La productivité primaire nette orchestre les sources d’incertitude qui régissent le carbone organique des sols à l’échelle mondiale sous changement d’usage des terres

Pourquoi le sol sous nos pieds compte

Les sols contiennent silencieusement plus de carbone que l’ensemble des plantes et de l’atmosphère réunies, ce qui en fait un levier puissant dans la lutte contre le changement climatique. Lorsque nous défrichons des forêts, étendons les terres agricoles ou plantons de nouveaux arbres, nous modifions la quantité de carbone qui entre et sort du sol. Pourtant, les scientifiques ne s’accordent pas encore sur la question de savoir si ces transformations des terres font des sols une source nette ou un puits net de carbone pour la planète. Cette étude explore cette énigme et montre que la croissance annuelle des plantes est la principale source de désaccord dans les modèles mondiaux de changement du carbone des sols.

Modifier le visage de la terre

Au cours du siècle dernier, les humains ont transformé environ un tiers de la surface terrestre de la Terre par la déforestation, l’agriculture, le pâturage, l’urbanisation et la plantation d’arbres. Ces changements, appelés changements d’usage et de couverture des terres, modifient l’équilibre entre le carbone entrant dans les sols via la croissance végétale et le carbone quittant les sols par la décomposition. Quand des forêts sont converties en terres cultivées, par exemple, des saisons de croissance plus courtes, des récoltes qui enlèvent de la biomasse et le labour qui perturbe le sol réduisent souvent le carbone des sols. À l’inverse, des campagnes de reboisement étendues dans des régions comme la Chine ont accru la croissance végétale et, dans de nombreux cas, le carbone des sols. Comme ces effets sont complexes et répartis de manière inégale à l’échelle mondiale, les chercheurs s’appuient sur de grands modèles informatiques pour estimer le résultat net.

Comment les scientifiques tentent de suivre le carbone enfoui

Les auteurs ont analysé les résultats de 35 modèles informatiques de pointe qui simulent l’interaction entre les terres, la végétation et le climat au fil du temps. Ces modèles sont organisés en trois groupes internationaux de comparaison, chacun utilisant des données climatiques, des historiques d’usage des terres et des représentations de la végétation et des sols différents. Pour chaque modèle, l’équipe a comparé des simulations appariées : l’une prenant en compte les changements d’usage des terres historiques et l’autre avec un usage des terres maintenu constant. La différence entre les deux révèle combien le carbone organique des sols a changé spécifiquement en raison des décisions humaines d’usage des terres depuis 1901.

Un verdict partagé sur les gains et pertes de sol à l’échelle mondiale

Les modèles n’ont pas été d’accord sur la question de savoir si le changement d’usage des terres a augmenté ou diminué le carbone des sols à l’échelle mondiale. Un groupe de modèles suggérait qu’au total les sols ont gagné du carbone, principalement dans les régions nordiques. Les deux autres groupes indiquaient des pertes nettes de carbone des sols, en particulier dans les tropiques et dans de nombreuses zones tempérées telles que le centre des États-Unis, l’Europe, la Chine et certaines parties de l’Amérique du Sud et de l’Afrique. Régionalement, les tropiques se distinguaient comme des points chauds de perte de carbone des sols dans la plupart des modèles, reflétant une déforestation intense, des conditions chaudes et humides accélérant la décomposition et des sols offrant moins de protection minérale pour la matière organique. Malgré les totaux mondiaux contradictoires, il y avait un large consensus pour dire que de nombreuses régions fortement cultivées ou déboisées ont perdu du carbone des sols au cours du siècle dernier.

La croissance végétale, principal facteur d’incertitude

Pour comprendre pourquoi les modèles divergeaient, les chercheurs ont utilisé un cadre diagnostique qui sépare le changement du carbone des sols en quatre composantes : les changements dans la croissance des plantes (le carbone entrant dans les sols), les changements dans la durée de séjour du carbone dans les sols, l’interaction entre ces deux éléments et l’écart des sols par rapport à un équilibre stable entre apport et perte. Dans tous les groupes de modèles, des durées de séjour du carbone plus courtes ont poussé de manière consistante les sols vers une perte de carbone après changement d’usage des terres. Autrement dit, lorsque les conversions ou la gestion des terres ont accéléré la décomposition, les sols ont eu tendance à devenir une source de carbone. La véritable incertitude venait de la croissance des plantes. Dans certains groupes de modèles, le changement d’usage des terres a réduit la production végétale et entraîné d’importantes pertes de carbone des sols ; dans un autre groupe, la croissance des plantes a en fait suffisamment augmenté dans de nombreuses régions pour compenser l’accélération du turnover du sol, entraînant des gains nets. Cela montre que la manière dont les modèles représentent la croissance de la végétation et sa réponse à l’usage des terres et au climat est la principale source de désaccord.

Ce que cela signifie pour les solutions climatiques

Pour un non-spécialiste, le message de l’étude est que l’impact climatique du changement d’usage des terres dépend de deux leviers essentiels : l’ampleur de la croissance végétale et la vitesse à laquelle le carbone du sol se décompose. Tous les modèles s’accordent sur le fait que l’accélération de la décomposition du sol par des pratiques comme le labour intensif, des récoltes répétées ou une déforestation mal gérée érode le carbone des sols. Mais ils divergent sur l’ampleur avec laquelle le reboisement, une meilleure gestion ou l’augmentation du dioxyde de carbone pourraient stimuler la croissance des plantes au point de reconstituer ces stocks. Les auteurs soutiennent que de meilleures mesures à long terme de la productivité végétale et du turnover du carbone des sols, combinées à de nouvelles données et à des outils d’apprentissage automatique, sont essentielles pour réduire ces incertitudes. Obtenir ces valeurs de manière précise améliorera les estimations du bilan global du carbone et aidera à concevoir des stratégies d’usage des terres et d’agriculture qui enferment réellement plus de carbone en toute sécurité dans le sol plutôt que de le libérer dans l’air.

Citation: Gang, C., Wei, N., Feng, C. et al. Net primary productivity orchestrates uncertainty sources driving global soil organic carbon under land use change. Commun Earth Environ 7, 285 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03312-6

Mots-clés: carbone du sol, changement d’usage des terres, productivité des plantes, cycle du carbone, atténuation du climat