RAPPORT FINAL DU PROJET SOCCROP : Durée de couverture des sols agricoles et stockage de carbone

L’initiative « 4 pour 1000 » a été lancée à l’issue de la COP21, avec l’objectif d’augmenter les stocks mondiaux de matières organiques dans les sols de 4 pour 1000 (ou 0,4 %) chaque année pour compenser une partie des émissions anthropiques mondiales de gaz à effet de serre et pour accroître la sécurité alimentaire. Ces dernières années plusieurs études ont mis en avant qu’un des principaux levierspermettant d’atteindre cet objectif était l’allongement de la durée de couverture des sols via la modification des rotations culturales et l’introduction ou l’expansion des cultures intermédiaires. Toutefois, les données permettant de caractériser la durée de couverture du sol et son évolution en fonction des politiques publiques font actuellement défaut. Aussi ces études mettent en évidence la nécessité de (i) mieux de caractériser le temps de couverture des sols agricoles et (ii) la relation entre le temps de couverture du sol et le stockage de carbone pour estimer à la fois la fixation nette actuelle de CO2 atmosphérique de ces surfaces mais aussi leur potentiel de stockage additionnel. De ce fait, les objectifs de ce projet étaient 1) de quantifier la durée de couverture du sol par de la végétation active à une échelle parcellaire sur l’ensemble de la France pour différentes années culturales et sur différentes zones du globe à partir des donnéessatellitales Sentinel-2, 2) d’estimer la fixation nette annuelle de CO2 de ces parcelles en s’appuyant sur la relation établie par Ceschia et al. (2010) entre durée de couverture des sols par de la végétation active et fixation nette de CO2 pour les grandes cultures en Europe et enfin 3) de réexploiter les données de l’étude « Stocker du carbone dans les sols français – Quel potentiel et à quel coût » obtenues via des simulation du modèle de culture STICS pour, d’une part, explorer les liens entre la durée de couverture du sol et le stockage de carbone dans les sols et d’autre part, vérifier à partir de ces simulations si les estimations faites à partir de l’approche par télédétection concordent avec les simulations STICS. Tout d’abord, un outil de quantification des durées de couverture du sol à large échelle et haute résolution a été développé à partir du logiciel IOTA2, des algorithmes développés dans le cadre du projet Européen NIVA et des données satellitales Sentinel 2. Malgré sa simplicité, cet outil nous a permis non seulement de quantifier les durées de couverture du sol à haute résolution mais aussi d’estimer les flux nets annuel de CO2 des principales grandes cultures sur l’ensemble de la France. Une version améliorée prenant aussi en compte certaines variables climatiques (rayonnement solaire, température) a en outre été développée et elle a pu être testée sur plusieurs zones dans le monde grâce aux données de télédétection Sentinel 2 qui ont une couverture globale. L’indicateur a montré une bonne cohérence 1) avec les pratiques connues sur le terrain comme la mise en œuvre de cultures intermédiaires (ex. en Bretagne ou en Géorgie) et 2) avec les simulations réalisées avec le modèle STICS même si cet exercice de comparaison mériterait d’être refait avec des données d’enquêtes culturales plus récentes. C’est donc une approche qui peut facilement être mise en œuvre pour produire un indicateur lié au bilan de C des grandes cultures (par exemple dans une optique de versement de primes environnementales pour la PAC). Elle permet aussi d’identifier ’effet de certaines pratiques agricoles sur les flux nets annuels de CO2 (type de cultureet leur utilisation, présence de cultures intermédiaires) et d’observer l’impact de la règlementation (ex. Directive nitrates). Cependant cette approche ne permet pas de prendre en compte l’effet de l’ensemble des pratiques sur les bilans de C des parcelles. Pour ce faire, il faudrait intégrer au calcul de l’indicateur des données relatives aux récoltes et aux amendements organiques (ce qui correspond à la méthode TIER 2 du projet NIVA). C’est cette méthode qui serait à privilégier dans le cadre d’un financement des agriculteurs en fonction de la quantité de carbone qu’ils stockent. L’approche a toutefois montré ses limites dans les zones à fort ennuagement comme en Belgique ou au Brésil. Pour une production opérationnelle à l’échelle globale, il serait donc nécessaire d’utiliser des données satellitales radar (ex. Sentinel-1) en complément des données optiques Sentinel-2. L’utilisation des données Sentinel-1 pour interpoler de manière opérationnelle les trous dans les séries temporelles de NDVI issues de Sentinel-2 est d’ailleurs explorée par plusieurs unités de recherches. Ce n’est donc probablement qu’une question de temps avant que l’approche mise en œuvre dans le cadre de SOCCROPpuisse être appliquée de manière plus opérationnelle à l’échelle globale en s’appuyant sur l’utilisation combinée des données Sentinel 1 et 2. Rappelons toutefois que les coûts de mise en œuvre, les temps de calculs et le volume de stockage de données qui seraient nécessaire pour une application à échelle globale sont abordables uniquement pour quelques très grosses entreprises du numérique, pour certaines agences spatiales, ou agences pluri-étatiques (ex. services Copernicus de l’Europe)