Agroforestry creates carbon sinks whilst enhancing the environment in agricultural landscapes in Europe

Agroforestry, relative to conventional agriculture, contributes significantly to carbon sequestration, increases a range of regulating ecosystem services, and enhances biodiversity. Using a transdisciplinary approach, we combined scientific and technical knowledge to evaluate nine environmental pressures in terms of ecosystem services in European farmland and assessed the carbon storage potential of suitable agroforestry systems, proposed by regional experts. First, regions with potential environmental pressures were identified with respect to soil health (soil erosion by water and wind, low soil organic carbon), water quality (water pollution by nitrates, salinization by irrigation), areas affected by climate change (rising temperature), and by underprovision in biodiversity (pollination and pest control pressures, loss of soil biodiversity). The maps were overlaid to identify areas where several pressures accumulate. In total, 94.4% of farmlands suffer from at least one environmental pressure, pastures being less affected than arable lands. Regional hotspots were located in north-western France, Denmark, Central Spain, north and south-western Italy, Greece, and eastern Romania. The 10% of the area with the highest number of accumulated pressures were defined as Priority Areas, where the implementation of agroforestry could be particularly effective. In a second step, European agroforestry experts were asked to propose agroforestry practices suitable for the Priority Areas they were familiar with, and identified 64 different systems covering a wide range of practices. These ranged from hedgerows on field boundaries to fast growing coppices or scattered single tree systems. Third, for each proposed system, the carbon storage potential was assessed based on data from the literature and the results were scaled-up to the Priority Areas. As expected, given the wide range of agroforestry practices identified, the carbon sequestration potentials ranged between 0.09 and 7.29 t C ha−1 a−1. Implementing agroforestry on the Priority Areas could lead to a sequestration of 2.1 to 63.9 million t C a−1 (7.78 and 234.85

Organisation spatiale des paysages bocagers et flux d'eau et de nutriments. Approche empirique et modélisations

