L'incendie de forêt de Tri-County en septembre 2011 a détruit plus de 18, 000 hectares de forêt, y compris un terrain appartenant à l'Université Rice dans le comté de Waller, Texas. (Photo gracieuseté de C. Masiello/Rice University) Crédit :C. Masiello/Rice University
Lorsqu'un feu de forêt a décimé plus de 3, 000 acres de terres forestières appartenant à l'Université Rice en 2011, la biogéochimiste Carrie Masiello a vu une lueur d'espoir dans les arbres noircis.
Masiello est un expert du comportement du carbone dans le sol, et elle a remarqué un problème épineux à la fois dans la littérature scientifique et dans les découvertes de son laboratoire :le charbon de bois est abondant dans le sol, en particulier dans les régions fertiles comme le grenier de l'Europe et le Corn Belt américain, mais s'il est clair que la plupart du charbon de bois provient d'incendies de forêt, on ne savait pas du tout pourquoi il y restait si longtemps ou comment il s'enfonçait dans le sol après un incendie.
Dans une étude récemment publiée dans le Journal de recherche géophysique , Masiello et ses collègues, y compris les étudiants diplômés actuels et anciens Lacey Pyle et Kate Magee, ont analysé des échantillons de sol collectés après l'incendie et ont découvert que le charbon de bois se comportait très différemment des autres formes de carbone du sol lorsque la terre se remettait de l'incendie.
« Nous avons examiné toutes les formes de carbone dans le sol, à la fois immédiatement après l'incendie et sur une période de deux ans, et nous avons constaté qu'il s'est réparti plus uniformément au fil du temps, ce qui est un signe que la terre revenait à son état de base, " a déclaré Masiello.
"Le charbon de bois se comporte exactement à l'opposé. Sa distribution est devenue plus inégale au fil du temps, et nous pensons que c'est parce qu'il flotte, qu'il est déplacé par l'eau et concentré dans des endroits bas du paysage."
Masiello a déclaré que ce n'était pas une surprise que le charbon de bois flottait. En réalité, l'équipe de recherche avait spécifiquement choisi des sites de recherche plats parce que des études antérieures avaient montré que le carbone du sol avait tendance à migrer vers le bas au fil du temps. La surprise était à quel point le charbon du feu s'était concentré, même en l'absence de relief topographique notable.
"Il a été redistribué sur le paysage assez efficacement, " dit Pylé, l'auteur principal de l'étude. "Plutôt que de rester là où il a été initialement déposé, il avait tendance à se déplacer horizontalement à travers le paysage. Le contenu total de charbon de bois dans nos sites d'étude n'a pas changé de manière drastique au cours de la période, mais là où nous le trouvions, cela a pas mal changé."
Lacey Pyle, étudiante diplômée de l'Université Rice, utilise une loupe et une pince à épiler pour trouver du charbon de bois dans des échantillons de sol. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Les avantages du charbon en tant qu'amendement du sol sont quadruples :Il réduit le dioxyde de carbone atmosphérique et la pollution, améliore la productivité des cultures, permet l'agriculture dans les zones aux sols marginaux et rend les sols plus résistants à la fois à la sécheresse et aux inondations.
En 2008, Masiello et le co-auteur de l'étude William Hockaday, puis à Rice et actuellement à l'Université Baylor, a commencé à étudier sérieusement le charbon de bois après avoir remporté 10 $, 000 000 au concours « Recycle Ike » de la ville de Houston à la suite de l'ouragan Ike. La tempête a laissé 5,6 millions de mètres cubes d'arbres tombés, branches cassées et verdure morte à Houston, et l'équipe de Rice ont remporté la première place du concours avec leur plan de conversion du bois en charbon de bois de biomasse, ou "biochar, " pour une utilisation comme amendement de sol piégeant le CO2.
Dans des études ultérieures, Le laboratoire de Masiello a exploré la production de biochar, impacts microbiens, caractéristiques hydrologiques et effets de réduction de la pollution.
"Plus de carbone dans le sol, c'est bien, et alors que nous réfléchissons aux moyens de stabiliser et d'augmenter l'inventaire du carbone du sol, le charbon de bois est une option évidente, " a déclaré Masiello.
Pour tirer le meilleur parti du biochar, Masiello a dit, les scientifiques et les gestionnaires des terres doivent mieux comprendre le devenir et le transport du charbon de bois du sol, et l'étude du charbon de bois naturel du sol est un excellent moyen d'acquérir cette compréhension.
"Nous savons que beaucoup de carbone dans le sol est ancien, " elle a dit, ajoutant que les âges du charbon de bois mesurés avec la datation au radiocarbone "suggèrent qu'il est difficile à décomposer. Mais quand nous l'apportons dans le laboratoire, il s'avère que ce n'est pas si difficile à décomposer."
Les résultats de l'étude sur les feux de forêt offrent un nouvel indice sur la façon dont le charbon naturel peut rester stable pendant de longues périodes, dit Masiello.
« Il est possible que la mobilité du charbon de bois dans le paysage et sa tendance à se concentrer dans les zones de faible altitude rendent plus probable que le charbon de bois des feux de forêt soit enfoui et incorporé profondément dans les sols et que ces dépôts agissent comme une sorte de réservoir de charbon de bois qui libère du charbon de bois dans le sol sur de longues périodes."
