Combien de carbone un arbre capte-t-il par an ? Un référentiel inter-systèmes

On vous tend un chiffre : ce projet capte tant de kilogrammes de CO₂ par arbre et par an, ou tant de tonnes par hectare. Avant d’y croire, il faut savoir à quoi ressemble un chiffre crédible. La réponse honnête est qu’il n’existe pas de valeur unique. La capture annuelle d’un arbre dépend de son espèce, de sa taille, de son climat et, surtout, de son âge ; et le taux d’un hectare dépend du nombre d’arbres vivants et de leur densité. À travers les systèmes qu’un projet rencontre réellement, les taux varient de plus d’un ordre de grandeur, et la seule repousse naturelle varie jusqu’à un facteur cent d’un endroit à l’autre du globe1.

Ceci est le pendant empirique de notre article de méthodes, comment calculer la quantité de carbone d’un arbre. Ce dernier montre comment convertir les dimensions d’un arbre en un stock, et il pose le principe sur lequel nous nous appuyons ici : la capture annuelle est la pente locale d’une courbe de croissance, non une moyenne sur toute la vie de l’arbre. Le présent article répond à l’autre moitié de la question. Puisque c’est la pente qui compte, à quoi cette pente est-elle réellement égale d’un système réel à l’autre, qu’est-ce qui explique sa large dispersion, et comment vérifier la vraisemblance d’un taux annoncé ?

Pourquoi « par an » est presque la mauvaise question

Un arbre ne capte pas le carbone à un rythme constant. Son accroissement annuel courant débute faible, s’élève à mesure que le houppier s’étend, culmine quelque part au cours des premières décennies, puis décline lorsque la canopée se referme et que la croissance ralentit. La constante populaire, le chiffre commode d’environ 22 kg de CO₂ par arbre et par an, échoue précisément parce qu’elle traite une pente mouvante comme s’il s’agissait d’une ligne plate. Nous établissons ce point dans l’article compagnon et n’en reprendrons pas ici la démonstration.

Même les valeurs de référence employées dans les inventaires nationaux sont conditionnelles, non universelles. Le GIEC publie des taux d’accumulation de biomasse par défaut, mais ils sont propres à la zone écologique, au type de forêt et à la classe d’âge, plutôt qu’à un unique chiffre mondial2. Et les taux mesurés se révèlent systématiquement supérieurs à ces valeurs par défaut : une synthèse mondiale de plus de treize mille mesures géoréférencées a constaté que l’accumulation de carbone au cours des trente premières années de repousse naturelle dépassait en moyenne d’environ un tiers les valeurs par défaut de niveau 1 du GIEC, et variait jusqu’à un facteur cent d’un lieu à l’autre1. Un chiffre « par an » qui résiste à l’examen est donc une fourchette, conditionnée par un système, un âge et une surface.

Deux cadrages : par arbre et par hectare

Presque toute confusion au sujet des taux de carbone des arbres vient du mélange de deux unités. Le taux par arbre est l’opération élémentaire, calculée à partir du diamètre, de la hauteur et de la densité du bois par la chaîne allométrique3, à laquelle s’ajoute une part souterraine qui croît elle-même avec la taille de l’arbre et le déficit hydrique climatique4. Le taux par hectare est l’unité dans laquelle tout portefeuille ou toute allégation est réellement libellé. Les deux relèvent de la même physique, vue au travers de la densité du peuplement et de la survie, et ils ne sont pas comparables tant que l’on ne sait pas combien de tiges se dressent sur l’hectare et combien sont encore vivantes.

Le piège consiste à multiplier un taux par arbre obtenu en peuplement ouvert par une densité de plantation élevée. C’est impossible. À mesure qu’un peuplement se densifie, les houppiers se concurrencent, la croissance par arbre chute et l’auto-éclaircie commence à retirer des tiges, si bien que le taux du peuplement sature bien en deçà du produit naïf des tiges par l’accroissement par arbre56. L’outil ci-dessous construit un taux par hectare à partir d’un accroissement par arbre, d’une densité de plantation et d’un âge de peuplement, et montre à quelle vitesse la pénalité d’auto-éclaircie augmente dès que l’on pousse la densité au-delà de la capacité de charge d’une station.

Ce qui explique la dispersion

L’écart d’un ordre de grandeur entre systèmes relève de la structure, non du bruit. Cinq facteurs en expliquent l’essentiel, et les nommer d’abord est ce qui permet de lire le tableau de référence qui suit comme une carte, et non comme un nuage de chiffres.

Âge et dynamique du peuplement

Les jeunes peuplements en phase d’accroissement accumulent le plus vite. Sur environ mille cinq cents parcelles néotropicales, la forêt secondaire a reconstitué sa biomasse aérienne à raison d’environ 3 tonnes de carbone par hectare et par an au cours des vingt premières années, soit à peu près onze fois l’absorption des vieilles forêts voisines, tout en mettant une médiane d’environ soixante-six ans à atteindre quatre-vingt-dix pour cent des stocks d’une vieille forêt7. Un affinement des valeurs par défaut du GIEC, à partir de plus d’une centaine de chronoséquences, situe la jeune forêt tropicale secondaire autour de 3,4 à 7,6 tonnes de biomasse par hectare et par an, la forêt secondaire plus âgée autour de 2,3 à 3,5, et la vieille forêt à seulement 0,7 à 1,38. Le taux est indissociable de l’âge.