Thèse publiée dans la collection des Mémoires du CAREN (ISSN 1761-2810) : Mémoire n° 6 (ISBN 2-914375-19-0)Pollution of surface water by nutrients, sediments and pesticides is a prominent issue in agricultural catchments over the world. In Brittany, the increase of intensive farming involves the use of agricultural inputs and the suppression of many hedges and wetlands between cultivated fields and stream water. This evolution is often pinned out for the responsibility of water quality degradation.The studies conducted since the seventies show that the hydrological and hydrochemical impacts of hedges may be strong at the local scale. The first objective of this work was to study the role of hedgerows at the catchment scale. The second objective was to link the knowledge about hedge buffer functions with the knowledge about the organization and the evolution of rural landscapes resulting from agricultural activities. Three items were developed : a conceptual item to define the buffer function of landscapes, an empirical item to compare the buffer effect at the outlet of five catchments and a modelling item. Two modelling approaches were developed in the last item. First, the influence of hedges on the hydrology of a small catchment was assessed by integrating the results on the influence of hedge evapotranspiration on soil water dynamics existing at the local scale in an distributed hydrological model. Second, wemodelled landscape organization and evolution on the basis of rules of farm functioning (land-use allocation) and of farm evolution (increase of farm size and change in farming system) : the outputs of the landscape model were analyzed with two models describing the functional organization of hedgerow networks, the one for surface fluxes and the other one for subsurface fluxes.A review has led to a typology of buffer effects of landscape structures, based on time consideration, and to the definition of the buffer effects of landscapes, integrating the effect of landscapes structures and of the physical and geomorphological characteristics of the catchments. In the framework of the empirical item, we measured a gradient of landscape buffer effect similar to the gradient of hedge density between the catchments : this stressed the co-variation of physical and geomorphological characteristics of the catchments, the types of farming systems, the type of fields and the type of hedgerow systems. Hydrological modelling showed the specific hydrological impact of hedges at the annual time scale : it is stronger during the dry years. The landscape modelling showed that a given evolution of farms has variable consequences on the buffer effect at the catchment scale.The buffer effect on subsurface fluxes is more constant and resilient than the buffer effect on surfacefluxes, which highly depends on hedgerow network continuity.La pollution des eaux par les nutriments, pesticides et sédiments est un problème majeur dans les bassins versants agricoles. En Bretagne, l'intensification de l'agriculture, avec à la fois l'augmentation de la consommation d'intrants et la disparition des haies et des zones humides entre les parcelles et les cours d'eau, est considérée comme la principale cause de la dégradation de la qualité des eaux. Les travaux menés depuis les années 1970 sur le bocage montrent que localement, le rôle hydrologique et hydrochimique des haies est important.Le premier objectif de cette thèse est d'aborder l'impact du bocage sur les flux d'eau et de nutriments à l'échelle du bassin versant, compatible avec la gestion de la ressource en eau. Le second objectif est d'articuler les connaissances sur les fonctions tampons des haies avec les connaissances sur l'organisation et l'évolution des paysages sous l'effet de dynamiques agricoles. Trois axes ont été développés : un axe conceptuel pour définir le rôle tampon des paysages, un axe empirique de comparaison du rôle tampon à l'exutoire de cinq bassins versants et un axe de modélisation. Cedernier comprend d'une part l'intégration des résultats locaux sur le fonctionnement hydrique des haies (évapotranspiration) dans un modèle hydrologique spatialisé et d'autre part une démarche de modélisation de paysages à partir de règles de fonctionnement (allocation des usages) et d'évolution des exploitations agricoles (agrandissement, changement de système de production), couplée à deux modèles de description de l'organisation fonctionnelle des réseaux de haies, l'un pour les transferts de surface, l'autre pour les transferts de subsurface.Une analyse bibliographique critique du concept de rôle tampon et de sa mesure à des échelles spatiales larges a été réalisée. Elle a débouché sur une typologie des effets tampons des structures paysagères, basée sur la prise en compte du temps, et sur la définition d'un effet tampon des paysages intégrant l'effet des structures paysagères et du milieu physique. L'étude empirique montre un gradient de rôle tampon qui va dans le sens du gradient de densité de bocage entre les bassins. Elle fait ressortir la co-variation des types de géomorphologie, des types de système de production, des types de parcellaire, et des types de bocages, dans les paysages. La modélisation hydrologique montre spécifiquement le rôle hydrologique des haies à l'échelle annuelle, plus marqué les années sèches.Dans la modélisation de paysages, le rôle de l'exploitation agricole dans l'organisation spatiale des usages et de leur évolution est pris en compte explicitement. Elle montre qu'une même évolution des exploitations se traduit par une évolution variable de l'effet tampon à l'échelle des bassins versants.Le rôle tampon sur les transferts de subsurface apparaît plus stable et plus résilient que le rôle tampon sur les transferts de surface, très dépendant de la continuité du réseau de haies.

L'architecture carcérale et le sens de la peine

International audienc

PolCa: POLygone CAracteristiques

Ensemble de fonctions R pour la description d'un parcellaire agricole, vu comme un ensemble de polygones. Les fonctions comprennent la description de caractéristiques géométriques des polygones individuels, des indices utilisés en écologie (LPI: Land Parcel Indices), ou des fonctions définies en statistique spatiale et processus ponctuels

Impact of hedgerows on water and soil resources as illustrated in Brittany - Recent results and outlook

