L’agriculture et les changements climatiques

Alessandra SENSI (Eurostat)

Si l’agriculture ne représente que 9 % des émissions de gaz à effet de serre, elle constitue la source principale de méthane (CH₄) et de protoxyde d’azote (N₂O). Toutefois, la conversion des terres agricoles en forêts présente un potentiel considérable d’absorption du dioxyde de carbonne (CO₂) atmosphérique. De plus, des études menées sous le 4ème programme de recherche et développement de l’Union européenne montrent que le secteur agricole souffre du changement climatique.

Protocole de Kyoto : une vue générale

Au niveau international, le réchauffement global et le changement climatique sont en ce moment le principal sujet environnemental. De nouveaux engagements pour réduire les émissions de gaz à effet de serre à l’horizon 2000 ont été pris à Kyoto, en décembre 1997, sous l’égide de la Convention-cadre des Nations Unies sur le changement climatique (UN-FCCC) signée en 1992.

Le Protocole de Kyoto, adoptée sur la base du consensus d’environ 150 parties, stipule que les pays de l’annexe 1 (principalement des pays industrialisés) devront individuellement ou de façon concertée réduire, sur la période 2008-2012, les émissions consolidées d’un « panier » de six gaz à effet de serre de 5 % en-dessous des niveaux de 1990. Les gaz concernés sont : le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d’azote (N₂O), les hydrofluorocarbones (HFCs), les polyfluorocarbones (PFCs) et l’hexafluorure de soufre (SF6).

Pour sa part, l’Union européenne a entrepris de réduire ses émissions de 8 % , contre 7 % pour les USA et 6 % pour le Japon et le Canada. D’autre part, l’Australie est autorisée à accroître ses émissions de 8 %. Bien qu’aucune réduction des émissions n’ait été fixée pour les pays en développement, le Protocole établit un "clair mécanisme de développement" de façon à orienter, dans ces pays, des fonds privés vers le besoin de crédit pour une réduction des émissions.

Le Protocole précise pour la première fois que les objectifs devront être exprimés en émissions nettes, c’est-à-dire devront prendre en compte non seulement les émissions de gaz à effet de serre, mais aussi les prélèvements par les puits d’absorption ¹ qui résultent des actions humaines relatives au changement d’utilisation des sols et à la sylviculture (plantation ou replantation, déforestation) depuis 1990. Les modalités, règles et directives pour inclure ces puits d’absorption restent à définir.

Une option supplémentaire d’échange de "permis d’émissions" entre pays industrialisés pour répondre aux objectifs a été incluse, mais est subsidiaire des actions nationales. Cela accroîtra l’importance des méthodes fiables en cours d’élaboration pour le calcul des émissions et des prélèvements.

Qu’est-ce que l’effet de serre ?

L’effet de serre est un phénomène naturel largement responsable de la forme de vie que nous connaissons sur terre. Ce phénomène est provoqué par la couche de l’atmosphère (gaz) qui absorbe et renvoie le rayonnement infrarouge de la surface terrestre. Les activités humaines, telles que l’utilisation de combustibles fossiles et l’élevage intensif d’animaux, modifient la composition des gaz présents dans l’atmosphère, retenant la chaleur qui sans cela serait normalement rayonnée. Si toutes les conséquences ne sont pas encore entièrement déterminées, tout le monde s’accorde pour y inclure le réchauffement global et les changements climatiques (Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Evolution du Climat - IPPC, 1996). Par conséquent, on s’attend à une nouvelle augmentation des températures dans la basse atmosphère et à la surface, entraînant des perturbations du système de la géosphère et de la biosphère et notamment une augmentation du niveau moyen de la mer et de la température globale moyenne en surface, de même que des caractéristiques climatiques extrêmes. Cela pourrait avoir une incidence sérieuse sur l’agriculture (par exemple, inhibition de la croissance des plantes), qui plus que tout autre secteur est tributaire des conditions météorologiques.

L’importance relative des emissions de gaz à effet de serre ² est montré dans la figure 1.

Si les émissions de certains gaz à effet de serre tels que le méthane ou le protoxyde d’azote sont relativement réduites, certaines sont plus puissantes que d’autres en ce sens qu’elles provoquent davantage de chaleur emprisonnée. C’est ce que l’on appelle le potentiel de réchauffement global (PRG). Par exemple, un kilogramme de méthane aura, sur une période de vingt ans, le même effet que 56 kilogrammes de CO₂. En raison d’une dégradation du CH₄ et du N₂O plus lente dans l’atmosphère, le PRG varie en fonction de la période de temps considérée (Tableau 1).