Espèces et densité du bois

La densité du bois entre de façon quasi linéaire dans l’équation de biomasse, et elle varie davantage d’une espèce à l’autre que presque tout autre terme9. Une essence pionnière à croissance rapide dépose vite un bois léger et peu dense ; un feuillu à croissance lente dépose lentement un bois dense. Deux arbres de même diamètre et de même âge peuvent différer d’un facteur deux en carbone du seul fait de la composition de leur bois, raison pour laquelle un référentiel doit se lire comme une fourchette selon le mélange d’espèces, et non comme un point.

Climat et eau

La pluviométrie, la température et le déficit hydrique saisonnier fixent le plafond de la vitesse à laquelle tout cela peut se produire. Une station tropicale humide et une station à saison sèche marquée, plantées de la même espèce, ne convergeront pas : la station sèche est limitée par l’eau et n’affiche qu’une fraction du taux de la station humide. Une station boréale est limitée par la température et la saison, et plus lente encore. Le climat explique pourquoi une même sylviculture produit des taux très différents sur des continents différents.

Gestion

L’espacement, l’éclaircie, la fertilisation et le choix des espèces sont les leviers qu’une plantation actionne pour atteindre le haut de sa fourchette. Ce sont aussi les raisons pour lesquelles un peuplement géré et un peuplement non géré, de même espèce et de même âge, ne constituent pas le même investissement. La gestion peut relever un taux de façon substantielle, mais en concentrant la croissance sur les premières années, ce qui entraîne ses propres conséquences comptables au moment de la récolte.

Mortalité et perturbations

Le dernier facteur est le taux qui ne se réalise jamais. La croissance est brute ; le carbone qui demeure est net de ce qui meurt. Même une forêt intacte le montre : le puits net de biomasse de l’Amazonie a décliné d’environ un tiers au cours des années 2000 par rapport à son maximum des années 1990, à mesure que la mortalité des arbres augmentait et que les temps de résidence du carbone se raccourcissaient10. Dans les systèmes plantés, l’effet est plus brutal, car la survie précoce est régulièrement surestimée et une plantation mal implantée peut échouer purement et simplement11. Un taux cité sans hypothèse de mortalité revient à présenter la croissance brute comme si elle était une absorption permanente.

Le référentiel inter-systèmes

Une fois les facteurs nommés, les fourchettes ci-dessous cessent de paraître arbitraires. Le tableau donne des enveloppes d’ordre de grandeur pour les systèmes qu’une pratique rencontre réellement, dans les deux cadrages. Chaque chiffre correspond à la biomasse vivante, aérienne et souterraine, exprimée en équivalent CO₂ ; il exclut le carbone du sol, le bois mort et les produits ligneux récoltés, qui sont des réservoirs distincts, dotés de leur propre dynamique. Les cartes mondiales de flux forestiers qui sous-tendent une grande partie de ces travaux sont elles-mêmes spatialement explicites et propres au type de forêt, plutôt qu’un taux mondial unique12, ce qui est précisément la raison pour laquelle un référentiel doit se construire système par système.

L’outil ci-dessous transforme ce tableau en un objet que vous pouvez interroger. Choisissez un système et lisez ensemble ses fourchettes par arbre et par hectare, observez la courbe schématique d’accroissement monter jusqu’à un maximum puis retomber, et voyez quels facteurs déterminent la dispersion.

Forêts naturelles : tropicale, sèche, tempérée, boréale

La repousse secondaire tropicale humide est le cas de référence à taux élevé, le système qui fixe le sommet de la fourchette des forêts naturelles, mais elle sature en quelques décennies plutôt que de croître indéfiniment71. La forêt tropicale à saison sèche marquée n’en atteint qu’une fraction, bridée par la disponibilité en eau, et la forêt secondaire plus âgée ralentit vers le plancher des vieilles forêts8. Les peuplements tempérés en accroissement sont vigoureux jusqu’à mi-succession, puis s’atténuent ; la forêt boréale est lente et limitée par le froid. Prises ensemble, les forêts établies du monde constituent un puits persistant de l’ordre de 2,4 milliards de tonnes de carbone par an13.

La seule simplification qu’il vaille la peine de combattre est « mûr égale zéro ». Les vieilles forêts continuent d’absorber du carbone : la productivité nette de l’écosystème reste positive dans des forêts âgées de quinze à huit cents ans, si bien qu’une forêt mûre est un petit puits, non un compte clos14. Le taux est faible, mais il n’est pas nul, et il compte pour la manière dont sont établis les scénarios de référence.

