Des scientifiques de la Michigan State University ont identifié une nouvelle source d'oxyde nitreux, un gaz à effet de serre plus puissant que le dioxyde de carbone. Le coupable?

De minuscules morceaux de feuilles en décomposition dans le sol.

Cette nouvelle découverte est présentée dans le dernier numéro de Géosciences de la nature , pourrait aider à affiner les prévisions d'émissions d'oxyde nitreux ainsi qu'à orienter les futures pratiques agricoles et de gestion des sols.

"La plupart du protoxyde d'azote est produit dans des volumes de sol de la taille d'une cuillère à café, et ces soi-disant points chauds peuvent émettre rapidement beaucoup de protoxyde d'azote, " a déclaré Sacha Kravchenko, Usine MSU, scientifique du sol et microbien et auteur principal de l'étude. "Mais la raison de l'apparition de ces points chauds a mystifié les microbiologistes du sol depuis sa découverte il y a plusieurs décennies."

Une partie de la vexation était due, en partie, aux scientifiques qui étudient de plus grandes échelles spatiales. Il est difficile d'étudier et d'étiqueter un champ entier comme une source d'émissions de gaz à effet de serre lorsque la source est constituée de grammes de sol abritant des feuilles en décomposition. Changer la vue des jumelles aux microscopes aidera à améliorer les prévisions d'émission de N2O, qui sont traditionnellement précis à environ 50 %, au mieux. Le potentiel de réchauffement planétaire du protoxyde d'azote est 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, et les émissions sont largement induites par les pratiques agricoles.

"Ce travail jette un nouvel éclairage sur les causes des émissions de protoxyde d'azote des terres agricoles productives, " dit John Schade, un directeur de programme pour le programme de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation, qui a cofinancé la recherche avec la division des sciences de la terre de la NSF. "Nous avons besoin d'études comme celle-ci pour guider la création de pratiques agricoles durables nécessaires pour nourrir une population humaine croissante avec un impact environnemental minimal."

Pour percer les secrets de ces hotspots N2O, Kravchenko et son équipe ont prélevé des échantillons de sol sur le site de recherche écologique à long terme de la station biologique de Kellogg de la MSU. Puis en partenariat avec des scientifiques de l'Université de Chicago au Laboratoire national d'Argonne, ils ont examiné les échantillons dans les installations de balayage synchrotron d'Argonne, une version beaucoup plus puissante d'un tomodensitomètre médical. Le puissant scanner à rayons X a pénétré le sol et a permis à l'équipe de caractériser avec précision les environnements où le N2O est produit et émis.

« Nous avons constaté que les émissions de points chauds ne se produisent que lorsque de grands pores du sol sont présents, " Kravchenko a dit. " Les particules de feuilles agissent comme de minuscules éponges dans le sol, absorber l'eau des pores dilatés pour créer un micro-habitat parfait pour les bactéries qui produisent du protoxyde d'azote.

Pas autant de N2O est produit dans les zones où les pores plus petits sont présents. Petits pores, comme dans les sols argileux, retenir l'eau plus étroitement afin qu'elle ne puisse pas être absorbée par les particules de feuilles. Sans humidité supplémentaire, les bactéries ne sont pas capables de produire autant d'oxyde nitreux. Les petits pores empêchent également le gaz produit de quitter le sol avant d'être consommé par d'autres bactéries.

"Cette étude a examiné la géométrie des pores dans les sols comme une variable clé qui affecte la façon dont l'azote se déplace à travers ces sols, " dit Enriqueta Barrera, directeur de programme à la division des sciences de la terre de la NSF. "La connaissance de ces informations conduira à de nouvelles façons de réduire les émissions d'oxyde nitreux des sols agricoles."

Plus précisement, les recherches futures examineront quelles feuilles de plantes contribuent aux émissions de N2O les plus élevées. Plantes avec plus d'azote dans leurs feuilles, comme le soja, dégageront plus que probablement plus de N2O à mesure que leurs feuilles se décomposeront. Les chercheurs examineront également les caractéristiques des feuilles et des racines et verront comment elles influencent les émissions.