Carbone et Eau, ce couple à mettre en lumière, Laurent Denise
Nataïs et le Centre National de l’agroécologie s’associent pour organiser la 1ère édition du rendez-vous national de l'agroécologie "Le carbone, c'est la vie !" le 10 février 2023 à Samatan, de 9h à 17h.
Parce que le carbone traduit efficacement les évolutions positives en matière de climat, de biodiversité ou de qualité de l’eau, il s’agit d’un indicateur simple et évident pour mesurer notre impact et piloter nos agricultures vers des systèmes diversifiés, productifs, durables et résilients. C’est pourquoi cette journée rassemble les meilleurs spécialistes de la question du carbone pour expliquer sa qualification et sa quantification au grand-public. L’objectif est également de présenter en avant-première une méthode de mesure par satellite du stockage dynamique du carbone à la parcelle.
Programme détaillé :
- Introduction par Michael Ehmann et Alain Canet.
- Le carbone, cœur du vivant - Hervé Covès
- La fertilité de nos sols – Konrad Schreiber
- Carbone et Eau, l’un ne va pas sans l’autre - Laurent Denise
- Remettre le « capital-sol » au centre du système de production - Sylvain Hypolite
- Modélisation et satellites, une approche innovante pour la cartographie des bilans carbone - Eric Ceschia
- La démarche carbone de Nataïs – Jonah Ehmann et Anne-Marie Joliet
- Table ronde – Un casting de choix pour faire germer le champ des possibles (Grands témoins des filières élevages, grandes cultures, vignes)
Introduction
Cette intervention de Laurent Denise propose de remettre en perspective le lien fondamental entre le carbone, l’eau, le sol, le climat, la biodiversité et le paysage. Le propos central est que ces éléments ne peuvent pas être traités séparément : en les cloisonnant, on dérègle les grands équilibres écologiques.
Selon lui, la compréhension habituelle du cycle de l’eau est trop partielle, trop « hydraulique », et ne prend pas assez en compte le rôle de la végétation vivante, de l’évapotranspiration et des sols dans la formation des pluies et dans la régulation thermique.
Présentation de Laurent Denise
Laurent Denise se présente comme fils d’agriculteur. Il explique avoir passé 23 ans dans le personnel de navigation de l’Armée de l’Air, ce qui l’a conduit à développer une lecture plus climatique et aéronautique des phénomènes.
Son point de départ est simple :
- « La seule façon de faire reculer le désert, c’est la couverture végétale. »
Pour lui, il n’existe pas d’autre solution que de refaire avancer le végétal pour faire reculer l’aridité.
Repenser le cycle de l’eau
Laurent Denise s’appuie sur des éléments publiés par l’INRAE en 2019. Il explique que la représentation classique du cycle de l’eau laisse penser que la pluie vient essentiellement de la mer et repart à la mer. Or, selon lui, cette vision est incomplète.
Il avance que :
- 30 % seulement de l’humidité proviendrait de la mer ;
- 70 % proviendrait des terres.
Autrement dit, si les terres n’évaporent plus suffisamment d’eau, elles ne provoquent plus les pluies nécessaires à l’entretien du cycle.
Il résume cela ainsi :
- quand un territoire reçoit 100 litres de pluie,
- environ 70 litres doivent être gardés dans le système terrestre pour réalimenter le cycle,
- seulement 30 litres devraient repartir vers la mer.
Dans son département, les Deux-Sèvres, il estime qu’on renvoie environ 75 litres sur 100 vers la mer. Pour lui, cela signifie que le cycle est « coupé ». Il applique le même raisonnement au bassin de la Garonne : si le retour vers la mer dépasse 30 %, alors le cycle se dégrade et l’eau disponible diminue.
L’eau appelle l’eau, le sec appelle le sec
Un point important de l’exposé est que les nuages se forment là où il y a déjà de l’eau. Les cumulus et les pluies se développent sur des zones où l’évaporation est active.
