S’il est géré correctement, montre l’étude, le pâturage peut en fait augmenter la quantité de carbone de l’air qui est stockée dans le sol et séquestrée à long terme. Mais s’il y a trop de pâturage, l’érosion des sols peut en résulter, et l’effet net est d’entraîner davantage de pertes de carbone, de sorte que la terre devient une source nette de carbone, au lieu d’un puits de carbone. Et l'étude a révélé que ce dernier phénomène est beaucoup plus courant dans le monde aujourd'hui.

Le nouveau travail, publié dans la revue Nature Climate Change , fournit des moyens de déterminer le point de bascule entre les deux, pour les pâturages dans une zone climatique et un type de sol donnés. Il fournit également une estimation de la quantité totale de carbone qui a été perdue au cours des dernières décennies en raison du pâturage du bétail, et de la quantité qui pourrait être éliminée de l'atmosphère si une gestion d'optimisation du pâturage était mise en œuvre.

L'étude a été réalisée par Cesar Terrer, professeur adjoint de génie civil et environnemental au MIT; Shuai Ren, titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Académie chinoise des sciences dont la thèse est co-dirigée par Terrer; et quatre autres.

"Cela fait longtemps l'objet d'un débat dans la littérature scientifique", explique Terrer. "Dans les expériences générales, le pâturage diminue les stocks de carbone du sol, mais étonnamment, le pâturage augmente parfois les stocks de carbone du sol, c'est pourquoi cela reste déroutant."

Ce qui se passe, explique-t-il, c'est que « le pâturage pourrait stimuler la croissance de la végétation en atténuant les contraintes liées aux ressources telles que la lumière et les nutriments, augmentant ainsi les apports de carbone des racines dans les sols, où le carbone peut y rester pendant des siècles ou des millénaires. »

Mais cela ne fonctionne que jusqu'à un certain point, a découvert l'équipe après une analyse minutieuse de 1 473 observations de carbone dans le sol provenant de différentes études sur le pâturage dans de nombreux endroits du monde. "Lorsque vous franchissez un seuil d'intensité de pâturage, ou du nombre d'animaux qui y paissent, c'est à ce moment-là que vous commencez à voir une sorte de point de bascule :une forte diminution de la quantité de carbone dans le sol", explique Terrer.

On pense que cette perte est principalement due à l’érosion accrue des sols sur les terres dénudées. Et avec cette érosion, dit Terrer, "en gros, vous perdez une grande partie du carbone que vous avez retenu pendant des siècles."

Les différentes études réalisées par l'équipe, bien qu'elles diffèrent quelque peu, ont essentiellement utilisé une méthodologie similaire, qui consiste à clôturer une partie du terrain afin que le bétail ne puisse pas y accéder, puis, après un certain temps, à prélever des échantillons de sol à l'intérieur de l'enceinte, et provenant de zones voisines comparables qui ont été pâturées, et comparer la teneur en composés carbonés.

"En plus des données sur le carbone du sol pour les parcelles témoins et pâturées", dit-il, "nous avons également collecté de nombreuses autres informations, telles que la température annuelle moyenne du site, les précipitations annuelles moyennes, la biomasse végétale et les propriétés du sol. sol, comme le pH et la teneur en azote. Et puis, bien sûr, nous estimons l'intensité du pâturage – la biomasse aérienne consommée, car cela s'avère être le paramètre clé. "

Grâce à des modèles d’intelligence artificielle, les auteurs ont quantifié l’importance de chacun de ces paramètres, ces facteurs d’intensité – température, précipitations, propriétés du sol – dans la modulation du signe (positif ou négatif) et de l’ampleur de l’impact du pâturage sur les stocks de carbone du sol. "Fait intéressant, nous avons constaté que les stocks de carbone du sol augmentent puis diminuent avec l'intensité du pâturage, plutôt que selon la réponse linéaire attendue", explique Ren.

Après avoir développé le modèle grâce à des méthodes d'IA et l'avoir validé, notamment en comparant ses prédictions avec celles basées sur des principes physiques sous-jacents, ils peuvent ensuite appliquer le modèle pour estimer les effets passés et futurs.

"Dans ce cas", explique Terrer, "nous utilisons le modèle pour quantifier les pertes historiques de stocks de carbone du sol dues au pâturage. Et nous avons constaté que 46 pétagrammes [milliards de tonnes] de carbone du sol, jusqu'à une profondeur d'un mètre, ont été perdu au cours des dernières décennies à cause du pâturage."

À titre de comparaison, la quantité totale d'émissions de gaz à effet de serre par an provenant de tous les combustibles fossiles est d'environ 10 pétagrammes, donc la perte due au pâturage équivaut à plus de quatre ans de toutes les émissions fossiles mondiales combinées.

