Microbes du sol et cycle mondial du carbone : leur rôle pour la santé des sols et le climat

Les micro-organismes du sol jouent un rôle crucial dans le cycle mondial du carbone, car ils régulent les transferts de carbone vers le sol, à l’intérieur du sol et hors du sol. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère et synthétisent, au cours de la photosynthèse, des composés organiques — feuilles, tiges, racines — qui sont intégrés à leur métabolisme chaque année. Une fois ces matières végétales mortes ou déposées, elles sont décomposées par les micro-organismes, ce qui permet de recycler les nutriments ou de les libérer de nouveau dans l’atmosphère; quant au carbone, il est soit stocké dans le sol, soit rejeté dans l’atmosphère.

Cette activité microbienne dans le sol est continue et détermine l’équilibre entre la séquestration et le relâchement du carbone. Une partie du carbone est transformée en matière organique stable du sol et peut persister pendant des années, voire des siècles, tandis que d’autres formes sont libérées sous forme de dioxyde de carbone par la respiration microbienne. L’ensemble de ces processus s’opère en équilibre et est influencé par une multitude de facteurs environnementaux, tels que l’humidité du sol, la température, l’apport en oxygène et la diversité microbienne.

Les scientifiques du Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC) ont démontré que les micro-organismes du sol réagissent de manière différente aux caractéristiques physiques du sol, en particulier à la distribution et à la taille des pores du sol où se trouvent les résidus végétaux en décomposition. Les résultats de cette étude montrent que l’activité microbienne est non seulement régulée par la quantité de matière organique disponible, mais qu’elle est également influencée par le microenvironnement dans lequel vivent ces micro-organismes. Ces découvertes pourront aider les chercheurs à mieux comprendre le cycle mondial du carbone et leur fournir des informations précieuses pour l’agriculture durable et les études sur le climat.

Le cycle du carbone dans le sol et le fonctionnement de la décomposition microbienne ?

Le cycle du carbone dans le sol désigne le recyclage du carbone entre les plantes, les organismes du sol, la matière organique du sol et l’atmosphère. Les sols agricoles absorbent une certaine quantité de carbone sous forme d’exsudats racinaires, de feuilles tombées, de résidus de culture, de fumier, de compost et d’autres matières organiques. Au lieu d’être conservés de manière stable, ces matériaux riches en carbone sont dégradés par des microorganismes, qui initient la décomposition microbienne de la matière organique.

Le cycle du carbone lié à la décomposition microbienne est assuré par des bactéries et des champignons qui convertissent la cellulose, la lignine, les protéines et les glucides en molécules plus simples grâce à la libération d’enzymes spécifiques. Certaines de ces composés sont assimilés par les micro-organismes et incorporés dans la biomasse microbienne, tandis que d’autres viennent s’ajouter à la matière organique stable du sol. Parallèlement, les micro-organismes respirent et émettent leur produit secondaire métabolique, le dioxyde de carbone.

Dans l’étude du GLBRC, il a été démontré que la capacité de dégradation microbienne de la matière organique varie considérablement selon les types de pores du sol et les niveaux d’humidité. Les communautés microbiennes, les concentrations en oxygène et la disponibilité en eau diffèrent au sein des pores de tailles variées, ce qui influence le taux de décomposition.

Le rôle des bactéries et des champignons dans le cycle du carbone du sol

Bactéries et champignons sont les principaux agents biologiques de la transformation du carbone sous la surface du sol, et ils sont innombrables. Ils possèdent de longues hyphes filamenteuses qui se développent dans le sol, liant entre elles la matière organique et les racines des plantes, et favorisant ainsi une plus grande agrégation et une meilleure structure du sol. Les champignons constituent donc un élément essentiel à la formation d’une matière organique du sol stable, capable d’être stockée sur de longues périodes.

La diversité des micro-organismes du sol explique que les différents composés organiques du sol soient dégradés de manière distincte. L’activité microbienne constitue l’une des caractéristiques les plus importantes à prendre en compte pour évaluer la fertilité des sols agricoles, en raison de son lien avec les transformations du carbone, les cycles des nutriments, la santé des sols et bien d’autres aspects.

Quelle est la relation entre l’humidité du sol, l’activité microbienne et la libération de carbone ?

