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Résumé
Les connaissances acquises grâce aux travaux de l’Inventaire forestier national (IFN) et de l’Inra se précisent et concordent sur l’importance de la séquestration de carbone dans les forêts françaises. Le flux de carbone dans la biomasse des forêts est estimé à 17,1 millions de tonnes de carbone par an, soit 17 % des émissions nationales de carbone fossile. Ce rôle de séquestration par les forêts est très supérieur à celui qu’elles jouent par la substitution de carbone fossile grâce au bois-énergie.
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La connaissance du rôle exact des forêts dans le cycle du carbone est un enjeu important de la régulation de l’effet de serre. Quel est le rôle des forêts françaises ? S’il existe un déséquilibre entre les entrées et les sorties de carbone, à quoi est-il dû ? Cet article fait le point sur la séquestration de carbone dans la biomasse des forêts françaises.
Les forêts jouent un rôle direct dans le cycle du principal gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone. Par la photosynthèse, les végétaux fixent ce gaz dans la biomasse terrestre, principalement forestière. Il repart dans l’atmosphère, par la respiration des plantes et lors de la décomposition ou la combustion du bois, après un délai plus ou moins long de stockage. Ce recyclage du carbone dans le compartiment forestier est extrêmement important, puisque chaque année, 120 Gt de carbone sont échangées entre l’atmosphère terrestre et la végétation, à comparer aux 6 Gt de carbone émis par la combustion des sources fossiles. Cet échange n’est jamais complètement équilibré, et les forêts jouent donc un rôle positif (lorsque les entrées sont supérieures aux sorties, on parle alors de séquestration) ou négatif (lorsque la déforestation excède les reboisements, par exemple), dans la régulation de l’effet de serre. Les forêts jouent de plus un rôle d’une tout autre nature: le bois peut être utilisé en remplacement de matériaux à plus fort "contenu" en énergie fossile, dans la construction et, surtout, dans la production d’énergie. C’est ce qu’on appelle la substitution du carbone fossile.
Un important puits de carbone
Connaître le rôle des forêts dans le cycle du carbone est devenu un enjeu national, dans le cadre du protocole de Kyoto et des engagements pris par chacun des pays signataires. Il y a 7 ans étaient publiés le premier bilan de carbone de la biomasse des forêts françaises (Dupouey et al., 1999). Celui-ci indiquait qu’elle se comportait comme un important puits de carbone, ayant séquestré 10,5 MtC/an sur la période 1979-1991. Lors du programme Carbofor (Pignard et al., 2006), nous avons actualisé ces calculs, d’une part parce que la forêt française est en évolution permanente, d’autre part parce que nos connaissances scientifiques sur ces calculs se sont affinées.
Actualisation de la méthode de calcul des stocks et flux de carbone des forêts françaises
Deux méthodes de calcul peuvent être employées pour évaluer la séquestration de carbone dans la biomasse des forêts françaises. D’une part, en estimant le stock de carbone dans ces forêts à différentes dates, on peut calculer le flux par différence entre ces stocks. D’autre part, en calculant directement la différence entre les flux entrant (accroissement en volume) et sortant (récolte de bois, mortalité) des forêts. La première méthode est aujourd’hui la plus fiable, car l’évaluation des stocks est techniquement plus simple, et en conséquence plus précise que celle des flux entrant et sortant. Elle repose sur l’utilisation de données homogènes, alors que la seconde nécessite de faire appel à des sources diverses en matière de définitions, de modes de collecte et de précision.
