Changes in Soil Organic Carbon across Soil Profiles in Eucalyptus Plantations and Their Driving Factors
Cette étude révèle que le carbone organique du sol dans les plantations d'Eucalyptus subtropicales est enrichi en surface et diminue significativement avec la profondeur, l'azote total étant identifié comme le principal moteur pour une gestion visant à maintenir la capacité de séquestration du carbone.
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Sous le sol des forêts se cache un vaste réservoir invisible qui contient plus de carbone que l'atmosphère et tous les arbres du monde réunis. Ce réservoir est le carbone organique du sol, un mélange complexe de matières végétales en décomposition, de racines et de vie microscopique qui agit comme le principal stockage à long terme du carbone pour la planète. Lorsque ce carbone reste emprisonné dans le sol, il aide à stabiliser le climat ; lorsqu'il s'échappe dans l'air, il accélère le réchauffement climatique. Les forêts sont les moteurs de ce système, laissant constamment tomber des feuilles et perdant des racines pour nourrir le sol, mais la manière dont les différents arbres gèrent ce processus varie considérablement. Comprendre exactement quelle quantité de carbone est stockée, où elle se situe dans le sol et quelles forces la déplacent est crucial pour prédire comment notre planète réagira à un changement climatique.
Dans les forêts subtropicales du sud de la Chine, une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de cartographier ce monde caché au sein de l'une des ressources ligneuses les plus importantes du pays : la plantation d'Eucalyptus. Ces arbres à croissance rapide sont la colonne vertébrale de l'industrie locale du bois, plantés en rangées vastes et uniformes à travers les collines vallonnées de la ville de Qingyuan. Bien que les scientifiques sachent depuis longtemps que le carbone du sol a tendance à s'accumuler près de la surface là où les feuilles tombent et où les racines sont denses, les couches plus profondes de ces forêts gérées restaient un mystère. Les chercheurs voulaient savoir si l'agriculture intensive de ces arbres aidait ou nuisait à la capacité du sol à retenir le carbone, et si l'âge des arbres ou l'orientation d'une colline faisait une différence. Pour le découvrir, ils ont creusé dans 175 parcelles forestières différentes, prélevant des échantillons de la surface jusqu'à une profondeur d'un mètre, créant ainsi un portrait vertical détaillé de la santé du sol.
Les résultats ont révélé un schéma clair et prévisible, mais avec quelques rebondissements surprenants. Comme prévu, le sol était le plus riche en carbone juste à la surface. Dans les vingt centimètres supérieurs, le sol contenait en moyenne 14,70 grammes de carbone organique par kilogramme de sol. À mesure que les chercheurs creusaient plus profondément, cette quantité diminuait régulièrement, tombant à 8,69 grammes par kilogramme à la fin de leur plage d'échantillonnage, soit à une profondeur d'un mètre. Cela signifie que près de la moitié de tout le carbone stocké dans le premier mètre de sol était concentré dans seulement les quarante premiers centimètres. Cette distribution, lourde en surface, est typique des forêts, car elle est dictée par le fait que la majeure partie de la matière organique provient des feuilles tombant sur le sol et des racines mourant près de la surface. Cependant, les chercheurs ont constaté que le déclin du carbone avec la profondeur était moins marqué dans ces plantations d'Eucalyptus que dans les forêts de feuillus naturelles, suggérant que les plantations gérées pourraient ne pas être aussi efficaces pour construire des réserves de carbone profond que leurs homologues naturelles.
L'étude a également mis en lumière la manière dont le cycle de vie des arbres et la forme du terrain influencent ce stockage de carbone. La quantité de carbone dans la couche arable n'augmentait pas simplement à mesure que les arbres vieillissaient ; elle suivait plutôt un chemin fluctuant. Les niveaux les plus élevés ont été trouvés dans des peuplements âgés de trois à quatre ans, après quoi la teneur en carbone a chuté pendant la phase de croissance rapide des arbres avant de remonter à mesure que les peuplements mûrissaient. Cela suggère que les arbres d'âge moyen, peut-être en raison d'une combinaison de fertilisation et de l'accumulation de litière foliaire, créent un pic temporaire de carbone dans le sol qui est perdu lorsque les arbres entrent dans leur phase de croissance la plus vigoureuse. De plus, la direction d'une pente jouait un rôle significatif, mais uniquement dans les couches profondes du sol. Alors que les niveaux de carbone de surface étaient similaires quel que soit l'aspect de la pente, le sol plus profond sur les versants exposés au sud contenait nettement plus de carbone que le sol des autres aspects. Cette découverte contre-intuitive suggère que l'ensoleillement intense sur ces pentes sud encourage les arbres à pousser leurs racines plus profondément pour trouver de l'eau, et lorsque ces racines profondes meurent, elles laissent une couche riche en carbone bien en dessous de la surface.
La composition chimique du sol s'est avérée être le moteur le plus puissant de ces modèles. Les chercheurs ont constaté que la quantité de carbone dans le sol était étroitement liée à la quantité d'azote présente ; là où il y avait plus d'azote, il y avait plus de carbone. Cette connexion est probablement due à l'utilisation intensive d'engrais dans ces plantations, ce qui modifie l'équilibre des nutriments et encourage le sol à retenir le carbone plutôt qu'à le décomposer. Inversement, l'acidité du sol et la densité de la terre étaient négativement corrélées avec les niveaux de carbone. Le sol de ces forêts est naturellement légèrement acide, une condition qui semble ralentir les microbes qui décomposeraient autrement la matière organique, agissant ainsi comme un conservateur pour le carbone. L'étude conclut que bien que ces forêts d'Eucalyptus stockent du carbone, leur mode de gestion actuel, qui consiste à couper les arbres avant qu'ils n'atteignent leur âge de pointe pour l'accumulation de carbone, limite leur potentiel. Les auteurs suggèrent que laisser plus de débris d'arbres sur le sol après la récolte et se concentrer sur la gestion de l'azote pourrait aider ces plantations à devenir plus efficaces pour verrouiller le carbone dans le sol sur le long terme.
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