L’eau est l’un des facteurs les plus déterminants régissant l’activité microbienne et les relations avec l’humidité du sol. La production d’enzymes par les micro-organismes, le transport des nutriments et le maintien des cellules exigent une humidité adéquate. Toutefois, un excès d’eau peut réduire la disponibilité de l’oxygène, tandis qu’une insuffisance d’eau peut inhiber la croissance microbienne et la décomposition. Au sein d’un profil pédologique, la combinaison de la taille des pores et de la disponibilité de l’eau et de l’air engendre des environnements pédologiques variés, qui, à leur tour, donnent lieu à des modes distincts de décomposition microbienne de la matière organique.

Ils forment les microsites indispensables à une activité microbienne saine dans le sol. Les pores plus larges favorisent la circulation de l’oxygène, ce qui stimule les micro-organismes aérobies, tandis que les pores plus petits empêchent l’évaporation de l’eau et contribuent ainsi au maintien des populations microbiennes pendant les périodes de sécheresse. Les rapports entre ces différents milieux exercent une influence directe sur la décomposition de la matière organique par les micro-organismes, déterminant ainsi si le carbone est stocké dans le sol ou libéré dans l’atmosphère.

Cet équilibre est fortement influencé par les pratiques de gestion agricole. Le labour excessif favorise la formation d’agrégats et de réseaux de pores, qui se détruisent ensuite, tandis que le compactage excessif du sol entrave le mouvement de l’oxygène. En revanche, le travail du sol de conservation, l’apport de matières organiques et les cultures de couverture améliorent les propriétés structurales du sol, créant ainsi des conditions favorables à une activité microbienne bénéfique et au cycle du carbone.

Microbes du sol et changement climatique : quelles sont les relations entre eux ?

La relation entre les micro-organismes du sol et le changement climatique constitue l’un des domaines les plus cruciaux des études environnementales. Les sols représentent l’un des plus grands réservoirs de carbone sur Terre, puisqu’ils en contiennent davantage que l’atmosphère et la végétation réunies. Les processus pédologiques qui séquestrent ou libèrent du carbone dans l’atmosphère dépendent fortement des activités microbiennes.

Le cycle du carbone par décomposition microbienne est le processus au cours duquel les micro-organismes produisent naturellement du dioxyde de carbone lors de la dégradation des matières organiques. Cela revêt une importance particulière, car il contribue au recyclage des nutriments nécessaires à la croissance des plantes. Toutefois, les taux de décomposition varient en fonction des modifications des facteurs environnementaux. Les communautés microbiennes et les processus par lesquels elles transforment le carbone sont influencés par le réchauffement climatique, les changements des régimes de précipitations, les évolutions de la végétation ainsi que l’agriculture.

Les effets du changement climatique sur les populations de micro-organismes suscitent un intérêt particulier chez les scientifiques, car une modification du taux de décomposition pourrait entraîner une altération de l’équilibre du cycle mondial du carbone. En cas d’accélération du taux de décomposition, il est possible qu’une quantité accrue de dioxyde de carbone soit libérée dans l’atmosphère.

Comment Novobac SOIL VIGOR soutient la gestion biologique des sols

De nos jours, les sols productifs dépendent non seulement de leur fertilité chimique, mais aussi d’une bonne activité biologique. Novobac est une entreprise de biotechnologie axée sur l’agriculture biologique et les technologies durables pour la santé des sols, afin de renforcer les processus naturels du sol grâce à des solutions microbiennes au profit des agriculteurs. SOIL VIGOR est l’un de ses produits biologiques, développé comme un amendement organique du sol, qui contribue à préserver des environnements microbiens sains et la productivité à long terme du sol.

SOIL VIGOR est différent des engrais conventionnels, qui sont conçus pour apporter des nutriments à la plante. SOIL VIGOR est destiné à stimuler les activités dans la zone racinaire. C’est l’un des modernes Amendements biologiques du sol Il contient des micro-organismes bénéfiques qui favorisent la mobilisation des nutriments, la décomposition de la matière organique et le rétablissement d’une communauté microbienne équilibrée. Il peut contribuer à améliorer la santé du sol en stimulant les micro-organismes bénéfiques, permettant ainsi aux plantes de se développer sur plusieurs saisons.