Laurent Denise reprend ici une formule ancienne :
- « L’eau appelle l’eau. »
Mais il ajoute son inverse :
- « Le sec appelle le sec. »
C’est pourquoi il pleut peu dans les déserts : il n’y a pas assez d’évaporation. Pour ne pas rompre le cycle de l’eau, il faut donc du végétal vivant, capable de transpirer et d’alimenter l’atmosphère en vapeur d’eau.
Carbone et eau : un couple indissociable
La photosynthèse est rappelée de façon très simple : elle repose sur le carbone, l’eau et le soleil. Mais, dans l’argumentation de Laurent Denise, le carbone et l’eau sont inséparables :
- s’il y a du carbone mais pas d’eau, cela ne fonctionne pas ;
- s’il y a de l’eau mais pas de carbone, cela ne fonctionne pas non plus ;
- il faut les deux ensemble.
Il insiste aussi sur le fait qu’il s’agit d’un système à bilan positif : plus il y a de photosynthèse, plus il y a de biomasse, plus le système produit de matière organique et améliore ses propres capacités de production.
Il prend l’exemple de la forêt : avec deux kilos de matière organique en décomposition, on en refait trois l’année suivante. Pour lui, c’est ce mécanisme qui permet à la forêt de croître en permanence, sans engrais, simplement parce que la matière organique produite reste sur place et nourrit à nouveau le système.
L’évapotranspiration comme base du cycle
Pour Laurent Denise, la base du cycle de l’eau est l’évapotranspiration. La référence climatique naturelle de nos régions est, selon lui, la forêt de feuillus.
Il attribue à l’arbre plusieurs fonctions majeures :
- il provoquerait 70 % des pluies ;
- il évacuerait 60 % de la chaleur ;
- il créerait un fort effet de refroidissement des surfaces.
Il rappelle que, dans les villes, on replante des arbres et on arrose les gazons pour évacuer la chaleur, avec des écarts de température de surface de 20 à 40 °C par rapport aux surfaces minérales.
Selon lui, la plante qui transpire le plus d’eau au mètre carré en été est le feuillu, avec environ 5 000 m³ par hectare et par an en France.
Il donne alors une idée centrale de son raisonnement : 500 mm d’eau évaporée pourraient conduire à 750 mm de pluie. En d’autres termes, plus on évapore, plus on réalimente le cycle.
L’été, saison décisive de la photosynthèse
L’un des messages majeurs de la conférence est que la saison de la photosynthèse est l’été.
C’est à cette période :
- que le rayonnement solaire est maximal ;
- que l’arbre transpire le plus ;
- que l’arbre capte le plus d’énergie.
Laurent Denise critique le choix de systèmes agricoles dominés par des « cultures sèches », qui laissent peu de couverture vivante pendant l’été. Selon lui, cela place l’agriculture en opposition avec la logique climatique naturelle des arbres.
Il résume cette opposition ainsi :
- l’arbre est orienté vers l’été ;
- les systèmes agricoles actuels captent souvent l’énergie quand elle est moins abondante ;
- en été, lorsque l’énergie solaire est maximale, les sols sont souvent nus ou peu couverts.
Conséquence : on capte moins d’énergie solaire, on produit moins de photosynthèse, moins de matière organique, et on dégrade les sols.
Sols nus, chaleur et dessèchement
Laurent Denise insiste sur l’effet thermique des couverts végétaux. Il compare différentes situations :
- un sol nu est très chaud ;
- une luzerne fauchée est moins chaude ;
- un couvert végétal dense est encore plus frais ;
- les arbres apportent encore davantage de fraîcheur.
Plus il y a de végétal vivant qui transpire, plus la température baisse. À l’inverse, les surfaces minérales ou les panneaux photovoltaïques montent très fortement en température, jusqu’à 70 à 80 °C selon lui.
Il explique aussi que l’humidité des sols peut être lue indirectement par leur température : un sol sec chauffe davantage dans la journée. Il observe, dans sa région autour de Niort, un assèchement croissant des sols lié au manque de couverture végétale.
Comment les sols évacuent la chaleur
Selon Laurent Denise, les sols évacuent la chaleur de trois façons :
- par le rayonnement infrarouge ;
- par contact entre masses d’air ;
- par évaporation et évapotranspiration.
