Impact du travail du sol sur les bilans de carbone à long terme : analyse d'essais de longue durée et modélisation

La concentration atmosphérique de CO2 a considérablement augmenté depuis l’ère industrielle et contribue majoritairement au changement climatique. L’agriculture peut jouer un rôle important dans la mitigation des émissions de CO2 à travers des pratiques culturales qui stockent du carbone dans les sols. Le travail du sol est souvent considéré comme une des pratiques culturales qui ont le plus d’impact sur les stocks de C. Cependant, l’effet de la réduction du travail du sol sur la séquestration de carbone reste sujetà controverse. L’objectif principal de ce travail de thèse est étudier l’effet à long terme de différents systèmes de travail du sol sur les stocks de C et leur dynamique. Nous nous sommes appuyés sur 2 essais de long terme conduits à la station expérimentale de Boigneville par Arvalis-Institut du Végétal. Dans l'essai A, initié en 1970, nous avons examiné l’impact de trois systèmes contrastés de travail du sol (FIT = labour, ST = travail superficiel et NT = semis direct) sur l'évolution des stocks de C calculés à masse de sol équivalente. Dans l'essai E, deuxsystèmes de travail du sol (FIT et NT) ont été établis en 1991 et maintenus jusqu’à 2011. En 2005, la moitié des parcelles de chaque système a été convertie: du semis direct vers labour et vice versa. Nous avons conduit une incubation afin d’évaluerla minéralisation du C et le priming effect en fonction du mode de travail du sol (après 40 ans de différentiation) et de la disponibilité en nutriments dans le sol. Enfin, nous avons simulé l’évolution des stocks de C et déterminé les taux de minéralisation effectif et potentiel grâce à une approche de modélisation inverse avec le modèle AMG multicouche. Les résultats montrent que le travail réduit du sol dans l'essai A a permis de séquestrer du C (par rapport au labour) au cours des 28 premières années, mais que cette différence a disparu au cours des 13 années suivantes puisque les stocks mesurés après 1998 n'étaient pas significativement différents. La cinétique de séquestration n'était donc ni linéaire, ni monotone. Dans l’essai E, les alternances de mode de travail du sol n’ont pas engendré de différences significatives de stocks de C et N au bout de 6 ans de conversion. L'étude faite en incubation montre que le taux de minéralisation spécifique dépend du travail de sol et de la couche de sol, alors que le priming effect (mesuré à apport de cellulose fixé) n'en dépend pas. Par contre il dépend de la disponibilité en nutriments. Le modèle AMG multicouche a permis de bien simuler l'évolution des stocks C, C3 et C4 de chacune des 4 couches de sol considérées sur 0-28 cm. Le taux de minéralisation effectif du carbone diminue avec la profondeur dans tous les traitements et est légèrement supérieur dans le labour si l'on considère la profondeur 0-28 cm. Ce travail montre l’intérêt des analyses diachroniques des études à long terme afin de prédire la dynamique de stockage et séquestration du C