Agroforesterie et changementclimatique

C. Dupraz, G. Talbot, J. Possoz, A. Quern

Journe Agroforesterie, Toulouse, 16 juin 2010

Anomalies de tempratures sur Janvier-Mai 2008

+ 0,72C

Mais quel changement climatique ?

Augmentation des tempratures. Mais quand?

Modification des pluies. Mais o?

Augmentation du CO2 atmosphrique, partout

Et les accidents climatiques?

geles prcoces ou tardives, grles, orages, ventsviolents, temptes

Augmentation de la frquence des stress thermiques

AF et changement climatique

Attnuation(Lutte contre le changement climatique)

Adaptation(Tolrance au changement climatique)

1.Attnuation du changement

climatique

Agroforesterie et stockage de C

Plus de C dans les forts (biomasse + sol) quedans latmosphre..

Le dboisement = 17% des missions de GES

Plan Bilan C des parcelles agroforestires

Arbre agroforestier plus efficace que arbre forestier pourstocker du carbone:

Croissance plus rapide

Enracinement plus profond

A lchelle de larbre

La fort stocke beaucoup plus de carbone quune parcelle agroforestire

Un BTA fixe beaucoup plus de C quune parcelle agroforestire

Mais une parcelle agroforestire stocke beaucoup plus de C quuneparcelle agricole

A lchelle de lhectare

Valider les estimations de stockage de C

ORDRES DE GRANDEURS

TCS : 300 kg C/ha/an pendant ? Annes

BTA : 3 4 T C/ha/an pendant 50 ans

Fort : 0 1 T C/ha/an?

Agrofort : 1 2 T C/ha/an pendant 50 ans?

Dfrichement : - 100 T C/ha/an pendant 1 an

Conversion au bio : ?

Biomasse-nergie : vite dgagements de GES

Autres : ?

Planter un arbre pour stocker du C ?

Stocker du C est un processus lent, y compris avec les arbres

Dstocker du C peut tre au contraire rapide et peu rversible

Planter ne veut pas dire stocker, mais mettre en place un puit potentielquil faut grer sur le long terme. A qui va profiter leffort?

Spculer sur le C : les risques

Le BTA est loption la plus efficace en termes de stockage annuel de C.

Des oprateurs industriels sont lafft

Lagroforesterie est un compromis technique : produire en stockant.

Un indicateur C stock/! de produit agricole serait utile pour comparer diffrentssystmes de production (LER du C stock?)

Larnaque agroforestire ou forestire au C

Si on crdite le stockage potentiel celui qui plante

Si on crdite un stockage garanti, alors que personne ne peut garantirque la parcelle sera maintenue agroforestire

Si on fait un calcul sur un tat transitoire

Quiz

Lentreprise X veut compenser 1000 T C / an avec des plantationsagroforestires. Un ha agroforestier stocke en moyenne 2 T C/ha/an pendant50 ans. Quelle est la bonne stratgie?

1. Investir dans la plantation de 500 ha

2. Investir dans la plantation de 20 ha par an pendant 50 ans

3. Investir dans la plantation de 20 ha par an ad eternam

4. Investir dans la plantation de 5000 ha

Comment rpartir le crdit de C entre lesintervenants sur une opration de stockage?

A celui qui amne les capitaux

A celui qui plante les arbres

A celui qui entretient les arbres

En fonction des stockages courants (trs faibles au dbut, plusforts quand les arbres sont plus grands)

En fonction des stockages moyens?

En tenant compte des dstockages ultrieurs (biomasse et sol)

Va dcourager les investisseurs

Contribution potentielle dun plan agroforestiersrieux en France

En rsum : potentiel de fixation compars

BTA en Europe : 14 M T CO2/an

Gestion des forts existantes en Europe : 19 M T CO2 /an

Plan agroforestier (600 000 ha) en France : 4.5 M T CO2/an

Plan haies (500 000 km) en France : 2 M T CO2/an

Conclusion : lagroforesterie est une piste trs srieuse

PROJET DE RAPPORT sur l'agriculture de l'UE et changementclimatique (2009/2157(INI))

Commission de l'agriculture et du dveloppement rural

Rapporteur: Stphane Le Foll

4 mesures pour amliorer le bilan de C de lagriculture europenne

TCS et couverture vgtale permanente

Agroforesterie et haies

Protection des terres riches en C (tourbires, zones humides)

Economies dnergie, modernisation btiments

2.Adaptation au changement

climatique

Rsilience des systmes

agroforestiers

La raction des plantes cultives auxchangements de temprature

Besoins en froid : vernalisation

Besoins en chaleur : sommes de temprature

Seuils de stress thermique

Stress hydrique

Besoins en amplitude thermique jour-nuit

Effet de laugmentation de CO2

A lchelle de la feuille

Photosynthse stimule

Transpiration rduite

Efficience de leau amliore

A lchelle du peuplement

Surfaces foliaires augmentes

Transpiration augmente

Stress hydriques plus frquents

Avis actuel : pas deffet net majeur (compensations) sauf surdes cosystmes avec peu de stress hydrique

Effet de laugmentation de temprature

Ralentissement (vernalisation)!