Il affirme que l’évaporation et l’évapotranspiration représentent environ 60 % de cette évacuation thermique. Si elles disparaissent, la chaleur n’est plus dissipée, elle s’accumule, les températures montent et le rayonnement infrarouge augmente.
Il relie cela à l’intensification des accidents climatiques : plus le contraste thermique entre continents desséchés et océans humides est fort, plus les mouvements d’air s’accentuent.
Le rôle thermique de l’eau
Pour illustrer le rôle de l’eau, Laurent Denise rappelle qu’il faut énormément d’énergie pour évaporer un litre d’eau : environ 500 fois plus que pour élever ce litre d’un degré.
C’est, selon lui, ce qui explique :
- pourquoi l’eau éteint le feu ;
- pourquoi les milieux humides amortissent les écarts de température ;
- pourquoi les déserts ont des amplitudes thermiques très fortes.
Dans les milieux secs, il fait très chaud le jour et très froid la nuit. Dans les milieux humides, l’eau amortit ces variations.
Il compare aussi cela à une casserole avec un fond d’eau et un couvercle : tant qu’il y a de l’eau, le système évapore, condense et ne brûle pas ; quand il n’y a plus d’eau, cela brûle.
La troposphère, couche utile du climat
Laurent Denise rappelle que la partie de l’atmosphère qui nous intéresse pour les nuages est la troposphère, soit environ 10 km d’altitude. Rapportée à la taille de la Terre, cette couche est très fine.
Il souligne qu’au niveau de la tropopause, il fait en moyenne -63 °C. L’air chaud et humide qui monte y rencontre un « couvercle froid », ce qui permet la condensation, la formation des nuages, puis des pluies.
Pour lui, il s’agit d’un système autorégulé, à condition qu’il y ait suffisamment d’eau à évaporer depuis les continents.
Sécheresse, rayonnement et incendies
L’intervenant évoque les images satellites de vapeur d’eau dans la troposphère. Il prend l’exemple des incendies dans les Landes durant l’été 2022.
Il décrit une combinaison de facteurs :
- un territoire déjà sec ;
- des peuplements de conifères ;
- une remontée d’air chaud et sec venue du Sahara ;
- une faible teneur en vapeur d’eau dans l’atmosphère.
Selon lui, moins il y a d’eau dans l’air, moins il y a de protection contre le rayonnement. Le risque d’incendie devient alors extrême. Il insiste sur le fait que, dans ces conditions, l’embrasement est presque inévitable.
La vapeur d’eau comme protection contre les rayonnements
Un autre aspect développé est le rôle protecteur de l’eau dans l’atmosphère. Laurent Denise compare l’eau à une protection contre les rayonnements, en prenant l’image du stockage des déchets nucléaires dans des piscines.
Il affirme que :
- le principal gaz à effet de serre est la vapeur d’eau ;
- elle représenterait environ 60 % de l’effet ;
- plus l’atmosphère contient d’eau, plus elle protège des rayonnements.
Il soutient donc que la végétation, en transpirant, rend un double service :
- elle évacue de la chaleur ;
- elle charge l’atmosphère en eau, ce qui renforce la protection radiative.
Sans atmosphère, ou avec une atmosphère très pauvre en eau, les écarts de température seraient beaucoup plus violents.
Albédo et transpiration
Laurent Denise aborde ensuite l’albédo, c’est-à-dire la capacité d’une surface à réfléchir la lumière.
Il fait remarquer que :
- la mer réfléchit peu la lumière, mais chauffe peu car elle évapore ;
- une forêt ou une surface végétale vivante se comportent, vues d’avion, de façon assez proche ;
- en revanche, les sols nus renvoient davantage de rayonnement et amplifient le problème.
Il souligne donc que le raisonnement sur l’albédo seul est insuffisant. Ce qui compte, c’est l’albédo combiné à la transpiration. Une surface végétale vivante « climatise » réellement, à la manière des océans.
La France estivale comme début de désertification
En s’appuyant sur des cartes d’humidité des sols, Laurent Denise montre que la France est de moins en moins verte en été. Il y voit le signe d’un processus de désertification estivale.