Le calcul des stocks est basé sur la mesure, par l’Inventaire forestier national (IFN), des circonférences et hauteurs des arbres de la forêt française. À partir de ces mesures, nous avons utilisé 8 tarifs de cubage établis pour les principales essences ou groupes d’essences de la forêt française, donnant le volume aérien total de l’arbre jusqu’à la découpe 0 (Pignard et al., 2006). Puis, ces valeurs ont été multipliées par un facteur constant ("facteur d’expansion racine") de 1,28 pour les feuillus et de 1,30 pour les résineux afin de prendre en compte le volume des racines. Ces valeurs sont issues d’une analyse bibliographique. L’étape suivante consiste à multiplier les valeurs de volume total par la densité du bois. Une base de données des valeurs de densité du bois pour toutes les essences de la forêt française a été constituée à cet effet. Enfin, on multiplie la valeur de biomasse obtenue par la concentration en carbone du bois, choisie constante et de 47,5 %. Le feuillage, les strates herbacée et arbustive, les arbres non recensables et le bois mort n’ont pas été pris en compte dans nos calculs. Les estimations portent exclusivement sur les forêts. Bien qu’en partie recensés par l’IFN, les bois hors forêt (haies, arbres d’alignements, parcs et jardins) ne peuvent être correctement pris en compte aujourd’hui (Dupouey et Pignard, 2001). Les peupleraies n’ont pas été intégrées non plus. Ces choix ne modifient guère les résultats présentés ci-dessous. Les peupleraies non prises en compte par exemple ne représentent qu’à peine 1,5 % de la superficie forestière. Il est important de noter que ces estimations ne prennent pratiquement pas en compte l’impact des tempêtes de décembre 1999, car les inventaires départementaux réalisés à partir de 2000 ont été réalisés dans des régions peu affectées. |
Un stockage de carbone en augmentation
Le stock de carbone dans la biomasse forestière, aérienne et souterraine, est évalué à 71,2 tC/ha à l’occasion du dernier inventaire réalisé en moyenne en 1996 (inventaires départementaux échelonnés de 1988 à 2003), le volume sur pied étant de 154 m3/ha. Pour les 14,9 millions d’ha de la forêt française, on obtient un stock total estimé de 1 060 MtC en 1996. Lors de l’inventaire précédent, réalisé en moyenne en 1984 (de 1975 à 1991), le volume sur pied était de 133 m3/ha et le stock de carbone dans la biomasse forestière (aérienne et souterraine) est évalué à 60,1 tC/ha. Le stock total sur la totalité de la surface boisée, soit 14,0 millions d’ha, était alors de 840 MtC.
Ces deux inventaires permettent d’évaluer, par différence de stocks, le flux annuel net de carbone dans la biomasse des forêts à 17,1 MtC/an entre 1984 et 1996. La biomasse forestière constitue donc un important puits de carbone, qui représente environ 17 % des émissions de carbone fossile de la France.
Ces estimations révisent assez sensiblement à la hausse les évaluations antérieures, notamment celles proposées par Dupouey et al. (1999). Les causes de cette réévaluation sont d’une part l’utilisation de nouveaux tarifs de cubage, conduisant à des valeurs de biomasse des branches plus élevées et des facteurs d’expansion racines plus élevés et, d’autre part, un accroissement réel du stockage de carbone par les forêts.
Plusieurs facteurs contribuent à cette augmentation du stockage annuel net de carbone dans les forêts françaises :
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l’accroissement en volume par unité de surface augmente, pour des raisons encore incomplètement connues, en moyenne de + 1 % par an depuis au moins 2 à 3 décennies, alors que la récolte de bois progresse moins rapidement, voire stagne depuis le début des années 90 (avant les tempêtes de 1999) ;
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la superficie forestière connaît, depuis deux siècles, une croissance régulière, qui demeure forte en dépit de la diminution des reboisements : en moyenne + 73 000 ha/an entre 1984 et 1996, essentiellement par colonisation naturelle de terrains abandonnés par l’agriculture. L’analyse détaillée de l’estimation du stock de carbone sur pied fait ressortir un certain nombre de constats :
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En dépit d’un volume inférieur (143 m3/ha contre 173 m3/ha pour les peuplements résineux), les peuplements feuillus présentent globalement un stock de carbone supérieur : 76 tC/ha contre 62 tC/ha pour les résineux. Cette situation est la conséquence de densités et de proportions de branches plus importantes. La variation du stock a été équivalente pour les deux groupes d’essences avec environ + 1 tC/ha/an.
