Les sols jouent un rôle crucial dans le cycle mondial du carbone, car leur matière organique peuvt stocker beaucoup de dioxyde de carbone (CO₂). Nous étudions si les sols deviennent des sources ou des puits de CO₂ en raison du changement climatique et des changements dans l'utilisation des terres.
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En Suisse, les sols stockent environ 80% du carbone terrestre dans la matière organique du sol, soit plus de 7 à 8 fois la quantité de carbone présente dans l'atmosphère sous forme de CO₂. La transformation du carbone du sol dépend de la température, de l'humidité, ainsi que de la quantité et de la qualité des débris végétaux déposés. Les changements climatiques et d'utilisation des terres ont donc un impact sur les échanges de carbone entre l'atmosphère, la végétation et les sols. De grandes quantités de carbone peuvent être perdues dans les sols, notamment en cas de perturbations dues à des tempêtes, à des infestations d'insectes ou à une exploitation forestière intensive.
Nous cherchons à savoir ... ¶
... quelle quantité de carbone est stockée dans les sols forestiers suisses, et sous quelle forme.
... comment le réchauffement climatique, la sécheresse et les perturbations affectent le carbone du sol.
... quelles sont les conséquences des modifications de la végétation liées au climat sur le stockage du carbone.
... comment le reboisement et la gestion modifient le carbone du sol.
... comment le dégel du pergélisol affecte le bilan de CO2 des sols alpins.
Pour comprendre ces processus … ¶
... nous manipulons les températures et la disponibilité de l'eau dans des expériences en plein air et en laboratoire et mesurons la réaction des flux de carbone.
... nous utilisons des isotopes stables et du radiocarbone pour suivre avec précision le turnover du carbone dans les sols et ainsi mieux comprendre ces processus.
... nous mesurons les flux de carbone dans les écosystèmes forestiers sur des placettes de suivi à long terme.
... nous déterminons les réserves de carbone des sols forestiers suisses par des relevés systématiques.
Parmi les sols forestiers suisses, ce sont les sols du Tessin qui stockent le plus de carbone par surface. La couleur noire provient des fortes teneurs en «carbone noir», des particules de suie qui témoignent de fréquents incendies de forêt dans cette région. (Photo: Marco Walser, WSL)
La matière organique du sol est un continuum allant de la litière fraîche à l'humus fortement transformé, et comprend à la fois des composants simples à faible poids moléculaire et des composés complexes à poids moléculaire élevé. Le stockage à long terme du carbone est principalement déterminé par les interactions entre la matière organique du sol et les minéraux. (Photo: Beat Frey, WSL)
Au moyen d'un grand filet, nous collectons de la litière de feuilles que nous avons préalablement marquées avec des isotopes. Nous dispersons ensuite cette litière sur différents sols forestiers. Nous pouvons ainsi suivre la quantité de litière dégradée, lessivée ou incorporée dans le sol minéral par la faune du sol. (Photo: Frank Hagedorn, WSL)
Lors de notre expérience d'irrigation dans la pinède sèche du Bois de Finges, en Valais, nous avons enveloppé des pins centenaires dans des films plastiques. Nous les avons ensuite exposés à du 13CO2 hautement marqué. Quatre jours plus tard, ce marquage avait atteint le sol et était présent jusqu'à 6 m du tronc des pins. La sécheresse a ralenti et réduit le transfert de carbone dans le sol. (Photo: Frank Hagedorn, WSL)
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Publications ¶
Guidi C., Frey B., Brunner I., Meusburger K., Vogel M.E., Chen X., … Hagedorn F. (2022) Soil fauna drives vertical redistribution of soil organic carbon in a long‐term irrigated dry pine forest. Glob. Chang. Biol. 28(9), 3145-3160. https://doi.org/10.1111/gcb.16122 Institutional Repository DORA
Hagedorn F., Gavazov K., Alexander J.M. (2019) Above- and belowground linkages shape responses of mountain vegetation to climate change. Science. 365(6458), 1119-1123. https://doi.org/10.1126/science.aax4737 Institutional Repository DORA
Hagedorn F., Krause H.M., Studer M., Schellenberger A., Gattinger A. (2018) Boden und Umwelt: organische Bodensubstanz, Treibhausgasemissionen und physikalische Belastung von Schweizer Böden. Thematische Synthese TS2 des Nationalen Forschungsprogramms «Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden» (NFP 68): Vol. 2. Bern: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung. 93 p. Institutional Repository DORA
Gosheva S., Walthert L., Niklaus P.A., Zimmermann S., Gimmi U., Hagedorn F. (2017) Reconstruction of historic forest cover changes indicates minor effects on carbon stocks in Swiss forest soils. Ecosystems. 20(8), 1512-1528. https://doi.org/10.1007/s10021-017-0129-9 Institutional Repository DORA
Hiltbrunner D., Zimmermann S., Hagedorn F. (2013) Afforestation with Norway spruce on a subalpine pasture alters carbon dynamics but only moderately affects soil carbon storage. Biogeochemistry. 115(1-3), 251-266. https://doi.org/10.1007/s10533-013-9832-6 Institutional Repository DORA
