Renouvellement du carbone profond des sols cultivés : une estimation par compilation de données isotopiques

L’article présente une estimation du renouvellement à moyen terme (dizaines d’années) du carbone profond des sols cultivés. Objectifs. Le stockage de carbone sous forme organique dans les sols est un moyen de limiter l’augmentation du CO2 global et le réchauffement climatique. L’objectif est de proposer une première quantification du renouvellement des horizons profonds (> 30 cm) qui contiennent environ la moitié du carbone organique des sols. Méthode. Nous avons effectué une synthèse d’études de la dynamique du carbone de 41 profils où le renouvellement du carbone est quantifié grâce au traçage isotopique par les abondances naturelles en carbone-13. Résultats. Le renouvellement du carbone profond est en moyenne quatre fois plus lent qu’en surface, mais le flux de renouvellement n’est pas négligeable. La distribution moyenne du flux annuel d’apport de carbone aux matières organiques est de 81 % dans l’horizon 0-30 cm et 19 % dans la couche 30-100 cm, avec une erreur standard de ± 4 %. À plus long terme (20 ans), le sous-sol (30-100 cm) contient en moyenne 23 % du carbone récent du sol. Conclusions. Les matières organiques profondes ne doivent pas être négligées dans les bilans de C et N en réponse à différentes pratiques agricoles, et nous proposons une approximation simple pour ces bilans. Dans le futur, les estimations des évolutions temporelles du stock de carbone profond des sols et de leurs facteurs de variation devront s’appuyer sur les essais agronomiques de longue durée ou la modélisation calée sur des sites fortement instrumentés, et être accompagnées de descriptions pédologiques détailléesThis study is an estimate of medium-term renewal (decades) of deep carbon in cultivated soils. Objectives. Sequestration of organic carbon in soils is a way to mitigate the global rise in CO2 and warming. Deep horizons (> 30 cm) contain about half of the soil organic carbon but, in agriculture, deep organic carbon and nitrogen are often neglected when the balance of these elements is calculated. Our goal in this study was to propose a quantification of deep C turnover. Method. We collected data from 41 profiles, where C turnover was studied using the natural 13C labeling technique. The studied cropping systems were basically tropical and temperate C4 plant monocultures. Results. Deep carbon (30–100 cm) turnover was on average four times slower than in topsoil (0–30 cm), but renewal was significant. The average depth-distribution of the carbon flux to organic matter build-up was 81% in the layer at the 0–30 cm level and 19% in the layer at 30–100 cm, with a standard error of ± 4%. Over the longer term (20 years), subsoil at 30–100 cm contained on average 23% of the recent soil carbon accumulated in the first meter. Conclusions. Deep organic matter should not be overlooked when considering the balance of C and N and we therefore propose a simple method for an initial first assessment. In the future, further estimates of the temporal evolution of the deep carbon stock and its factors of variation should be based on long-term agronomic experiments or modeling parameterized on heavily instrumented sites, and should be accompanied by detailed pedological descriptions