Le carbone des sols, système dynamique dépendant de la profondeur : nouveaux concepts, mesures et modélisation – DEDYCAS

DEDYCAS : Le carbone des sols, système dynamique dépendant de la profondeur : nouveaux
concepts, mesures et modélisation

Le réservoir de carbone organique des sols contient l'équivalent d'environ 300 années d'émissions de combustibles fossiles. Aussi des changements minimes de sa dynamique ou les modes de gestion des sols peuvent-ils moduler considérablement le cycle du carbone et le réchauffement climatique futurs. Le carbone profond de la zone critique, en dessous de 30 cm, représente la moitié de ce réservoir. Nos résultats préliminaires à ce projet, obtenus au moyen de traceurs isotopiques indiquent que ce carbone profond serait le siège de 25 à 30% des échanges bruts de carbone entre sols et atmosphère à l'échelle des décennies, alors que les modèles de simulation du système Terre actuels le prennent mal en compte. En effet sa dynamique est encore mal comprise et quantifiée. D'une part les flux souterrains sont mal connus, et d'autre part des études récentes ont montré que plusieurs processus complexes déterminent la dynamique du carbone profond : le mouvement vertical ou horizontal du carbone, les dynamiques écologiques à l'origine de comportements non-linéaires et d'effets de priming, la sorption, les protections, l'accessibilité du carbone aux décomposeurs. Ces processus sont tous en interaction entre eux et l'état de leur conceptualisation ne permet pas encore de les hiérarchiser ni de les inclure dans les modèles de simulation du carbone.

L'objectif général de DEDYCAS est de conceptualiser ces processus, de déterminer leurs forces motrices, de quantifier leur expression dans les sols, et de les introduire dans plusieurs modèles opérationnels de prévision du cycle du carbone. In fine, les résultats intégrés dans le modèle global ORCHIDEE produiront de nouvelles simulations mondiales du cycle du carbone (1990-2100) incluant le carbone profond. DEDYCAS propose également des stratégies de gestion du carbone, superficiel et profond, et des actions renouvelant la formation sur le carbone des sols.

La démarche de DEDYCAS repose sur une synergie entre mesure, expérimentation et modélisation. Une approche innovante et très spécifique est la mesure fine de la distribution des âges du carbone organique, vivant et provenant de la respiration hétérotrophe, au moyen des traceurs les mieux appropriés : les isotopes 13C et 14C en abondances naturelles, ainsi que les traçages artificiels 13C. Les transports de matière à l'origine du mouvement vertical du carbone seront également contraints par les isotopes radiogéniques et cosmogéniques traceurs des phases porteuses et mis en relation avec les activités biologiques. Les observations principales de DEDYCAS seront obtenues de deux populations de sites: des données isotopiques des partenaires et tirés de la littérature sur environ 300 profils mondiaux et de nouvelles données acquises sur un noyau de huit sites sélectionnés pour leur représentativité, leur diversité et les investissements collaboratif dont ils sont l'objet (observatoires de recherche), incluant des sites Méditerranéens et tropicaux. La modélisation combine hiérarchisation des processus complexes, implémentation des traceurs géochimiques au sein même des modèles et assimilation des données du projet. DEDYCAS fait de plus appel à une approche novatrice d'exploitation conjointe de traceurs isotopiques et d'introduction de ces derniers dans les modèles et à plusieurs technologies innovantes.

Le consortium de DEDYCAS réunit écologues, géochimistes, spécialistes des sols, agronomes, statisticiens et modélisateurs. Il sera coordonné de façon synergique avec d'autres projets en cours ou prévus sur la dynamique du carbone. Les coûts marginaux majeurs seront les contrats post-doctoraux (41%) et les coûts analytiques (22%). Au-delà de la production scientifique primaire, DEDYCAS comprend une activité importante d'animation de la recherche, de formation et de vulgarisation (12% des coûts marginaux).