Contrôles liés à l’usage des terres sur la dynamique du carbone organique du sol dans les écosystèmes amazoniens, Brésil

Pourquoi le sol sous l’Amazonie compte

La forêt amazonienne est souvent qualifiée de poumons de la planète, mais un géant plus discret se trouve sous nos pieds : le sol. Cette étude examine comment différentes façons d’utiliser les terres amazoniennes — les laisser en forêt, les convertir en pâturages ou les cultiver — modifient la quantité de carbone stockée dans la couche supérieure du sol. Parce que le carbone du sol aide à réguler le climat et soutient la fertilité nécessaire à l’agriculture et aux forêts, comprendre ces changements est essentiel pour quiconque se préoccupe du changement climatique, de la biodiversité et de l’agriculture durable.

Différentes manières d’utiliser les terres

Les chercheurs se sont concentrés sur une zone de l’Amazonie brésilienne qui comprend des forêts, des pâturages pour le bétail et des terres cultivées. En utilisant 649 échantillons de sol prélevés dans les 30 premiers centimètres, ainsi que des données de sol « historiques », ils ont comparé comment les propriétés du sol variaient selon l’usage des terres. Les sols forestiers contenaient beaucoup plus de carbone organique et d’azote que les sols des pâturages ou des cultures, reflet de décennies d’accumulation de litière, de racines et d’une perturbation minimale. Les terres cultivées, en revanche, affichaient les niveaux de carbone les plus faibles, probablement en raison des labours répétés, du retrait des résidus et de l’exposition du sol au soleil et à la pluie. Les pâturages se situaient généralement entre les deux, stockant plus de carbone que les champs cultivés mais moins que les forêts intactes.

Ce qui fait que certains sols retiennent plus de carbone

Au-delà de la simple mesure du carbone, l’équipe a examiné d’autres caractéristiques du sol telles que la texture (sable, limon et argile), la densité, l’acidité et la capacité des particules du sol à retenir et échanger des nutriments. Deux caractéristiques chimiques se sont distinguées : la capacité d’échange cationique (une mesure du nombre de sites chargés capables de transporter des nutriments) et la saturation en bases (le degré de remplissage de ces sites par certains nutriments). Les sols forestiers présentaient généralement des valeurs plus élevées pour ces propriétés, parallèlement à des stocks de carbone plus riches. Cela suggère que là où les minéraux du sol et la matière organique interagissent fortement, le carbone est plus susceptible d’être protégé sous des formes stables, tandis que certaines conditions nutritives peuvent aussi accélérer sa décomposition.

Apprendre aux ordinateurs à lire le sol

Pour passer de mesures ponctuelles à des cartes continues, les scientifiques ont eu recours à des modèles informatiques avancés. Ils ont entraîné plusieurs algorithmes d’apprentissage automatique — forêts aléatoires (Random Forest), machines à vecteurs de support et réseaux neuronaux — parallèlement à des méthodes statistiques plus traditionnelles, afin de prédire le carbone du sol à partir des variables mesurées du sol et de l’environnement. Après des vérifications croisées rigoureuses, la méthode Random Forest s’est révélée la plus précise, capturant presque toute la variation du carbone du sol à l’échelle du paysage. Alors que les modèles classiques étaient plus faciles à interpréter, ils ne pouvaient pas égaler la puissance prédictive de ces outils plus récents, qui excellent à traiter des relations complexes et non linéaires.

Déceler des motifs et des causes cachées

Parce qu’une forte capacité prédictive ne révèle pas automatiquement la causalité, l’équipe a également utilisé une technique appelée modélisation par équations structurelles. Cela leur a permis de suivre comment la chimie du sol, sa structure physique et les conditions locales contribuent — directement et indirectement — au stockage du carbone. Ils ont constaté que la capacité à retenir les nutriments tendait à augmenter la rétention de carbone, tandis qu’une saturation en bases plus élevée avait souvent l’effet inverse, peut‑être en favorisant l’activité microbienne qui accélère la décomposition de la matière organique. La température du sol et la compaction n’ont joué que des rôles directs mineurs dans le climat relativement uniforme de la zone étudiée, ce qui renforce l’idée que la chimie locale du sol est un levier dominant pour le carbone du sol dans cette partie de l’Amazonie.

Des cartes pour guider les choix futurs

En appliquant le modèle le plus performant aux données spatiales, les chercheurs ont produit des cartes détaillées du carbone du sol sous forêt, pâturage et terres cultivées. Les zones forestières présentaient les stocks de carbone les plus élevés et les plus continus ; les pâturages affichaient des réserves modérées et morcelées ; les terres cultivées avaient les stocks les plus faibles et les plus fragmentés. Ces motifs confirment que le défrichage pour l’agriculture entraîne généralement une perte de carbone du sol, tandis que laisser la terre en forêt ou permettre son retour à la forêt peut reconstituer au fil du temps ce réservoir caché. Les auteurs précisent que leur étude ne couvre que les 30 premiers centimètres du sol et repose sur des relations actuelles qui pourraient évoluer avec le climat ou les pratiques de gestion.

Ce que cela signifie pour les populations et la planète

En termes simples, l’étude montre que maintenir les terres amazoniennes couvertes de forêt — ou du moins les gérer avec soin — aide à stocker davantage de carbone dans le sol, soutenant à la fois la stabilité climatique et la santé des sols. Les modèles informatiques avancés, en particulier Random Forest, offrent un moyen puissant de transformer des mesures de sol dispersées en cartes pratiques susceptibles d’orienter les décisions de conservation et d’agriculture. À mesure que des travaux futurs intègreront des couches de sol plus profondes et un suivi à long terme, cette approche pourrait aider les décideurs et les gestionnaires de territoire à déterminer où la protection ou la restauration des forêts, et l’amélioration de la qualité chimique des sols, apporteront le plus grand bénéfice pour le climat et pour les communautés dépendantes de l’Amazonie.

Citation: Tiruneh, G.A., Righi, C.A., Polizel, J.L. et al. Land-use controls on soil organic carbon dynamics across Amazonian ecosystems, Brazil. Sci Rep 16, 13693 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43978-8

Mots-clés: carbone du sol, forêt amazonienne, changement d’usage des terres, apprentissage automatique, atténuation du climat