Since environmental issues have come to the fore and an awareness of changes in agricultural landscapes has developed, hedges are generally considered to be key regulating factors for water and soil resources. The aim of this study is to assess recent work done on the effect of hedges on those resources in Brittany, and to discuss prospects for research in this area. The role played by hedges on erosion and runoff is well known. More recent work based on in situ measurements on particular hedges shows that on the one hand hedges play a non-negligible role in respect of carbon storage in soils and furthermore that their impact on evapotranspiration, groundwater recharge and nitrate content can be quantified. In parallel, modelling tools designed for the acquisition of knowledge through research together with more operations-oriented tools intended for managers are being developed so as to generalize the results obtained locally and take on board the interactions between hedges and other factors that control water and soil quality (the physical environment, other landscape elements).Depuis l’émergence des problématiques environnementales et la prise de conscience de l’évolution des paysages agricoles, les haies sont généralement considérées comme des éléments régulateurs clés des ressources en eau et en sol. L’objectif de ce travail est de faire le point sur les travaux menés récemment sur le rôle effectif des haies sur ces ressources en Bretagne et de discuter des perspectives de recherche dans ce domaine. Le rôle des haies sur l’érosion et le ruissellement est bien connu. Des travaux plus récents, basés sur des mesures in situ sur des haies particulières, ont permis d’une part de mettre en évidence le rôle non négligeable des haies sur le stockage de carbone dans les sols, d’autre part de quantifier leur impact sur l’évapotranspiration, la recharge des eaux de nappe et les teneurs en nitrates. Parallèlement, des outils de modélisation destinés à l’acquisition de connaissances par la recherche, et des outils plus opérationnels destinés aux gestionnaires, sont développés pour généraliser les résultats obtenus localement et prendre en compte les interactions des haies avec les autres facteurs de contrôle de la qualité de l’eau et des sols (milieu physique, autres structures paysagères)

Hydrochemical Buffer Assessment in Agricultural Landscapes: From Local to Catchment Scale

Non-point-source pollution of surface and groundwater is a prominent environmental issue in rural catchments, with major consequences on water supply and aquatic ecosystem quality. Among surface-water protection measures, environmental or landscape management policies support the implementation and the management of buffer zones. Although a great number of studies have focused on buffer zones, quantification of the buffer effect is still a recurring question. The purpose of this article is a critical review of the assessment of buffer-zone functioning. Our objective is to provide land planners and managers with a set of variables to assess the limits and possibilities for quantifying buffer impact at the catchment scale. We first consider the scale of the local landscape feature. The most commonly used empirical method for assessing buffers is to calculate water/nutrient budgets from inflow–outflow monitoring at the level of landscape structures. We show that several other parameters apart from mean depletion of flux can be used to describe buffer functions. Such parameters include variability, with major implication for water management. We develop a theoretical framework to clarify the assessment of the buffer effect and propose a systematic analysis taking account of temporal variability. Second, we review the current assessment of buffer effects at the catchment scale according to the theoretical framework established at the local scale. Finally, we stress the limits of direct empirical assessment at the catchment scale and, in particular, we emphasize the hierarchy in hydrological processes involved at the catchment scale: The landscape feature function is constrained by other factors (climate and geology) that are of importance at a broader spatial and temporal scale

Organisation spatiale des paysages bocagers et flux d'eau et de nutriments (Approche empirique et modélisations)

La pollution des eaux par les nutriments, pesticides et sédiments est un problème majeur dans les bassins versants agricoles. En Bretagne, l'intensification de l'agriculture, avec à la fois l'augmentation de la consommation d'intrants et la disparition des haies et des zones humides entre les parcelles et les cours d'eau, est considérée comme la principale cause de la dégradation de la qualité des eaux. Les travaux menés depuis les années 1970 sur le bocage montrent que localement, le rôle hydrologique et hydrochimique des haies est important.Le premier objectif de cette thèse est d'aborder l'impact du bocage sur les flux d'eau et de nutriments à l'échelle du bassin versant, compatible avec la gestion de la ressource en eau. Le second objectif est d'articuler les connaissances sur les fonctions tampons des haies avec les connaissances sur l'organisation et l'évolution des paysages sous l'effet de dynamiques agricoles. Trois axes ont été développés : un axe conceptuel pour définir le rôle tampon des paysages, un axe empirique de comparaison du rôle tampon à l'exutoire de cinq bassins versants et un axe de modélisation. Ce dernier comprend d'une part l'intégration des résultats locaux sur le fonctionnement hydrique des haies (évapotranspiration) dans un modèle hydrologique spatialisé et d'autre part une démarche de modélisation des paysages à partir de règles de fonctionnement (allocation des usages) et d'évolution des exploitations agricoles (agrandissement, changement de système de production, couplée à deux modèles de description de l'organisation fonctionnelle des réseaux de haies, l'un pour les transferts de surface, l'autre pour les transfert de subsurface.RENNES-Agrocampus-CRD (352382323) / SudocRENNES-Géosciences (352382209) / SudocSudocFranceF