Acclration phnologique

Optimum bl : 15 ; mas : 22c

Stress thermiques

Echaudage des crales si t>25c

Baisse de fertilit des pis

Stress hydrique induit

Effet de la variation des pluies

Dans le sud : scheresses accentues

Echaudage

Dans le nord ; engorgement hivernal accentu

Rduit lenracinement : effet similaire scheresse

Cultures dhiver / cultures dt

Raccourcissement des cycles effets diffrents

Sur cultures dhiver : possibilit dchapper au stresshydrique estival

Sur cultures dt : on prend de plein fouet le double effet

Jusquen 2007 : perplexit

Impossible de prvoir si le rchauffement aurait des rsultatspositifs ou ngatifs ou ngligeables sur les rendements agricoles

Pas de modification gographique majeure des systmes de culture(crales : +100 km vers le nord par c daugmentation, mas : +300m en altitude)

Plutt favorable aux hautes latitudes / altitudes, dfavorableailleurs

2008

Mai 2008

2009

Pourquoi a stagne?

Progrs gntique qui sessoufle?

Baisse de lutilisation des engrais?

Moins bonne protection contre les ravageurs?

Le cas de la vigne

Pour les cultures dhiver, le rchauffement est compens parlavance du calendrier, ce qui conduit des rchauffementsmodrs pendant les phases sensibles

Pour la vigne, le rchauffement estival est a contrarioamplifi par lavance du calendrier, ce qui conduit desrchauffements trs importants (4 ou 5C au total).

Viticulture of thefuture, estimatedchanges from 1999to 2049.

La vigne face au changement climatique

actions correctrices

irrigation de la vigne

actions de changement radical

rduction de la densit de plantation pour conomiser leau ;

adaptation du rapport feuille/fruit ;

modification de lencpagement pour avoir des varits mieuxadaptes la scheresse, produisant des raisins mrs avec moins desucres

Protger les vignes (agroforesterie), les positionner dans destopographies plus fraiches (versants nords, fond de valles)

3.Prvoir la raction des systmes

agroforestiers au changement

climatique

Approche par modlisation

Importance des dcalages phnologiques en

agroforesterie tempre

Impact sur la comptition pour lalumire et pour leau

Exemple : noyer hybride bl dhiver

Novembre -> mi-avril

Juillet -> Octobre

! Competition pour la lumire :

! Rduite, de mi-avril fin juin

! (+ ombre des parties ligneuses en hiver)

! Competition pour leau :

! Synchrone de avril juin

! Diffre le reste du temps

Complmentarit temporelle

Restinclires (Hrault, France) :LER prdit = 1.6

! Cette forte efficience, comment lexpliquer?

! Est-elle sensible au changement climatique?

! Et si la phnologie change?

! Le changement climatique modifie dabord la phnologie des espces(Linderholm 2006, Moriondo et Bindi 2007)

! Comment prdire leffet du CC sur les LERs?

(http://ipcc.ch)

Utilisation dun modle dinteraction arbres- cultures (Hi-sAFe)

Arbres individuels

Cellules =cultures

homognesVoxels homognes

Couches pdo

Jour j Jour j+1

" Croissance de larbre (individual based model)" Production des cultures (Stics)" Modlisation explicitement 3D

Competition pour la lumire Comptition pour leau et lazote

Modlisation de la phnologie : base sur les sommes de temprature

Exprimentation virtuelle in silicoImpact de la phnologie des espces sur la productivit du systme agroforestier

Simulation de combinaisons

darbres et de cultures prcoces

ou tardifs

Simulations sur 40 ans

Conditions sol et climat deRestinclires (France)

pas de nappe alluviale azote non limitant

(Donnes 1995-2008, extrapoles partirage alatoire sur 2010-2035)

4m

9m15m

1m

Fort

Culture pure

Agrofort

4m

3 systmes simuls :

7m7m

4m

Simulation de lacclration phnologique

Cas du domaine de Restinclires (Hrault)

