Gestion Environnementale
des Ecosystèmes et Forêts Tropicales
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Dr Raphaël MANLAY

Enseignant-chercheur

Formation

  • Ingénieur agronome INA-PG/Ingénieur du Génie Rural, des Eaux et Forêts
  • Docteur de l'ENGREF en Sciences de l'Environnement

Fonctions actuelles

Parcours professionnel

  • 2002-2003 : chargé de recherche à l'Institut de Rercherche pour le Développement (IRD), unité de recherche « SeqC » Montpellier, France
  • 2001-2002 : CEMAGREF, Unité « Forêt méditerranéenne »
  • 1996-2001 : IRD, programme Jachère (Dakar, Sénégal) et Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et Forêts (ENGREF) (Montpellier, France)

Domaines d'intérêt

  • Fonctionnement du cycle du carbone dans les écosystèmes tropicaux (articulation entre problématiques agroécologique locale et environnementale globale)
  • Agroécologie des zones tropicales: compréhension des pratiques existantes et identification de pratiques innovantes (dont bois raméal fragmenté et biochar)

Terrains

  • Burkina-Faso, Sénégal, Cameroun et Costa Rica

Activités de recherche

1. Problématique et cadrage théorique

Par ses propriétés structurales, de stockage et d'échange d'information, d'énergie et de nutriments, le carbone joue dans l'écosystème de multiples rôles de type statique (constitution du squelette végétal et de la matrice argilo-humique du sol) et dynamique (transferts d'énergie et de matière dans et entre les individus) (Mohr et Schopfer, 1995 ; Kaplan et Bartley, 2000). Dans les écosystèmes, les modes de recyclage du carbone renseignent précisément sur le fonctionnement (productivité et stabilité) des écosystèmes (Odum, 1969). En écologie de la restauration, Aronson et al. (1993) proposent d'ailleurs, pour caractériser l'état des écosystèmes, trois attributs vitaux découlant du cycle du carbone: productivité de la biomasse, stockage de la biomasse et teneur en matière organique du sol.
Dans la biosphère continentale, un tiers du carbone serait stocké dans la végétation, le reste dans le sol et la litière (IPCC, 2001). Bien que modeste par sa taille, le réservoir atmosphérique contribue pour plus de 30% à l'effet de serre « naturel » qui contrôle la température à la surface de la Terre (Chatfield, 2000).
Dans les écosystèmes tropicaux, l'étude de la dynamique du carbone sous ses diverses formes se justifie de deux points de vue complémentaires.
Ressources organiques et durabilité des systèmes agraires tropicaux à faible intrant : le point de vue du paysan

En Afrique la durabilité des systèmes de production adoptés par la petite paysannerie repose encore largement sur la gestion qui y est faite des ressources organiques, donc en carbone (Ruthenberg, 1971 ; Kowal et Kassam, 1978). La matière organique endogène est naturellement un bien économique (alimentation humaine, bois, fourrage). C'est aussi un moyen de production puisqu'elle entretient les animaux, qui fournissent travail et fumier, et le statut organique du sol, qui pilote largement la fertilité des sols tropicaux lessivés. Le statut carboné - concept qui renvoie à l'état et à l'intensité d'utilisation des ressources en carbone de la parcelle, de l'exploitation agricole ou de la communauté rurale, est donc souvent un indicateur pertinent de la reproductibilité du système considéré.
La quantification des ressources en carbone et de leurs usages à un instant donné est un outil de diagnostic de l'état du système (Manlay et al., 2004b). La viabilité du système de production peut, elle, être appréhendée par l'étude de la dynamique temporelle de son statut organique, sur la base d'une simulation par un modèle informatique.

