DS0101 -

Interactions organo-minerales : mécanismes à nano-échelle pour le stockage du carbone dans les sols – NanoSoilC

Résumé de soumission

L’usage des terres à des fins agricoles contrecarre le fonctionnement naturel des écosystèmes et induit la dégradation de la ressource sol. Dans le même temps, les prévisions estiment que la production agricole devra être multipliée par 1,85 pour répondre à la demande alimentaire de 9 milliards de personnes d'ici 2050. Les pratiques agro-écologiques doivent donc répondre à deux objectifs principaux de façon simultanée -minimiser la dégradation des sols, tout en améliorant leurs services écosystémiques. Les stratégies agro-écologiques mises en oeuvre pour restaurer le fonctionnement naturel des sols visent principalement à améliorer le réservoir de matière organique en augmentant les flux d'entrée. Nous proposons dans le projet que les futures techniques agro-écologiques soient également orientées vers l'augmentation du temps de résidence de la matière organique. Cela représenterait une stratégie « gagnant-gagnant » puisque le stockage du C à long terme dans les sols est également un enjeu majeur de l’atténuation des changements climatiques. Ceci a d’ailleurs été récemment mis sur le devant de la scène par le ministre français de l’agriculture dans son annonce du lancement de l’initiative “4 pour 1000” à l’occasion de la COP21.

Il est donc nécessaire d’aller vers une meilleure compréhension des mécanismes qui contrôlent la stabilisation des matières organiques dans les sols. Il est considéré que les surfaces des minéraux jouent un rôle prépondérant dans le stockage du C. Le projet nanoSoilC se focalise spécifiquement sur les interactions organo-minérales. Nous proposons un nouveau modèle conceptuel de ces interactions dans lequel les surfaces des minéraux ne sont plus considérées comme stables, mais soumises aux processus d’altération. L’altération est à l’origine de la formation de polymères nanométriques d’Al, Si et Fe qui sont caractérisés par de grandes surfaces spécifiques et une très grande réactivité vis à vis des composés organiques qu’ils peuvent complexer sur le long terme (Basile-Doelsch et al. 2015). L’objectif global du projet est d’expliquer les processus de stabilisation et déstabilisation de la matière organique du sol en décrivant les mécanismes qui contrôlent les interactions organo-minérales aux échelles nanométriques. Les complexes organo-minéraux considérés à nano-échelle sont appelés nCOMx.

Le projet se focalise (1) sur les mécanismes de formation des nCOMx (au cours des phases de formation, d’équilibre et de remédiation des sols) et (2) sur les mécanismes de déstabilisation des nCOMx (au cours de phases de perte de C par transition foret/culture). Ces différents mécanismes sont abordés par des approches complémentaires au sein de 4 Work Packages. La formation des nCOMx est abordée par des expériences de laboratoire (WP1) et de terrain (WP4). La déstabilisation des nCOMx est aussi abordée en laboratoire (WP1) et sur le terrain (WP3), mais également par des approches innovantes de modélisation (WP2).

Le consortium rassemble quatre partenaires (CEREGE, ECOSYS, BEF et Recyclage& Risques) représentant 5 instituts français (CNRS, Aix-Marseille Univ., Collège de France, INRA et CIRAD). Le panel d’expertise, allant de la science des nanoparticules jusqu’aux sciences du sol, promet des avancée innovantes. Le budget global demandé à l’ANR est de 690000 euros et inclut la formation de post-doctorants, de doctorants mais aussi d’étudiants de master. Les sorties du projet sont envisagées vers la communauté scientifique mais aussi vers la vulgarisation des problématiques liées au C dans les sols.

Au delà des connaissances fondamentales sur le fonctionnement du sol, il est attendu que ce projet : (1) explique les processus qui contrôlent les temps de résidence du C et augmente nos capacités à comprendre et modéliser, sur le long terme, les services écosytémiques fournis par les matières organiques des sols et (2) évalue le potentiel de séquestration du C porté par une nouvelle approche de pratique agro-écologique.

Coordination du projet

Isabelle Basile-Doelsch (Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse - Centre Européen de Recherche et d'Enseignement en Geoscience de l'Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS DR12 - CEREGE Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse - Centre Européen de Recherche et d'Enseignement en Geoscience de l'Environnement
INRA-BEF Institut National de la Recherche Agronomique - Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers
ECOSYS Ecologie fonctionnelle et Ecotoxicologie des Agroécosystèmes
CIRAD Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement

Aide de l'ANR 694 214 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2016 - 48 Mois

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