[ad_1]
Les études sur l’écologie des écosystèmes se concentrent souvent sur ce qui arrive aux plantes au-dessus du sol, par exemple en explorant la photosynthèse ou la perte d’eau dans les feuilles. Mais ce qui se passe sous le sol dans les racines des plantes est tout aussi important lors de l’évaluation des processus écosystémiques.
Dans une nouvelle étude en Géoscience de la nature des chercheurs du Département de biologie de l’organisme et de l’évolution de l’Université de Harvard ont examiné les exsudats racinaires et leur impact sur le stockage du carbone dans le sol, révélant des résultats surprenants et contre-intuitifs.
Les exsudats racinaires sont des composés de carbone organique (tels que des sucres simples, des acides organiques et des acides aminés) libérés par les racines des plantes vivantes dans le sol. Ces petites molécules peuvent se lier directement aux minéraux du sol, ce qui en fait d’importants régulateurs de la formation et de la perte de carbone dans le sol. Contrairement à la litière végétale (telle que les feuilles et les racines), qui doit être décomposée avant de pouvoir affecter le réservoir de carbone du sol, les exsudats racinaires peuvent avoir des effets immédiats sur la matière organique associée aux minéraux (MAOM), qui contient un sol « stable » à cycle long. carbone.
Plusieurs études montrent que le CO atmosphérique élevé par l’homme2 les concentrations sont susceptibles d’augmenter le taux d’exsudation des racines des plantes et de modifier la composition chimique des exsudats des racines. Auteur principal Nikhil R. Chari, Ph.D. Le candidat et auteur principal, le professeur Benton N. Taylor, a testé comment ces changements peuvent affecter le carbone du sol en examinant comment le changement du taux d’exsudation des racines et de la composition des exsudats affecte la dynamique du carbone du sol natif dans une forêt tempérée.
Chari et Taylor ont prélevé des carottes de sol dans la forêt de Harvard, une forêt de feuillus tempérée du centre du Massachusetts, et les ont incubées directement dans des tubes à centrifuger. Ils ont ensuite fabriqué trois « cocktails » différents d’exsudat de racine de carbone 13 de sucre simple, d’acide organique et d’acide aminé. Ils ont livré les « cocktails » aux carottes de sol via des « racines artificielles » à deux taux différents sur une période de trente jours. Contrairement à d’autres études, Chari et Taylor n’ont pas utilisé de sols homogénéisés ou artificiels. Leur méthode d’échantillonnage a préservé de grandes quantités d’hétérogénéité dans le carbone du sol et les communautés microbiennes présentes dans la forêt.
« Nous voulions savoir si ces mécanismes avaient un effet à des échelles écologiquement significatives », a déclaré Chari. « Nous avons utilisé des carottes de sol intactes pour tester si l’effet des exsudats racinaires surmonterait l’hétérogénéité naturelle du système. »
Les chercheurs ont mesuré les stocks de carbone initiaux et finaux dans les carottes. Ils ont découvert que les contributions des exsudats racinaires au carbone du sol étaient déterminées par les contributions à la fraction MAOM à cycle long. Les MAOM sont des revêtements microscopiques sur des particules de sol constitués principalement de sous-produits de bactéries et de champignons. MAOM reste dans le sol pendant des décennies, ce qui signifie qu’il peut maintenir le carbone dans le sol pendant très longtemps.
À des taux plus élevés d’exsudation racinaire, le pool de carbone MAOM n’a pas changé même lorsque les contributions de l’exsudat racinaire à MAOM ont augmenté. Mais à des taux d’exsudation racinaire plus faibles, Chari et Taylor ont observé une accumulation nette de carbone MAOM, même si les contributions d’exsudat n’étaient pas aussi importantes.
« On pourrait penser que si vous augmentez le taux d’exsudation des racines, vous augmenterez l’apport de carbone dans le sol, formant ainsi plus de carbone du sol », a déclaré Chari, « mais nous avons plutôt trouvé un effet opposé qui compense l’augmentation du carbone ».
Les chercheurs appellent cela l’effet d’amorçage. L’amorçage se produit lorsque l’apport de nouveau carbone du sol provoque la décomposition de l’ancien carbone du sol. Des taux accrus d’exsudation racinaire semblaient augmenter les taux d’amorçage de MAOM par rapport aux taux de formation de MAOM.
« Les premiers principes suggéreraient que plus nous poussons de carbone dans le sol via l’exsudation, plus le carbone va s’accumuler dans ces fractions de MAOM. Alors qu’en fait, cela ne semble pas être le cas », a déclaré Taylor. « En réalité, vous obtenez plus de formation de MAOM, mais vous en perdez également plus et cela s’équilibre. En fait, vous n’obtenez pas plus de carbone dans le sol, même lorsque vous en poussez plus. »
Chari et Taylor ont également découvert que les différents composés d’exsudat avaient chacun des effets différents sur le carbone du sol. Le glucose (sucre simple) a produit un chiffre d’affaires plus élevé de MAOM à la fois en formation et en perte, mais il n’y a pas eu d’accumulation nette de MAOM. Alors que l’acide succinique (acide organique) et l’acide aspartique (acide aminé) ont entraîné des taux inférieurs de formation de MAOM, mais ont entraîné une accumulation nette de carbone MAOM. Fait intéressant, les chercheurs ont découvert que les acides aminés avaient un effet positif particulièrement fort sur l’augmentation de la formation de carbone de la biomasse microbienne, contrairement aux acides organiques. Ces résultats suggèrent à nouveau que la communauté microbienne plus large améliore l’effet d’amorçage microbien. Les résultats confirment en outre que les augmentations prévues des taux d’exsudation des racines et une évolution vers les sucres simples causée par le changement global peuvent réduire la capacité de stockage du carbone du sol.
« Ces changements se produisent de manière omniprésente sous la surface du sol, mais même de minuscules changements dans ce processus peuvent avoir d’énormes implications pour le stockage du carbone dans le sol », a déclaré Taylor. « Les gens savent que les processus dans une feuille sont importants, mais chaque racine sous nos pieds a un impact énorme sur le carbone dans le sol. Et le CO élevé2le réchauffement ou d’autres facteurs du changement climatique pourraient entraîner une augmentation disproportionnée de la perte de carbone dans le sol par rapport à la formation de carbone dans le sol. »
À l’avenir, Chari et Taylor continuent de mesurer les changements dans le taux et la composition des exsudats racinaires sous CO élevé2 et le réchauffement dans une variété d’écosystèmes différents, y compris les forêts tempérées, les prairies et les champs agricoles de maïs et de soja.
[ad_2]
