Le réchauffement de l’air et du sol ont des effets différents sur le stockage du carbone organique des sols

Pourquoi des sols plus chauds comptent pour notre avenir

La majorité du carbone mondial ne se trouve pas dans les arbres ni dans l’air, mais est enfermée dans les sols. À mesure que la planète se réchauffe, l’air au-dessus de nos têtes et le sol sous nos pieds se réchauffent, ce qui peut modifier la quantité de carbone que les sols stockent. Cette étude pose une question simple mais importante pour le climat : l’air plus chaud et le sol plus chaud affectent-ils cette banque de carbone cachée de la même manière, ou la poussent-ils dans des directions différentes ?

Deux types de réchauffement, deux histoires différentes

Les auteurs ont rassemblé les résultats de 327 expériences sur le terrain à travers le monde qui chauffaient volontairement des écosystèmes, et les ont combinés avec un modèle informatique détaillé des processus terrestres. Les expériences utilisaient différents outils pour chauffer l’environnement : des chambres ouvertes chauffaient principalement l’air autour des plantes, des câbles chauffants chauffaient surtout le sol, et des chauffages infrarouges affectaient les deux. Sur l’ensemble des sites, le réchauffement n’a en moyenne que peu modifié le carbone organique des sols, cette matière sombre et riche en carbone. Mais lorsque l’équipe a séparé les données selon la méthode de chauffage, un schéma est apparu. Le réchauffement de l’air tendait à laisser le carbone du sol inchangé, tandis que le réchauffement direct du sol conduisait plus souvent à des pertes de carbone stocké.

Comment l’air chaud pénètre dans le sol

À l’aide de leur modèle, les chercheurs ont étudié pourquoi le réchauffement de l’air et du sol divergent. Ils ont constaté qu’une hausse de la température de l’air ne se traduit pas toujours par une augmentation équivalente de la température du sol. La quantité de chaleur supplémentaire qui atteint le sol dépend de la façon dont l’énergie incidente est répartie entre le chauffage de l’air et l’évaporation de l’eau. Dans les lieux plus humides, une plus grande part de la chaleur sert à l’évaporation, si bien que le sol chauffe moins. Dans les lieux plus secs, une plus grande part va au chauffage sensible, de sorte que le sol se réchauffe davantage. Le réchauffement de l’ensemble de l’écosystème, où l’air et le sol sont chauffés, produit de manière prévisible la plus forte augmentation de la température du sol, tout en affichant une large variation selon les climats.

Plantes, eau et microbes dans un climat qui change

Le modèle a aussi suivi la réponse de la croissance des plantes et des microbes du sol. La production primaire nette, une mesure de la quantité de carbone que les plantes prélèvent dans l’air et ajoutent au sol, a évolué dans des directions différentes selon les sites. Dans les régions froides et limitées en énergie, le réchauffement a souvent stimulé la croissance des plantes en prolongeant la saison de croissance. Dans les régions déjà chaudes, la chaleur supplémentaire a poussé les plantes au-delà de leur zone de confort et accru leurs coûts respiratoires, si bien que la croissance a tendance à diminuer. Le réchauffement direct du sol a eu peu d’impact sur la croissance des plantes mais a accéléré la décomposition microbienne du carbone du sol, conduisant à des pertes de carbone cohérentes dans la banque du sol.

Quand des sols plus secs ralentissent la décomposition

Le réchauffement de l’air a eu un effet plus complexe parce qu’il modifie à la fois l’humidité du sol et la température. Un air plus chaud augmente la demande en eau, asséchant les sols sur de nombreux sites. Des sols plus secs stressent les plantes et réduisent leurs apports de carbone au sol, ce qui devrait en général réduire le carbone stocké. Pourtant, ce même assèchement rend aussi la vie plus difficile pour les microbes du sol, qui ont besoin d’eau pour décomposer la matière organique. Dans certaines simulations, ce stress hydrique a suffisamment ralenti l’activité microbienne pour que le carbone du sol reste stable ou augmente même malgré une moindre croissance végétale. Lorsque le réchauffement augmente principalement la température sans assèchement marqué, une décomposition plus rapide l’emporte et les sols perdent du carbone.

Ce que cela signifie pour les prévisions climatiques

L’étude conclut que le réchauffement de l’air et du sol entraînent des effets divergents sur le carbone du sol, et que l’équilibre entre ces effets varie selon le climat et les conditions d’humidité. Le réchauffement direct du sol tend à réduire le stock de carbone du sol en accélérant la décomposition, tandis que le réchauffement de l’air peut soit éroder soit protéger le carbone du sol selon la manière dont il modifie la croissance des plantes et l’humidité du sol. Cela signifie que regrouper toutes les expériences de réchauffement, ou ignorer l’assèchement des sols, peut fausser les projections climatiques. Pour mieux prévoir la quantité de carbone que les sols libéreront dans un monde plus chaud, les scientifiques doivent prendre en compte à la fois les effets séparés et combinés du réchauffement de l’air et du sol, et la manière dont les microbes et les plantes s’ajustent aux changements d’eau et de chaleur.

Citation: Luo, Z., Ren, J. & Fatichi, S. Air and soil warming have different effects on soil organic carbon storage. Commun Earth Environ 7, 394 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03367-5

Mots-clés: carbone du sol, réchauffement climatique, humidité du sol, expériences écosystémiques, cycle du carbone