Le cycle du Carbone dans l'agrosystème

Le carbone de la matière végétale provient de l'atmosphère : les plantes fixent le CO2 atmosphérique grâce à la photosynthèse, pour produire des composés organiques.

O=42 à 44 %, N=1 à 3 %, K=0.3 à 3 %, P=0,005  à 1 %, H=6 à 7 % , C=40 à 50 %
Composition approximative (en % massiques) d'une matière sèche végétale de feuilles

--> quels sont les éléments chimiques très présents dans la biomasse végétale qui ne sont pas absorbés dans le sol ?

Document sans nom Afficher la réponse
le carbone et l’oxygène, qui proviennent du CO2 atmosphérique.

Le carbone de la matière végétale provient de l'atmosphère : les plantes fixent le CO2 atmosphérique grâce à la photosynthèse, pour produire les composés organiques dont elles sont constituées ou qu'elles consomment pour assurer leur métabolisme.

Le Carbone fixé par photosynthèse a 3 devenirs :

- Pour à peu près la moitié, ce C rejoint l'atmosphère par le biais de la respiration cellulaire des différentes parties des plantes (feuilles, tiges, racines) : c'est la respiration autotrophe.

- l'autre moitié est assimilée dans la biomasse végétale, et à terme, rejoint le sol :

• Sous la forme d'exsudats racinaires : des composés carbonés émis par les racines dans la rhizosphère, qui sont un substrat important pour les microorganismes rhizosphériques, ou

• Sous la forme de détritus, lorsque la matière végétale meurt.

Les 4 stocks du C : CO2 atmosphérique, Biomasse végétale, Matière organique du sol, Biomasse microbienne et animale
Les stocks du C - C.Marsden

Dans le sol, ces différents composés carbonés composent la matière organique du sol, qui joue des rôles très importants dans l'écosystème (voir le grain "Importance de la matière organique du sol"). Au cours du temps, ces matières sont transformées et recyclées, en subissant ce qu'on appelle la décomposition (voir le grain « Décomposition de la matière organique »).

Au final, le carbone quittera le sol :

• soit vers l'hydrosphère, sous forme de particules arrachées avec l'érosion ou sous forme de Carbone Organique Dissous dans l'eau qui percole à travers le sol : il s'agit alors de lixiviation,

• soit pour retourner dans l'atmosphère, sous forme de CO2, après la minéralisation des matières organiques par les organismes hétérotrophes du sol (c'est le devenir majoritaire ; on appelle ce flux de carbone la respiration hétérotrophe).

Photographie :Tas de fumier avant épandage (Wikipédia)
Photographie :Tas de fumier avant épandage (Wikipédia)

Dans un agroécosystème, une partie de la matière végétale (et donc du carbone fixé par la photosynthèse) est exportée hors de la parcelle lors de la récolte. La partie qui n'est pas exportée reste sur place et alimente donc le sol ; on parle de restitutions. Il peut aussi y avoir des apports exogènes de matières organiques, sous la forme de composts ou de fumier par exemple.

Remarque

Le C organique peut rester plus ou moins longtemps dans le sol : on parle de temps de résidence. Ce temps de résidence dépend de la dynamique de minéralisation des matières organiques : en effet, si certaines molécules carbonées arrivant dans le sol sont minéralisées en quelques heures, d'autres peuvent être plus ou moins stabilisées dans le sol sous l'effet de différents processus, et ainsi résister plus ou moins longtemps à la minéralisation

Les processus de minéralisation et de stabilisation de la matière organique, qui sont tous les deux vus comme des processus bénéfiques, semblent donc avoir des effets contradictoires... Alors, minéralisation versus stabilisation : faut-il choisir ?

------

Auteur : Claire Marsden

Médiatisation : Emilie Alaux, Sarah Clerquin