Si tu étais une fourmi, vous verriez que le sol a des réseaux de pores et de canaux qui sillonnent le sol comme des pailles interconnectées. Ils sont formés sous terre par les différents minéraux qui composent le sol et suite aux mouvements ou à la croissance des racines, insectes, et d'autres organismes vivants. Les pores du sol abritent des gaz et des liquides, comme le carbone organique du sol et l'eau.

Carbone organique du sol, ou SOC, joue un rôle essentiel dans le cycle du carbone. Selon une étude récente menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), et publié dans Biologie et biochimie des sols , la complexité du carbone diffère avec la taille du pore qui le contient, pourtant sa décomposabilité est motivée par sa proximité avec les micro-organismes, pas sa chimie. Ces résultats pourraient fournir un cadre puissant pour la construction d'une nouvelle génération de modèles simulant la dynamique et la composition du SOC. Il fournit également un moyen d'utiliser des processus naturels pour protéger le COS afin qu'il reste ou se décompose dans le sol plutôt que de retourner dans l'atmosphère.

Dans le cycle naturel de l'eau, la connectivité hydrologique des pores du sol augmente à mesure que la teneur en eau du sol augmente, et lorsque les canaux des pores se remplissent d'eau, Le COS et d'autres nutriments peuvent se mélanger et se redistribuer. Et quand le sol est saturé, les pores du sol deviennent de plus en plus connectés (les rendant semblables à de la paille) par l'eau, permettant le mouvement du SOC dissous entre les pores. Cela augmente la probabilité que le carbone stocké soit transporté vers des endroits riches en microbes plus favorables à la décomposition. Cette répartition diversifiée des décomposeurs microbiens dans le sol indique que le métabolisme ou la persistance des composés SOC dépend fortement des courtes distances - pensez aux "sprints" - de transport entre les pores, par l'eau, au sein du sol.

Pour le démontrer, Les chercheurs du PNNL ont saturé des carottes de sol intactes et extrait les eaux interstitielles avec des pressions d'aspiration croissantes pour les échantillonner séquentiellement à partir de domaines de pores de plus en plus fins. Leur objectif était double :Caractériser la complexité du carbone dans les eaux interstitielles maintenues à des tensions d'eau faibles et fortes. Puis, évaluer la décomposabilité microbienne de ces eaux interstitielles en appliquant la spectrométrie de masse à haute résolution pour profiler les principales classes biochimiques présentes.

Les solutions de sol étaient retenues derrière des "gorges" à pores grossiers et fins, " et a révélé un carbone soluble plus complexe dans les pores plus fins que dans les pores plus grossiers. Analyse des mêmes échantillons incubés avec des champignons Cellvibrio japonicus, Streptomyces cellulosae, et Trichoderma reseei-ont montré que le carbone plus complexe dans les pores fins n'est pas plus stable - c'est-à-dire, il est au moins aussi facilement décomposé que les formes plus simples de C trouvées dans les pores grossiers. En réalité, la décomposition du carbone complexe a entraîné des pertes plus importantes par respiration que le carbone plus simple trouvé dans les eaux interstitielles grossières. Cela suggère que les cycles répétés d'assèchement et d'humidification des sols peuvent s'accompagner de cycles répétés d'augmentation des émissions de dioxyde de carbone. Tout cela soulève une question :la persistance du SOC est-elle principalement fonction de son isolement dans des pores de différentes tailles ?

Tous les échantillons incubés de l'étude ont démontré que les champignons pouvaient décomposer le COS dans les eaux interstitielles dans les 48 heures suivant la colocalisation. Cela signifie que la proximité des microbes avec le substrat, est le facteur de contrôle dans la protection du carbone dans le sol. Le défi consiste à utiliser ces informations pour améliorer nos prévisions de persistance du C dans les sols et peut-être déterminer si et comment nous pouvons tirer parti de ces processus naturels dans le sol à une échelle beaucoup plus grande afin de réduire le carbone dans l'atmosphère.

"Cette recherche nous a fourni des informations critiques que nous utiliserons comme point de départ pour une analyse plus approfondie, " a déclaré PNNL Vanessa Bailey, chef d'équipe dans le groupe de microbiologie.