %.

“Il s’agit véritablement de la première étude quantitative crédible visant à déterminer les effets du carbone organique du sol sur le rendement mondial des cultures et il est clair que le rendement des cultures augmente avec l’augmentation du carbone organique du sol”, a déclaré Johannes Lehmann, professeur Liberty Hyde Bailey à l’École de Science végétale intégrative au Collège d’agriculture et des sciences de la vie (CALS). “Cependant, avec la technologie actuelle et une gestion optimale, ce n’est pas tant que ça.”

L’amélioration des rendements a été défendue pour inciter les agriculteurs à adopter des stratégies visant à séquestrer le carbone organique dans les sols, qui stockent 4 à 6 fois le carbone présent sous forme de CO.₂ dans l’atmosphère.

“Notre étude montre que la croyance largement répandue selon laquelle le stockage du carbone organique dans les sols générerait d’importants co-bénéfices en termes de productivité des cultures est erronée”, a déclaré le co-auteur principal Dominic Woolf, associé de recherche principal à l’École des sciences intégratives des plantes et des sciences des cultures. Section (CALS).

“Si nous voulons stocker le carbone organique dans les sols pour ses avantages climatiques, nous devrons trouver des moyens d’inciter les agriculteurs à adopter et à maintenir une bonne gestion du carbone sans supposer que cela sera simplement rentabilisé par de meilleures récoltes”, a déclaré Woolf.

Dans le même temps, si les technologies futures parviennent à augmenter le carbone organique du sol à des niveaux optimaux, la production mondiale des trois cultures de base les plus importantes (maïs, blé et riz) pourrait augmenter de 4,3 %, suffisamment pour nourrir 640 millions de personnes supplémentaires.

Les chercheurs ont découvert que le carbone organique du sol ne peut améliorer les rendements de chaque culture que jusqu’à un certain point, au-delà duquel il n’y a aucun effet supplémentaire.

“La manière d’obtenir une différence de 4,3 % dans la production agricole mondiale est de faire des choses que nous ne savons pas encore faire”, a déclaré Lehmann.

Les nouvelles technologies pourraient inclure des cultures pérennes à racines profondes, qui font l’objet de nombreuses recherches, et des biotechnologies telles que les variétés de maïs qui injectent davantage de carbone dans le sol.

Redistribuer localement le carbone sous forme de biocharbon – des déchets organiques ou de la biomasse partiellement brûlés en présence d’oxygène limité pour créer un solide durable riche en carbone – pourrait être une solution plausible, a déclaré Lehmann. À l’heure actuelle, les méthodes visant à améliorer le carbone organique du sol reposent sur la production et la rétention de carbone sur place à partir de plantes cultivées dans les champs.

“Nous n’avons pas pensé à transporter le carbone d’ici à là-bas”, a déclaré Lehmann. “Avec le biochar, on peut en principe le fabriquer en ville et le transporter dans un champ agricole à quelques centaines de kilomètres de là.”

L’étude a utilisé les données d’essais sur le terrain menés en Chine de 2005 à 2013 dans le cadre des projets nationaux d’analyse des sols et de recommandation d’engrais. Des essais sur le terrain de blé, de riz et de maïs ont été effectués sur un total de 13 662 sites et 66 593 traitements. Les sites traversaient la Chine et représentaient de nombreux climats et 90 % des types de sols trouvés sur Terre. Les essais ont été menés pour la plupart sur une seule saison, ce qui a permis aux chercheurs de déterminer les effets du carbone organique du sol sur les rendements sans le facteur de confusion que chaque saison, la litière de feuilles, de tiges et de racines ajoute au carbone existant dans le sol, affectant à son tour les rendements.

Les chercheurs ont ensuite utilisé l’apprentissage automatique pour extrapoler, dans des conditions de gestion optimale des sols, quels pourraient être les effets sur le rendement dans les types de sols du monde entier.

“Nous devrions nous concentrer sur ces régions où une augmentation des rendements agricoles aura un effet sur la sécurité alimentaire et l’alimentation des populations”, a déclaré Lehmann. Une mise en garde est que les données ont été obtenues dans le cadre de stratégies de gestion optimales, incluant des pesticides et des engrais. On ignore donc dans quelle mesure les déficits alimentaires pourraient être réduits par le carbone organique du sol dans les pays en situation d’insécurité alimentaire qui n’ont pas accès aux engrais et aux pesticides.

Woolf est co-auteur principal de l’article, avec Yuqing Ma, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université agricole de Chine et ancien chercheur invité au CALS. Minsheng Fan, conseiller de Ma et chercheur à l’Université agricole de Chine, est co-auteur avec Lehmann. Les co-auteurs comprenaient des chercheurs du ministère de l’Agriculture et des Affaires rurales de la République populaire de Chine.