Des rotations plus longues et plus diversifiées de cultures fertilisées avec du fumier de bétail présentent de nombreux avantages environnementaux, mais la séquestration du carbone n’en fait pas partie, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Iowa State University.
Les constatations, publié ce mois-ci dans Durabilité de la naturecontredisent des hypothèses de longue date et pourraient avoir des implications sur diverses initiatives de marché du carbone conçues pour aider à atténuer le changement climatique, a déclaré Wenjuan Huang, professeur adjoint d’écologie, d’évolution et de biologie des organismes.
« Dans un système de culture diversifié, il y a plus d’apport de carbone. Nous avons donc pensé qu’il y aurait plus de carbone stocké dans le sol. Mais en réalité, les niveaux de carbone dans le sol n’ont pas changé sur 20 ans, même si ces pratiques de gestion régénératrice sont toujours utiles. d’autres manières », a déclaré Huang, l’un des principaux co-auteurs de l’étude.
L’étude est basée sur les données recueillies lors d’un essai sur le terrain en cours à Marsden Farm, dans l’État de l’Iowa, juste à l’est de Boone, qui compare depuis 2001 une rotation traditionnelle de deux ans maïs-soja à des systèmes de trois et quatre ans qui se mélangent en un an ou deux de luzerne, de trèfle ou d’avoine et remplacez la majeure partie de l’engrais azoté synthétique pour le maïs par du fumier de bétail.
Une plus grande variété de racines et l’ajout de fumier augmentent l’apport de carbone au cours des rotations de trois et quatre ans. Mais mettre plus de matière organique dans le sol stimule également l’activité microbienne, ce qui stimule la décomposition et provoque une augmentation des émissions de dioxyde de carbone qui peut contrecarrer l’augmentation de l’apport de carbone.
Les échantillons de terre végétale et les carottes d’un peu plus de 3 pieds de profondeur présentaient des niveaux de carbone organique dans le sol similaires dans les trois types de parcelles d’essai, tandis que les carottes de sol provenant de systèmes de culture diversifiés produisaient plus de dioxyde de carbone lorsqu’elles étaient incubées en laboratoire pendant un peu plus d’un an. année.
En analysant les isotopes stables du carbone dans les émissions du noyau du sol, les chercheurs ont découvert que la dégradation intensifiée lors de rotations plus longues n’utilisait pas seulement les apports supplémentaires de carbone. Tous les échantillons dégageaient des niveaux similaires de dioxyde de carbone provenant des résidus de plants de maïs, même si le maïs était cultivé plus fréquemment au cours de la rotation standard de deux ans. Cela montre que la décomposition accélérée dans les systèmes de culture diversifiés se nourrit en partie de la matière organique plus ancienne provenant des plants de maïs précédents, a déclaré Huang.
La nouvelle méthode de recherche du carbone utilisée dans l’étude pourrait aider les chercheurs – et les marchés du carbone – à améliorer leurs modèles de prévision des changements de carbone dans les sols.
« Les isotopes améliorent notre compréhension de la durée pendant laquelle le carbone peut rester dans le sol. Dans un sens, nous pouvons demander aux microbes du sol ce qu’ils ont mangé pour le dîner », a déclaré Steven Hall, co-auteur de l’étude et aujourd’hui professeur adjoint à l’Université du Wisconsin-Madison. , qui a initié et dirigé l’étude lors de son précédent poste à l’Iowa State.
Même sans séquestrer davantage de carbone, les systèmes de culture diversifiés peuvent avoir un impact positif sur le climat. La matière organique du sol, qui se décompose plus rapidement, produit également davantage d’azote dont les cultures ont besoin pour prospérer, en particulier le maïs. L’azote organique est converti en azote inorganique nourrissant les plantes à un taux environ 70 % plus élevé dans les échantillons de sol à rotation plus longue, ont découvert les chercheurs.
La disponibilité accrue d’azote dans les systèmes de culture diversifiés a aidé le fumier à supplanter suffisamment d’engrais synthétiques pour réduire les émissions d’oxyde d’azote, un puissant gaz piégeant la chaleur, d’un équivalent de dioxyde de carbone estimé à 60-70 %. Cela pourrait également être un facteur pertinent à prendre en compte par les marchés du carbone, a déclaré Huang.
« Le compromis entre l’accumulation de carbone et l’approvisionnement en azote est important », a déclaré Huang.
Plus d’informations :
Bo Yi et al, Systèmes de culture diversifiés avec accumulation limitée de carbone mais apport accru d’azote, Durabilité de la nature (2025). DOI : 10.1038/s41893-024-01495-4