L'azote du sol dans les prairies couvrant près d'un tiers de la surface de la Terre est un ingrédient essentiel pour produire de la nourriture et endiguer le changement climatique.

En utilisant les résultats d'une toute première expérience à l'échelle mondiale, une équipe de recherche internationale qui comprend un écologiste de l'Université de Guelph obtient une image plus claire de la façon dont l'azote dans les sols des prairies stimule la croissance des plantes pour la production alimentaire et la santé de l'écosystème.

Cette étude mondiale sur le terrain fournit une base de référence plus détaillée des niveaux d'azote dans le monde et améliore notre compréhension des cycles naturels de l'azote ainsi que des effets d'une surfertilisation généralisée par l'agriculture, a déclaré le professeur de biologie intégrative Andrew MacDougall.

Avec d'autres membres du réseau mondial des nutriments (NutNet), il est l'un des près de 40 co-auteurs internationaux dans le monde d'un nouvel article publié récemment dans Communication Nature .

MacDougall a déclaré que les mesures de terrain de l'équipe menées au cours d'une seule saison de croissance sur six continents donneraient aux chercheurs des informations plus précises sur le cycle de l'azote et sa disponibilité pour les plantes que des estimations plus conventionnelles en laboratoire.

Bien que les études de sol en laboratoire soient généralement moins coûteuses que les travaux sur le terrain, il a dit, "Les mesures en laboratoire peuvent ne pas capturer les processus du monde réel. Comprendre les cycles de l'azote est essentiel pour comprendre la production végétale mondiale, le cycle du carbone, les impacts du carbone atmosphérique, production alimentaire."

L'azote est l'un des éléments nutritifs les plus importants pour les plantes. Grâce à un processus appelé minéralisation, les microbes du sol convertissent naturellement l'azote organique en une forme inorganique que les plantes peuvent utiliser. Les agriculteurs du monde entier ajoutent également de l'azote aux cultures en tant qu'ingrédient clé des engrais.

Travailler sur 30 sites de prairies, y compris la parcelle de terrain de MacDougall sur l'île de Vancouver, les membres de l'équipe ont isolé des échantillons de sol à l'aide de cylindres métalliques insérés dans la terre. Les chercheurs ont suivi les propriétés du sol et les variables climatiques telles que la température et l'humidité au cours d'une seule saison de croissance.

Ces échantillons de carottes ont été déterrés et analysés par l'auteur principal Anita Risch, scientifique à l'Institut fédéral suisse des forêts, Recherche sur la neige et le paysage.

En pourcentage du volume du sol, les niveaux d'azote parmi les 30 sites allaient de traces dans les déserts du Nouveau-Mexique aux États-Unis à 1,4 pour cent du volume total du sol à Lancaster au Royaume-Uni. Les taux de minéralisation de l'azote étaient aussi élevés que 1,4 milligramme de l'élément par kilogramme de sol par jour.

En contrôlant la croissance des plantes et la productivité des prairies, l'azote régit la quantité d'herbe qui pousse et le nombre d'animaux, y compris le bétail, qui peuvent y vivre.

Des provinces des Prairies canadiennes à la pampa argentine en passant par la péninsule de Crimée, MacDougall a dit, « 60 % des prairies du monde soutiennent le pâturage du bétail. » Alors qu'une population croissante consomme plus de nourriture, il a dit, les impacts humains ne feront qu'augmenter - du pâturage direct par le bétail à la conversion des prairies pour des cultures comme le maïs et le soja nécessaires pour nourrir ces animaux.

L'azote peut également influencer la quantité de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, qui est retenue dans les sols des prairies au lieu de s'échapper dans l'atmosphère. Que le CO 2 est séquestré dans le sol ou libéré dépend de l'activité des microbes du sol qui rendent l'azote disponible pour les plantes.

Ce processus de minéralisation de l'azote utilise le carbone du sol. Les températures plus chaudes et les conditions plus humides attendues en raison du changement climatique peuvent accélérer ce processus et entraîner une libération plus importante de carbone dans l'atmosphère. "Le carbone est stocké dans les sols tant qu'il n'est pas dégradé par les microbes, " dit MacDougall.

Les chercheurs savent que les prairies naturelles contiennent beaucoup moins d'azote que dans les zones fertilisées par l'homme. Les membres de l'équipe NutNet ont également mené des expériences de fertilisation sur leurs parcelles de prairies, bien que ces résultats ne soient pas encore disponibles.

Se référant aux pratiques agricoles, MacDougall a déclaré:"Nous avons tendance à fournir trop d'azote. Connaître les taux de minéralisation et la quantité d'azote dans le sol déjà pourrait nous aider à calibrer la quantité que nous ajoutons."

Qualifiant le réseau d'études d'"observatoire mondial, " il ajouta, "Nous essayons de déterminer la productivité des prairies et comment elle est façonnée par le sol, le climat et les impacts humains."

NutNet est une collaboration internationale de recherche commencée en 2007 et basée à l'Université du Minnesota. Membre inaugural du réseau, MacDougall travaille depuis 1999 sur le site d'étude de l'île de Vancouver appartenant à Conservation de la nature Canada.