Les traits racinaires et les champignons mycorhiziens modèrent les effets de l’azote réactif et du réchauffement sur le carbone organique du sol

Pourquoi la vie cachée des racines compte

Les sols stockent plus de carbone que l’atmosphère et toutes les plantes réunies, et une grande partie de ce carbone arrive par les racines des plantes et leurs partenaires fongiques. Cette étude pose une question apparemment simple mais aux fortes implications climatiques : à mesure que la pollution azotée d’origine humaine augmente et que le monde se réchauffe, les sols des prairies continueront-ils à séquestrer du carbone ou commenceront-ils à en rejeter davantage dans l’air ? En zoomant sur les fines racines des plantes et les champignons microscopiques qui les enrobent, les auteurs dévoilent comment de subtiles modifications souterraines peuvent faire basculer l’équilibre entre stockage et relâchement du carbone.

Une prairie comme banc d’essai vivant

Les chercheurs ont mis en place une expérience à long terme dans une prairie semi-aride du Plateau de Loess en Chine. Ils ont apporté de l’azote réactif supplémentaire, similaire à un engrais ou à une pollution atmosphérique, et ont utilisé des chambres transparentes pour réchauffer doucement l’air et le sol d’environ 2 °C. Sur plusieurs années, ils ont suivi les réponses des plantes, des racines et du sol. Ils ont mesuré la croissance aérienne et souterraine des plantes, observé quels types de plantes prospéraient, et utilisé des outils ADN pour identifier les champignons souterrains appelés mycorhizes arbusculaires qui forment des partenariats intimes avec les racines. Pour suivre la trajectoire du carbone dans le sol, ils ont aussi utilisé une forme lourde et inoffensive du carbone (¹³C) comme traceur, ce qui leur a permis de distinguer le carbone nouveau entrant dans le sol du carbone plus ancien déjà présent.

Les plantes changent de stratégie sous terre

L’apport d’azote a agi comme un engrais qui a remodelé la communauté végétale. La prairie est passée d’une dominance de plantes herbacées à feuilles larges (plantes non graminoïdes) à une dominance de graminées. Parallèlement, les plantes ont modifié leur investissement racinaire. Avec plus d’azote disponible, les racines sont devenues plus riches en azote, plus longues par unité de masse, avec une plus grande surface mais une densité tissulaire plus faible, des traits associés à une croissance rapide et une durée de vie courte. Le réchauffement, en revanche, a tendance à favoriser des racines plus épaisses et plus courtes avec moins de surface, reflétant une stratégie mieux adaptée à des conditions plus sèches et plus chaudes. Ces changements ont créé un compromis fondamental : les plantes peuvent soit construire des racines denses et durables et s’appuyer fortement sur des partenaires fongiques, soit produire des racines moins coûteuses et à vie courte et dépendre moins des champignons.

Les partenaires fongiques évoluent et la protection du sol s’affaiblit

Les mêmes facteurs qui ont remodelé les racines ont aussi modifié leurs alliés fongiques. L’ajout d’azote a réduit à la fois la quantité de tissu fongique colonisant les racines et les réseaux fongiques dans le sol environnant. Il a également déplacé la communauté fongique, éloignant les groupes qui forment typiquement des filaments plus épais et plus riches en carbone vers des groupes aux filaments plus fins et plus étendus qui exigent moins de carbone de la plante. Le réchauffement a en outre diminué la biomasse fongique, surtout en conditions sèches. Ces changements sont importants car racines et champignons aident à agglomérer les particules du sol et à lier la matière organique aux minéraux, formant un réservoir de carbone protégé qui peut rester dans le sol pendant des décennies ou davantage. Quand les racines denses et certains champignons déclinent, les agrégats du sol se relâchent et le carbone devient plus accessible aux microbes.

Moins de carbone entre, plus en sort

En suivant le traceur ¹³C, l’équipe a constaté que tant les apports d’azote que le réchauffement réduisaient la quantité de carbone nouveau d’origine végétale entrant dans le sol via les racines et les champignons. Ils réduisaient également la part de ce nouveau carbone qui finissait solidement liée aux minéraux, une forme particulièrement stable connue sous le nom de carbone organique associé aux minéraux. Parallèlement, l’azote supplémentaire a accéléré la décomposition des résidus végétaux ajoutés lorsque racines et champignons étaient présents, indiquant que les nouvelles racines plus fines et à renouvellement rapide et les communautés fongiques altérées stimulaient les microbes à décomposer la matière organique plus vite. Les mesures des restes microbiaux et du carbone lié aux minéraux ont toutes deux décliné sous l’effet de l’azote et du réchauffement, ce qui signale que non seulement moins de carbone était stocké, mais que certaines des structures protectrices existantes s’érodaient.

Ce que cela signifie pour le climat et la gestion des terres

Pris ensemble, les résultats montrent que l’augmentation de la pollution azotée et le réchauffement font plus que simplement stimuler ou réduire la croissance des plantes : ils reconfigurent le partenariat souterrain entre racines et champignons de manière à compromettre la capacité des sols à stocker du carbone. Les plantes évoluent vers des systèmes racinaires plus rapides et plus fuyants et vers des partenaires fongiques moins protecteurs, tandis que les décomposeurs microbiens gagnent plus facilement l’accès au carbone auparavant protégé. Pour les prairies en première ligne du changement global, cela signifie que les sols pourraient devenir un frein moins efficace au réchauffement climatique que ne le supposent de nombreux modèles. Prendre en compte ces compromis racines–champignons sera essentiel pour prévoir combien de carbone les sols futurs pourront contenir et pour concevoir des pratiques d’utilisation des terres et d’engrais qui aident à maintenir le carbone dans le sol.

Citation: Qiu, Y., Zhao, Y., Wang, B. et al. Root traits and mycorrhizal fungi mediate reactive N and warming impacts on soil organic carbon. Nat Commun 17, 3184 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69301-7

Mots-clés: carbone organique du sol, racines des prairies, champignons mycorhiziens, dépôt d’azote, réchauffement climatique