Les facteurs du sol en lien avec les stocks du COS


Chap. I. Revue de la littérature

I.1 Le carbone du sol et son évolution

Le carbone (C) est l’élément fondamental de tous les êtres vivants et le principal constituant de la matière organique du sol. Ce sont d’abord les plantes qui captent le carbone sous forme de dioxyde de carbone dans l’air durant la photosynthèse. Ce carbone finit par se retrouver dans le sol lorsque meurent les plantes et les animaux qui consomment directement ou indirectement les plantes. La plus grande partie de ce carbone retourne rapidement dans l’atmosphère durant la décomposition initiale des plantes et des animaux morts. Toutefois, dans le cadre du processus de décomposition, une petite partie du carbone organique des plantes et des animaux dans le sol se transforme en matière organique qui se décompose moins facilement. Avec le temps, la matière organique s’accumule dans le sol jusqu’à l’atteinte d’un équilibre où l’ajout de nouvelle matière organique dans le sol à partir des plantes et des animaux morts est égal aux pertes de carbone organique par la décomposition (McConkey et al., 2001).

Cette dynamique de la matière organique du sol est une partie du cycle du carbone et correspond quant à elle à différents flux :

* Le flux entrant principalement via les litières végétales (c’est-à-dire les productions primaires nettes déduites des exportations et les apports externes éventuels) et

* Les flux sortants qui sont la minéralisation et les pertes par ruissellement et lixiviation. Le devenir immédiat des litières (matière organique fraîche) est pour une part la minéralisation (qui génère le flux de C vers l’atmosphère) et pour l’autre part l’humification.

Ces flux de carbone entre l’atmosphère et le sol, via la végétation, sont affectés par de nombreux facteurs entrainant des évolutions plus ou moins rapides. Ces facteurs sont d’origine naturelle (climat et type de sol) ou anthropique (type d’occupation du sol, travail du sol, gestion des résidus de culture, apports de matières organiques, cultures intermédiaires, etc.). Certains de ces facteurs peuvent être identifiés comme des leviers permettant d’augmenter les stocks de carbone de sol (Vigot, 2012).

Dans ces modèles de la dynamique du carbone dans les sols, on distingue fréquemment trois compartiments : le carbone labile, avec un temps de résidence de quelques jours ou quelques années (1 à 2 ans), le carbone intermédiaire constitué en général de petits fragments protégés dans les agrégats avec un temps de résidence de quelques décennies et enfin le carbone stable (acides humiques) souvent lié aux particules d’argile avec un temps de résidence allant de quelques siècles à des milliers d’années (Chabbi & Lemaire, 2007).

I.2 Les facteurs du sol en lien avec les stocks du COS

La dynamique du COS dépend d’innombrables paramètres en interaction les uns avec les autres (température, humidité, pH, porosité du sol, etc.), et qui sont souvent eux- mêmes influencés par de multiples facteurs (climat, texture du sol, type de végétation, etc.) (Balaguer, 2015).

1) L’azote du sol

La quantité d’azote total contenue dans un sol et liée au carbone varie de 2 à 10 tonnes par hectare. Les fractions ammoniacales et nitriques ne représentent qu’une très faible part de cet azote total. Toute action qui favorise la minéralisation de la MO (travail du sol, chaulage de terre acide, retournement de prairie…) provoque une perte de carbone par dégagement de CO2 et aussi une libéralisation d’azote stocké dans le sol. Le rapport C/N est un indicateur de l’activité biologique du sol. Il renseigne sur le degré moyen d’évolution de la matière organique, l’activité biologique et le potentiel de minéralisation de l’azote. Plus le rapport C/N est élevé (supérieur à 12), plus l’activité biologique est réduite et la minéralisation rencontre des difficultés (acidité excessive, sol insuffisamment oxygéné…) Si le rapport C/N est inférieur à 10, le sol est classiquement présenté comme « travaillant beaucoup ». Toute action qui va favoriser le stockage du carbone (cultures à fortes restitutions comme le maïs grain, mise en prairie permanente, apport de composts stables type « déchets verts » riches en carbone, baisse de la fréquence des passages d’outils…) va impacter favorablement ce niveau de stockage du C et du N (Decoopman et al., 2013).

2) Les microorganismes du sol

L’équilibre de stockage et du déstockage du carbone dans le sol est lié à la quantité, la diversité et l’activité de la faune et des microorganismes présents dans le sol (Nibéron, 2016). Bien que ces microorganismes ne représentent que 0.3 à 0.5% du C total contenu dans le sol, la microfaune et la microflore du sol sont des acteurs majeurs de la décomposition de la MO, de la minéralisation et de l’immobilisation des nutriments et par conséquent du carbone dans le sol (Herfurth, 2016).

La minéralisation est principalement réalisée par les microorganismes du sol qui transforment la matière organique en composés dissous et en gaz carboné, principalement du dioxyde de carbone (CO2). L’autre part de la MO fraîche est quant à elle humifiée et pourra être minéralisée plus lentement (Lefèvre, 2015).

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