Selon lui :
- si la France était couverte de forêt, elle resterait verte l’été ;
- aujourd’hui, les rares zones encore vertes sont surtout les forêts ;
- mais ces forêts se retrouvent elles-mêmes entourées de territoires desséchés, ce qui les fragilise.
Il considère que l’on a cherché à « économiser l’eau » en réduisant la couverture végétale, mais qu’on aboutit au résultat inverse : moins de végétation, donc moins de régulation, donc moins d’eau.
Il insiste aussi sur le lien entre inondations et sécheresses : ce ne sont pas deux phénomènes séparés, mais deux expressions d’un même dérèglement du cycle de l’eau.
Feuillus, conifères et risque d’incendie
Laurent Denise oppose nettement les feuillus et les conifères.
Selon lui :
- le conifère est un arbre d’altitude, pas de plaine ;
- il transpire environ deux fois moins que le feuillu ;
- il évacue donc moins de chaleur et provoque moins de pluie.
Il en tire une formule volontairement provocatrice :
- « Si tu plantes des conifères, achète des Canadair. »
Dans le cas des Landes, il estime que le faible niveau d’humidité, l’air très sec et le type de peuplement ont rendu les incendies particulièrement violents et difficiles à maîtriser.
L’exemple de Tchernobyl
Pour montrer la puissance de la régénération naturelle, Laurent Denise cite le cas de Tchernobyl. Après l’abandon du site, la densité végétale a augmenté sans intervention humaine, sans engrais et sans exportation de biomasse.
Cela lui sert d’exemple pour montrer que :
- la nature produit spontanément de la matière organique ;
- les arbres enrichissent les sols ;
- l’appauvrissement vient surtout de l’exportation de la biomasse hors du système.
Le vrai risque majeur : l’inondation
Laurent Denise rappelle que, sur le site du ministère de l’Écologie, le risque naturel numéro un en France est l’inondation.
Pour lui, le problème est que l’on gère si mal les excès d’eau qu’on finit ensuite par manquer d’eau l’été. Il cite les castors comme exemple d’animaux qui savent naturellement faire de la régulation.
Il donne l’exemple de la Garonne en janvier : en cinq jours, environ 500 millions de m³ seraient partis à la mer. Cela représente, selon lui, un tiers de la consommation annuelle totale de la Nouvelle-Aquitaine. Dans les Deux-Sèvres, il évoque 43 millions de m³ partis en six jours.
Le problème n’est donc pas seulement le manque d’eau, mais la vitesse à laquelle elle quitte les bassins versants.
Le bassin versant comme réserve d’eau
Le bassin versant est présenté comme une réserve d’eau naturelle. Ce qui compte, selon Laurent Denise, c’est son débit de sortie, observable sur les données de Vigicrues.
Son raisonnement est le suivant :
- si le débit de sortie est régulier, il n’y a pas de problème ;
- si la part d’eau qui quitte le bassin versant dépasse 30 %, le système se dérègle ;
- les 70 % restants devraient servir en permanence à la végétation.
Pour lui, l’enjeu est donc de ralentir, stocker, infiltrer et réguler.
Rivières, fossés et ruissellement
Laurent Denise distingue les rivières et les fossés.
- Les rivières, représentées par un trait bleu continu sur les cartes IGN, doivent être alimentées par des sources et garder un débit permanent.
- Les fossés relèvent du ruissellement de surface.
Il rappelle que, d’après le code de l’environnement, il ne faudrait pas envoyer directement l’eau de ruissellement dans la rivière. Si cette eau est stockée, infiltrée et régulée en amont, elle ressortira plus tard par les sols et les sources.
Dans cette logique :
- une crue est un phénomène normal de montée de la rivière ;
- une inondation correspond à l’ajout brutal des ruissellements de surface à ce fonctionnement naturel.
Il souligne aussi que le ruissellement lessive les sols et emporte les sédiments vers les cours d’eau puis la mer.
Les réserves collinaires comme outil de régulation
L’intervenant défend le principe des réserves collinaires, à condition de les situer sur les fossés et les zones de ruissellement, et non sur les rivières elles-mêmes.
