Peut-on empêcher le potager de la Suisse de disparaître en le remblayant ? 

Auteurs: Ciriaco McMackin, Markus Egli
_{DOI:10.5281/zenodo.21296527}

Dans la région entre les lacs de Bienne, de Morat et de Neuchâtel, s'étendent, kilomètre après kilomètre, des champs aux sols noirs couverts de choux, de carottes, d'oignons ou de poireaux. Mais sous ces rangées bien ordonnées se cache un problème que les agriculteur·rice·s, scientifiques et décideur·euse·s politiques ne peuvent plus ignorer. En effet, les multiples drainages qui ont permis le développement et la production agricole intensive de légumes ont entraîné une dégradation massive des sols organiques et de la tourbe. Une matière organique a commencé à s’accumuler il y a plus de 11'000 ans, se développant dans des conditions à la fois gorgées d’eau et pauvres en oxygène. Le drainage a permis d'oxygéner le sol. Le labour et l'apport de nutriments ont ensuite accéléré sa décomposition. Au cours du siècle dernier, par endroits, 2 à 4 mètres de tourbe ou de sol organique d'origine ont disparu.

Les sols tourbeux constituent un important puits de carbone : une fois disparus, ce carbone ne reviendra plus à l'échelle de temps humaine. Les conséquences climatiques de cette transformation sont indéniables. Lorsque les sols organiques sont drainés et labourés, le carbone ancien stocké commence à être dégradé, ce qui libère d’importantes quantités de CO₂. Les tourbières, qui agissaient autrefois comme des puits de carbone — accumulant lentement plus de carbone qu'elles n'en libéraient pendant des milliers d’années — sont devenues des sources de carbone. Au-delà du carbone, la dégradation des sols organiques affecte également leur structure physique : dans certaines zones, elle réduit la capacité d'infiltration de l'eau, augmentant le risque d'inondation après de fortes pluies. Pour lutter contre cette perte de carbone, la réhumidification de ces sols est reconnue scientifiquement comme la méthode la plus efficace. À long terme, elle permettrait d’accumuler à nouveau du carbone et de promouvoir la biodiversité, tout en ouvrant la voie à des cultures adaptées, telles que la riziculture. Cependant, cette méthode n’est pas sans compromis, car elle transforme profondément les terres, posant de véritables défis aux exploitations agricoles. Des exploitations agricoles déjà fragilisées par un contexte économique et politique tendu. Dans la région du Seeland, une alternative visant à abaisser davantage le niveau de la nappe est proposée. Ceci faciliterait la poursuite des pratiques agricoles actuelles au prix d'une dégradation accélérée des sols restants. À l’intersection de ces deux options, on trouve le remblai qui consiste à appliquer une couche minérale sur les horizons organiques. Elle permettrait de maintenir une agriculture conventionnelle tout en visant une réduction des émissions de CO₂.

^{Sous la couche minérale (remblai) se trouve le sol organique d'origine, dégradé, suivi, dans cet exemple, par la craie lacustre sous-jacente.
Source: Markus Egli}

Les sols tourbeux constituent un important puits de carbone : une fois disparus, ce carbone ne reviendra plus à l'échelle de temps humaine. Les conséquences climatiques de cette transformation sont indéniables. Lorsque les sols organiques sont drainés et labourés, le carbone ancien stocké commence à être dégradé, ce qui libère d’importantes quantités de CO₂. Les tourbières, qui agissaient autrefois comme des puits de carbone — accumulant lentement plus de carbone qu'elles n'en libéraient pendant des milliers d’années — sont devenues des sources de carbone. Au-delà du carbone, la dégradation des sols organiques affecte également leur structure physique : dans certaines zones, elle réduit la capacité d'infiltration de l'eau, augmentant le risque d'inondation après de fortes pluies. Pour lutter contre cette perte de carbone, la réhumidification de ces sols est reconnue scientifiquement comme la méthode la plus efficace. À long terme, elle permettrait d’accumuler à nouveau du carbone et de promouvoir la biodiversité, tout en ouvrant la voie à des cultures adaptées, telles que la riziculture. Cependant, cette méthode n’est pas sans compromis, car elle transforme profondément les terres, posant de véritables défis aux exploitations agricoles. Des exploitations agricoles déjà fragilisées par un contexte économique et politique tendu. Dans la région du Seeland, une alternative visant à abaisser davantage le niveau de la nappe est proposée. Ceci faciliterait la poursuite des pratiques agricoles actuelles au prix d'une dégradation accélérée des sols restants. À l’intersection de ces deux options, on trouve le remblai qui consiste à appliquer une couche minérale sur les horizons organiques. Elle permettrait de maintenir une agriculture conventionnelle tout en visant une réduction des émissions de CO₂.

