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Can N2O emissions offset the benefits from soil organic carbon storage?
[Les émissions de N2O peuvent-elles compenser les avantages du stockage du carbone organique dans le sol ?]

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  • Bertrand Guenet

    () (LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique)

  • Benoit Gabrielle

    (ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Claire Chenu

    () (ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Dominique Arrouays

    (InfoSol - InfoSol - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Jérôme Balesdent

    () (CEREGE - Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement - AMU - Aix Marseille Université - CdF (institution) - Collège de France - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers)

  • Martial Bernoux

    (FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations [Rome, Italie])

  • Elisa Bruni

    (LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique)

  • Jean-Pierre Caliman

    (SMARTRI - Smart Research Institute [Indonésie] - SMART - SMART agribusiness and food [Jakarta])

  • Rémi Cardinael

    () (Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, UPR AIDA - Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles - Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, UZ - University of Zimbawe [Harare] - University of Zimbawe)

  • Songchao Chen

    (InfoSol - InfoSol - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Philippe Ciais

    (LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique)

  • Dominique Desbois

    () (ECO-PUB - Economie Publique - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Julien Fouché

    (UMR LISAH - Laboratoire d'étude des Interactions Sol - Agrosystème - Hydrosystème - Montpellier SupAgro - Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Montpellier SupAgro - Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques)

  • Stefan Frank

    (IIASA - International Institute for Applied Systems Analysis [Laxenburg])

  • Catherine Henault

    (Agroécologie [Dijon] - UB - Université de Bourgogne - AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement - UBFC - Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Emanuele Lugato

    (JRC - European Commission - Joint Research Centre [Ispra])

  • Victoria Naipal

    (LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique)

  • Thomas Nesme

    (UMR ISPA - Interactions Sol Plante Atmosphère - Bordeaux Sciences Agro - Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Michael Obersteiner

    (IIASA - International Institute for Applied Systems Analysis [Laxenburg])

  • Sylvain Pellerin

    (UMR ISPA - Interactions Sol Plante Atmosphère - Bordeaux Sciences Agro - Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • David Powlson

    (Rothamsted Research)

  • Daniel Rasse

    (NIBIO - Norwegian Institute of Bioeconomy Research)

  • Frédéric Rees

    () (ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Jean-François Soussana

    (INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Yang Su

    (ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement)

  • Hanqin Tian

    (AU - Auburn University)

  • Hugo Valin

    (IIASA - International Institute for Applied Systems Analysis [Laxenburg])

  • Feng Zhou

    (Sino-French Institute for Earth System Science, College of Urban and Environmental Sciences - Peking University [Beijing])

Abstract

To respect the Paris agreement targeting a limitation of global warming below 2°C by 2100, and possibly below 1.5°C, drastic reductions of greenhouse gas emissions are mandatory but not sufficient. Large‐scale deployment of other climate mitigation strategies are also necessary. Among these, increasing soil organic carbon (SOC) stocks is an important lever because carbon in soils can be stored for long periods and land management options to achieve this already exist and have been widely tested. However, agricultural soils are also an important source of nitrous oxide (N2O), a powerful greenhouse gas, and increasing SOC may influence N2O emissions, likely causing an increase in many cases, thus tending to offset the climate change benefit from increased SOC storage. Here, we review the main agricultural management options for increasing SOC stocks. We evaluate the amount of SOC that can be stored as well as resulting changes in N2O emissions to better estimate the climate benefits of these management options. Based on quantitative data obtained from published meta‐analyses and from our current level of understanding, we conclude that the climate mitigation induced by increased SOC storage is generally overestimated if associated N2O emissions are not considered but, with the exception of reduced tillage, is never fully offset. Some options (e.g, biochar or non‐pyrogenic C amendment application) may even decrease N2O emissions.

Suggested Citation

  • Bertrand Guenet & Benoit Gabrielle & Claire Chenu & Dominique Arrouays & Jérôme Balesdent & Martial Bernoux & Elisa Bruni & Jean-Pierre Caliman & Rémi Cardinael & Songchao Chen & Philippe Ciais & Domi, 2021. "Can N2O emissions offset the benefits from soil organic carbon storage? [Les émissions de N2O peuvent-elles compenser les avantages du stockage du carbone organique dans le sol ?]," Post-Print hal-02958540, HAL.
  • Handle: RePEc:hal:journl:hal-02958540
    DOI: 10.1111/gcb.15342
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