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Fonctions de la matière organique
« Le sol est essentiel à la vie ; il ne pourrait y avoir de vie sans sol et de sol sans vie » écrivait le naturaliste Charles Kellogg (1938). C’est un système complexe, auto-organisé dont la dynamique dépend des interactions entre organismes et environnement (Perry, 1995 ; Lavelle et al. 2007). Le sol se situe à l’interface entre atmosphère, lithosphère, hydrosphère et biosphère. Le sol et sa matière organique représentent un véritable « carrefour multifonctionnel » (Gobat et al. 2010). Ils jouent un rôle essentiel dans la productivité agricole mondiale (Lal et al, 2004) ; constituent l’habitat et le substrat indispensable pour une multitude d’êtres vivants et contrôlent les flux des grands cycles biogéochimiques (cycle de l’eau, cycle du carbone, de l’azote, du phosphore…) ; ils participent à la régulation du climat via l’émission de gaz à effet de serre et la séquestration du carbone, stockant 3,3 fois plus de carbone dans le premier mètre de sol (2500 Gt) que l’atmosphère (760 Gt) ou 4,5 fois plus que la végétation terrestre (560 Gt) (Lal et al., 2004). Le sol joue également un rôle essentiel dans la résilience des écosystèmes, pour ne citer que les principales fonctions et services rendus.
La matière organique du sol représente l’indicateur principal de la qualité des sols, à la fois pour des fonctions agricoles et pour les fonctions environnementales parmi lesquelles la séquestration du carbone et la qualité de l’air (FAO, 2002). Elle est la principale déterminant de l’activité biologique. La quantité, la diversité et l’activité de la faune et des microorganismes sont en relation directe avec sa présence (FAO, 2002). La matière organique et l’activité biologique qui en découle ont une influence majeure sur les propriétés physiques et chimiques des sols. Le carbone des sols affecte aussi la dynamique et la biodisponibilité des principaux éléments nutritifs (FAO, 2002). Les principales méthodes développées pour favoriser l’augmentation de la matière organique du sol sont réalisées actuellement par l’agriculture de conservation impliquant un labour minimal ou un non-labour et une couverture protectrice continue faite de matériel végétal vivant ou mort sur la surface du sol.
Différentes fractions de la matière organique du sol
Selon Gougoulias et al., 2014, les matières organiques du sol (MOS) peuvent être divisées en différents pools en fonction du temps nécessaire à la décomposition complète et du temps de séjour dérivé des produits dans le sol :
Pools actifs : renouvellement jusqu’à un mois ou quelques années ; Pools passifs : renouvellement jusqu’à des milliers d’années.
Les différents compartiments de MOS existant dans le sol ont de temps de résidence différents qui peuvent aller d’un mois à plusieurs années en fonction de la composition biochimique. Ils sont normalement sensibles à différents facteurs à savoir : les apports de résidus végétaux, le climat, la texture, l’agrégation du sol etc.
Les MOS contiennent environ 55 à 60 % de carbone (C) en masse. Dans de nombreux sols, ce carbone (C) comprend la plupart ou la totalité du Carbone Organique du Sol (COS), sauf certains cas où se produisent sous une forme inorganique (carbone minéral) du sol (FAO, 2015). Le COS est divisé en différents pools en fonction de sa stabilité physique et chimique (FAO, 2015 ; O’Rourke et al., 2015) :
Pool rapide (pool labile ou actif) : après l’addition de carbone organique frais au sol, la décomposition entraîne une perte importante de la biomasse initiale en 1-2 années.
Pool intermédiaire : comprends le carbone organique microbiologiquement transformé qui est partiellement stabilisé sur les surfaces minérales et/ou protégées dans les agrégats, avec des temps de rotation compris entre 10 et 100 ans.
Pool lent (pool réfractaire ou stable) : COS fortement stabilisé, entre dans une période de rotation très lente de 100 à> 1 000 ans.
La séparation de COS en différents groupes est largement plus conceptuelle que mesurable et repose sur la facilité d’oxydation du COS ou le degré de stabilisation physique dans les agrégats ou par fixation aux minéraux déterminés par des protocoles analytiques. Bien que les pools de COS soient souvent utilisés pour modéliser la dynamique du carbone. Le COS et le MOS devraient donc également être considérés comme un continuum de matière organique à tous les stades de transformation et de décomposition ou de stabilisation (Lehmann et Kleber, 2015).
Séquestration du carbone organique
Sol : Grand réservoir du carbone
Le pool C du sol constitue un réservoir global majeur comprenant à la fois des composants du carbone organique du sol (COS) et du carbone inorganique du sol (CIS). Le pool COS consiste en « un mélange de résidus végétaux et animaux à divers stades de décomposition de substances synthétisées microbiologiquement et/ou chimiquement à partir des produits de dégradation et des corps de micro-organismes vivants et de petits animaux et de leurs produits en décomposition » (Schnitzer, 1991). Le CIS comprend des minéraux élémentaires de type C et de carbonate d’origine primaire et secondaire. Les carbonates primaires sont dérivés du matériau de base et les carbonates secondaires sont formés par la réaction du CO2 atmosphérique avec Ca 2+ et Mg 2+ (Lal et Kimble, 2000). La teneur du COS est estimée à environ 1500 Pg à 1 m de profondeur, 2000 Pg à 2 m de profondeur et 2340 Pg à 3 m de profondeur . En comparaison, le pool CIS est estimé entre 750 et 950 Pg à 1 mètre de profondeur . Les données disponibles sur le pool SIC sont très variables, probablement en raison de la faible base de données et du manque de méthode standard.
