Au milieu des défis croissants du changement climatique mondial, une compréhension plus approfondie des mécanismes de séquestration du carbone du sol est essentielle pour améliorer la fonction du puits de carbone et la stabilité des écosystèmes terrestres.
La matière organique dissoute (DOM) et la protéine du sol liée à la glomaline (GRSP) sont des composantes vitales du pool de carbone du sol, jouant un rôle critique dans l'accumulation et la stabilisation du carbone organique. Cependant, les modèles de distribution, les caractéristiques dynamiques et les mécanismes de régulation affectant ces composants pendant le développement des écosystèmes à long terme restent mal compris.
Pour résoudre ce problème, des chercheurs du jardin botanique du Sud de la Chine de l'Académie chinoise des sciences ont sélectionné deux chronoséquences de dune côtière couvrant 2 millions d'années – la baie de Jurien, caractérisée par un climat chaud et aride, et Warren, qui présente un climat humide et froid.
Leur objectif était d'analyser systématiquement comment le climat et la pédogenèse influencent les caractéristiques du DOM et du GRSP, et leur impact ultérieur sur la dynamique du carbone organique du sol. Les résultats ont été publiés dans les revues internationales des sciences du sol Catena et Plante et sol.
En utilisant la spectroscopie de matrice d'excitation de fluorescence (EEM) combinée à une analyse factorielle parallèle (PARAFAC), les chercheurs ont découvert que les niveaux d'accumulation DOM et son indice d'humification dans le climat humide et froid de Warren étaient significativement plus élevés que dans la région chaude et aride de Jurien Bay, indiquant une plus grande stabilité de la matière organique. Cette différence provient principalement des variations de l'apport de la végétation, de l'approvisionnement en carbone et de l'environnement du sol.
Une analyse plus approfondie a révélé que pendant les premiers stades du développement des écosystèmes, les concentrations de DOM étaient plus élevées et riches en composants de type protéines et dérivés microbiens, servant de source de nutriments vitaux pour les plantes et les micro-organismes. En revanche, pendant le stade de dégradation, DOM est progressivement passé à des composants plus stables tels que les acides humiques et fulviques, passant de la promotion du renouvellement des nutriments à l'amélioration de la stabilité du pool de carbone.
L'étude a identifié que le GRSP, en particulier l'EE-GRSP, s'accumule de manière significative dans les sols anciens déficients en phosphore, malgré une baisse de la biomasse des champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF). Cette «accumulation contre-intuitive» se produit parce que les plantes augmentent l'allocation du carbone sous terre, ce qui stimule le renouvellement de la biomasse AMF, un processus co-régulé par l'acidité du sol, la stoechiométrie des nutriments et la diversité des plantes mycorhiziennes.
La recherche a confirmé que le GRSP joue un rôle important dans la promotion de l'accumulation et de la stabilisation du carbone organique du sol (SOC), contribuant à maintenir sa fonction de puits de carbone critique, même sous des limitations de nutriments à long terme.
Cette étude est la première à révéler les mécanismes différentiels par lesquels le climat et la pédogenèse régulent l'accumulation de DOM et GRSP, ainsi que leurs fonctions en tant que puits de carbone. Il fournit de nouvelles informations théoriques sur l'évolution spatio-temporelle de l'accumulation et de la stabilisation du carbone du sol dans le contexte du changement global.
