Stockage du carbone : le rôle clé des micro-organismes

Les sols constituent des puits de carbone essentiels dans la lutte contre le changement climatique, car ils stockent plus de carbone que tout autre écosystème terrestre et trois fois plus que l'atmosphère. Cependant, les processus impliqués dans le stockage du carbone dans les sols ne sont pas bien compris. Si les micro-organismes sont depuis longtemps reconnus comme des facteurs importants de l'accumulation et de la perte de carbone organique dans les sols, on en sait encore peu des contributions spécifiques des différents processus biologiques et environnementaux.

L'étude, intitulée Microbial Carbon Use Efficiency Promotes Global Soil Carbon Storage et publiée le 24 mai dans la revue Nature, recourt à une nouvelle approche pour quantifier les processus qui déterminent la dynamique du carbone dans les sols.

L'équipe de recherche internationale a étudié en détail la relation entre le rendement d’assimilation du carbone par les microorganismes, la préservation du carbone organique dans les sols et divers facteurs tels que le climat, la végétation et les propriétés du sol. L'étude représente la première intégration réussie d'ensembles de données à l'échelle mondiale, d'un modèle explicite des processus microbiens, d'assimilation de données, de grandes connaissances et de méta-analyse pour examiner cette relation.

Mesure de la proportion de carbone utilisée par les microbes pour la croissance par rapport à celle utilisée pour assurer le métabolisme
 

L'efficacité d'utilisation du carbone par les microorganismes (CUE pour « Carbon Use Efficiency » en anglais) mesure la quantité de carbone microbien formé par rapport au carbone utilisé. Lorsque le carbone est utilisé pour la croissance microbienne, il est incorporé dans les cellules microbiennes, ce qui favorise son stockage dans le sol.

À l'inverse, lorsque le carbone est utilisé pour assurer le métabolisme, il est libéré dans l'air sous forme de dioxyde de carbone, agissant alors comme un gaz à effet de serre. L'étude souligne que la croissance microbienne est plus importante que le métabolisme pour déterminer la quantité de carbone stockée dans le sol.

« Nous avons découvert que l'efficacité d'utilisation du carbone microbien est le facteur le plus important dans le stockage du carbone dans le sol », explique Feng Tao, premier auteur de l'étude et doctorant invité à l'Institut Max Planck de biogéochimie d'Iéna, en Allemagne, sous la direction du professeur Markus Reichstein, coauteur de l'étude.

Si la dynamique du carbone dans les sols est étudiée depuis de nombreuses années, les recherches antérieures se concentraient principalement sur des processus individuels, tels que l'apport de carbone par la litière de feuilles et les racines ou la libération de dioxyde de carbone dans l'air lors de la décomposition de la matière organique. « L'étude montre l'importance des caractéristiques microbiennes pour les cycles du carbone et applique une nouvelle approche, que nous avons proposée il y a quelques années, pour leur estimation », explique Markus Reichstein, co-auteur de l'étude et directeur de l'Institut Max Planck de biogéochimie.

Ces nouvelles connaissances soulignent la nécessité de poursuivre les recherches sur les méthodes permettant d'améliorer les processus microbiens de piégeage du carbone dans le sol, sur l'influence des différents types de microbes et de substrats sur le stockage du carbone dans le sol, ainsi que sur les pratiques de gestion agricole.

La compréhension des processus microbiens qui sous-tendent l'efficacité d'utilisation du carbone et leur dépendance à l'égard des facteurs environnementaux peut aider à prévoir les rétroactions du carbone organique dans les sols en réponse aux changements climatiques.

(MPI/wi)

Reference:

Tao, Feng, F.; Huang, Y.; Hungate, B. A.; Manzoni, S.; Frey, S. D.; Schmidt, M. W. I.; Reichstein, M.; Carvalhais, N.; Ciais, P.; Jiang, L. et al.: Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage. Nature (2023)