Influence des cycles humectation-dessiccation sur la minéralisation du carbone : cas de la zone cotonnière du Nord Cameroun
Thèse soutenue le 28 septembre 2015 - Université Montpellier
Document de thèse
Le sol est un compartiment majeur de stockage du carbone organique de l’écosystème terrestre. Il joue un rôle important dans la régulation du climat et la production agricole. Toute variation des flux de carbone entre l’atmosphère et l’écosystème terrestre pourrait avoir un impact important sur l’augmentation de CO2 dans l’atmosphère mais aussi sur la diminution des teneurs en matière organique du sol et donc sur la fertilité des sols.
Au Nord Cameroun, les sols sont souvent exposés à de longues périodes sèches qui alternent avec une saison humide. La période de transition entre ces deux périodes est caractérisée par des pluies très irrégulières qui peuvent durer plusieurs semaines. Ces cycles d’humectation-dessiccation peuvent accentuer la minéralisation du carbone organique du sol et le cycle des éléments nutritifs. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer l’impact des cycles humectation-dessiccation sur la minéralisation du carbone dans un contexte soudano-sahélien.
Pour faire des mesures sur le terrain, il est nécessaire d’étudier la variation sur 24 heures de la respiration du sol après humectation durant une période sèche. Cette mise au point méthodologique a montré que la respiration du sol présente une courbe quadratique au cours de la journée, devenant presque linéaire au cours de la nuit. La température et l’humidité du sol ont permis d’expliquer au moins 73% des variations sur 24 heures. Ces observations ont été utilisées pour proposer une méthode pour estimer la respiration moyenne diurne et nocturne après humectation des sols. La méthode proposée dans cette étude a l’avantage d’être basée sur un nombre réduit de mesure et est par conséquent plus facile à mettre en œuvre pour suivre la respiration du sol sur 24 heures après les premières pluies. Une première étude expérimentale de terrain a permis de montrer que la ré-humectation des sols et le mode de gestion des pailles ont augmenté la minéralisation du carbone des sols. En revanche, la fréquence des cycles humectation-dessiccation des sols sur 50 jours n’a pas augmenté la minéralisation cumulée du carbone des sols.
Au Nord Cameroun, la minéralisation rapide des pailles rend difficile l’augmentation des stocks de carbone du sol par conservation des pailles des cultures précédentes à la surface du sol. Dans une seconde expérimentation de laboratoire, les cycles humectation-dessiccation n’ont pas augmenté la minéralisation du carbone organique du sol et de l’azote par rapport aux sols maintenus humides. Cependant, les émissions de CO2 ont augmenté avec l’addition de paille. Cette addition de la paille marqué a augmenté la minéralisation de la matière organique du sol (priming effet). La minéralisation de la paille a diminué avec les cycles humectation-dessiccation et la quantité de paille restante sur les sols était de 102 µg C g-1 sol sur les sols ré-humectés contre 48 µg C g-1 sol sur les sols maintenus humides. L’absence de cette réponse de la minéralisation du C et N du sol aux cycles humectation-dessiccation pourrait être liée à une baisse de l’activité microbienne durant les périodes de dessèchement et l’absence d’une augmentation soutenue des taux de minéralisation du carbone avec les cycles ultérieurs d’humectation-dessiccation.