La décarbonation de l’agriculture est essentielle pour que les États-Unis atteignent zéro émission nette d’ici 2050. Une nouvelle approche basée sur les données examine les pratiques qui sont bonnes pour la terre et rentables pour les agriculteurs.
Le monde compte sur les agriculteurs américains pour faire bien plus que dresser ses tables. En plus de produire de la nourriture pour les humains et les animaux, les agriculteurs américains produisent des matières premières pour la production de biocarburants.
Ce faisant, l’industrie agricole contribue à environ 10 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) aux États-Unis. Étant donné que la quantité de terres consacrées à l’agriculture est limitée, les agriculteurs doivent trouver davantage de moyens de fonctionner de manière efficace, durable et rentable tout en réduisant les émissions de GES. Grâce à de nouvelles pratiques, les agriculteurs peuvent faire des exploitations agricoles un puits net de CO2, aidant ainsi les États-Unis à atteindre leur objectif d’atteindre zéro émission nette d’ici 2050.
L’intensification durable est une approche à deux volets que beaucoup pensent pouvoir aider. Il essaie d’optimiser l’utilisation des terres et les pratiques de gestion pour une productivité maximale des terres agricoles tout en essayant de minimiser l’impact environnemental associé. L’astuce consiste à trouver le juste équilibre entre les deux objectifs.
Des scientifiques spécialisés dans la modélisation des agroécosystèmes et l’analyse du cycle de vie (ACV) de la Colorado State University (CSU) et du US Department of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory ont adopté une nouvelle approche analytique de la question dans une étude récente sur la culture du maïs et du soja. dans l’Iowa. Ils ont co-écrit un article, « Une approche d’évaluation du cycle de vie du paysage multi-produits pour évaluer le potentiel d’atténuation du climat local », dans le numéro du 20 juin de la revue Journal de la production plus propre.
« Le concept d’intensification durable de l’agriculture a été appliqué à une application paysagère à plus grande échelle », a déclaré l’un des co-auteurs de l’article, Hoyoung Kwon, principal scientifique environnemental de la division Energy Systems and Infrastructure Analysis (ESIA) d’Argonne. « Nous avons pris en compte la productivité et les émissions de GES, tenté d’optimiser les tactiques et les produits de gestion des terres, et étudié différents compromis qui améliorent la terre et la productivité des terres. »
Par exemple, les agriculteurs peuvent nettoyer et réutiliser les résidus de culture de maïs (ou « tige ») pour le biocarburant, mais un pourcentage de tige peut rester dans le sol pour fournir de précieuses sources de nutriments et de carbone pour les cultures futures. Les agriculteurs peuvent planter des cultures de couverture pendant la saison d’hiver (ou de « jachère »), pour compléter les tiges enlevées. Les auteurs ont pris en compte l’énergie, qui a un coût d’émissions de la plantation de cultures de couverture pour aborder de manière holistique les avantages nets de l’élimination des tiges et de la plantation de cultures de couverture. Les agriculteurs peuvent également réduire la quantité de terres qu’ils cultivent après la fin d’une saison de croissance, ce qui réduit la décomposition et réduit la quantité de CO2 qui émane du sol. Cependant, l’agriculteur doit labourer une partie de la terre pour être prêt pour la prochaine saison de croissance.
Alors que certains agriculteurs suivent déjà l’une ou même les trois de ces pratiques, les scientifiques d’Argonne pensent qu’une meilleure compréhension de leur impact motivera davantage à le faire, pour un réel bénéfice.
« Notre approche donne une perspective holistique et se penche sur le point de vue de l’agriculteur : quels sont tous les produits qui peuvent être produits sur la terre et quels sont les avantages en termes de durabilité ? » a déclaré le co-auteur Troy Hawkins, chef de groupe des carburants et des produits dans la division ESIA d’Argonne. « L’agriculture peut être un exercice risqué et à faible marge. La rentabilité sera toujours un objectif primordial. Cependant, la durabilité a une valeur qui peut être méconnue. Comment pouvons-nous combiner tout cela avec des changements dans les pratiques de gestion des terres pour rendre l’agriculture plus durable et améliorer les coûts des agriculteurs ? »
Les scientifiques ont examiné les compromis et les synergies entre l’intensification durable et les mesures de conservation de la séquestration du carbone dans un scénario réel. Ils ont utilisé deux modèles – DayCent et l’ACV GREET (Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use in Technologies) – pour évaluer une zone agricole en amont de Des Moines, Iowa.
Le modèle DayCent représente les flux quotidiens de carbone, d’azote et d’eau entre l’atmosphère, la végétation et le sol dans les écosystèmes naturels et agricoles. Les scientifiques s’y sont appuyés pour évaluer les émissions de GES dans la production d’éthanol de maïs et les effets de la récolte des résidus.
Ils ont utilisé GREET pour comptabiliser les émissions associées aux opérations agricoles et l’utilisation de grains de maïs, de soja et de tiges de maïs récoltés comme matières premières pour la production de biocarburants. GREET est largement utilisé dans toutes les industries pour évaluer la consommation d’énergie, les émissions de GES, les émissions de polluants atmosphériques et la consommation d’eau associées aux chaînes d’approvisionnement en biocarburants et à d’autres technologies de transport et énergétiques. Le co-auteur Michael Wang, directeur par intérim de la division des systèmes énergétiques et des infrastructures d’Argonne, est l’un des principaux architectes de GREET.
Selon l’étude, la récolte de 30 % des tiges de maïs pour la production de biocarburants augmenterait les revenus agricoles, doublerait la rentabilité nette et augmenterait la production globale de biocarburants du paysage de 17 à 20 %. L’enlèvement de la tige atténuerait également quelque peu les GES, mais cela réduirait de 40 % la quantité de référence de bon carbone dans le sol. En comparaison, les approches intégrées qui incluent la culture de couverture d’hiver et/ou la réduction de l’intensité du travail du sol augmenteraient le carbone dans le sol, amélioreraient la rentabilité des exploitations et atténueraient davantage les GES.
« Nous nous sommes concentrés sur le maïs et le soja, mais notre approche pourrait être étendue à d’autres cultures », a déclaré Hawkins. « Aujourd’hui, de nombreuses fermes sont de grandes fermes industrielles qui sont de haute technologie et s’appuient beaucoup plus sur des données à haute résolution. Nous voulons donner aux agriculteurs, aux planificateurs régionaux et à d’autres acteurs de la gestion agricole un outil pour calculer comment utiliser les terres de manière durable et en tirer le meilleur parti. Cela contribuera à la fois à la rentabilité et aux objectifs environnementaux. »
Trung H. Nguyen et al, Une approche d’évaluation du cycle de vie du paysage multi-produits pour évaluer le potentiel d’atténuation du climat local, Journal de la production plus propre (2022). DOI : 10.1016/j.jclepro.2022.131691