Calcul du stock du carbone organique du sol


I.6 Le carbone organique du sol en foret

Sur la planète (tableau 2) la quantité de carbone contenu dans les sols forestiers représente une grande proportion par rapports aux autres compartiments des forets. Elle est liée en partie à la composition du couvert qui surplombe la forêt. Cette dernière influence significativement la quantité de carbone organique dans la couverture morte du sous-bois et celui contenu dans les 30 premiers centimètres du sol (St-laurent et al., 2000)

Tableau 2. Répartition du carbone en forêt selon différents auteurs

Compartiment de la foret

Stock de COS selon différents auteurs

Dupouey et al, 2000

Buchholz

et al, 2014

Luyssaer

et al, 2008

Tavema et al, 2007

Lecocq et al, 2008

IFN, 2010

Biomasse aérienne

42%

37%

46%

47%

42%

36%

Biomasse souterraine

7%

9%

12%

15%

10%

Sol forestier

51%

54%

54%

42%

43%

54%

TOTAL

100%

100%

100%

100%

100%

100%

Source : Rossi et al., 2015

1) Dynamique du stock de COS en forêt

Deux facteurs majeurs influencent la dynamique de stockage du carbone dans les sols forestiers dont :

* L’action directe de l’homme sur la végétation et le sol via l’utilisation des terres

Les changements d’usage des sols (défrichements, boisements), l’intensité du prélèvement des biomasses en forêt, les travaux d’assainissement et le travail des sols forestiers contribuent à la dynamique de stockage (positive ou négative) des sols. En général, pendant les vingt premières années suivant un changement d’affectation des sols, le déstockage est deux fois plus rapide que le stockage. Au bout de plusieurs décennies voire plus d’un siècle, un stockage peut compenser un déstockage (Eglin, 2014). Les facteurs indirects tels que la forte pression démographique, se manifestant par une mise en culture et un surpâturage des terres forestières, entraîne une chute de moitié du stock de c et un tassement de la surface du sol (Mohamed & Eric, 2005)

* Les modifications du milieu naturel et notamment le climat

Une augmentation de la température tend à déstocker le C des sols en entraînant une minéralisation rapide des matières organiques. (Poissonnet et al., 2007).

2) Evolution du COS après défrichement et mise en culture du sol en forêt

Les quantités importantes de carbone entrent dans le système sol suite à la déforestation, principalement sous forme de matières organiques figurées : la litière forestière, les racines forestières, les débris de bois issus du broyage de la végétation forestière et les résidus des plantes de couverture. Ces apports présentent une augmentation du COS dans les premières années suivant la déforestation mais diminue considérablement après environ deux ans de mise en culture. Ces variations sont liées à la minéralisation du carbone apporté lors de la déforestation sous forme de débris. Cependant, d’autres auteurs soutiennent que le défrichement modifie les cycles biogéochimiques, notamment celui des macroéléments (carbone, azote, soufre et phosphore) (Bernoux et al., 1998) et supprime les apports de matières organiques sous forme de litière (Roose 1983) ce qui entraine une baisse du statut organique d’un sol lors de sa mise en culture. (Ouattara et al., 2011). En effet, le rythme de la dégradation est rapide les premières années puis se ralentit pour atteindre un nouvel équilibre au bout de 5 à 15 ans (figure 2), en fonction du système de production (Roose 1983), la dégradation étant définie comme la diminution de la densité moyenne de stock de carbone d’une forêt (Megevand et al. 2013). Nye & Greenland (1960) cités par Mulindabigwi (2005) montrent que cette conversion des formations naturelles en superficies agricoles occasionne une perte de carbone organique du sol de 37.6 t ha- 1 dans les 25 premiers cm du sol dans une période de 10 ans. Une recherche menée à Mozambique a montré que sur les 58tC/ha contenu dans les sols forestiers, environs 13tC/ha sont perdus lorsque les formations boisées sont converties en terres agricoles, soit plus de 20% du stock initial (Munishi, 2014)



Figure 2. Courbe typique de décroissance du stock de carbone d’un sol forestier après mise en culture (Robert & Saugier, 2004)

Sous prairie, les stocks de COS sont similaires à ceux observés sous forêt cinq ans après déforestation, grâce à des apports de carbone importants par les racines, alors que sous cultures les stocks diminuent d’environ 19 %, sans que l’on ait distingué un effet du travail du sol (Fujisaki, 2014).

I.7 Calcul du stock du carbone du sol

Pour obtenir un inventaire précis des stocks de carbone organique contenus dans les sols minéraux et organiques, trois types de variables doivent être mesurés :

a. La profondeur : La profondeur de 30 cm correspond au choix de n’estimer le stock de carbone dans les horizons susceptibles d’être significativement influencés par le travail de sols, par le changement d’usage et par les modifications du climat (Poissonnet et al., 2007).

b. La densité apparente ou masse volumique du sol (calculée en utilisant le poids sec sorti du four du sol provenant d’un volume connu de matériau d’échantillonnage), et

c. Les concentrations de carbone organique contenu dans l’échantillon. Il est conseillé pour raisons de simplicité et de coût de collecter les échantillons à une même profondeur, optant ainsi pour un volume constant d’échantillons plutôt qu’une masse. Une sonde longue de 30 cm est un outil de mesure efficace (Pearson & Brown, 2005)

Le stock de carbone s’évalue pour une unité de surface donnée en multipliant la teneur en C par la masse volumique apparente du sol et par la profondeur de l’horizon (couche) du sol échantillonné. On somme ensuite les stocks de différents horizons pour avoir le stock du sol.

Dans un sol contenant les éléments grossiers (qui sont des éléments ou particules entrant dans la composition texturale du sol et dont la taille est supérieure à 2mm de diamètre) il est recommander de tenir compte de la teneur en élément grossiers dans l’estimation du stock de carbone du sol (Blanchart & Bernoux, 2005 ; Marco et al., 2010)

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