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En ce qui concerne la répartition par catégorie de propriété, on observe en matière de stock de carbone la même hiérarchie que pour les volumes sur pied : 85 tC/ha en forêt domaniale (191 m3/ha), 81 tC/ha dans les autres forêts publiques (181 m3/ha) et 67 tC/ha en forêt privée (143 m3/ha). Mais les écarts ont tendance à se réduire, les variations pour la période 1984-96 étant classées dans l’ordre inverse : + 6,1 tC/ha en forêt domaniale, + 10,7 tC/ha dans les autres forêts publiques, + 12 t C/ha en forêt privée. Cette hiérarchie du flux annuel de carbone dans la biomasse forestière est le reflet direct des taux de mobilisation du bois (rapport du prélèvement à la production) dans les trois catégories de propriété : respectivement 83,1 %, 66,8 % et 61,9 % pour la période 1984-96.
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La figure 1 présente, par département, le stock moyen de carbone dans la biomasse forestière par unité de surface. On vérifie que les stocks les plus élevés à l’échelle départementale sont localisés dans le Nord-Est de la France (Alsace, Lorraine, Franche-Comté), dans le Nord des Alpes et dans la partie occidentale du massif pyrénéen. Les régions méditerranéennes présentent les valeurs les plus faibles pour cette estimation, qui ne prend en compte que la biomasse des arbres recensables.
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La figure 2 présente le stockage annuel net de carbone dans la biomasse forestière. À l’échelle départementale, les puits les plus importants se situent sur une large diagonale Sud-Ouest / Nord-Est, où ressortent les régions Aquitaine et Bourgogne. Cette situation a sans doute été modifiée par les tempêtes de décembre 1999, qui ont causé d’importants dégâts sur une grande partie de cette zone.
Figure 1 / Stock moyen de carbone par unité de surface dans la biomasse forestière, par département, pour le dernier inventaire (1996).
Figure 2 : Variation annuelle du stock de carbone dans la biomasse forestière, par département, entre 1984 et 1996.
Un stockage confirmé par la méthode des bilans
Nous avons utilisé une autre approche, indépendante de la précédente, pour calculer l’accroissement du stock de bois de la forêt française, en utilisant l'équation reliant la production courante (PRO), les prélèvements (quantité de bois exportée hors de la forêt, PRE), la variation du stock (STO) et la mortalité (MOR) :
STO = PRO - PRE - MOR
La production et la mortalité sont mesurées par l'IFN à chacun de ses passages, en moyenne sur les 5 années précédents la date d'inventaire. Nous avons calculé le prélèvement à partir de l'enquête annuelle de branche des activités exploitation forestière et scierie du Ministère de l'Agriculture et des estimations de bois de feu prélevé en forêt (Dupouey et al., 1999). Les différents termes de ce bilan sont donnés au tableau 1.
Tableau 1 - Production en volume, variation du volume sur pied, mortalité et prélèvements annuels moyens de bois fort dans les forêts françaises (hors peupleraies et forêts de protection).
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1984 |
1996 |
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Production courante par unité de surface
(m3/ha/an) |
5,7 |
6,5 |
| PRO : |
Production courante annuelle de 1984 à 1996
(millions de m3/an) |
87,2
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| PRE : |
Prélèvement annuel entre 1984 et 1996
(millions de m3/an) |
52,4
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| dont |
bois d'œuvre |
19,3
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bois-énergie |
18,4
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bois d'industrie et de trituration |
11,4
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| STO : |
Variation du volume sur pied entre 1984 et1996
(millions de m3/an) |
30,7
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| MOR : |
Mortalité annuelle moyenne entre 1984 et1996
(millions de m3/an) |
4,2
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Nous obtenons une valeur de 30,7 millions de m3/an d'accroissement annuel moyen du stock de bois sur pied entre 1984 et 1996 dans les forêts de production. L’écart avec le chiffre calculé précédemment (31,4 millions de m3/an, pour les mêmes forêts de production), par différence des stocks de bois sur pied aux deux dates, est très faible (2 %), alors que les deux méthodes utilisent des données de base très différentes. Mais ce très faible écart est en partie fortuit étant donné l’incertitude qui pèse sur l'estimation de la quantité de bois de feu circulant en dehors des circuits commerciaux en France.
