Spatial Targeting of Conservation Tillage to Improve Water Quality and Carbon Retention Benefits

Wanhong Yang, Chaodong Sheng and Paul Voroney

Canadian Journal of Agricultural Economics/Revue canadienne d'agroeconomie, 2005, vol. 53, issue 4, 477-500

Abstract: This paper develops a GIS‐based modeling framework that integrates a farm model, a hydrologic model, and a soil organic matter model to examine spatial targeting of conservation tillage to jointly improve water quality and carbon retention benefits in agricultural watersheds. Previous studies have examined the targeting of conservation tillage, land retirement, and riparian buffers at watershed scale to achieve water quality benefits but not considered carbon retention benefits. An empirical application of the framework in the Fairchild Creek watershed in Ontario shows that targeting conservation tillage based on sediment abatement goal can also achieve comparable carbon retention benefits in terms of percentage reduction of its base carbon losses. The targeted subcatchments for conservation tillage vary across the watershed based on benefit to cost ratios. The pattern of conservation tillage targeted based on carbon retention goal is similar to that with a sediment abatement goal but slight differences are found because of different carbon content in the soils. The modeling results have important policy implications for the design of conservation stewardship programs such as setting sediment abatement goal as an indicator to achieve joint environmental benefits and direct public fund to locations that can achieve environmental goals at least costs. Le présent article porte sur l'élaboration d'un cadre de modélisation fondé sur un SIG (système d'information géographique) qui intègre un modèle d'exploitation agricole, un modèle hydrologique et un modèle de matière organique du sol pour examiner le ciblage spatial du travail de conservation du sol en vue d'accroître à la fois la qualité de l'eau et les avantages de la séquestration du carbone dans les bassins versants agricoles. Des études antérieures ont examiné le ciblage du travail de conservation du sol, la démobilisation des terres et l'établissement de bandes riveraines pour accroître la qualité de l'eau des bassins versants, mais n'ont pas examiné les avantages de la séquestration du carbone. Une application empirique du cadre dans le bassin versant de Fairchild Creek en Ontario a montré que cibler le travail de conservation du sol en fonction des objectifs de réduction des sédiments pouvait également permettre de retirer des avantages comparables de la rétention du carbone quant au pourcentage de réduction des pertes de carbone. Les sous‐bassins ciblés pour le travail de conservation varient d'un bassin versant à l'autre, selon le ratio coûts‐avantages. Le modèle de travail ciblé de conservation du sol fondé sur l'objectif de rétention du carbone est similaire à celui fondé sur l'objectif de diminution des sédiments, mais comporte de petites différences en raison des diverses teneurs des sols en carbone. Les résultats de la modélisation ont d'importantes répercussions sur les politiques pour l'élaboration de programmes de gestion tels que l'établissement d'objectifs en matière de diminution des sédiments comme indicateur pour atteindre des objectifs environnementaux et diriger les fonds publics vers les endroits où il est possible d'atteindre des objectifs environnementaux à moindre coût.

Date: 2005
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