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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Observatoire de l’Environnement

Dynamique du carbone des sols cultivés

Closeaux
© C. Montagnier
L’essai des Closeaux permet de mesurer la dynamique du carbone sur une série de parcelles en monoculture de blé ou de maïs à l’aide de l’abondance naturelle en carbone 13, pour des périodes de 6 à 15 ans.

Responsable/contact pour le dispositif : Claire Chenu

claire.chenu@agroparistech.fr - Téléphone : 01 30 81 43 77

Unité porteuse : UMR EcoSys - Localisation : Versailles

Description du dispositif

Cet essai consiste à suivre dans le sol le carbone organique apporté par la végétation (maïs et blé).

Cette expérimentation est destinée à mesurer la dynamique de n’importe quelle composante du cycle du carbone dans le sol. Les nouvelles matières organiques sont marquées par l’isotope naturel 13C. Le principe repose sur la différence de composition isotopique entre le blé ou les végétations antérieures (plante C3) et le maïs (plante C4).

Le site des Closeaux comporte 32 placettes de 6.4 m x 15 m, cultivées sous blé ou ayant été recouverte par une végétation en C3 avant le début de l’expérience. De 1993 à 2001, chaque année, trois parcelles cultivées initialement en blé ont été cultivées en maïs. Quatre parcelles témoins continuent à être cultivées en blé.

Les parcelles sont conduites selon les pratiques courantes de grande culture dans le Bassin parisien. Blé : labour à l’automne puis semis. Récolte en juillet, broyage et enfouissement des pailles. Maïs : travail du sol en avril puis semis. Récolte en octobre, broyage et enfouissement des parties aériennes lors du labour. Sol nu en hiver.

L’essai de longue durée des Closeaux représente une chronoséquence C3/C4 unique.

Plantes en C3 et plantes en C4

La photosynthèse transforme l’énergie solaire en sucres à partir du gaz carbonique et de l’eau. Il y a trois mécanismes connus de fixation du dioxyde de carbone au cours de ce processus : C3, C4 et CAM. Le type de mécanisme est déterminé par le nombre d’atomes de carbone de la molécule organique formée lors de la fixation du CO2.

La majorité des plantes vertes, dont le blé, assimilent le carbone du CO2 sous forme de phosphoglycérate, un composé à trois atomes de carbone. On les appelle plantes en C3.

Les types en C4 et CAM sont plus rares. Beaucoup de plantes vivant dans des climats secs et chauds, dont le maïs, présentent une étape intermédiaire dans l’assimilation du CO2 qui est la formation d’un composé à quatre atomes de carbone : l’acide oxalo-acétique. D’où la dénomination de plantes en C4. Chez les plantes CAM tel l’ananas, l’assimilation du CO2 sous forme d’acide malique à trois carbones se réalise de nuit ; le jour, le CO2 est libéré et transformé en glucide par photosynthèse.

La voie métabolique en C3 est la plus primitive, elle s’est établie il y a près de 3 milliards d’années dans une atmosphère très riche en CO2 tandis que la voie métabolique en C4, plus récente, est apparue il y a 30 millions d’années. Les mécanismes en C4 et CAM sont apparus chez de nombreux groupes de plantes, vraisemblablement comme adaptation au stress hydrique ou à une réduction de disponibilité de CO2 pendant la journée.