Cultivar-dependent differences in soybean N2O emissions under wet, nitrogen-limited conditions: an eight-month pot experiment
Cette expérience en pot de huit mois révèle que, bien que les différences entre les cultivars de soja concernant les émissions de N2O aient été négligeables durant la période de croissance, elles sont apparues après la récolte dans des conditions humides et limitées en azote, un cultivar à haut rendement présentant des émissions notablement plus faibles, et a en outre démontré que l'activité physiologique des plantes, particulièrement la transpiration, régit de manière significative les fluctuations d'émissions à court terme.
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Les gaz à effet de serre sont souvent évoqués en termes de dioxyde de carbone, le gaz que nous expirons et qui remplit notre atmosphère à partir de la combustion des combustibles fossiles. Pourtant, il existe un autre acteur, bien plus puissant, dans l'histoire du changement climatique : le protoxyde d'azote. Si le dioxyde de carbone piège la chaleur, le protoxyde d'azote est environ 273 fois plus efficace pour le faire sur un siècle. Ce gaz ne provient pas principalement des usines ou des voitures, mais du sol lui-même. Lorsque les bactéries dans le sol décomposent l'azote, un processus alimenté par l'engrais ou la matière végétale en décomposition, elles libèrent du protoxyde d'azote comme sous-produit. Les agriculteurs savent depuis longtemps que la gestion de l'humidité du sol et de l'utilisation des engrais peut modifier la quantité de ce gaz qui s'échappe. Mais une nouvelle question a émergé : le type spécifique de culture plantée dans ce sol importe-t-il ? Pendant des décennies, les scientifiques se sont concentrés sur l'environnement et les choix de l'agriculteur, négligeant largement l'identité génétique des plantes elles-mêmes. L'hypothèse était qu'une plante n'est qu'une plante, mais des efforts de sélection récents ont créé des variétés qui poussent beaucoup plus grand et produisent plus de nourriture que leurs homologues standards. Si une plante pousse plus grande, elle pourrait remettre plus d'azote dans le sol lorsqu'elle meurt, créant potentiellement un nuage plus important de gaz à effet de serre.
Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de tester cette idée en utilisant des soja, l'une des cultures alimentaires les plus importantes au monde. Ils voulaient savoir si les variétés à haut rendement, sélectionnées pour produire des quantités massives de grains et de feuilles, produiraient également plus de protoxyde d'azote que les variétés plus anciennes et standards. Pour trouver la réponse, ils ont déplacé l'expérience hors du champ imprévisible pour l'amener dans un environnement contrôlé, faisant pousser quatre types différents de soja dans de grands pots remplis de terre. Ils ont choisi deux variétés standards et deux nouvelles variétés à haut rendement. Les conditions étaient strictes et uniformes : le sol était maintenu constamment humide, comme une éponge qui ne sèche jamais, et aucun engrais azoté n'a été ajouté. Cette configuration forçait les plantes à compter entièrement sur leur propre capacité à extraire l'azote de l'air, un processus naturel qu'elles accomplissent, tout en garantissant que toute différence dans les émissions de gaz provienne des plantes elles-mêmes plutôt que de variations de météo ou de types de sols. L'expérience a duré huit mois, couvrant toute la vie des plantes, du moment de leur semis jusqu'à la période de croissance, de récolte et la longue phase de décomposition qui a suivi.
Les résultats ont remis en question l'attente initiale selon laquelle une plante plus grande équivaut à des émissions plus importantes. Pendant la période où les plantes poussaient, la quantité de protoxyde d'azote s'échappant du sol était très faible pour les quatre variétés. Les plantes étaient occupées à utiliser l'azote disponible pour construire leur propre corps, laissant peu de choses aux bactéries pour le convertir en gaz. Cependant, une fois les plantes récoltées et laissées à se décomposer dans le sol humide, l'histoire a changé. Les émissions ont commencé à augmenter, poussées par la décomposition des racines et des restes de matières végétales. Ici, les chercheurs ont découvert un rebondissement surprenant. Bien que les variétés à haut rendement aient effectivement produit plus de biomasse, l'une d'entre elles, une variété nommée Soramizuki, n'a pas produit plus de gaz. En fait, elle avait tendance à libérer moins de protoxyde d'azote que les autres après la récolte. L'autre variété à haut rendement se comportait davantage comme les variétés standards. Cela suggère que le simple fait d'avoir une plante plus grande ne signifie pas automatiquement plus de pollution. Il semble que la variété Soramizuki ait été plus efficace pour utiliser l'azote du sol pendant qu'elle était vivante, laissant moins de résidus pour que les bactéries les transforment en gaz après sa mort.
L'étude a également examiné le rythme quotidien de ces émissions pour comprendre comment les plantes elles-mêmes pourraient déplacer le gaz. Les chercheurs ont observé que la quantité de gaz libérée changeait tout au long de la journée, chutant considérablement lorsque les lumières étaient éteintes et que les plantes arrêtaient la photosynthèse. Cette baisse s'est produite presque immédiatement, bien plus vite que la température du sol n'aurait pu changer. Les données ont montré un lien étroit entre la transpiration de la plante — son processus de pompage de l'eau depuis les racines et de libération de vapeur par ses feuilles — et la libération de protoxyde d'azote. Lorsque la plante cessait de transpirer dans l'obscurité, l'émission de gaz ralentissait. Cela indique que la plante n'est pas seulement un contenant passif pour les bactéries du sol ; elle est un participant actif, déplaçant peut-être physiquement le gaz hors du sol et dans l'air grâce à son propre cycle de l'eau.
En fin de compte, ce travail suggère que la composition génétique d'une culture peut influencer son empreinte environnementale, même de manières qui ne sont pas immédiatement évidentes. L'idée que les cultures à haut rendement sont intrinsèquement pires pour le climat parce qu'elles produisent plus de déchets n'a pas été soutenue par les preuves. Au contraire, l'étude pointe vers une réalité plus complexe où des variétés spécifiques peuvent gérer l'azote de manières qui réduisent les émissions, même dans des conditions humides qui favorisent habituellement la production de gaz. Bien que ces conclusions proviennent d'une expérience contrôlée en pot et puissent ne pas refléter parfaitement le chaos d'une véritable ferme, elles offrent une nouvelle perspective. Elles suggèrent qu'en sélectionnant la bonne variété de soja, les agriculteurs pourraient être capables de produire plus de nourriture sans nécessairement augmenter les gaz à effet de serre qui en découlent. Le chemin vers un avenir plus durable ne réside peut-être pas seulement dans le changement de la façon dont nous fertilisons ou irriguons nos champs, mais dans le choix des bonnes semences à planter dès le départ.
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