Ecologie du sol : des avancées prometteuses
La protection des sols est devenue une priorité de l'Union Européenne. Principale menace pesant sur eux : la perte de la matière organique. Sont concernés les sols agricoles, mais aussi les sols de montagne, véritable puits à carbone qui sous les effets du réchauffement climatique pourraient devenir des sources d'émission de GES. La spectroscopie proche infrarouge est une voie très prometteuse pour quantifier le stockage du carbone dans les sols, à une grande échelle...
On connaît la capacité des végétaux à stocker le dioxyde de carbone (le vilain CO2) émis dans l'atmosphère, grâce à la photosynthèse. Mais savez-vous que les sols représentent de véritables puits naturels de carbone ? En effet, les sols forestiers contiennent les plus grandes réserves terrestre de carbone organique de notre planète. La carbone y est stocké de façon plus ou moins durable sous la forme de matière organique : microflore, faune du sol, racines et débris végétaux, résidus organiques labiles (sucres, cellulose) et molécules plus stables (lignine, tanins, humines).
Cependant, dans un contexte de réchauffement climatique, ces stocks de carbone se décomposent en émettant de grandes quantités de CO2 et de méthane, deux gaz à effet de serre... Au Cemagref, une thèse menée en partenariat avec l'Ademe vise à mettre au point un outil simple et peu coûteux permettant de quantifier le stockage du carbone organique dans les sols. Ces travaux s'inscrivent en amont de la future directive cadre européenne sur la protection des sols dont l'une des priorités est de répertorier les sols à risques en Europe.
En montagne, le stockage du carbone organique est favorisé par les conditions de température et d'humidité du milieu et par la nature de la litière. Pour étudier les effets de ces différents paramètres, les travaux de Lauric Cécillon ont été menés sur un éboulis froid de moyenne montagne, situé dans les Alpes du Sud. Véritable laboratoire de terrain, cet écosystème présente des conditions microclimatiques du sol et une végétation très contrastées (pinède, hêtraie-sapinière et zone écotone) simulant sur une distance de quelques centaines de mètres les effets à long terme du réchauffement climatique. Le chercheur s'est tout d'abord intéressé aux processus qui contrôlent l'accumulation de la matière organique dans le sol. Le processus de décomposition est étudié par des expériences de sacs à litières dont les pertes en masse sont mesurées au cour du temps. La processus d'agrégation de la matière organique est suivi par l'analyse de lames minces de sol et par la description physico-chimique de la matière organique particulaire.
En complément de ces travaux, le chercheur a mis au point une nouvelle méthode de prédiction des stocks de carbone organique et microbien qui remplace avantageusement les méthodes chimiques d'analyse. La méthode basée sur la spectrométrie proche infrarouge a été mise au point sur des sols incendiés, dans le cadre du projet européen IRISE (acronyme en français de l'impact de la répétition des incendies sur l'environnement - voir encadré ci-dessous), puis appliquée sur près d'un millier d'echantillons de sols de montagne. En quelques minutes, il est possible de déterminer le carbone organique, l'azote total, mais aussi le carbone microbien, les activités bactériennes de dénitrification et de nitrification potentielles, ainsi que deux enzymes de dégradation du sol. Cet outil rapide et fiable permet d'analyser à moindre coût un grand nombre d'échantillons, un avantage non négligeable dans les milieux montagnards très hétérogènes.
Pour information, une prochaine thèse aura pour objectif de cartographier le stockage du carbone et la qualité du sol à l'échelle d'une réserve naturelle située dans les Hauts Plateaux du Vercors.
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Dans le cadre du projet IRISE, Lauric Cécillon a mis au point la méthode de mesure du carbone du sol par spectroscopie proche infrarouge. En effet, à l'instar des sols agricoles et des sols de montagnes, les sols incendiés sont menacés par une diminution de leur stock de matière organique. L'outil a permis de mesurer l'impact de la répétition des feux sur la qualité des sols. La chercheur a aussi mis en évidence que l'analyse spectrométrique des turricules de vers de terre permet de différencier les parcelles en fonction de l'ancienneté du passage du feu. Par ailleurs, cette technique a permis de valider le rôle positif des vers de terre sur l'accumulation du carbone organique et de l'azote et la richesse de la flore microbienne dans les sols après les feux. |