Sols noirs : le carbone des sols et le seuil de réchauffement des Mollisols

Des scientifiques observent depuis longtemps les meilleurs sols céréaliers de la planète se vider de leur carbone, avec une idée qui paraissait évidente : plus un endroit se réchauffe vite, plus la fuite s’accélère. Depuis des décennies, des modèles fondés sur cette hypothèse projettent des pertes de carbone des sols.

Un nouveau bilan consacré aux terres agricoles en sols noirs du monde entier révèle pourtant une inflexion. Au-delà d’un certain rythme de réchauffement, ces sols ne continuent pas à perdre du carbone : ils commencent à en regagner.

Les sols noirs perdent du carbone

Ces terres sombres ont un nom scientifique : les pédologues les appellent des Mollisols. Ce sont les sols noirs profonds et fertiles qui soutiennent une grande partie de la production mondiale de céréales et concentrent une fraction importante du carbone stocké dans les terres cultivées, comme le montre une analyse récente.

Selon une nouvelle étude mondiale, le carbone de surface des Mollisols a reculé de près de 6% en trois décennies. La baisse est bien réelle, mais son rythme a diminué avec le temps, signe que le schéma n’était pas aussi simple qu’on le pensait.

Xiangtian Meng, auteur principal et chercheur en sciences du sol à l’Académie chinoise des sciences (CAS), a mené ces travaux avec des collègues répartis sur trois continents. Ensemble, ils ont suivi le carbone des sols noirs à une échelle rarement explorée jusque-là.

Cette perte n’a rien d’abstrait : si l’on retire suffisamment de carbone, la couche superficielle sombre s’amincit. Un prélèvement réalisé aujourd’hui peut alors contenir moins de carbone que celui provenant du même champ il y a plusieurs décennies.

Mesurer le carbone des sols

Établir un chiffre global de ce type, à l’échelle de la planète, est plus complexe qu’il n’y paraît.

Les chercheurs ont prélevé plus de 5,000 échantillons de sol dans les régions de sols noirs du monde entier, puis ont complété ces données grâce à des décennies d’images satellites.

Les échantillons indiquent précisément ce que contient le sol à un point donné. Les satellites, eux, comblent les vides entre ces points en lisant la surface sur des étendues agricoles qu’aucune équipe ne pourrait couvrir intégralement au sol.

En combinant ces deux sources, l’équipe a pu reconstituer l’évolution du carbone à l’échelle mondiale, champ par champ. Restait alors à confronter cette évolution à une variable clé : la vitesse du réchauffement.

C’est lors de cette mise en regard que la surprise est apparue. Le lien entre changement de carbone et rythme de réchauffement ne suit pas la droite supposée par de nombreux modèles climatiques.

L’étrange inversion

Le réchauffement du sol et l’activité microbienne vont généralement de pair. Quand la terre se réchauffe, les microbes consomment plus vite la matière organique ancienne, la décomposent et rejettent du dioxyde de carbone - un mécanisme confirmé depuis des années par des expériences de réchauffement.

Logiquement, davantage de réchauffement devrait donc entraîner davantage de pertes de carbone. En dessous d’un certain rythme, c’est exactement ce que montrent les données. Mais au-delà d’un seuil, la tendance s’inverse : des sols qui perdaient du carbone se mettent, en moyenne, à en gagner.

Ce point de bascule se situe à un peu plus d’un demi-degré Fahrenheit (0.28°C) de réchauffement par décennie. Avant cette étude, personne n’avait tracé un tel seuil à l’échelle des sols noirs mondiaux - un phénomène facile à manquer si l’on part du principe que les pertes ne font que s’aggraver à mesure que la planète se réchauffe.

La raison de cette inversion, en revanche, échappe aux seules données. Une hypothèse est qu’un réchauffement plus rapide stimule suffisamment la croissance des plantes pour dépasser le carbone relâché par les microbes. Une croissance accrue signifie davantage de racines et plus de résidus végétaux retournant au sol.

Pour l’instant, cette explication n’est pas démontrée. L’étude décrit le motif avec une grande robustesse, mais le mécanisme reste une question ouverte.

Le froid d’abord

Le seuil n’est pas uniforme selon les régions. Il est plus élevé dans les zones plus chaudes proches de l’équateur : ces sols nécessitent un coup de réchauffement plus marqué avant de basculer vers un gain net de carbone.

À l’inverse, les ceintures céréalières froides semblent avantagées. Les sols noirs de la ceinture nord - ceux qui gèlent fortement chaque hiver - atteignent l’inversion plus tôt, avec moins de réchauffement.

La carte qui en résulte est déroutante : des régions longtemps considérées comme les plus vulnérables à la perte de carbone pourraient être les premières à voir la tendance se retourner, tandis que des zones plus chaudes continueraient à se vider plus longtemps.

Cap sur 2050

Si l’on prolonge la relation récemment observée entre climat et sol, l’équilibre bascule davantage avec le temps. Dans un scénario d’émissions modéré, près des deux tiers des terres cultivées en sols noirs pourraient franchir le seuil de réchauffement d’ici 2050.

Ce serait un tournant pour des terres que l’agriculture a appauvries en carbone pendant des générations - une perte que des travaux antérieurs reliaient au labour de prairies riches en carbone. Paradoxalement, un climat qui se réchauffe pourrait rendre une partie de ce carbone.

Cela ne signifie pas que le réchauffement soit une bonne nouvelle pour ces sols. Même après le seuil, les gains paraissent modestes au regard du carbone déjà perdu, et un réchauffement plus rapide apporte aussi son lot de difficultés pour les cultures qui poussent au-dessus.

Ce que les scientifiques en retirent

La nouveauté est la suivante : l’ancien cadre interprétait le réchauffement comme une fuite à sens unique, qui empire à chaque degré supplémentaire. Cette étude indique que la courbe se courbe : au-delà d’un certain rythme, les sols noirs commencent à accumuler du carbone plutôt qu’à en perdre.

Cela modifie ce qu’il faut attendre des modèles. Les projections qui supposent une baisse continue du carbone des sols à mesure que le monde se réchauffe risquent de mal évaluer ces régions. Elles pourraient surestimer les pertes dans le Nord où le réchauffement s’accélère, tout en passant à côté d’un rebond partiel.

Pour la recherche, ce seuil devient une cible à vérifier et à intégrer dans des prévisions plus fines de la quantité de carbone que les terres retiendront. Pour les millions de personnes qui dépendent de ces sols, c’est une information rare : la trajectoire peut s’infléchir dans les deux sens.