Cultures plus roches – la solution mondiale pour assurer la sécurité climatique, alimentaire et du sol

L’utilisation de roches et de résidus miniers pour dédouaner l’agriculture – ce que propose une équipe internationale de chercheurs dans la revue spécialisée Nature Plants semble étrange à première vue. Sous la forme de basalte, le silicate est présent dans les roches volcaniques partout dans le monde. Ce minéral n’est pas un total inconnu pour l’agriculture. Toutefois, son potentiel pour lutter contre le changement climatique est peut-être sous-estimé.

Sur le modèle des plaines volcaniques

Les sous-sols basaltiques sont très appréciés dans de nombreuses régions car ils contribuent à fertiliser le sol pour la culture. Le basalte se décompose assez rapidement en libérant du phosphore, du potassium, du calcium, du magnésium et du fer – de précieux nutriments pour la croissance végétale. « Les communautés humaines savent depuis longtemps que les plaines volcaniques sont des lieus fertiles dans lesquels on peut pratiquer la culture sans causer de risques pour la santé, » explique David Beerling, de l’université de Sheffield, R-U, et auteur principal de l’étude. À ce jour, toutefois, on s’est peu intéressé à la façon dont l’application de roche dans le sol peut fixer le carbone.
C’est très exactement ce que fait le basalte décomposé. La pluie fixe également de petites quantités de dioxyde de carbone sous forme d’acide carbonique. Lorsque la pluie légèrement acide entre en contact avec le basalte, ce dernier réagit et produit des bicarbonates qui stockent le carbone provenant de la pluie dans le sol. Il suffirait d’appliquer de 10 à 50 tonnes de basalte à l’hectare dans les champs de maïs et de soja des États-Unis pour réduire les émissions mondiales issues de l’agriculture de 13 pour cent, soit l’équivalent de 1,1 milliard de tonnes de CO2.
« De telles stratégies d’élimination active du CO2 auraient un impact considérable et pourraient être appliquées très rapidement, » souligne David Beerling. Pour finir, le carbone serait éliminé du sol par lessivage sous une forme inorganique stable et fixé dans les mers pendant au moins 100 000 ans.

Avantages économiques pour les agriculteurs

Économiquement et écologiquement, l’utilisation de silicates comme engrais pourrait être une bonne idée pour les agriculteurs.
Selon les auteurs de l’étude, la destruction des sols est actuellement deux fois plus rapide que leur régénération naturelle. La décomposition du basalte renouvelle la teneur des sols en nutriments et contrebalance l’hyper-acidification due à l’utilisation d’engrais tels que l’ammonium, le soufre ou l’urée. Par ailleurs, le basalte augmente indirectement la quantité de carbone organique contenue dans le sol, facilite la formation d’agrégats dans le sol et assure la protection physique de la biomasse en décomposition.

L’amélioration des rendements est un autre avantage de l’engrais basaltique. Très peu d’études ont été réalisées à ce sujet, mais le petit nombre d’exemples connus semble encourageant. Par exemple, selon une étude, l’application d’au moins 20 tonnes de basalte par hectare a augmenté le rendement de la canne à sucre dans des proportions pouvant atteindre 30 pour cent lors de cinq récoltes successives. Une autre étude montre qu’après avoir fertilisé le sol avec du laitier de silicate, les rendements de la canne à sucre, du maïs et du riz étaient encore supérieurs, sans fertilisation, trois à quatre ans après sa dernière application.
La meilleure protection contre les maladies et les insectes nuisibles est le troisième avantage offert par l’application de basalte. La décomposition du basalte produit de l’acide silicique qui est absorbé par les plantes. Cela a notamment pour effet d’augmenter la rigidité des tiges et des parois des cellules des feuilles et des racines. Par ailleurs, indirectement, l’acide silicique active le système immunitaire de la plante.

Neuf milliards de tonnes de basalte par an

Selon les auteurs, pour un effet notable sur le climat, il faudrait fertiliser avec un engrais à base de silicate sur de vastes superficies. L’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture a désigné, à l’échelle mondiale, 800 millions d’hectares de terres particulièrement productives. Une application systématique sur ces sols nécessiterait au moins neuf milliards de tonnes de basalte par an. L’étude recommande par conséquent de commencer dans des régions à niveau élevé de productivité dans lesquelles de grandes superficies sont cultivées et où la méthode serait la plus économique, par exemple les États-Unis, la Chine, l’Inde et la Russie, ainsi que la France et l’Allemagne.

Impacts écologiques – des études restent à réaliser

Comme avec d’autres mesures actuellement envisagées pour ralentir le changement climatique, de nombreuses questions écologiques restent non résolues. L’extraction du basalte est un obstacle pour les régions dans lesquelles la roche est extraite et pour l’équilibre CO2 d’une manière générale. Après la fertilisation, les silicates et d’autres substances, en raison du phénomène de décomposition, sont entraînés par les eaux de ruissellement et finissent par s’accumuler dans la mer, où ils peuvent épaissir la couche de sédimentation et avoir une incidence sur le Ph de l’eau. Les chercheurs recommandent par conséquent que la fertilisation au silicate fasse l’objet de tests intensifs dans le cadre d’essais sur le terrain. Il faudrait également approfondir les connaissances sur le potentiel de fixation du CO2 et répondre aux questions sociales et écologiques qui se posent.

(BMBF/wi)

Source :
Beerling, D.J. et al. (2018): Farming with crops and rocks to address global climate, food and soil security. In: Nature Plants, (19 février 2018), doi: 10.1038/s41477-018-0108-y.

Voir également l’article scientifique de l’institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique (Potsdam Institute for Climate Impact Research) : « Enhanced weathering of rocks can help to suck CO2 out of the air – a little »