Les sols séquestrent trois fois plus de carbone que l'atmosphère, en grande partie grâce aux communautés microbiennes. En effet, leur contribution pèse quatre fois plus lourd que celle des résidus végétaux et animaux (litière).
Pour mieux appréhender le puits de carbone des sols, il faut donc examiner dans quelles proportions le carbone est converti en biomasse microbienne, fixée dans les sols, et relâché dans l'atmosphère, sous forme de CO2, par la respiration de ces microorganismes. Ce point essentiel fait l'objet d'un indicateur appelé « efficacité (microbienne) de l'utilisation du carbone » (acronyme anglais CUE).
Or le carbone organique des sols est aujourd'hui considéré comme constant dans les modèles de cycle du carbone, ce qui introduit un biais potentiel pour les modèles climatiques.
Une approche globale difficile…
Pour en savoir plus, des chercheurs du LSCE ont voulu étudier la variabilité de la CUE microbienne en fonction des conditions environnementales. Pour cela, ils ont déterminé les facteurs susceptibles de l'influencer et ont rassemblé toutes les données expérimentales disponibles, dans une démarche globale, afin de calculer l'impact de variations de la CUE microbienne sur les stocks de carbone organique des sols (simulés).
- La CUE microbienne dépend de la composition des communautés microbiennes et de leur état physiologique, comme de la température et de l'humidité du sol, ou de la disponibilité des nutriments. Autant de facteurs interagissant de manière complexe, qu'il faut prendre en compte dans un modèle de dynamique du carbone organique des sols.
- Les chercheurs ont examiné méticuleusement les différentes méthodes de mesures de la CUE microbienne (comme le marquage isotopique) et les incertitudes qui leur sont attachées, afin de pouvoir comparer des résultats expérimentaux d'origines très diverses.
- Les mesures de terrain sont rares, la plupart des données provenant d'incubations microbiennes en laboratoire. Cette pénurie de données in situ, en particulier dans les forêts tropicales ou les tourbières, pénalise la modélisation de la CUE microbienne à l'échelle mondiale.
Lorsque la CUE microbienne est élevée, le stock de carbone organique des sols est le plus souvent conséquent mais la relation entre ces grandeurs est complexe et varie avec les conditions environnementales.
Un diagnostic affiné à l'échelle d'un écosystème
La prédiction de la CUE microbienne par les modèles biogéochimiques peut par ailleurs être améliorée grâce à des avancées en génomique (modèles génomiques à l'échelle du génome) et à des techniques d'assimilation de données par apprentissage profond, permettant notamment de créer des cartes globales de la CUE microbienne.
En définitive, les climatologues proposent une méthode permettant d'estimer la CUE microbienne d'un écosystème sans mesure directe, sous la forme d'une valeur « diagnostiquée par le modèle ». Cette valeur peut ensuite aider à affiner la prédiction de la dynamique du carbone organique des sols.
Ces travaux sont réalisés dans le cadre d'une bourse ERC.