Le remblai est pratiqué dans le Seeland depuis des décennies, avec pour objectif principal de surélever le niveau du sol par rapport à la nappe phréatique et ainsi permettre l'accès de véhicules lourds aux terres. Ce n'est que récemment que l'on s'est intéressé à son impact sur la dynamique du carbone.

Dans le cadre d'une thèse et d'études ultérieures, nous avons analysé les propriétés chimiques et physiques des sols sur 10 sites, remblayés et non remblayés. De plus, les flux de CO₂ ont été enregistrés en détail sur 3 sites remblayés et 3 sites non remblayés. Les mesures de flux ont été effectuées in situ à l'aide d'un instrument LICOR. Les sites remblayés de la région de Seeland présentent des émissions de CO₂ légèrement inférieures à celles des sols organiques voisins non remblayés. Les flux de CO₂ ont été réduits d'environ 25 % au cours des périodes observées (été et hiver).

Les résultats sont nuancés, car d'autres études menées dans la vallée du Rhin n'ont pas mis en évidence de réduction significative, ce qui souligne la difficulté à tirer des conclusions universelles à partir d'un système aussi fortement influencé par l'histoire locale, l'activité des eaux souterraines et les pratiques de gestion. Ce qui reste constant, cependant, c'est que même sous remblai, le sol organique sous-jacent demeure une source importante d'émissions. Grâce à l'analyse isotopique (¹⁴C et δ¹³C), il a été possible de déterminer que plus de la moitié du CO₂ provient toujours de l'ancien sol organique sous-jacent, alors que le reste provient du remblai lui-même. La réduction des émissions est réelle mais partielle. Le remblai n'est donc pas une solution définitive — il retarde considérablement la dégradation, sans l'empêcher.

^{Des mesures de CO2 émis par le sol, effectuées à l’aide d’un instrument LICOR (présenté à gauche), ont été combinées avec des observations d’agrégations (présentées à droite).
Source: Markus Egli, Ciriaco McMackin}

Au-delà du carbone, le matériau minéral lui-même mérite une attention particulière, car il déterminera l'avenir de ces sols. La couche minérale introduite aujourd'hui deviendra la couche de surface de demain. L'un des paramètres clés est la formation d'associations organo-minérales — un processus par lequel des particules minérales, notamment certaines argiles, se lient à la matière organique et la protègent de la décomposition, avec le potentiel de ralentir durablement les pertes de carbone. Les données disponibles appellent cependant à la patience : même sur les sites les plus anciens de la région, certains établis dans les années 1970, cette association reste limitée. Même après plus de 50 ans, les composés organo-minéraux ne sont présents que sous leur forme rudimentaire. Très souvent, les particules minérales et organiques restent séparées dans le sol pendant de longues périodes, sans se lier entre elles. La chimie sous-jacente opère sur des siècles, pas sur des années, et les cycles politiques n'attendent que rarement aussi longtemps.

^{L'agrégation n'en est qu'à ses débuts : après 50 ans, la matière minérale et organique reste encore bien séparée, même à l’échelle micromorphologique.
Source: Ciriaco McMackin}

Cette recherche établit que le remblai minéral a le potentiel d'initier la formation d'associations organo-minérales dans les sols organiques, mais que celle-ci prendra plus de temps que prévu. Globalement, les émissions de CO₂ sont légèrement inférieures. Les sols organiques recouverts continuent ainsi à se dégrader, mais considérablement plus lentement. Ces travaux mettent également en lumière ce qu'il reste à explorer. Des mesures plus étendues des émissions de CO₂ et d'autres gaz à effet de serre, combinées à une meilleure compréhension de la gestion de la nappe phréatique, affineraient le tableau. Les sols organiques du Seeland accumulent leur histoire depuis des millénaires. La durée de cette histoire dépend en grande partie de ce que nous choisissons d’y ajouter.

Ciriaco McMackin, Markus Egli
Université de Zurich
Départment de Géographie