How reducing synthetic nitrogen in Europe affects ecosystem carbon and biodiversity: two perspectives of the same policy

Comment la réduction de l'azote synthétique en Europe affecte le carbone et la biodiversité des écosystèmes: deux perspectives d'une même politique

N. Devaraju (devaraju.narayanappa@lsce.ipsl.fr), Rémi Prudhomme (remi.prudhomme@cirad.fr), Anna Lungarska, Xuhui Wang (xuhui.wang@pku.edu.cn), Zun Yin, Nathalie de Noblet-Decoudré, Raja Chakir (raja.chakir@inrae.fr), Pierre-Alain Jayet, Thierry Brunelle (brunelle@centre-cired.fr), Nicolas Viovy (nicolas.viovy@lsce.ipsl.fr), Adriana De Palma, Ricardo Gonzalez and Philippe Ciais (philippe.ciais@lsce.ipsl.fr)
Additional contact information
N. Devaraju: LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Rémi Prudhomme: CIRED - Centre International de Recherche sur l'Environnement et le Développement - Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement - EHESS - École des hautes études en sciences sociales - AgroParisTech - ENPC - École nationale des ponts et chaussées - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique, Cirad-ES - Département Environnements et Sociétés - Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Xuhui Wang: College of Urban and Environmental Sciences [Beijing] - Peking University [Beijing]
Zun Yin: LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Nathalie de Noblet-Decoudré: LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Raja Chakir: UMR PSAE - Paris-Saclay Applied Economics - AgroParisTech - Université Paris-Saclay - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement
Thierry Brunelle: CIRED - Centre International de Recherche sur l'Environnement et le Développement - Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement - EHESS - École des hautes études en sciences sociales - AgroParisTech - ENPC - École nationale des ponts et chaussées - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique, Cirad-ES - Département Environnements et Sociétés - Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Nicolas Viovy: LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Adriana De Palma: Department of Life Sciences - NHM - The Natural History Museum [London]
Ricardo Gonzalez: Department of Life Sciences - NHM - The Natural History Museum [London], Department of Life Sciences - Imperial College London
Philippe Ciais: LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] - UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - Université Paris-Saclay - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) - CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives

CIRED Working Papers from HAL

Abstract: In this study, we investigate the impacts of a public policy scenario that aims to halve nitrogen (N) fertilizer application across European Union (EU) agriculture on both carbon (C) sequestration and biodiversity changes. We quantify the impacts on ecosystem C and biodiversity by integrating economic models (supply-side model AROPAj and partial equilibrium model NLU) with an agricultural land surface model (ORCHIDEE-CROP) and a biodiversity model (PREDICTS). The two economic models simulate contrasting ways of implementing a 50% nitrogen reduction policy: a massive land abandonment with a large reduction in agricultural production (AROPAj); an extensification of crop production with a smaller reduction in agricultural production (NLU). 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 in the supply-side model facilitates higher C sequestration in soils (+1,014 MtC) and similar species richness levels (+1.9%) at the EU scale. On the other hand, more extensive crop production 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 it is implemented.

Keywords: Agricultural; land; surface; model (search for similar items in EconPapers)
Date: 2022
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