Des pédologues de l'Université RUDN ont découvert que le taux d'accumulation de carbone organique dans la nature, cultivé, et les sols abandonnés dépend principalement du type et de la composition du sol, et, dans une moindre mesure, sur le temps écoulé depuis qu'il n'était plus cultivé. Ces données permettront de calculer plus précisément la fertilité des sols et la quantité totale de carbone sur la planète, ainsi que de prédire le changement climatique. Les résultats sont publiés dans la revue Géodermie .

Le carbone sur Terre est contenu non seulement sous forme de dioxyde de carbone CO 2 , mais aussi sous forme de divers composés organiques :chez les animaux, les plantes, et le sol. La teneur en carbone du sol dépend de nombreux facteurs :type de sol, climat, composition en espèces des bactéries, et les types de composés carbonés.

Il y a 220 millions d'hectares de terres arables abandonnées dans le monde, selon le Programme alimentaire des Nations Unies (FAO), dont un quart en Russie. Il est de la plus haute importance de comprendre comment les terres agricoles et post-agricoles accumulent et libèrent du carbone, afin de construire une image complète et précise de son cycle naturel. De longues périodes de culture des terres sont connues pour réduire la quantité de carbone dans le sol. Si le labour s'arrête, le couvert végétal repousse, suivi du niveau de carbone du sol. Donc, il est important de comprendre exactement comment il se produit dans chacun des plus de 30 types de sols sous différentes conditions géographiques et climatiques.

Le directeur du Centre de modélisation mathématique et de conception d'écosystèmes durables de l'Université RUDN, Yakov Kuzyakov, et ses collègues ont découvert exactement comment l'arrêt des activités agricoles sur certaines terres cultivées affecte les processus d'accumulation et de décomposition du carbone dans le sol.

L'objet d'étude était deux types de sol. Le premier était le phaeozem :sol sombre, riche en humus et en calcium, semblable au chernozem, mais caractéristique des régions au climat plus humide. Les échantillons de celui-ci ont été collectés sur le territoire de l'ancienne forêt de feuillus dans la partie européenne de la Russie. Le deuxième type était le chernozem. Il a été collecté dans les steppes du sud de la Russie. Les pédologues se sont intéressés précisément à ces deux types, parce qu'ensemble, ils représentent plus de la moitié des terres arables du pays et jusqu'à 44 pour cent des terres abandonnées après 1991.

Les experts ont rassemblé plusieurs échantillons de chaque type de sol :sol qui n'a jamais été utilisé en agriculture, terre arable, et trois ou quatre échantillons de sols différents autrefois labourés, mais abandonné ensuite à différents moments.

Après ça, pour trouver des composés carbonés contenus dans le sol, les échantillons ont été analysés de diverses manières :la méthode de résonance magnétique nucléaire, calorimétrie à balayage différentiel, et thermogravimétrie, entre autres. La chromatographie en phase gazeuse a permis de déterminer le taux de CO 2 libération du sol (qui indique une activité microbienne dans celui-ci).

Le rapport du taux de CO 2 la libération de la quantité de carbone restant dans le sol détermine la résistance des composés carbonés à la décomposition et reflète le degré de résistance. Des valeurs plus faibles pour le taux d'évolution du dioxyde de carbone indiquent qu'il en reste plus dans le sol, ce qui signifie qu'il est plus stable, et vice versa.

Les données recueillies par les scientifiques de RUDN montrent que le carbone est libéré plus facilement des sols riches en glucides :les phaeozems. Des sols qui sont, pour ainsi dire, plus difficile à faire fondre, c'est-à-dire les chernozems, contiennent plus d'hydrocarbures aromatiques et libèrent du carbone plus lentement. Par conséquent, les phaeozems sont endommagés plus rapidement par l'utilisation agricole, et les chernozems sont plus difficiles à ruiner. D'autre part, le carbone est restauré plus rapidement dans les phaeozems. L'augmentation de la proportion de carbone dans les terres qui ont complètement récupéré après utilisation, par rapport aux terres utilisées, s'élevait à 134 pour cent. En attendant, l'augmentation des chernozems n'était que de 38 pour cent. Comme tous types de sols récupérés, la masse de tous les composés carbonés a augmenté, avec O-alkyle en tête, il représentait jusqu'à 53 pour cent de tout le carbone du sol.

L'augmentation de la libération de dioxyde de carbone due à la respiration des microbes a également été observée en augmentation, des terres cultivées aux sols vierges et entièrement récupérés. Mais dans les phaeozems post-agricoles, cet indicateur était encore deux à trois fois plus élevé que dans les chernozems ayant la même histoire.

Les pédologues ont conclu que c'est le type de sol qui est le principal facteur qui détermine 45 à 88 pour cent des différences dans l'accumulation et la décomposition du carbone dans le sol. À la fois, le nombre d'années pendant lesquelles le terrain est resté à l'abandon (de cinq à 35) joue un rôle secondaire, et ne représente que 7 à 39 pour cent de la variabilité totale.

Globalement, les chernozems contiennent du carbone plus résistant à la décomposition, et les phaeozems contiennent des composés carbonés plus facilement décomposés.