Le Midwest des États-Unis a perdu 57,6 milliards de tonnes de terre arable en raison des pratiques agricoles au cours des 160 dernières années, et le taux d’érosion, même en suivant les directives du Département américain de l’agriculture, est toujours 25 fois plus élevé que le taux de formation de la couche arable.
Pourtant, il ne faut pas désespérer : des chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst ont récemment rapporté dans la revue L’avenir de la Terre que l’agriculture sans labour, qui est actuellement pratiquée sur 40 % des acres de terres cultivées dans le Midwest, peut prolonger notre niveau actuel de fertilité des sols pour les prochains siècles. Cela a des implications pour tout, de la sécurité alimentaire à l’atténuation du changement climatique.
La grande majorité de la nourriture que nous mangeons tous est cultivée dans la couche arable, cette terre noire riche en carbone qui nourrit tout, des pastèques aux choux de Bruxelles. Ce que la plupart d’entre nous appellent la couche arable, les scientifiques appellent le sol de l’horizon A, et ces sols de l’horizon A, dont la fertilité s’est développée au fil des éternités, sont sensibles à l’érosion.
« Quand la plupart des gens pensent à l’érosion, ils pensent au vent ou à l’eau », explique Jeffrey Kwang, actuellement boursier postdoctoral à l’Université du Minnesota, qui a terminé cette recherche dans le cadre de ses études postdoctorales au sein du groupe de recherche en géomorphologie d’Isaac Larsen à l’UMass Amherst et dirige auteur du papier. « Il s’avère que le moteur de loin le plus important de l’érosion des sols dans le Midwest américain a été l’agriculture conventionnelle. »
Mais ce qu’est ce taux actuel d’érosion a été très difficile à cerner avec précision, même si, comme l’a montré le groupe de recherche en géomorphologie au cours des dernières années, l’érosion du sol dans le grenier à blé des États-Unis est beaucoup plus importante et se produit à un rythme beaucoup plus rapide, qu’on ne le soupçonnait auparavant.
Érosion sur la ferme Willis depuis la colonisation européenne. Le brun foncé représente une couche arable riche. 1 crédit
Une brève histoire de la perte de sol dans le Midwest
Depuis 2021, les membres du groupe de recherche de Larsen, dont Kwang, Evan Thaler, Caroline Quarrier et d’autres, ont innové dans le monde de la science du sol.
L’étude initiale du groupe a montré que plus d’un tiers de la ceinture de maïs dans le Midwest – près de 30 millions d’acres – a complètement perdu sa couche arable riche en carbone, cette riche couche d’horizon A. De plus, l’équipe a montré que l’érosion était probablement due aux pratiques de travail du sol contemporaines, dans lesquelles les charrues sont traînées à travers les champs, déplaçant la couche arable des altitudes les plus élevées vers les plus basses. Malheureusement, les propres évaluations de l’USDA n’incluent pas l’érosion due au travail du sol, et l’agence a donc manqué un facteur majeur d’érosion.
Un an plus tard, l’équipe a découvert que le Midwest avait perdu 57,6 milliards de tonnes métriques de sol depuis le début de la culture euro-américaine de la région, il y a environ 160 ans. Ce taux de perte historique, qui est principalement dû au travail du sol, est presque le double du taux que l’USDA considère comme durable.
Enfin, l’équipe a récemment montré que le sol du Midwest s’érode entre 10 et 1 000 fois plus vite qu’à l’ère pré-agricole, et que la limite supérieure actuelle d’érosion durable de l’USDA – 1 mm par an – est en moyenne de 25 fois plus que ce qui est réellement durable.
Modéliser le futur
« Nous avons déjà découvert comment l’histoire de l’érosion aux États-Unis a façonné notre réalité actuelle », déclare Isaac Larsen, professeur agrégé de sciences de la terre, géographiques et climatiques à UMass Amherst et auteur principal de l’article. « Mais que va-t-il se passer dans le futur ?
Pour cette dernière recherche, Kwang, Larsen et le groupe de recherche en géomorphologie se sont appuyés sur les connaissances de leurs travaux antérieurs sur les taux historiques d’érosion pour prédire les scénarios futurs. Leur première percée a finalement été de déterminer le taux actuel d’érosion des sols due au travail du sol. Il s’avère que le Midwest perd 1,1 kilogramme de sol et 12 grammes de carbone organique du sol (COS) par mètre carré chaque année, ce qui dépasse de loin le rythme auquel la nouvelle couche arable est créée.
Mais personne ne sait à quoi ressemblera l’avenir. « Puisque nous ne savons pas comment les pratiques et les politiques agricoles vont changer », déclare Larsen, « nous avons utilisé le taux d’érosion actuel pour modéliser quelques scénarios futurs différents. »
« Nous avons examiné la méthode actuelle du statu quo, selon laquelle environ 40 % des acres du Midwest américain sont cultivées sans labour, jusqu’à l’adoption à 100 % des méthodes sans labour. Nous avons ensuite modélisé les taux d’érosion selon chaque scénario pour le siècle prochain », explique Kwang.
Leur découverte initiale était que, si les pratiques agricoles actuelles des États-Unis restent largement inchangées, environ 8,8 milliards de tonnes métriques de sol et 170 millions de tonnes métriques de carbone organique du sol seront perdues au cours du siècle prochain seulement.
Lorsque l’équipe a modélisé l’impact d’un scénario 100 % sans labour, le tableau est devenu plus rose. Beaucoup plus rose.
« Environ 95% de l’érosion que nous voyons dans le scénario du statu quo au cours du prochain siècle serait évitée », a déclaré Kwang.
En d’autres termes, les économies de sol sont si importantes que si les États-Unis adoptent des pratiques de non-labour maintenant, il faudrait 10 000 ans pour voir le même niveau de perte de sol et de COS qui se produirait en seulement un siècle si nos pratiques agricoles ne changent pas. .
De plus, le taux de perte diminue avec le temps : plus il y a de terre et de COS, plus nous les perdons rapidement, et les taux de perte diminuent à mesure qu’il y a moins à perdre. « Cela signifie qu’il y a une réelle incitation à agir maintenant », déclare Kwang, « lorsque nous verrons le plus d’avantages à long terme ».
Sol et climat
Il n’est pas surprenant que la couche arable soit cruciale pour l’agriculture ; mais la plupart des prévisions d’émissions de gaz à effet de serre et des plans d’atténuation du changement climatique doivent également tenir compte de la perte de couche arable, car le sol est le plus grand réservoir de carbone terrestre. Les scientifiques émettent l’hypothèse que l’érosion accélérée des sols altère suffisamment ce réservoir de carbone pour influencer le cycle global du carbone.
Cependant, dit Kwang, « la plupart des modèles qui examinent le sol et ses effets sur le climat ne tiennent pas compte du ralentissement des taux d’érosion au fil du temps. Nous devons bien faire les choses si nous voulons nous préparer efficacement pour l’avenir – et savoir que nous avons un taux qui peut aider à éclairer les prévisions de ce que pourrait être le climat futur. »
Plus d’information:
L’avenir des sols dans le Midwest des États-Unis, L’avenir de la Terre (2023). DOI : 10.1029/2022EF003104. agupubs.onlinelibrary.wiley.co … 10.1029/2022EF003104