Cycle du carbone et changement global : le point de vue de la société

Les changements d'usage des terres en milieu tropical (utilisation de l'espace, pratiques agricoles entre autres) représentent 15-20% de l'augmentation nette du stock de carbone atmosphérique (IPCC, 2001 ; Achard et al., 2004), alors que celui-ci participe à plus de 60% du forçage radiatif des émissions de gaz à effet de serre (GES) liées à l'activité humaine (Houghton, 2000 ; IPCC, 2001).
Le protocole de Kyoto (UNFCCC, 1997) a initié un cycle de négociations internationales pour la maîtrise des émissions de GES. Un outil régulateur envisagé pour cette maîtrise est la mise en place d'un mécanisme pour un développement propre (MDP) dans les pays hors Annexe 1 (UNFCCC, 1997 ; Noble et Scholes, 2001). La définition des modalités de mise en œuvre des projets d'atténuation des teneurs en GES par fixation ou atténuation d'émission liées à l'utilisation des terres, au changement d'affectation des terres et à la foresterie, a été initiée lors de la Conférence des Parties (CdP) de Marrakech en 2001 et se traduit par des méthodologies contraignantes, quand elles ne restent pas à construire. L'identification et la formulation d'un tel projet, qui reposent sur la construction d'un scénario de référence et d'un scénario projet, sont une étape cruciale. « Un diagnostic erroné, tout en impliquant une dépense considérable de temps, d'efforts et de ressources, peut rendre le projet irrecevable aux yeux du MDP » (Mendis et Openshaw, 2004). En Afrique sub-saharienne, certains coûts faibles de mise en œuvre pourraient y favoriser les projets de séquestration du carbone (Ringius, 2002). Mais les changements de gestion des terres, l'intensification de l'activité agricole, et la diversité des paysages, des sociétés et des économies paysannes, rendent l'identification et la formulation de ces scénarios difficiles, et les premières études soulignent une faisabilité incertaine des petits projets tels que définis à la CdP de Milan en 2003 (Locatelli et Pedroni, 2004).

Concilier les deux visions

La prise en compte par ces outils de régulation du bilan de carbone d'une activité rurale pourrait modifier la rentabilité économique de cette activité, et orienter les politiques de coopération inter-Etats, influençant donc les dynamiques rurales des pays du Sud.
La priorité légitime des gouvernements de ces pays est l'amélioration de leurs situations sociale et économique. L'intensification durable des systèmes de production de la petite paysannerie tropicale n'est cependant pas incompatible avec une augmentation des stocks de carbone dans le système sol-plante de ces agro-écosystèmes tropicaux (Izac, 1997) :

  • ces deux objectifs peuvent être synergiques, si les stratégies de séquestration de carbone sont adaptées aux systèmes de production agricoles (Olsson et Ardo, 2002) et tiennent compte de leur diversité, de leur flexibilité et de leur faible capitalisation, comme l'ont montré Woomer et al. (1998) et Tschakert (2004) en Afrique de l'Est et de l'Ouest respectivement,
  • le changement climatique global affectera sans doute négativement la situation socio-économique en Afrique de l'Ouest (Hulme et al., 2001).,
  • plusieurs stratégies de séquestration de carbone sont aussi des moyens efficaces de lutter contre la désertification (Lal, 2001),
  • la prise en compte du bilan de carbone dans la rentabilité économique des activités agricoles pourrait rendre un avantage compétitif aux paysans du Sud. Ceux-ci sont en effet mis en concurrence avec des pays technologiquement plus développés, où l'efficacité d'utilisation de la main œuvre est plus importante, mais au prix d'émissions de carbone fossile supérieures (Hall et Hall, 1993 ; Zinck et al., 2004).
Nécessité de la modélisation informatique

La dynamique du carbone dans les systèmes de production agricoles doit être appréhendée comme un système complexe. Cette dynamique met en jeu des formes du carbone variées et manipulées par divers acteurs (plante, microorganisme, animal, homme), qui les produisent, les consomment, ou les transforment de façon non indépendante le long de chemins trophiques (Falkowski et al., 2000). Ceci a lieu à des échelles de temps et d'espace variées, suivant des processus dont l'étude relève de différentes disciplines techniques ou humaines.
Les approches descriptives ne permettent d'obtenir des bilans fiables que pour des situations présentes ou passées. Au niveau parcellaire, la prévision peut se baser sur des expérimentations en milieu réel. Mais à l'échelle du système de production et de la région, la multiplicité des acteurs, des échelles de temps et d'espace, font de la modélisation informatique un outil d'expérimentation incontournable pour l'analyse du cycle du carbone, qu'on se situe dans la problématique agroécologique locale ou environnementale globale.

Références citées

Achard F., Eva H.D., Mayaux P., Stibig H.J., Belward A., 2004. Improved estimates of net carbon emissions from land cover change in the tropics for the 1990s. Global Biogeochemical Cycles 18 (2), NIL_1-NIL_12.

Aronson J., Floret C., Le Floc'h E., Ovalle C., Pontanier R., 1993. Restoration and rehabilitation of degraded ecosystems in arid and semi-arid lands.I. A view from the South. Restoration Ecology 1 (1), 8-17.

Chatfield R., 2000. Atmosphere motions and the greenhouse effects. In: Ernst W.G. (Ed.) Earth Systems Cambridge University Press, Cambridge, pp. 215-229.

