Une étude, dont les résultats intitulés «The energetic and chemical signatures of persistent soil organic matter» ont été publiés dans la revue Biogeochemistry, a permis de révéler les mécanismes contrôlant la persistance du carbone organique dans les sols grâce à l’analyse d’une collection de plus de 70 échantillons provenant de cinq sites de jachères nues de longue durée situés dans différents pays : Askov (Danemark), Grignon (France), Rothamsted (Royaume-Uni), Ultuna (Suède) et Versailles (France).

Soulignons tout d'abord que «malgré le rôle central qu’elle joue dans la fertilité des sols et dans la prévision de l’évolution de la concentration en CO2 atmosphérique au XXIe siècle, la dynamique de la matière organique dans les sols» est encore mal comprise. C'est regrettable car cette situation «limite fortement notre capacité à prédire l’évolution des stocks de carbone du sol dans le contexte des changements globaux».

En vue de mieux comprendre la persistance de la matière organique dans les sols (les temps de résidence de matières organiques varient «de quelques heures pour les matières organiques les plus labiles à plusieurs décennies ou siècles pour les matières organiques les plus stables)», l'étude ici présentée réalise, pour la première fois, «une caractérisation chimique et énergétique à l’aide de techniques de pointe (pyrolyse Rock-Eval, calorimétrie à balayage différentiel et spectroscopies X et IR) d’échantillons contenant de la matière organique ayant persisté pendant des durées allant jusqu’à 80 ans».

Il apparaît ainsi «que la matière organique stable à l’échelle de plusieurs décennies a une signature énergétique claire, qui ne dépend pas du contexte pédoclimatique: elle brûle à plus haute température et sa combustion libère moins d’énergie que la matière organique labile».

Cependant, «elle ne présente pas de caractéristique chimique bien définie», mise à part «une réduction du nombre de liaisons C-H»: il semble que «le plus faible contenu en énergie de cette matière organique stable pourrait être dû à son appauvrissement en liaisons C-H riches en énergie ou à sa plus forte interaction avec la matrice minérale du sol».

En conséquence, cette étude qui fournit, pour la première fois de manière claire, «une explication énergétique à la stabilité du carbone dans le sol» («le carbone stable serait laissé de côté par les micro-organismes du sol en raison de son trop faible contenu énergétique»), ouvre de nouvelles perspectives à court et moyen terme.

Plus précisément, à court terme, ces résultats sont «utilisés dans le cadre d’un projet de norme ISO qui tente de proposer une méthode normée permettant de déterminer les quantités de carbone labile à l’échelle de 20 ans et de carbone stable à l’échelle séculaire», tandis qu'à moyen terme, ils pourraient «constituer un point de départ pour des modélisations plus réalistes de la dynamique du carbone dans les sols, car basées sur le contenu énergétique de la matière organique».