Lorsqu'il s'agit d'ajouter du carbone au sol, toutes les cultures de couverture ne fonctionnent pas de la même manière, selon une équipe de chercheurs dont la nouvelle étude a révélé la disparité pour la première fois.

La recherche, une collaboration entre les universités Penn State, Clemson et Cornell, pourrait conduire à des moyens de séquestrer plus de carbone dans les sols agricoles, selon le co-auteur de l'étude Jason Kaye, professeur distingué de biogéochimie des sols au Penn State's College of Agricultural Sciences. Les sols agricoles représentent environ un tiers de la surface terrestre mondiale et les sols sont le plus grand réservoir de carbone sur Terre.

Avec l'aide de plantes et de microbes, les sols peuvent extraire le carbone de l'atmosphère et le piéger dans le sol, contribuant ainsi à atténuer le changement climatique, a expliqué Kaye, dont le groupe de recherche expérimente les cultures de couverture depuis deux décennies. Dans le même temps, a-t-il ajouté, le carbone du sol est crucial pour soutenir la croissance des plantes car il aide à créer des sols plus sains et plus fertiles.

"Je pense que nous sommes à un point crucial au niveau national où nous pensons à la séquestration du carbone dans les sols agricoles et nous nous demandons si les cultures de couverture peuvent être un outil clé pour y parvenir", a-t-il déclaré. "Il y a beaucoup de questions sur la quantité de carbone qui pourrait être stockée et sur les types de carbone. Cette recherche a donc des implications vraiment notables."

Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont échantillonné des sols en monoculture (une seule culture dans une zone donnée) de plantes de couverture appartenant à trois types fonctionnels végétaux :une légumineuse (trèfle incarnat), une graminée (triticale, croisement entre le blé et le seigle), et un brassica (canola), ainsi qu'un mélange de ces trois espèces. Les parcelles faisaient partie d'une expérience à long terme de cultures de couverture au centre de recherche agricole Russell E. Larson de Penn State, dans le centre de la Pennsylvanie.

Les chercheurs ont mesuré deux types de carbone du sol :la matière organique particulaire et la matière organique associée aux minéraux. Le premier est le carbone qui provient principalement de la matière végétale qui tombe sur le sol et se décompose en petites particules; ce dernier est le carbone qui devient physiquement ou chimiquement lié aux minéraux du sol, comme l'argile. Les deux processus impliquent des bactéries et des champignons dans le sol.

Avant cette recherche, la relation entre les deux types de carbone du sol et les cultures de couverture n'était pas bien comprise, ont déclaré les chercheurs. La matière organique particulaire est une forme de carbone du sol à durée de vie relativement courte, souvent décomposée par les microbes du sol en quelques années. Bien que cela signifie qu'il ne s'agit pas d'une forme à long terme de séquestration du carbone, la décomposition et le cycle de la matière organique particulaire contribuent à soutenir la croissance des plantes.

D'autre part, la matière organique associée aux minéraux est une forme plus persistante de carbone du sol qui peut rester dans le sol pendant des décennies, voire des siècles. L'augmentation de la quantité de ce type de carbone du sol peut aider à garder le carbone hors de l'atmosphère sur de plus longues périodes.

Les chercheurs ont récemment publié leurs découvertes dans Global Change Biology , signalant que la teneur en carbone organique du sol était plus élevée dans tous les traitements de cultures de couverture que dans les parcelles en jachère. Comparativement à la légumineuse, les sols sous monocultures d'herbe et de brassica avaient une proportion plus élevée de carbone d'origine végétale dans la matière organique particulaire. En revanche, les sols sous légumineuses présentaient une plus grande accumulation de carbone d'origine microbienne dans la matière organique associée aux minéraux.

Les résultats de l'étude ont révélé, pour la première fois, que le mélange de cultures de couverture contribuait à une concentration plus élevée de composés d'origine végétale dans la matière organique particulaire, a expliqué Ziliang Zhang, qui a dirigé l'étude. En tant que chercheur postdoctoral au Département des sciences végétales et environnementales de l'Université de Clemson lorsque la recherche a été menée, il a effectué l'énorme volume d'analyses de sols et de données impliquées dans l'étude.

"En termes de cycle mondial du carbone, comprendre comment le carbone végétal pénètre dans les sols et combien de temps il y reste, c'est un gros problème", a-t-il déclaré. "Cette étude fait progresser notre compréhension fondamentale de la manière dont nous pourrions gérer le cycle mondial du carbone. Notre découverte selon laquelle les différentes espèces végétales ont tendance à créer différents types de carbone, qui, selon nous, ont des durées de vie différentes dans le sol, est significative."

Identifier les moyens de construire du carbone dans le sol est devenu une priorité de recherche majeure pour la durabilité climatique et la sécurité alimentaire, a noté Kaye, tout en renforçant simultanément la capacité des sols à soutenir la production agricole.

"Nos résultats démontrent que l'inclusion d'une diversité de types de cultures dans les exploitations est essentielle pour augmenter le carbone du sol à court et à long terme", a-t-il déclaré. « Cette recherche fournit aux agriculteurs un exemple de la façon dont ils peuvent construire des sols fertiles et respectueux du climat. Et les scientifiques doivent identifier des stratégies autour de ce concept qui trouvent un équilibre entre aider les plantes à pousser à court terme et bloquer le carbone à long terme. ." + Explorer plus loin

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