Terres productives : agroforesterie, plantations, exploitations, villes

Ce sont les systèmes que les clients d’Ekodama exploitent réellement, et ceux dont les taux sont le plus souvent mal rapportés. En agroforesterie, le carbone ligneux réside dans les arbres d’ombrage et d’accompagnement, non dans la culture : l’agroforesterie cacaoyère d’Amérique centrale stocke, dans sa canopée d’ombrage, du carbone de l’ordre de quelques dizaines de tonnes par hectare15, et l’agroforesterie conserve l’essentiel de la valeur de biodiversité et de services écosystémiques que la monoculture en plein soleil perd16. Chaque prototype agroforestier étudié dans les hautes terres du Chiapas stockait plus de carbone que le maïs ou le pâturage sans arbres qu’il remplaçait, même si l’ampleur en était davantage déterminée par la zone climatique que par la conception17. Le corollaire est net : une plantation « climato-intelligente » en plein soleil, à faible biomasse ligneuse sur pied, détient peu de carbone sur pied.

Sur les petites exploitations, le chiffre par arbre mis en avant est le moins utile. Ce qui détermine le taux, c’est la densité d’arbres et la survie, et celles-ci varient énormément d’une exploitation à l’autre. Les arbres présents sur les terres agricoles n’en détiennent pas moins la majeure partie du carbone de biomasse de ces terres, et en ont ajouté de l’ordre de 0,2 milliard de tonnes de carbone par an à l’échelle mondiale entre 2000 et 201018. Les plantations commerciales affichent les taux de pointe les plus élevés de tous : l’eucalyptus clonal atteint un accroissement annuel moyen du bois de tige d’environ 22 tonnes par hectare et par an en gestion opérationnelle, et plus proche de 40 dans des conditions idéales d’eau et de nutriments19. Mais il s’agit de biomasse de bois de tige, elle est transitoire, et elle est récoltée ; un accroissement de pointe n’est pas une absorption permanente. Les arbres urbains paraissent élevés par arbre parce qu’ils poussent à découvert, avec de la place pour s’étaler, mais les chiffres par hectare et de portefeuille doivent être fortement décotés pour la mortalité et l’abattage que subissent les arbres de ville : à travers les États-Unis, les arbres urbains stockent environ 700 millions de tonnes de carbone et en absorbent de l’ordre de 23 millions de tonnes par an en brut20.

Lire un taux : le pic du jeune peuplement face à la fourchette de la forêt mûre

Le procédé le plus abusé dans les allégations de carbone des arbres consiste à prendre le pic d’un jeune peuplement et à le présenter comme un taux valable sur toute la vie. Chaque système a un pic à mi-succession et un solde net de long terme bien plus faible, et annualiser ce pic sur une période de crédit de trente ans surestime à la fois les premières années et déforme les dernières. La forêt secondaire qui accumule rapidement à vingt ans ralentit déjà, et continuera de ralentir vers le plancher des vieilles forêts71 ; le puits d’une forêt intacte peut décliner franchement à mesure qu’elle vieillit et que la mortalité augmente10. Les taux élevés des débuts sont réels, mais ils ne s’extrapolent pas, et un profil d’absorption crédible doit suivre la courbe plutôt qu’une ligne plate.

Vérifier la vraisemblance d’un taux annoncé

L’essentiel de ce que contient cet article peut se ramener à une poignée de vérifications transposables. Aucune n’exige de modèle ; elles exigent seulement qu’un taux annoncé porte son contexte.

L’outil ci-dessous transforme ces règles en un filtre. Choisissez un système, saisissez un taux annoncé dans l’un ou l’autre cadrage, et voyez où il se situe par rapport à la bande plausible de ce système. C’est une heuristique, non une validation, mais elle repère les erreurs les plus récurrentes : confusions d’unités entre carbone et CO₂, erreurs de surface, et croissance brute créditée sans soustraction des pertes. Savoir si un chiffre de potentiel mondial mis en avant est un plafond ou un taux de projet est exactement la distinction qu’elle est conçue pour révéler2122.

D’un taux à une allégation défendable

Un référentiel est le point de départ d’une allégation, non son aboutissement. Un taux ne devient un actif que lorsqu’un standard l’accepte, ce qui suppose de mesurer pour revendiquer et de ne recourir à la modélisation que pour interpoler entre les mesures. L’échafaudage réglementaire qui régit tout cela, le GHG Protocol Land Sector and Removals Standard, les Core Carbon Principles de l’ICVCM et le cadre européen sur les absorptions de carbone, est traité dans l’article de méthodes ; en résumé, un chiffre annuel unique dépourvu d’un profil résolu par âge et d’un plan de mesure ne résistera pas à un audit.

Le livrable honnête n’est donc pas un chiffre, mais une fourchette accompagnée de sa provenance : le système, l’âge, le cadrage, les facteurs qui la placent haut ou bas dans sa fourchette, et les pertes qui en ont été déduites. C’est plus difficile à faire tenir sur une diapositive que « 22 kilogrammes par an », et c’est la seule version qui tienne.

Points clés