Il les présente comme :
- de simples digues ou retenues ;
- un outil économique pour retenir l’eau dans les bassins versants ;
- un moyen de réguler à la fois les inondations et les sécheresses ;
- un support de recharge des nappes phréatiques si le fond n’est pas bâché ;
- un outil écologique favorable à la biodiversité ;
- un outil climatique par la présence d’eau ;
- un outil alimentaire pour sécuriser la production.
Il mentionne aussi le rôle possible de ces réserves dans le soutien d’étiage, c’est-à-dire dans l’alimentation des rivières l’été.
Pourquoi le système ne fonctionne plus
Laurent Denise estime que le problème principal n’est pas l’irrigation agricole en elle-même. Selon lui, l’irrigation de surface réalimente le cycle, un peu comme l’arbre.
Le véritable « parasite » du système serait plutôt le pompage de l’eau dans les nappes pour les villes, les usines et les entreprises, suivi d’un rejet de cette eau dans les rivières, sans retour dans les sols.
Il affirme que :
- les prélèvements urbains et industriels dans les nappes sont comparables aux prélèvements agricoles estivaux ;
- l’eau prélevée en ville n’est presque pas recyclée dans les sols ;
- ce transfert casse le fonctionnement du bassin versant.
Le poids des villes dans le déséquilibre hydrique
Laurent Denise cite des chiffres pour la Nouvelle-Aquitaine :
- consommation totale annuelle, irrigation comprise : environ 1,5 milliard de m³ ;
- précipitations annuelles : environ 58 milliards de m³.
Il en conclut que les consommations humaines représentent une faible part du volume total disponible.
Il note que :
- l’agriculture représente 46 % des prélèvements ;
- l’eau potable 34 % ;
- l’industrie 12 %.
Mais il insiste sur le fait que l’eau potable et l’industrie rejettent ensuite de l’eau. Le problème ne serait donc pas tant l’usage que l’absence de recyclage dans les sols.
Il affirme qu’en France, seulement 0,8 % de l’eau est recyclée, ce qui signifie selon lui que 99,2 % ne le sont pas. Il donne l’exemple de Niort, dont une partie des eaux usées pourrait, selon lui, être valorisée plutôt que rejetée.
Artificialisation et ruissellement urbain
L’exposé souligne aussi le rôle de l’artificialisation des sols. En Nouvelle-Aquitaine, Laurent Denise avance que 9,3 % du territoire serait artificialisé, contre environ 5 % en moyenne nationale.
Il compare ensuite :
- environ 780 000 hectares artificialisés ;
- environ 1 million d’hectares de prairies.
Avec 700 mm de pluie sur les surfaces artificialisées, il estime qu’on dépasse 5 milliards de m³ d’eau de ruissellement, soit plus de trois années de consommation régionale totale.
Pour lui, les villes ont donc un problème de trop-plein d’eau, alors que les champs recherchent de l’eau et de la matière organique.
Pollution des rivières et médicaments
Laurent Denise insiste sur la pollution médicamenteuse des rivières, qu’il juge de plus en plus préoccupante.
Il évoque :
- hormones ;
- résidus de chimiothérapie ;
- absence de traitement spécifique dans les hôpitaux ;
- débordements des stations d’épuration lors des pluies.
Il cite le lac Léman, où les analyses feraient apparaître plus de 50 tonnes de médicaments contre 12 tonnes de pesticides.
Il estime que cette pollution est grave, qu’elle affecte les milieux aquatiques, et qu’elle pose des questions de santé humaine, notamment via les poissons, les huîtres ou les épisodes de gastro-entérites liés aux rejets.
Son idée directrice est que, si l’eau n’est pas suffisamment propre pour retourner au sol, il y a un problème de fond dans le système de traitement.
Recycler l’eau et la matière organique par les arbres
Comme solution, Laurent Denise évoque les expérimentations menées au Québec avec des arbres à croissance rapide, en particulier les saules.
Ces arbres sont utilisés en phytoremédiation ou en « remédiation » :
- leurs racines profondes structurent le sol ;
- leurs bactéries et champignons associés contribuent à décomposer des polluants ;
- ils peuvent recevoir des effluents et filtrer l’eau.
