Quantifying the benefits of reducing synthetic nitrogen application policy on ecosystem carbon sequestration and biodiversity - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Scientific Reports Year : 2022

Quantifying the benefits of reducing synthetic nitrogen application policy on ecosystem carbon sequestration and biodiversity

Quantification des avantages de la politique de réduction de l'épandage d'azote synthétique sur le piégeage du carbone et la biodiversité des écosystèmes

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Abstract

Synthetic Nitrogen (N) usage in agriculture has greatly increased food supply over the past century. However, the intensive use of N fertilizer is nevertheless the source of numerous environmental issues and remains a major challenge for policymakers to understand, measure, and quantify the interactions and trade-offs between ecosystem carbon and terrestrial biodiversity loss. In this study, we investigate the impacts of a public policy scenario that aims to halve N fertilizer application across European Union (EU) agriculture on both carbon (C) sequestration and biodiversity changes. We quantify the impacts by integrating two economic models with an agricultural land surface model and a terrestrial biodiversity model (that uses data from a range of taxonomic groups, including plants, fungi, vertebrates and invertebrates). Here, we show that the two economic scenarios lead to different outcomes in terms of C sequestration potential and biodiversity. Land abandonment associated with increased fertilizer price scenario facilitates higher C sequestration in soils (+ 1014 MtC) and similar species richness levels (+ 1.9%) at the EU scale. On the other hand, the more extensive crop production scenario is associated with lower C sequestration potential in soils (− 97 MtC) and similar species richness levels (− 0.4%) because of a lower area of grazing land. Our results therefore highlight the complexity of the environmental consequences of a nitrogen reduction policy, which will depend fundamentally on how the economic models used to project consequences.
L'utilisation de l'azote synthétique (N) dans l'agriculture a permis d'accroître considérablement l'approvisionnement alimentaire au cours du siècle dernier. L'utilisation intensive d'engrais azotés est néanmoins à l'origine de nombreux problèmes environnementaux et reste un défi majeur pour les décideurs politiques pour comprendre, mesurer et quantifier les interactions et les compromis entre le carbone des écosystèmes et la perte de biodiversité terrestre. Dans cette étude, nous examinons les impacts d'un scénario de politique publique visant à réduire de moitié l'application d'engrais azotés dans l'agriculture de l'Union européenne (UE) sur la séquestration du carbone (C) et les changements de biodiversité. Nous quantifions les impacts en intégrant deux modèles économiques avec un modèle de surface des terres agricoles et un modèle de biodiversité terrestre (qui utilise les données d'une série de groupes taxonomiques, y compris les plantes, les champignons, les vertébrés et les invertébrés). Nous montrons ici que les deux scénarios économiques conduisent à des résultats différents en termes de potentiel de séquestration du carbone et de biodiversité. L'abandon des terres associé au scénario d'augmentation du prix des engrais facilite une plus grande séquestration de C dans les sols (+ 1014 MtC) et des niveaux de richesse des espèces similaires (+ 1,9 %) à l'échelle de l'UE. En revanche, le scénario de production végétale plus extensive est associé à un potentiel de séquestration de carbone plus faible dans les sols (- 97 MtC) et à des niveaux de richesse en espèces similaires (- 0,4 %) en raison d'une surface de pâturage plus faible. Nos résultats soulignent donc la complexité des conséquences environnementales d'une politique de réduction de l'azote, qui dépendra fondamentalement de la manière dont les modèles économiques utilisés pour projeter les conséquences.
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hal-03881919 , version 1 (02-12-2022)

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Attribution - CC BY 4.0

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Cite

N. Devaraju, Rémi Prudhomme, Anna Lungarska, Xuhui Wang, Zun Yin, et al.. Quantifying the benefits of reducing synthetic nitrogen application policy on ecosystem carbon sequestration and biodiversity. Scientific Reports, 2022, 12 (1), pp.20715. ⟨10.1038/s41598-022-24794-2⟩. ⟨hal-03881919⟩
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