Pourquoi les sols sont importants pour le cycle du carbone et le climat

Pourtant, notre compréhension des processus et des mécanismes qui contrôlent les transformations du carbone organique du sol est incomplète et la réponse du réservoir de carbone du sol au changement climatique reste l'une des principales sources d'incertitude dans les projections des concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

À SOIL, nous étudions les principes et processus fondamentaux qui régissent le cycle biogéochimique d'éléments clés tels que le carbone dans les sols. Nous nous intéressons particulièrement aux réactions de transfert d'électrons ou d'oxydoréduction (de la réduction à l'oxydation) et à leur rôle dans le cycle des éléments.

Ces réactions sont essentielles à la transformation de l'énergie dans l'environnement et sous-tendent la plupart des cycles biogéochimiques sur Terre. L'un des principaux moteurs du cycle du carbone est l'activité des organismes hétérotrophes. Ces organismes gagnent de l'énergie en oxydant le carbone organique en dioxyde de carbone et en transférant les électrons libérés à un accepteur d'électrons. Dans des conditions d'appauvrissement en oxygène, certains micro-organismes peuvent utiliser des minéraux redox-actifs, tels que les minéraux ferreux, comme accepteurs d'électrons. Ces minéraux sont abondants dans de nombreux sols, mais leur réactivité à accepter les électrons des micro-organismes est difficile à mesurer et à prévoir.

Dans des travaux antérieurs, nous avons développé des méthodes expérimentales et des approches théoriques pour caractériser les propriétés redox des minéraux et nous avons montré que la production microbienne de dioxyde de carbone évoluait en fonction des propriétés redox des minéraux dans les sols appauvris en oxygène.

Dans le cadre d'un projet en cours, nous évaluons les contrôles sur le renouvellement du carbone dans les sols de montagne. Les environnements montagneux abritent une mosaïque de sols aux caractéristiques différentes, reflétant la grande variabilité des facteurs de formation des sols sur de petites échelles spatiales. Ces sols stockent la majeure partie du carbone de l'écosystème, en particulier au-dessus de la limite des arbres. Cependant, à l'exception de quelques mesures ponctuelles, nous manquons d'informations sur la quantité et la distribution spatiale du carbone organique du sol dans ces environnements.

L'objectif du projet proposé est donc d'évaluer l'abondance, la distribution et la vulnérabilité du carbone organique du sol au changement climatique dans des bassins versants sélectionnés dans les Alpes suisses. A cette fin, nous allons :

1. produire un inventaire de l'abondance et de la distribution du carbone organique du sol en relation avec les propriétés du sol dans des bassins versants sélectionnés dans les Alpes suisses

2. identifier les mécanismes dominants de stabilisation du carbone organique du sol à travers les positions du paysage dans ces bassins versants

3. évaluer la vulnérabilité du carbone organique du sol aux changements de végétation dans un climat changeant dans des expériences de manipulation.

Nous pensons que les résultats de notre travail permettront d'identifier les menaces pesant sur les services écosystémiques fournis par les sols de montagne dans un climat changeant et d'améliorer la représentation des processus pédologiques dans les modèles du cycle global du carbone.

Au sujet de l’auteure :

Meret Aeppli est professeure assistante et responsable du laboratoire de biogéochimie des sols à l'EPFL. Avant de rejoindre l'EPFL, Meret Aeppli a été postdoctorante à l'Université de Stanford, dans le département des sciences du système terrestre, de 2019 à 2022. Elle est titulaire d'un bachelor et d'un master en sciences de l'environnement de l'ETH Zurich et a obtenu son doctorat à l'ETH Zurich en 2018.

Cet article est en lien avec l'épisode 6 de notre série de séminaires CLIMACT, présenté par Meret Aeppli. Le thème abordé portait sur les "Réactions de transfert d'électrons dans les sols et leur impact sur le cycle biogéochimique des éléments". Visionnez l'épisode 6 pour en apprendre plus sur ce sujet.

Plus sur CLIMACT:

Ne manquez pas nos prochains événements et notre série de séminaires CLIMACT, consultez nos articles et suivez-nous sur Twitter (@ClimactSuisse et @ClimactSwiss) ainsi que sur Linkedin pour rester informé(e) de toutes nos actualités.