De la séquestration à la substitution ?
Finalement, même si de grandes incertitudes persistent, nous confirmons l’important rôle positif joué par la biomasse des forêts françaises dans le bilan de carbone national. Ces incertitudes concernent la validité des tarifs de volume utilisés, les valeurs de densité du bois et les volumes de bois de feu auto-consommé. Une estimation précise du bois-énergie provenant des forêts est nécessaire à plusieurs titres. D’une part, elle permettrait d’améliorer la fiabilité des calculs précédents. D’autre part, et surtout, elle permettrait de mieux comparer le rôle de séquestration, calculé ici, à celui de substitution. Les chiffres les plus récents (Ademe 2005) indiquent que la valorisation énergétique de la biomasse en France (principalement du bois) représentait au total 9,2 millions de tonne équivalent pétrole en 2004 et permettait d’éviter l’émission de 4,3 millions de tonnes de carbone par an. Le rôle de séquestration des forêts françaises semble donc aujourd’hui largement supérieur à leur rôle de substitution. A cette séquestration dans la biomasse vivante s’ajoute celle dans les produits bois. Lochu (2004) estime à 1,2 MtC/an le stockage de carbone dans les produits en usage. Au total, les rôles connus de la forêt et des produits bois, en substitution et en séquestration, permettent de maintenir nos émissions de carbone fossile à un niveau inférieur de plus de 20% de ce qu’elles seraient sinon. Quelle est la pérennité du puits de carbone dans la biomasse ? Elle est liée à la poursuite de l’extension forestière et au maintien des niveaux bas de prélèvements dans nos forêts. L’augmentation de la surface forestière s’est ralentie au cours des 15 dernières années, mais son avenir est très difficile à cerner, car il dépend in fine des pressions qui s’exerceront sur les terres agricoles, elles-mêmes liées à l’évolution de l’économie mondiale, et en particulier du secteur de l’énergie. Il faut souligner que l’engouement pressenti pour le bois-énergie pourrait conduire, dans les années à venir, à une augmentation des prélèvements en forêt, et donc à un transfert de la fonction de séquestration de carbone des forêts françaises, qui diminuerait, vers une fonction de substitution du carbone fossile, qui augmenterait. Le bilan de carbone de ces transferts reste à faire.
Bibliographie
ADEME, 2005. Energies et matières renouvelables - Chiffres clés, www.ademe.fr.
Dupouey J.L., Pignard G., Badeau V., Thimonier A., Dhôte J.F., Nepveu G., Bergès L.,
Augusto L., Belkacem S., Nys C., 1999. Stocks et flux de carbone dans les forêts françaises, Comptes rendus de l'Académie d'Agriculture de France, 85 (6), 293-310.
Dupouey J.L., Pignard G., 2001. Quelques problèmes posés par l'évaluation des stocks et flux de carbone forestiers au niveau national, Revue forestière française, 53 (3-4), NS Les 40 ans de l'IFN, 294-300.
Lochu S., 2004. Le bois et la lutte contre l’effet de serre, Revue forestière française, 56, 167-173.
Pignard G., Hamza N., Dupouey J.L., 2006. Estimating carbon stocks and fluxes in French forest biomass, based on national inventory data, In Loustau D. et al. (Eds.), Final Report of the Carbofor Project, sous presse.
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