Une nouvelle méthode promet des estimations précises et efficaces du carbone du sol

Jul 05, 2023

Le sol de la Terre contient d'importantes réserves de carbone, encore plus que l'atmosphère. Une partie importante de ce carbone du sol est sous forme organique (carbone lié au carbone), appelé carbone organique du sol (COS). Cependant, le COS a toujours été considérablement réduit par l’activité agricole, libérant ce carbone dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone, contribuant ainsi au changement climatique.

Pour surveiller et gérer durablement les stocks de COS dans le cadre d’une utilisation des terres agricoles, il est essentiel de disposer d’un moyen précis de mesurer le COS. Cependant, les méthodes actuelles permettant d’estimer avec précision le COS nécessitent beaucoup de ressources et de coûts.Dans leur nouvelle étude, publié dans Geoderma, les chercheurs de l'Agroecosystem Sustainability Center (ASC) ont testé une nouvelle méthode d'échantillonnage dans l'espoir d'améliorer la capacité d'estimer les stocks de COS.

Les recherches antérieures de l'équipe suggéraient que les informations spatiales facilement disponibles dans les bases de données publiques pourraient améliorer l'efficacité de l'échantillonnage du COS dans les champs agricoles. Cette étude, dirigée par Eric Potash de l'ASC, chercheur scientifique au Département des ressources naturelles et des sciences de l'environnement (NRES) de l'Université de l'Illinois (U de I) Urbana-Champaign, a testé cette hypothèse dans huit domaines de l'Illinois et du Nebraska.

La mesure du SOC est difficile en raison de sa variabilité. Le stock de SOC sur deux sites distants de quelques mètres seulement peut différer considérablement. Cela signifie que de nombreux emplacements doivent être échantillonnés pour estimer le stock total de COS, ce qui se traduit par beaucoup de travail en laboratoire et sur le terrain.

« Des études antérieures, dont celle que nous avons réalisée il y a un an, ont proposé des moyens de réduire le nombre d'échantillons nécessaires », a déclaré Potash. « Mais on ne savait pas à quel point ces méthodes étaient plus efficaces. Nous mettons ces méthodes à l’épreuve à l’aide d’un nouvel ensemble de données de haute qualité constitué par notre équipe de recherche.

L’équipe a découvert que les stocks de COS dans les champs agricoles peuvent être mesurés plus efficacement en utilisant une méthode appelée échantillonnage doublement équilibré, qui prend en compte les informations auxiliaires disponibles dans les cartes d’altitude, les images satellite et les enquêtes précédentes. L'échantillonnage doublement équilibré est une stratégie moderne qui améliore la méthode classique d'échantillonnage stratifié en sélectionnant des emplacements plus représentatifs du terrain en termes de ces informations auxiliaires.

"Quantifier les stocks de carbone du sol grâce à l'échantillonnage du sol est une tâche difficile et coûteuse, mais notre approche s'est avérée réduire le nombre d'échantillons de sol nécessaires d'un taux très prometteur de 30 pour cent", a déclaré Kaiyu Guan, chef de projet et co-auteur, directeur fondateur de ASC et professeur associé au NRES. "Nous pensons qu'il s'agit d'une avancée significative pour améliorer l'efficacité de l'échantillonnage des sols et qu'elle devrait être encouragée dans les pratiques futures par les développeurs de projets carbone ou les chercheurs."

Le travail est rendu possible grâce à des échantillons de sol uniques à haute résolution collectés sur le terrain par des scientifiques de différents projets.

"Je suis heureux que notre travail acharné et nos données d'échantillonnage de sol collectées permettent le développement de cette approche", a déclaré DoKyoung Lee, un autre co-auteur et professeur de sciences végétales à l'Université de l'I.

L'équipe a rendu ses méthodes et ses données accessibles au public afin que la communauté scientifique puisse bénéficier et collaborer à l'amélioration de la compréhension du SOC.

« Je suis particulièrement heureux que nous partagions publiquement les données de cette étude », a déclaré Potash. « J’espère que cela favorisera une collaboration accrue pour accélérer les progrès dans la recherche sur le carbone du sol. »

Outre Potash, Guan et Lee, les co-auteurs de cette publication comprennent Andrew Margenot, professeur agrégé de Crop Sciences et directeur associé de l'ASC ; Arvid Boe, professeur d'agronomie, d'horticulture et de sciences végétales à la South Dakota State University ; Michael Douglass, technicien de recherche ASC et Crop Sciences ; Emily Heaton, professeur de sciences végétales ; Chunhwa Jang, chercheur postdoctoral en sciences des cultures ; Virginia Jin, pédologue de recherche USDA-ARS à l'Université du Nebraska ; Nan Li, associée de recherche postdoctorale ASC et Crop Sciences ; Rob Mitchell, agronome de recherche de l'USDA et professeur adjoint d'agronomie à l'Université du Nebraska ; Nictor Namoi, assistant de recherche diplômé ASC et Crop Sciences ; Marty Schmer, agronome de recherche USDA-ARS à l'Université du Nebraska ; Sheng Wang, professeur adjoint de recherche ASC et NRES ; et Colleen Zumpf, spécialiste de la bioénergie et des services écosystémiques au Laboratoire national d'Argonne.