Définition des matières organiques du sol

Les matières organiques des sols (MOS) regroupent l’ensemble des constituants organiques, vivants et morts, présents dans le sol, d’origine végétale, animale ou microbienne, transformés ou non (Sollins et al., 1996). Le sol étant majoritairement minéral, les matières organiques qui le composent n’en représentent qu’un faible pourcentage. Si les matières organiques (MO) sont principalement composées de carbone (environ 50%), elles contiennent également d’autres éléments comme de l’hydrogène, de l’oxygène, de l’azote, du soufre et du phosphore. Il semble aujourd’hui admis que le concept de substances humiques souvent développé comme étant un ensemble de composés carbonés aux structures hétérogènes, hautement polymérisés et résistants à la dégradation (Piccolo, 1996) n’ait pas vraiment de réalité biologique. C’est pourquoi à l’heure actuelle, cette fraction de la matière organique est plutôt décrite comme une association supramoléculaire d’unités de plus petites tailles stabilisées par des interactions hydrophobes (Piccolo, 2001). Les temps de résidence de ces fractions peuvent varier de quelques mois à quelques années pour les matières organiques vivantes ou simples (sucres simples, acides aminés), de 2 à 30 ans pour les matières organiques facilement décomposables et jusqu’à 1000 ans pour les matières organiques stables (Piccolo, 1996; Von Lützow et al., 2008).

participent à l’agrégation et la structuration du sol en jouant un rôle dans la cohésion entre les particules minérales via des ciments organiques (Ranjard et Richaume, 2001) permettant l’aération du sol, le développement racinaire ainsi qu’une meilleure résistance aux agressions extérieures comme la pluie ou le tassement (Tisdall et al., 1978; Balesdent et al., 2000). – participent à une bonne rétention d’eau dans les sols nécessaire à l’alimentation hydrique des végétaux – influent sur la capacité d’échange cationique (CEC) et participent à la rétention des ions mais également des polluants organiques et minéraux. – via leur minéralisation, entrainent la libération de nutriments utiles au développement des organismes et à la croissance des végétaux – favorisent la biodiversité directement par apport de carbone, de nutriments et d’énergie et indirectement en modifiant les caractéristiques physico-chimiques du sol Elles contribuent ainsi à de nombreux services tels que la fertilité chimique et physique, la qualité des eaux, la qualité de l’air et la régulation du climat (stockage de C). Mais elles peuvent également avoir des impacts négatifs via des émissions de gaz à effet de serre : CO2, N2O ou CH4 lorsqu’elles sont minéralisées.Bien que ne représentant que quelques pourcents dans les sols, les matières organiques sont présentes en grande quantité dans les sols qui représentent l’un des plus grands réservoirs de carbone de la biosphère continentale (entre 1500 et 2400 Gt (Friedlingstein et al., 2019)) avec 2344 Gt de carbone organique contenus dans les 3 premiers mètres du sol (Stockmann et al., 2013). Le sol est donc à la fois un puit de carbone pouvant piéger le carbone issu des apports mais peut également être source d’émission sous forme de gaz (CO2, CH4…) dans l’atmosphère. Le stock de C dans les sols est deux fois supérieur à celui de l’atmosphère (860 Gt) (Friedlingstein et al., 2019) et plus de quatre fois plus important que le carbone biotique terrestre (560 Gt) (Stockmann et al., 2013).

Les stocks de carbone dans les sols résultent d’un équilibre entre les entrées et les sorties de carbone du système « sol ». Les principales entrées de carbone vers le sol proviennent de la biosphère continentale et en grande majorité des végétaux qui colonisent le sol. Pour leur croissance, les végétaux fixent le carbone atmosphérique grâce à la photosynthèse. Le passage du premier réservoir au réservoir C du sol se fait en plusieurs étapes (Baldock et Skjemstad, 2000) : Ces étapes constituent les grandes étapes de décomposition des matières organique du sol. D’autres entrées peuvent avoir lieu, notamment dans le cas où les organismes vivants du sol produisent des déchets ou métabolites divers qui sont également déposés sur le sol (dans le cas des excréments animaux et des apports de produits résiduaires organiques par exemple) ou même directement injectés dans le sol comme c’est le cas pour les exsudats racinaires. Comme cela a déjà été mentionné, la matière organique peut présenter des temps de résidence dans les sols très variables, de quelques jours-semaines à plusieurs centaines voire des milliers d’années (Von Lützow et al., 2008). Ces temps de résidence définissent des sous-réservoirs tels que les compartiments actifs, lents et passifs utilisés par certains modèles pour estimer les dynamiques du carbone au sein et entre ces différents réservoirs (Von Lützow et al., 2008). Ces pools sont néanmoins des représentations conceptuelles car en réalité, la matière organique du sol correspond à un continuum de matières plus ou moins complexes, plus ou moins labiles, en perpétuel renouvellement (Stockmann et al., 2013).