Dans les sols agricoles, la décomposition microbienne de la matière organique est à l’origine d’une grande partie des phénomènes naturels et est favorisée par des communautés microbiennes saines. Les résidus de culture et les amendements organiques libèrent des nutriments accessibles aux plantes au fur et à mesure de leur décomposition, tandis que la matière organique stable s’accumule progressivement. SOIL VIGOR encourage ces processus biologiques naturels en offrant un environnement du sol propice aux micro-organismes bénéfiques, sans se substituer à une bonne gestion des sols.

Cela contribue également à stimuler l’activité biologique du sol, ce qui favorise l’agglomération des particules et la croissance des racines. Une structure du sol améliorée permettra une disponibilité accrue des nutriments, une meilleure circulation de l’air et une plus grande infiltration de l’eau dans le sol, offrant ainsi un environnement propice à la croissance des micro-organismes bénéfiques. Ces améliorations ne se limiteront pas à renforcer la santé du sol ; elles favoriseront aussi des systèmes de production durables. Le SOIL VIGOR doit être considéré comme un élément essentiel d’un programme de santé des sols.

Comment les agriculteurs peuvent-ils contribuer à un cycle sain du carbone dans le sol ?

Un apport énergétique et carboné adéquat (apport énergétique suffisant et apport carboné provenant de la matière organique) aura un effet positif sur le cycle du carbone dans le sol et sur la résilience du sol.

La réduction du travail du sol inutile a également un impact majeur sur la diminution de la perte d’habitats microbiens. Une perturbation excessive du sol peut désagréger les réseaux fongiques, déstabiliser les agrégats du sol et fragmenter le carbone organique stocké. Le travail du sol de conservation maintient le sol dans de meilleures conditions pour l’activité biologique, les organismes bénéfiques du sol et une structure du sol améliorée.

La gestion de l’eau revêt également une importance capitale. Des niveaux d’humidité du sol adéquats contribuent à maintenir une activité microbienne optimale et à éviter des périodes prolongées de saturation en eau ou de sécheresse, qui pourraient nuire à la décomposition. Les sols bien structurés et correctement fertilisés assurent naturellement un excellent contrôle de l’humidité et sont en mesure de soutenir les communautés microbiennes tout au long de la saison de croissance.

La diversité de ces cultures contribue également à l’activité biologique. La rotation des cultures et l’utilisation de couverts végétaux apportent une plus grande variété d’exsudats racinaires et de résidus organiques, ce qui favorise une plus grande diversité microbienne. Une plus grande diversité microbienne se traduit généralement par un meilleur recyclage des nutriments, une meilleure maîtrise des maladies et une meilleure résistance aux stress environnementaux.

Alors que le cycle mondial du carbone est de mieux en mieux compris, les sols doivent également être considérés comme des systèmes biologiques vivants et gérés de manière appropriée. L’adoption de systèmes agricoles qui favorisent la diversité microbienne et préservent la structure du sol tout en séquestrant le carbone contribuera à la fois à la production agricole et à la durabilité.

Les micro-organismes du sol et le changement climatique font l’objet d’études, et les connaissances s’accroissent, ce qui montre clairement que la production durable du sol constitue une importante opportunité pour maintenir la production agricole. En recourant à des pratiques agronomiques judicieuses et à des amendements biologiques innovants pour le sol tels que Novobac SOIL VIGOR, les agriculteurs peuvent contribuer au bon fonctionnement naturel des sols, accroître la fertilité du sol, renforcer la résilience du sol et offrir un sol productif aux générations futures.

Référence :

• Gougoulias, Christos, Joanna M. Clark et Liz J. Shaw. « Le rôle des micro-organismes du sol dans le cycle mondial du carbone : suivi du traitement microbien souterrain du carbone d’origine végétale en vue de moduler la dynamique du carbone dans les systèmes agricoles. » Journal of the Science of Food and Agriculture, vol. 94, n° 12 (2014), p. 2362-2371.
• Bertini, Simone Cristina Braga, et Lucas Carvalho Basilio Azevedo. « Les contributions des micro-organismes du sol à la régulation du cycle mondial du carbone. » Microbiome face aux changements climatiques. Woodhead Publishing, 2022, p. 69-84.