Publication issue des travaux du projet CARBOSOIL.

Le stock de C des sols et la stabilité de la matière organique des sols (MOS) constituent des sources d'incertitude majeures pour prédire l'évolution de la concentration en CO₂ atmosphérique au cours du 21^e siècle. Réussir à isoler le C stable de la MOS des autres fractions plus minéralisables serait une avancée cruciale pour les modélisateurs et les expérimentalistes. En effet, cela permettrait d'une part d'améliorer la calibration des modèles de dynamique du C, d'autre part de pouvoir étudier efficacement les mécanismes de stabilisation de la MOS et enfin de tester la vulnérabilité du C stable au changement climatique. Les expériences agronomiques de longue durée possédant un traitement « jachère nue » (traitement dans lequel le sol, maintenu sans végétation, n'a pas reçu d'entrée de C pendant plusieurs dizaines d'années) fournissent une opportunité unique pour isoler le C stable du sol. Dans le cadre du programme Carbosoil, nous avons initié un réseau international de « jachères nues » (LTBF Network) de longue durée (plus de 30 ans) incluant 6 stations européennes : Askov (Danemark), Grignon et Versailles (France), Kursk (Russie), Rothamsted (UK), et Ultuna (Suède).

Notre analyse numérique du jeu de données fourni par le LTBF Network montre qu'un modèle conceptuel divisant la MOS en 3 compartiments (un compartiment labile avec un temps de résidence de quelques années, un compartiment intermédiaire avec un temps de résidence de quelques dizaines d'années et un compartiment stable avec un temps de résidence de plusieurs siècles ou plus) permet de reproduire de manière satisfaisante la décroissance en C observée dans les sols des 6 stations. Les estimations de la concentration en C stable données par l'analyse numérique sont comprises entre 2.7 g C kg^-1 à Rothamsted et 6.8 g C kg^-1 à Grignon. Cependant, l'incertitude associée à ces estimations est élevée pour tous les sites excepté Versailles, site possédant la jachère nue la plus ancienne (plus de 80 ans). Pour ce site, l'estimation de la quantité de C stable correspond à la teneur en C mesurée lors du dernier prélèvement, ce qui signifie que le C stable a été isolé à Versailles. Aux autres sites, si le C stable n'a pas été isolé, les sols ont été très enrichis en C stable. Nous considérons par conséquent que le LTBF Network, regroupant des « jachères nues » implémentées dans des sites couvrant une large gamme de conditions pédo-climatiques, constitue une plateforme de recherche unique pour l'étude du C stable des sols et de sa vulnérabilité aux changements globaux.

Résumé en anglais

Long-term bare fallow experiments offer new opportunities for the quantification and the study of stable carbon in soil

The stability of soil carbon is a major source of uncertainty for the prediction of atmospheric CO2 concentration during the 21st century. Isolating experimentally the stable soil carbon from other, more vulnerable, pools is of prime importance for calibrating soil C models, and gaining insights on the mechanisms leading to soil organic carbon (SOC) stability. Long-term bare fallow experiments, in which the decay of SOC is monitored for decades after inputs from plant material have stopped, represent a unique opportunity to assess the stable organic carbon. We synthesized data from 6 bare fallow experiments of long-duration, covering a range of soil types and climate conditions, at Askov (Denmark), Grignon and Versailles (France), Kursk (Russia), Rothamsted (UK), and Ultuna (Sweden).
The conceptual model of SOC being divided into three pools with increasing turnover times, a labile pool (~ years), an intermediate pool (~ decades) and a stable pool (~ several centuries or more) fits well with the long term SOC decays observed in bare fallow soils. The modeled stable pool estimates ranged from 2.7 gC kg-1 at Rothamsted to 6.8 gC kg-1 at Grignon. The uncertainty over the identification of the stable pool is large due to the short length of the fallow records relative to the time scales involved in the decay of soil C. At Versailles, where there is least uncertainty associated with the determination of a stable pool, the soil contains predominantly stable C after 80 years of continuous bare fallow. Such a site represents a unique research platform for future experimentation addressing the characteristics of stable SOC and its vulnerability to global change.

Document(s) joint(s) : 

Barré LTBF Biogeosciences 2010.pdf.pdf