L’agriculture source d’émissions et puits d’absorption des gaz à effet de serre

L’agriculture est responsable de 9 % du total des émissions de gaz à effet de serre (Figure 2 et Tableau 2). Elle constitue une source majeure d’émission de CH₄ et de N20, les dernières estimations montrant qu’elle représente 48% des émissions de CH₄ et 52% des émissions de N₂O de l’UE (Figure 3). Le rôle de l’agriculture, comme source d’émissions et comme puits d’absorption des gaz à effet de serre, varie de manière significative à travers l’Europe en raison des différentes politiques agricoles menées et des différentes pratiques agricoles.

Des lignes directrices pour les inventaires nationaux des gaz à effet de serre ont été établies par le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (IPCC). Ces lignes directrices (IPCC 1996) opèrent la distinction suivante entre "Agriculture" et "Changement d’utilisation des sols et sylviculture" :

• on inclut dans "Agriculture" les activités spécifiques à la production agricole, comme les émissions de CH₄ provenant de la gestion du cheptel et de la riziculture et les émissions de N₂O provenant des sols agricoles;
• on inclut dans le "Changement d’utilisation des sols et sylviculture" :
  
  
  1. les émissions et les prélèvements de CO₂ dans le cadre de la gestion sylvicole,
  2. les émissions de différents gaz à effet de serre provenant de la conversion de forêts existantes et de pâturages naturels vers d’autres utilisations,
  3. les prélèvements de CO₂ provenant de l’abandon de terres cultivées auparavant et
  4. les émissions et les prélèvements de CO₂ du sol liées à la gestion et au changement d’utilisation des sols.

En 1996, aucun pays n’a fait état d’émissions de CO₂ par l’agriculture (Tableau 3). Mais les résultats sont différents si le changement d’utilisation des sols et la sylviculture sont inclus, bien que peu de pays fournissent les données sur les émissions de CO₂ pour cette catégorie. En fait, la plupart des pays estime que les prélèvements de CO₂ excèdent les émissions pour le changement d’utilisation des sols et la sylviculture. Ils déclarent donc seulement des chiffres nets, c’est-à-dire les prélèvements moins les émissions. On peut observer sur la base des données fournies (France, Italie et Royaume-Uni), que les émissions de CO₂ représentent au moins 24 % du total des émissions de gaz à effet de serre pour ces deux catégories (Figure 4).

Seuls trois pays ont déclaré les émissions de CO₂ dues au changement d’utilisation des sols et à la sylviculture. Les autres pays ont fait état du bilan entre les émissions et les prélèvements, montrant généralement des prélèvements nets. Ils sont donc reportés comme puits d’absorption.

L’agriculture est une source de gaz à effet de serre

Émissions de CH₄

En tenant compte des derniers chiffres pour 1996, l’agriculture est le principal secteur d’émissions de méthane (43 %), suivie de près des déchets (34 %) et de l’énergie (21 %) (Figure 5).

Au sein de la catégorie "Agriculture", les émissions proviennent principalement de la fermentation entérique et de la gestion des effluents d’élevage, qui en 1996 représentaient environ 71 % et 24 % des émissions totales de méthane dues aux activités agricoles (Tableau 4).

Le volume de méthane émis par les cheptels est calculé en multipliant le nombre d’animaux par l’émission forfaitaire par animal. Les émissions forfaitaires dépendent essentiellement du type d’appareil digestif de l’animal et de son type d’alimentation.

Les effluents d’élevage sont principalement composés de matière organique qui, en absence d’oxygène, est décomposée par des bactéries, produisant du méthane. Les principaux facteurs impliqués dans le calcul des émissions de méthane issues de la gestion des effluents d’élevage sont le volume de méthane produit et la part de méthane décomposé par voie anaérobie. Le premier facteur est lié au type et au nombre d’animaux tandis que le second est fortement dépendant du climat et des pratiques de gestion des effluents d’élevage, notamment de leur stockage.

Quant aux autres sources d’émissions, elles ne concernent pas l’Europe (riziculture, brûlage de la savane) ou bien leur contribution aux émissions de CH₄ est assez faible (en 1996, 3 % par les sols agricoles et seulement 0,3 % par l’incinération sur place des déchets agricoles).

En ce qui concerne le "Changement d’utilisation des sols et la sylviculture", près de 97 % des émissions sont attribuées aux "Autres activités liées au changement d’utilisation des sols", qui se rapportent à des activités telles que cultures itinérantes, irrigation par immersion et drainage. Il convient néanmoins de signaler que ces flux et leur amplitude ne sont pas encore bien déterminés (encadré 1).