Rchauffement climatique = varits plus prcoces

Effet possible dun rchauffement climatique sur nos

systmes agroforestiers

Allongement du cycle delarbre, raccourcissement de

celui de la crale

Production de biomasse en agroforesterie :

Simulation de rfrence : varits moyennes en prcocit

LER = 1.38

Crop growth Tree growth

Quantification de la complmentarit spatio-temporelle pour lexploitation des ressourcesgrce aux modles

Rfrence :

Thse Talbot, en cours

Capture de la lumire par une association bl-noyer simule par Hi-sAFe

1.381.30

LER BiomasseCapture LumireIndice relatif

Culture

Arbre

Perdue

Quantification de la complmentarit spatio-temporelle pour lexploitation des ressourcesgrce aux modles

Rfrence :

Thse Talbot, en cours

Transpiration Cultures

Transpiration Arbres

Evaporation sol

Drainage

Capture de leau par une association bl-noyer simule par Hi-sAFe

1.381.48

LER BiomasseCapture EauIndice relatif

Une prcocit accrue a des effets contradictoires sur

les cultures

Lumire intercepte Efficiencedutilisation de

la lumire

Biomassex =

Une prcocit accrue stimule les arbres et leur croissance

Relative biomass decomposition

Total biomass production

Effets des arbres sur les cultures :Rsultats de modlisation

Association noyer hybride/bl dur 15 x 9, Restinclires, 40 ans .Modle darbre coupl au modle de culture Stics

Ler simul : 1.32 = 0.8 culture + 0.52 arbres

Comment expliquer le bon rendement relatif des cultures ?

Passage aux rendements annuels, par unit de surface

Rendement relatif par unit de surface cultive

0102030405060

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

rduction du rayonnement (%)re

ndem

ent re

latif

40 annesx 10 simulations

Dcomposition multiplicativedu rendement relatif des cultures :

Rendement relatif =

X Effet comptition pour la lumireX Effet surface foliaireX Effet efficience de conversion de la lumire intercepteX Effet indice de rcolte

010203040506070

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

rduction du rayonnement (%)

dco

mpositio

n d

u r

endem

ent re

latif

Effets multiplicatifs : competition lumineuseefficience de conversion lumineuseindice de rcoltesurface foliaire

Dcomposition du rendement relatif des cultures en agroforesterie

010203040506070

0.9

51.0

51.1

51.2

5

rduction du rayonnement (%)dcom

po

sitio

n d

e l'e

ffet LU

EEffets multiplicatifs : phenologielumireeauazotetemperature

Dcomposition de leffet "efficience de conversion du rayonnement"

010203040506070

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

rduction du rayonnement (%)

dcom

po

sitio

n d

e l'e

ffet in

dic

e d

e r

colte

dure de remplissage du grainchaudage (temprature) floraison (nbre grain)

Dcomposition de leffet indice de rcolte"

Effect possible dun rchauffement climatique sur nos

systmes agroforestiers

Dautres processus sont prendre en compte pour progresser :

retard de la chute des feuilles des arbres (Comptition pour la lumire possible en findautomne, risque accru de stress hydrique prcoce pour le bl)

Stabilit du LER ?

Par suite de compensations entre des effets saisonniers opposs

Les systmes AF semblent tolrants au changementclimatique (rsultats provisoires confirmer)

Conclusions

Le modle suggre que :

Les complmentarits pour eau et lumire suffisent expliquer les fortes valeurs de LER

Le systme semble stable face au rchauffement climatique, grce des compensations

rsultant des processus de capture de la lumire et de leau

Le LER semble donc stable, malgr les changements de phnologie des espces induits par lechangement climatique

Poursuite des travaux :

Quels choix varitaux en agroforesterie?

Prise en compte dautres processus sensibles au changement climatique (stress thermiques)

Simulations avec diffrents scnarii climatiques (enchanements dannes contraignantes)

Difficult de passer de la biomasse au rendement pour les cultures

Merci

Le changement climatique conduira probablement une augmentationde la frquence des stress hydriques et thermiques sur les cultures,et, peut-tre, une augmentation de la frquence des vnementsviolents (temptes). Dans ce contexte, quel sera le comportementdes parcelles agroforestires? L'enracinement des arbresagroforestiers leur donnera t-il un avantage dans ces situations? Lescultures vont-elles bnficier ou souffrir de la prsence des arbres?Comment optimiser la conception des systmes agroforestiers pourmieux prendre en compte les volutions climatiques possibles,notamment par le choix des varits d'arbres et de cultures? Enparticulier, faut-il privilgier des varits cultives prcoces outardives? Nous essayerons de donner quelques premiers lments derponse ces questions partir des travaux de modlisation dessystmes agroforestiers en cours