L’idée est donc de ne plus rejeter l’eau et la matière organique des villes vers les rivières, mais de les orienter vers des cultures de biomasse capables de les valoriser et de les dépolluer.
La biomasse produite pourrait ensuite être :
- incorporée aux sols ;
- utilisée en BRF ;
- transformée en plaquettes pour l’énergie.
Couvrir les sols en permanence
Laurent Denise situe les systèmes agricoles entre deux modèles climatiques :
- la forêt ;
- le désert.
La ville, ajoute-t-il, est même « pire qu’un désert » sur le plan thermique.
Dans cette perspective, la durée annuelle de couverture végétale devient décisive :
- plus un sol est couvert longtemps, plus on se rapproche du fonctionnement forestier ;
- moins il est couvert, plus on bascule vers le désert.
Il insiste particulièrement sur l’été : laisser les sols nus pendant cette saison revient, selon lui, à perdre l’essentiel du bénéfice de l’année.
Un système à quatre couches
Pour résumer, Laurent Denise décrit un système en quatre couches étroitement liées :
- l’eau dans l’atmosphère ;
- la couverture végétale ;
- les micro-organismes du sol ;
- la matière organique du sol.
Les micro-organismes sont présentés comme le maillon indispensable entre la végétation et la matière organique. Ils permettent la décomposition, la nutrition des plantes et l’entretien de la fertilité.
Il fait un parallèle avec la flore intestinale humaine : sans microbiologie active, pas de bon fonctionnement. Pour lui, un sol sec arrête la décomposition, bloque l’alimentation des plantes et favorise l’installation de la sécheresse.
Les solutions avancées
Laurent Denise conclut en formulant plusieurs pistes d’action, cohérentes avec l’ensemble de son exposé.
Couverture végétale permanente
La première solution est de maintenir une couverture végétale permanente, rythmée par les saisons, avec un accent fort sur l’été, saison de la photosynthèse.
Réserves collinaires de régulation
Il défend les réserves collinaires comme outil de régulation pour retenir l’eau dans les bassins versants, à condition qu’elles soient pensées dans une logique globale et non uniquement agricole.
Il rappelle qu’à l’échelle individuelle, une gouttière et une cuve relèvent déjà de cette logique : retenir, infiltrer, ralentir.
Mise aux normes hydrologiques des villes
Il insiste sur la nécessité de « mettre aux normes » les villes, qu’il accuse de :
- pomper massivement l’eau ;
- artificialiser les surfaces ;
- rejeter l’eau sans retour au sol.
Selon lui, tant que cette fuite permanente vers la mer continuera, les efforts agricoles resteront insuffisants.
Recyclage de l’eau et de la matière organique
Il propose de recycler les eaux urbaines et la matière organique dans les sols et les systèmes végétalisés, plutôt que de les diluer dans les rivières ou de les rejeter en mer.
Réduire l’irrigation par la régénération du cycle
Enfin, il précise que l’objectif n’est pas d’irriguer davantage, mais au contraire d’irriguer moins, grâce au rétablissement d’un cycle de l’eau plus régulier par la végétalisation.
Conclusion
Le message final de Laurent Denise est que la question de l’eau ne peut pas être séparée de celle du carbone, des sols, de la végétation, des villes et de l’organisation des paysages.
Son diagnostic est le suivant :
- la couverture végétale estivale a trop reculé ;
- les sols se dessèchent ;
- l’eau est évacuée trop vite vers la mer ;
- les villes aggravent ce déséquilibre ;
- les inondations et les sécheresses sont les deux faces d’un même dérèglement.
Sa réponse tient en quelques principes :
- couvrir les sols ;
- faire de la photosynthèse l’été ;
- retenir et infiltrer l’eau dans les bassins versants ;
- recycler l’eau et la matière organique ;
- s’inspirer du fonctionnement des forêts.
Pour lui, c’est à cette condition qu’il sera possible de rétablir un cycle de l’eau fonctionnel et de soutenir une transition agroécologique réelle.
