Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le carbone organique du sol est important pour la qualité des sols et la régulation climatique. L’évolution du stock de carbone organique d’un sol dépend du différentiel entre les entrées de carbone, principalement sous forme de litière végétale, et les sorties de carbone du sol, principalement via la respiration hétérotrophe des micro-organismes du sol. Cet article discute des évolutions passées et futures des stocks de carbone organique des sols et du potentiel de stockage de carbone organique dans les sols.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BARRÉ : Chargé de recherche CNRS - Laboratoire de Géologie de l’ENS, PSL Research University, UMR8538 du CNRS, Paris, France
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Lauric CÉCILLON : Chargé de recherche IRSTEA - Université de Normandie, UNIROUEN, IRSTEA, ECODIV, Rouen, France - Laboratoire de Géologie de l'ENS, PSL Research University, UMR8538 du CNRS, Paris, France
INTRODUCTION
Le carbone organique du sol (COS), principal élément (55 à 60%) de la matière organique du sol (MOS), a une importance cruciale pour le fonctionnement des sols. Un sol plus riche en matière organique a généralement une plus grande capacité à retenir l’eau et sera moins sujet à l’érosion. La matière organique est également la ressource trophique des organismes du sol. Sa biotransformation et sa minéralisation par les micro-organismes libèrent des éléments nutritifs (azote, phosphore) indispensables à la croissance des plantes. Par ailleurs, le carbone organique du sol a également un rôle important dans les régulations climatiques. En effet, les sols contiennent environ trois fois plus de carbone que l’atmosphère (2 400 GtC contre 830 GtC) et toute variation des stocks de carbone organique des sols, à la hausse ou à la baisse, influe sur la concentration en CO2 atmosphérique et donc sur le climat.
Du fait de son importance pour la qualité des sols et le climat, le carbone des sols a fait l’objet d’une attention politique particulière ces dernières années. Ceci s’est traduit notamment par le lancement, par la France, de l’initiative « 4 pour 1000 » lors de la COP21 ( https://www.4p1000.org/). L’objectif de cette initiative est de promouvoir la mise en place d’actions concrètes visant à augmenter les stocks de carbone organique dans les sols pour améliorer la sécurité alimentaire tout en luttant contre le réchauffement climatique.
Le lancement de cette initiative a stimulé un débat scientifique intense sur les potentialités de stockage de carbone dans les sols et sur les verrous techniques et socio-économiques à lever pour réussir à atteindre ce potentiel. Dans cet article, nous allons d’abord présenter ce qu’est le carbone organique du sol et sa dynamique. Nous présenterons ensuite les évolutions des stocks de COS passées et les prévisions pour ces évolutions futures. Enfin, nous discuterons si l’ambition d’augmenter les stocks de COS pour compenser les émissions de gaz à effet de serre (GES) d’origine anthropique tient du mythe ou de la réalité.
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Évolutions des stocks de carbone organique du sol passées et futures1. Le carbone organique du sol et sa dynamique
1.1 Définition du carbone organique du sol et quantification
Le carbone organique entre dans le sol essentiellement sous forme de débris végétaux et d’exsudats racinaires. Ces composés d’origine végétale sont biotransformés et minéralisés par les organismes du sol, principalement les micro-organismes (bactéries, champignons). La matière organique du sol (dont les fonctions principales sont présentées figure 1) se compose donc essentiellement de biomasse vivante et morte, de débris végétaux en cours de décomposition et de composés d’origine microbienne.
La méthode la plus utilisée actuellement pour quantifier la concentration en carbone organique dans un échantillon de terre est l’analyse élémentaire après combustion sèche décrite dans la norme internationale ISO 10694 (1995). Lors d’une telle analyse, la matière organique contenue dans l’échantillon finement broyé (< 250 µm) est intégralement brûlée en présence d’oxygène et le CO2 libéré par cette combustion est ensuite quantifié, par exemple à l’aide d’un détecteur infrarouge. Si l’échantillon contient du carbone minéral sous forme de carbonates, l’échantillon doit préalablement être décarbonaté par un traitement acide avant la réalisation de l’analyse élémentaire. La concentration en carbone organique est typiquement de l’ordre de 10 à 15 gC.kg−1 sol (1 à 1,5% en masse) dans l’horizon de labour d’un sol agricole cultivé et de 20 à 40 gC.kg−1 sol (2 à 4% en masse) dans l’horizon de surface d’un sol de prairie permanente ou de forêt. La mesure de concentration en carbone organique est réalisée sur la « terre fine », c’est-à-dire sur la fraction de l’échantillon débarrassée des éléments grossiers ayant une taille supérieure à 2 mm.
La mesure du stock de carbone organique d’un sol (quantité totale de carbone organique contenue dans un volume de sol donné) nécessite, en plus de la détermination de la concentration en carbone organique, la mesure du stock de terre fine du sol. Le stock de terre fine du sol est obtenu en multipliant l'épaisseur de la couche (exprimée en cm) par la masse de terre fine...
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Le carbone organique du sol et sa dynamique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MARTIN (M.P.), WATTENBACH (M.), SMITH (P.), MEERSMANS (J.), JOLIVET (C.), BOULONNE (L.), ARROUAYS (D.) - Spatial distribution of soil organic carbon stocks in France. - Biogeosciences, 8, p. 1053-1065 (2011).
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(3) - HEIMANN (M.), REICHSTEIN (M.) - Terrestrial ecosystem carbon dynamics and climate feedbacks. - Nature, 451, p. 289-292 (2008).
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(4) - HÉNIN (S.), DUPUIS (M.) - Essai de bilan de matière organique des sols. - Annales agronomiques, 15, p. 161-172 (1945).
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(5) - CLIVOT (H.), MOUNY (J.-C.), DUPARQUE (A.), DINH (J.-L.), DENOROY (P.), HOUOT (S.), VERTÈS (F.), TROCHARD (R.), BOUTHIER (A.), SAGOT (S.), MARY (B.) - Modeling soil organic carbon evolution in long-term arable experiments with AMG model. - Environmental...
4p1000 : Welcome to the « 4 per 1 000 » initiative :
https://www.4p1000.org/ (page consultée le 29 mai 2019)
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ISO 10694 (1995), Qualité du sol – Dosage du carbone organique et du carbone total après combustion sèche (analyse élémentaire).
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