Émissions de protoxyde d’azote (N₂O)

L’agriculture constitue également la principale source d’émissions de N₂O et est responsable de quelques 52 % des émissions totales de N₂O, contre 27 % pour les processus industriels, 16 % pour l’utilisation énergétique et 4 % pour le "Changement d’utilisation des sols et sylviculture" (Figure 6).

Les émissions de N₂O par l’agriculture peuvent être divisées en 1) émissions directes par les sols agricoles et les systèmes de production animale, 2) émissions indirectes après le dégagement d’azote au champ sous forme de NOx ou de NH3 ou la perte d’azote par lessivage ou ruissellement de nitrates et 3) émissions résultant du brûlage agricole.

La source principale de N₂O est constituée par les "Sols agricoles" (point D) (environ 94 % en 1996) (Tableau 5). Il inclut les émissions après épandage des effluents d’élevage sur les sols, mais exclut les émissions provenant de leur manipulation. Celles-ci sont reprises dans un point spécifique "Gestion des effluents d’élevage", représentant 6 % des émissions de N₂0 en 1996.

Au sein du secteur "Changement d’utilisation des sols et sylviculture", les "Autres activités liées au changement d’utilisation des sols" sont la source principale d’émissions de N₂0 (encadré 2).

Émissions de dioxyde de carbone (CO₂)

En 1996, aucun pays de l’UE n’a fait état d’émissions de CO₂ du secteur ‘’Agriculture’’, et seulement 3 pays, France, Italie et Royaume Uni, a fait état d’émissions sous ‘’Changement d’utilisation du sol et sylviculture’’ : Les autres états membres ont seulement fait état des absorptions nettes (Absorption de CO₂ moins émissions). En 1996, 66 % de ces émissions brutes étaient imputées aux catégories "Conversion des forêts et des pâturages", 25 % au "Changement dans les forêts et autres stocks de bois" et 8% aux émissions du sol et autres sources.

L’utilisation de combustibles fossiles pour les machines et le chauffage dans le secteur agricole produit également des émissions de CO₂. Elles sont reprises dans la catégorie 1 "Total énergie" et non dans la catégorie 3 "Agriculture". Eurostat estime que dans l’UE le pourcentage d’émission de CO₂ lié à l’utilisation d’énergie dans l’agriculture est de l’ordre de 1,6 % ³ (Figure 7 et Tableau 6). Néanmoins, ce chiffre est sous-estimé car il est souvent difficile de distinguer l’utilisation de combustibles dans l’agriculture de celle d’autres secteurs (encadré 3).

L’agriculture et la sylviculture peuvent contribuer à l’absorption des gaz à effet de serre

La manière d’estimer la quantité de gaz à effet de serre de l’atmosphère prélevée par l’activité agricole et le changements d’utilisation du sol fait l’objet d’intenses discussions. À l’heure actuelle, aucune méthodologie commune IPCC n’a été adoptée et les pays appliquent leurs propres méthodes, de sorte que la qualité des estimations de ces prélèvements est incertaine (Tableau 7). Les différentes possibilités de puits d’absorption des gaz à effet de serre sont décrites succinctement ci-dessous, par gaz.

Absorption de CO₂

Comme l’indiquent les chiffres du tableau 7, le principal puits pour le CO₂ est les forêts, car les jeunes arbres présentent un potentiel considérable d’absorption du CO₂ pendant de nombreuses années. De même, la transformation de terres agricoles en terrains non cultivés peut entraîner une rétention de carbone. D’autres puits d’absorption de CO₂ dans le sol sont liés aux modifications du volume de carbone organique stocké dans le sol.

Absorption de N2O par les sols

Les sols aérobies sont des sources de N₂O, mais de faibles taux d’absorption sont observés dans des lieux isolés, dans des sols secs et des prairies humides. En théorie, les sols anaérobies offrent un grand potentiel de réduction de N₂O en N₂, puisque le produit principal de la dénitrification dans les sols est habituellement du N₂ plutôt que du N₂O. Toutefois, aucune absorption constante ou importante de N₂O n’a été rapportée. En l’absence d’informations supplémentaires permettant d’indiquer que l’absorption par le sol est importante, celle-ci ne figurera pas dans le bilan N₂O établi pour le secteur agricole.