Falkowski P., Scholes R.J., Boyle E., Canadell J., Canfield D., Elser J., Gruber N., Hibbard K., Hogberg P., Linder S., Mackenzie F.T., Moore B., Pedersen T., Rosenthal Y., Seitzinger S., Smetacek V., Steffen W., 2000. The global carbon cycle: A test of our knowledge of earth as a system. Science 290 (5490), 291-296.

Hall C.A.S., Hall M.H.P., 1993. The efficiency of land and energy use in tropical economies and agriculture. Agriculture Ecosystems & Environment 46, 1-30.

Houghton R.A., 2000. Emissions of carbon from land-use change. In: Wigley T.M.L., Schimel D.S. (Eds.), The Carbon Cycle Cambridge University Press, Cambridge, pp. 63-76.

Hulme M., Doherty R., Ngara T., New M., Lister D., 2001. African climate change: 1900-2100. Climate Research 17 (2), 145-168.

IPCC, 2001. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Intergovernmental Panel on Climate Change, Geneva.

Izac A.-M.N., 1997. Developing policies for soil carbon management in tropical regions. Geoderma 79 (1-4), 261-276.

Kaplan I.R., Bartley J.K., 2000. Global biogeochemical cycles: carbon, sulfur, and nitrogen. In: Ernst W.G. (Ed.) Earth Systems Cambridge University Press, Cambridge, pp. 278-296.
Kowal J.M., Kassam A.H., 1978. Agricultural Ecology of Savanna : a Study of West Africa. Clarendon Press, Oxford, UK, 403 p.

Lal R., 2001. Potential of desertification control to sequester carbon and mitigate the greenhouse effect. Climatic Change 51 (1), 35-72.

Locatelli B., Pedroni L., 2004. Accounting methods for carbon credits: impacts on the minimum area of forestry projects under the Clean Development Mechanism. Climate Policy 4 (2), 193-204.

Manlay R.J., Ickowicz A., Masse D., Floret C., Richard D., Feller C., 2004. Spatial carbon, nitrogen and phosphorus budget of a village in the West African savanna - I. Element pools and structure of a mixed-farming system. Agricultural Systems 79 (1), 55-81.

Mendis M., Openshaw K., 2004. The Clean Developement Mechanism: making it operational. Environment, Development and Sustainability 6, 183-211.

Mohr H., Schopfer P., 1995. Ecological cycles of materials and energy. In: Plant Physiology Springer Verlag, Berlin, pp. 269-274.

Noble I., Scholes R.J., 2001. Sinks and the Kyoto Protocol. Climate Policy 1, 5-25.

Odum E.P., 1969. The strategy of ecosystem development. Science 164, 262-270.

Olsson L., Ardo J., 2002. Soil carbon sequestration in degraded semiarid agro-ecosystems - Perils and Potentials. Ambio 31 (6), 471-477.

Ringius L., 2002. Soil carbon sequestration and the CDM: Opportunities and challenges for Africa. Climatic Change 54 (4), 471-495.

Ruthenberg H., 1971. Farming Systems in the Tropics. Clarendon Press, Oxford, 313 p.
Tschakert P., 2004. The costs of soil carbon sequestration: an economic analysis for small-scale farming systems in Senegal. Agricultural Systems 81, 227?253.

UNFCCC, 1997. Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change.

Woomer P.L., Palm C.A., Qureshi J.N., Kotto-Same J., 1998. Carbon sequestration and organic resource management in African smallholder agriculture. In: Lal R., Kimble J.M., Follett R.F., Stewart B.A. (Eds.), Management of Carbon Sequestration in Soil . Advances in Soil Science - Boca RatonCRC Press Inc, Boca Raton, pp. 153-173.

Zinck J.A., Berroteran J.L., Farshad A., Moameni A., Wokabi S., Van R.E., 2004. Approaches to assessing sustainable agriculture. Journal of Sustainable Agriculture 23 (4), 87-109.

2. Thèmes de recherche

  • Mesure et modélisation du carbone séquestré dans le système sol-plante et hors-parcelle à l'échelle terroir et régionale.
  • Simulation par modèle multi-agents de l'effet de changements agro-socio-économiques sur le bilan en carbone d'un terroir ou d'une filière.

3. Localisation des activités de recherche

  • Activité principale à Montpellier (base-arrière)
  • Appuis prioritaires au Burkina-Faso et Sénégal et secondaires à autres situations

4. Partenariat

Je suis chercheur associé à l'Unité Mixte de Recherche IRD-INRA-Montpellier Supagro Eco&Sols «Écologie fonctionnelle et biogéochimie des Sols».

5. Publications

Contacts 

Téléphone : (+33) (0)4 67 04 71 26

Courriel : raphael.manlay(a)agroparistech.fr


Adresse postale