Ce qu’ils ont découvert, c’est « un déclin global des stocks de carbone du sol, mais avec une grande variabilité ». dit Terrer. L'analyse a montré que l'interaction entre l'intensité du pâturage et les conditions environnementales telles que la température pourrait expliquer la variabilité, une intensité de pâturage plus élevée et des climats plus chauds entraînant une plus grande perte de carbone.

"Cela signifie que les décideurs politiques doivent prendre en compte les facteurs abiotiques et biotiques locaux pour gérer efficacement les parcours", note Ren. "En ignorant ces interactions complexes, nous avons constaté que l'utilisation des lignes directrices du GIEC [Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat] sous-estimerait d'un facteur trois la perte de carbone du sol induite par le pâturage à l'échelle mondiale."

En utilisant une approche intégrant les conditions environnementales locales, l’équipe a produit des cartes mondiales à haute résolution de l’intensité de pâturage optimale et du seuil d’intensité à partir duquel le carbone commence à diminuer très rapidement. Ces cartes devraient servir de références importantes pour évaluer les pratiques de pâturage existantes et fournir des conseils aux agriculteurs locaux sur la manière de gérer efficacement leurs terres de pâturage.

Ensuite, à l’aide de cette carte, l’équipe a estimé la quantité de carbone qui pourrait être capturée si toutes les terres de pâturage étaient limitées à leur intensité de pâturage optimale. Actuellement, selon les auteurs, environ 20 % de tous les pâturages ont dépassé les seuils, ce qui entraîne de graves pertes de carbone. Cependant, ils ont découvert qu'aux niveaux optimaux, les pâturages mondiaux séquestreraient 63 pétagrammes de carbone.

"C'est incroyable", dit Ren. "Cette valeur équivaut à peu près à une accumulation de carbone sur 30 ans provenant de la repousse des forêts naturelles mondiales."

Ce ne serait évidemment pas une tâche simple. Pour atteindre des niveaux optimaux, l’équipe a constaté qu’environ 75 % de toutes les zones de pâturage doivent réduire l’intensité du pâturage. Dans l'ensemble, si le monde réduit sérieusement la quantité de pâturage, "vous devrez réduire la quantité de viande disponible pour les gens", dit Terrer.

"Une autre option consiste à déplacer le bétail", dit-il, "des zones plus gravement touchées par l'intensité du pâturage vers des zones moins touchées. Ces rotations ont été suggérées comme une opportunité d'éviter une diminution plus drastique des stocks de carbone sans réduisant nécessairement la disponibilité de viande."

Cette étude n'a pas approfondi ces implications sociales et économiques, dit Terrer. "Notre rôle est simplement de souligner quelle serait l'opportunité ici. Cela montre que les changements de régime alimentaire peuvent être un moyen puissant d'atténuer le changement climatique."

"Il s'agit d'une analyse rigoureuse et minutieuse qui fournit notre meilleur aperçu à ce jour des changements de carbone dans le sol dus au pâturage du bétail pratiqué dans le monde entier", a déclaré Ben Bond-Lamberty, chercheur scientifique sur les écosystèmes terrestres au Pacific Northwest National Laboratory, qui n'était pas associé à cette étude. travail.

"L'analyse des auteurs nous donne une estimation unique des pertes de carbone dans le sol dues au pâturage et, curieusement, où et comment le processus pourrait être inversé."

Il ajoute :« Un aspect fascinant de ce travail réside dans les divergences entre ses résultats et les lignes directrices actuellement utilisées par le GIEC, lignes directrices qui affectent les engagements des pays, la tarification du marché du carbone et les politiques. » Cependant, dit-il, "Comme le notent les auteurs, la quantité de carbone que les sols historiquement broutés pourraient être capables d'absorber est faible par rapport aux émissions humaines actuelles. Mais chaque petit geste compte !"

Terrer déclare que pour l'instant, « nous avons lancé une nouvelle étude pour évaluer les conséquences des changements de régime alimentaire sur les stocks de carbone. Je pense que c'est la question à un million de dollars :quelle quantité de carbone pourriez-vous séquestrer, par rapport au statu quo, si les régimes alimentaires passer à plus de végétaliens ou végétariens ?"

Les réponses ne seront pas simples, car une transition vers une alimentation davantage végétale nécessiterait davantage de terres cultivées, ce qui peut également avoir des impacts environnementaux différents. Les pâturages occupent plus de terres que les cultures, mais produisent différents types d’émissions. "Quel est l'impact global du changement climatique ? C'est la question qui nous intéresse", dit-il.