La diversité en espèces sur la parcelle augmente l’activité microbienne et le stockage du carbone

Cette semaine nous nous intéressons à un article de Markus Lange, Nico Eisenhauer et al… publié dans la très prestigieuse revue de recherche Nature sous le nom “Plant diversity increases microbial activity and carbon storage”.

Pourquoi cette étude est intéressante ?

Jusqu'à présent, nous nous sommes intéressés à la voie du carbone liquide pour améliorer la vie microbienne du sol et produire de l’humus stable. La conclusion était qu’avoir des racines dans le sol en permanence  (n’importe quelles racines) est essentiel à la production d’humus stable et au développement de micro-organismes. On pourrait croire qu’il est plus intéressant d’introduire une couverture pérenne, quitte à réduire la diversité dans la rotation.

Cette étude ajoute une dimension qualitative, la diversité des racines et le type de plante est un facteur essentiel. Et pis encore, les légumineuses ne sont clairement pas la meilleure option pour développer la vie microbienne et stocker du carbone.

Le contexte de l’étude

Quantifier l’impact de la biodiversité sur le fonctionnement du sol et le stockage du carbone est un projet à long terme. Surtout quand on veut faire plusieurs réplications des essais dans une démarche académique. C’est pour ça que cette étude s’est étalée sur 9 ans en Allemagne sur la station du “Jena experiment”, site spécialement dédié aux études sur le long terme.

Dans le cadre de l’essai, les parcelles sont implantées en prairie permanente avec plus ou moins de diversité. Elles sont fauchées 2 fois dans l’année (rythme de fauche traditionnel dans la région) Avant le début de l’essai, les parcelles étaient conduites en labour. Les paramètres étudiés sont la fixation du carbone (production de biomasse), le stockage de matière organique dans le sol, l’activité microbienne et tout ça en fonction de la diversité des plantes présentes sur la parcelle.

La diversité d’espèces, paramètre le plus important pour stocker du carbone

Pendant les 9 années de l’étude, le taux de matière organique sur les 5 premiers centimètres de profondeur a augmenté de 27% en moyenne. Mais avec une grande variabilité suivant les modalités.

L’augmentation du taux de matière organique est directement corrélé à la diversité en espèces sur la parcelle. Plus il y a d’espèces dans la prairie, plus le taux de matière organique dans le sol augmente.

L’activité microbienne est le moteur du stockage du carbone

L’étude montre clairement que le stockage du carbone dans le sol est directement corrélé à la biomasse microbienne et à leur activité métabolique. Plus il y a de micro-organismes en activité dans le sol (mesuré par la respiration du sol), plus il y a de stockage de carbone.  

L’activité des micro-organismes et donc le stockage de carbone est lié à la biomasse souterraine. Plus il y a de biomasse en racines et d’exsudats racinaires, plus les micro-organismes sont actifs.

La biomasse aérienne a un effet indirect. D’abord c’est bien sûr la photosynthèse qui permet de produire des racines et des exsudats racinaires. Ensuite la couverture du sol limite l’évaporation, ce qui permet aux micro-organismes d’être actifs plus longtemps.

Les légumineuses ont un effet négatif sur le stockage de matière organique

La présence de légumineuses dans le mélange affecte négativement le stockage de matière organique. Autrement dit, plus on met de légumineuses dans le mélange, moins il y a de stockage de carbone. Une des hypothèses est que les légumineuses ont une biomasse racinaire moins importante que d’autres mélanges par exemple. Donc moins d’exsudats racinaires et un effet dépressif sur les communautés microbiennes.

En résumé

• C'est essentiellement la biomasse souterraine qui produit de l'humus stable.
• L'activité microbienne, la diversité en micro-organisme et le stockage de carbone sont liés
• Et l’activité microbienne est liée à la diversité des espèces présentes sur la parcelle
• Les légumineuses sont moins efficaces que d'autres espèces pour stimuler la vie du sol

Remarque de l’auteur

Dans cette étude, le suivi du stockage du carbone et de l’activité biologique se concentre sur les 5 premiers centimètres. Les légumineuses ont un système racinaire pivotant et une luzerne peut s’enraciner jusqu’à 120 cm. En étudiant tout le profil racinaire, l’intérêt de la légumineuse serait peut-être plus marqué.

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