La matière organique stocke du carbone dans les sols et limite ainsi  la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Encore faut-il que ce carbone y soit stocké durablement. Or, avant d'être décomposé par les microorganismes en CO2 ou en méthane, deux gaz à effet de serre, le carbone peut rester dans le sol entre un jour... et plusieurs milliers d'années. D'où la question qui taraude les biogéochimistes depuis plusieurs décennies : pourquoi une partie du carbone reste stable aussi longtemps dans le sol ? Plusieurs hypothèses cohabitent aujourd'hui : piégeage du carbone dans des micro-agrégats aux pores si petits qu'aucun microorganisme ne peut y pénétrer, absorption du carbone sur des argiles créant une liaison trop dure à casser pour les enzymes des microorganismes, etc.

Caractériser le carbone stable

Récemment, des chercheurs d'Irstea et de l'ENS Paris ont cherché à caractériser plus précisément ce carbone stable dans les sols. Pour cela, ils ont travaillé sur des sols laissés en jachère et sans aucune végétation depuis près de 80 ans en France, en Angleterre, en Suède et au Danemark [1]. Ainsi le carbone recueilli dans ces sols en 2010 y était stocké depuis près de huit décennies. Les chercheurs ont alors utilisé de multiples techniques pour le caractériser. Parmi elles : la calorimétrie différentielle à balayage qui permet de mesurer l'énergie du carbone, et la pyrolyse Rock-Eval pour observer l'évolution des gaz émis lorsqu'on chauffe ce carbone. "C'est ainsi que nous avons découvert que ce carbone stable dans le sol n'est pas du tout intéressant pour les microorganismes : il leur demande une grande dépense énergétique pour le récupérer mais il ne leur fournit que très peu d'énergie en retour. Bref, un ratio coût/bénéfice aberrant", explique Lauric Cécillon.

© Irstea / L. Cécillon

© Irstea / L. Cécillon

Ces deux échantillons de sol prélevés dans la forêt de Rambouillet (78) ont un stock de carbone organique identique, mais des taux de carbone stable variant du simple (Podzosol) au quadruple (Rédoxisol).
 

Un outil  de cartographie

Fort de ces résultats, les chercheurs ont mis au point un outil basé sur la pyrolyse Rock-Eval pour mesurer facilement le stock de carbone stable dans un sol donné. Après l'avoir validé sur les sols étudiés précédemment, ils l'ont ensuite utilisé pour mesurer le carbone stable dans différents sols forestiers [2]. Ils ont ainsi découvert que certains types de sols forestiers contiennent 40% de carbone stable (rédoxisols) quand d'autres n'en contiennent quasiment pas (podzosols). "A l'avenir, nos travaux devraient permettre de cartographier les foyers de carbone stable et les sols qui en possèdent peu ou plus du tout, et d'adapter les pratiques agricoles et forestières en conséquence". En ligne de mire : réduire les risques de fuite de carbone des sols vers l'atmosphère. 

Partenaires : ENS Paris, Inra, AgroParisTech, UPenn (USA), Univ. Aarhus (Danemark), Univ. SLU (Suède), Rothamsted research (GB), UPMC, Ademe, MEDDE

[1] Projet Carbone Stable