Absorption de CH₄

Il convient également de signaler le rôle de l’agriculture en tant que puits d’absorption pour le CH₄. L’oxydation du CH₄ atmosphérique par des sols bien drainés représente environ 10 % du puits total de CH₄. La capacité du sol à produire ou à prélever du CH₄ dépend de l’utilisation et du type des sols. Les sols secs non cultivés et les prairies peuvent absorber le CH₄. Les sols cultivés en tant que tels ne sont pas une source importante ou un puits important de CH₄, même si de nombreuses études ont démontré que l’application d’engrais azotés sur les sols empêche fréquemment l’oxydation du CH₄, c’est-à-dire que l’ammoniac empêche l’action de l’enzyme qui oxyde le CH₄ en CO₂.

En 1996 ‘’Changement dans les forêts et autres stocks de bois’’représente 86% des absorptions de CO₂, 2% ont été attribués au secteur ‘’Abandon des terres’’ et 11% aux ‘’Autres activités liées au changement d’utilisation des sols’’.

Pour la France, l’Italie et le Royaume-Uni, les données du tableau 7 sont des émissions brutes alors que les autres pays ont donné des absorptions nettes pour le secteur ‘’Changement d’utilisation du sol et sylviculture’’. Les absorptions nettes pour 1996 pour la France, l’Italie et les Royaume-Uni sont respectivement 35 897, 24 255 et –19247 millier de tonnes. La grande différence notée pour l’Allemagne entre 1990 et 1996 est due au fait que les dommages causés par les inondations et les tempêtes ont été exceptionellement importants en 1990. 

Effets attendus des changements climatiques sur l’agriculture

Dans le cadre du programme Environnement et climat du 4^e programme cadre de l’UE pour la recherche et le développement, un certain nombre d’études relatives aux effets des changements climatiques ont été réalisées. Les résultats les plus récents de ces projets sont décrits ci-dessous.

Changement du niveau des mers en Europe

À l’heure actuelle, le niveau des mers le long des côtes de l’Union européenne monte de 1 à 1,5 millimètre environ par an. Une augmentation des tempêtes a été observée sur la plus grande partie de l’Atlantique du Nord-Est et de la mer du Nord au cours des dernières décennies. La combinaison de ces deux éléments peut avoir pour effet que des zones relativement grandes seront susceptibles d’être inondées au cours des prochaines années, avec des effets éventuellement désastreux sur les récoltes.

Ressources hydriques

Des projets financés sur les fonds communautaires examinent actuellement les effets des changements climatiques sur les ressources hydriques en Europe, notamment en ce qui concerne l’approvisionnement en eau, les débits et les sécheresses. Même si la quantité annuelle de pluie ne devrait pas varier considérablement, les modèles prévoient une variabilité accrue au cours de l’année, avec une augmentation de la quantité de pluie en hiver et des périodes plus longues de sécheresse en été. Dans certains pays européens, notamment dans la zone méditérranéenne, le problème de la désertification prend de l’ampleur. En Europe du Sud, on s’attend à une forte augmentation de l’évapotranspiration aboutissant à une diminution des nappes aquifères. Cela pourrait entraîner des restrictions d’irrigation pendant les périodes estivales, qui auraient à leur tour des effets sur les cultures horticoles dépendant fortement de l’irrigation.

Les variations climatiques des dernières années ont déjà provoqué de dramatiques pénuries d’eau, des problèmes d’érosion, des glissements de terrain et des pertes de récoltes. Ces menaces peuvent être aggravées même par des modifications minimes des conditions climatiques, qui auraient tendance à entraver plutôt qu’à soutenir l’approvisionnement en eau et la productivité agricole.

Productivité agricole

Des changements climatiques minimes peuvent avoir des effets importants sur la productivité agricole. Les différences constatées actuellement en matière de productivité entre les pays du Nord et du Sud de l’Europe sont susceptibles de s’accroître avec les changements climatiques. Le dépassement de seuils des températures propres à certaines cultures peut entraîner un risque plus élevé de perte des cultures dans certaines parties d’Europe du Sud, tandis qu’on pourra voir en Europe du Nord une plus large gamme de cultures que celle qui est actuellement possible, en raison de périodes de végétation plus chaudes et plus longues. Les cultures qui sont à présent pratiquées dans toute l’Europe affichent un niveau de réussite plus élevé en Europe du Nord qu’en Europe du Sud.

La variabilité inter-annuelle des rendements des récoltes est particulièrement sensible aux modifications de la variabilité du climat. Dans des régions où la production agricole est affectée par les pénuries d’eau, comme en Europe du Sud, il est prévu que la variabilité accrue des rendements d’une année à l’autre s’accompagne d’une diminution des rendements moyens. Des stratégies d’adaptation, telles que le changement de la variété et la modification de la date de semis, sont susceptibles d’atténuer les pertes de rendement en réduisant le risque de faibles récoltes dans certaines conditions.

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