Effet du Changement climatique sur le carbone organique du sol
L’impact du changement climatique sur la stabilité du carbone organique du sol (COS) reste une source majeure d’incertitude pour la prévision de la concentration en CO2 atmosphérique future (Lefèvre. R, 2015).
Les microorganismes du sol sont des acteurs majeurs du fonctionnement biogéochimique du sol, de nombreuses études ont porté sur l’impact potentiel de la température sur les communautés microbiennes du sol dans le cadre du changement climatique. Beaucoup de ces études ont porté leur attention sur l’évolution de la biomasse microbienne totale. Certains auteurs n’ont constaté aucun impact significatif sur la biomasse microbienne d’une augmentation artificielle de la température du sol de quelques degrés (Schindlbacher et al,.2011) et/ou de variations de la température observées chez différents sols.
D’autres auteurs constatent que la biomasse microbienne totale a tendance à diminuer quand la température augmente (Cooper et al., 2011) et suggèrent que le déclin de la biomasse puisse être attribué à un stress thermique.
La température et les précipitations sont les facteurs les plus importants qui contrôlent la dynamique du COS (Deb et al., 2015).
Défis de la séquestration de carbone organique du sol
Les défis de la séquestration du carbone organique du sol (COS) et sa préservation sont nombreux. Dans cette section, nous allons vous présenter les différents obstacles à l’adoption de mesures pertinentes et les facteurs abiotiques qui entravent la séquestration COS. On peut résumer ces défis de la séquestration du carbone organique du sol en ces termes :
obstacles à l’adoption des mesures d’adaptation et d’atténuation aux changements climatiques: Vu les développements technologiques tels que les nouvelles variétés de cultures, les techniques de conservation des eaux et des sols, et la maitrise des systèmes d’irrigation sont considérés comme des outils efficaces pour l’adaptation et l’atténuation aux changements climatiques dans les domaines agricoles ; souvent l’une des barrières à l’adoption de mesures d’atténuation et d’adaptation est due aux manquantes de technicité et technologie agricoles (FAO, 2015). Ces obstacles à l’adoption sont particulièrement visibles dans les régions les moins développées, comme dans le cadre de l’Afrique subsaharienne (Antwi-Agyei, 2012), où les agriculteurs ont peu ou pas accès à ces outils. Ces limitations peuvent être des barrières où les agriculteurs n’auront pas une agriculture résiliente et n’améliore guère la sécurité alimentaire. Donc il est nécessaire de mettre en place des pratiques d’atténuation et d’adaptation qui favorisent la séquestration COS (Antwi-Agyei, 2012).
Les obstacles à la connaissance se traduisent aux manques d’information et/ou de sensibilisation, qui constituent l’un des principaux facteurs à la réduction de la dégradation des terres, à l’amélioration de la productivité agricole et à l’adoption d’une gestion durable des terres chez les petits agriculteurs (Liniger et al., 2011).
Obstacles liés aux sources de Financement : Les barrières financières constituent l’un des principaux obstacles qui limitent la mise en œuvre des stratégies d’adaptation (Antwi-Agyei, 2012 ; Antwi-Agyei et al., 2015). En fait, toute forme d’adaptation aux changements climatiques et d’atténuation entraîne des coûts financiers directs et/ou indirects. Un exemple de coût direct de l’adaptation au changement climatique serait l’utilisation de variétés de cultures améliorées et coûteuses qui offrent une tolérance à des conditions de croissance défavorables ou l’application d’intrants hors ferme et riches en carbone. En revanche, les coûts indirects incluent des pratiques qui nécessitent des coûts élevés tels que des investissements importants dans le temps qui pourraient générer des activités génératrices de revenus. Selon l’étude réalisée par Takahashi et al. (2016) sur les obstacles que les agriculteurs éprouvent dans l’adoption de mesures adaptées au changement climatique, la réponse la plus fréquente concerne la considération économique, en particulier le risque économique relatif de la mise en œuvre d’une nouvelle pratique ou l’imprévisibilité de l’évolution des conditions du marché en ce qui concerne le changement climatique. Par conséquent, le financement est considéré comme un moteur principal des pratiques des agriculteurs (Takahashi et al., 2016).
Table des matières
1. Introduction
1.1 Contexte et justification de l’étude
1.2 Objectifs du travail
1.2.1 Objectif général
1.2.2 Objectifs spécifiques
2. Chapitre I : Synthèse Bibliographique
2.1. Présentation de la zone de l’étude
2.1.1 Situation géographique
2.1.2 Climat
2.1.3 Sols
2.1.4 Végétation
2.1.5 Situation socio-économique
2.2 Définitions des concepts
2.3 Matière Organique dans le sol
2.3.1 Fonctions de la matière organique
2.3.2 Différentes fractions de la matière organique du sol
2.4 Séquestration du carbone organique
2.4.1 Sol : Grand réservoir du carbone
2.4.2 Effet du Changement climatique sur le carbone organique du sol
2.4.3 Défis de la séquestration de carbone organique du sol
3. Chapitre II : Matériel et Méthode
3.1 Méthodologie
3.1.1 Choix du site
3.1.2 Caractérisation des unités des gestions de terres
3.1.3 Plan d’échantillonnage des sols
3.1.4 Méthodes d’analyses
3.2 Traitement de données
4. Chapitre III : Résultats et Discussion
4.1 Présentation des résultats
4.1.1 Résultat des analyses de sols dans la zone de mise en défens
4.1.2 Résultat des analyses de sols dans la zone du parc agroforestier
4.2 Comparaison de deux unités spatiales (Mise en défens & Parc agroforestier)
5 Discussion
Conclusion et Perspectives
Références bibliographiques
ANNEXE
