Pavithra Pitumpe Arachchige, Boursier postdoctoral de l'Université d'État du Kansas, travaillé avec Ganga Hettiarachchi, professeur d'agronomie à la Kansas State University, pour recueillir des données de spectromicroscopie au Lawrence Berkeley National Laboratory et au Canadian Light Source. Les chercheurs ont appliqué une technique rare aux échantillons de sol et ont trouvé des preuves directes que les pratiques de gestion affectent la séquestration du carbone dans les sols agricoles. Crédit : Université d'État du Kansas
Un sol sain contient du carbone et un mystère. Du carbone reste dans le sol pendant des millénaires, mais certains se décomposent rapidement et s'échappent dans l'atmosphère.
Les dernières recherches de Ganga Hettiarachchi, Professeur de chimie du sol et de l'environnement à l'Université d'État du Kansas au département d'agronomie, aide les scientifiques à résoudre ce mystère.
Les scientifiques qui voulaient garder le carbone dans le sol pensaient auparavant que certains types de carbone étaient plus stables que d'autres, mais des travaux récents ont suggéré que tout le carbone est dégradable. Hettiarachchi et son équipe de recherche ont appliqué une nouvelle technique à l'étude de la chimie du sol et ont trouvé des preuves directes que l'environnement et les pratiques de gestion environnants influencent fortement la stabilité du carbone du sol.
Leur étude, "L'enquête au niveau submicronique révèle l'inaccessibilité du carbone stabilisé dans les microagrégats du sol, " est publié dans Rapports scientifiques , une revue de recherche Nature.
Hettiarachchi a dirigé une équipe qui a cartographié les informations chimiques dans de minuscules échantillons de sol en adaptant les techniques d'imagerie et d'analyse utilisées dans d'autres domaines, comme les sciences des matériaux et biologiques. En utilisant la microscopie à rayons X à transmission à balayage couplée à la spectroscopie à structure fine d'absorption des rayons X près du bord, connu sous le nom de STXM-NEXAFS, pour le sol - et l'analyse des données - était un défi, mais il a permis la collecte simultanée d'informations à la fois spatiales et chimiques/physiques. Hettiarachchi a déclaré que le projet de plusieurs années avait donné des résultats intéressants.
Ganga Hettiarachchi, professeur d'agronomie à la Kansas State University, et son équipe de recherche ont recueilli des données de spectromicroscopie au Lawrence Berkeley National Laboratory et à la Canadian Light Source. Crédit : Université d'État du Kansas
« Nous savons que le sol a le potentiel d'être un « puits » pour le carbone, ", a-t-elle déclaré. "Comprendre les mécanismes de stockage du carbone, ou séquestration, peut nous aider à choisir des pratiques de gestion qui encouragent la séquestration du carbone.
La séquestration du carbone aide les agriculteurs à maintenir la santé et la productivité des sols et protège contre la variabilité climatique. L'étude de Hettiarachchi a révélé que les pratiques de gestion sans labour et les rotations des cultures aidaient à protéger le carbone dans le sol à long terme. Les chercheurs ont utilisé des échantillons de sol provenant du Brésil, un agroécosystème tropical, en vertu de ces pratiques de gestion pour une période de 25 ans. La préparation des échantillons nécessitait de les saturer avec de l'eau, les congeler avec de l'azote liquide, en les coupant avec un couteau en diamant, puis en les emmenant pour collecter des données spectromicroscopiques à Advanced Light Source à Berkeley, Californie, et Canadian Light Source à Saskatoon, Saskatchewan. L'équipe a utilisé des techniques traditionnelles d'analyse des sols en vrac pour compléter leurs résultats.
« Même si c'était difficile, la technique que nous avons utilisée est une technique très puissante, " dit Pavithra Pitumpe Arachchige, un chercheur postdoctoral qui a travaillé sur le projet avec Hettiarachchi en tant que doctorant. "Nous avons pu imager et étudier la composition de très petits agrégats de sol avec des conditions naturelles préservées."
"L'application de nouvelles techniques à la chimie du carbone du sol permet de mieux comprendre le rôle que joue le microbiome du sol dans le devenir du carbone du sol, " dit Chuck Rice, professeur distingué d'agronomie à l'université. « Le carbone est la clé de la santé des sols et de l'environnement.
Le groupe étudie également les sols du Kansas et a bientôt d'autres publications. Hettiarachchi a déclaré qu'il était important de tester les sols de climats et d'agroécosystèmes contrastés, car les environnements tropicaux encouragent la dégradation rapide du carbone du sol.
"Même là, certaines pratiques de gestion et rotations de cultures complexes aident, " elle a dit.
