Nitrogen deposition impacts on the amount and stability of soil organic matter in an alpine meadow ecosystem depend on the form and rate of applied nitrogen.

Fang, H.-J., Cheng, S.-L., Yu, G., Yang, X.M., Xu, M., Wang, Y.S., Li, L.S., Dang, X.S., Wang, L.-J., et Li, Y. (2014). « Nitrogen deposition impacts on the amount and stability of soil organic matter in an alpine meadow ecosystem depend on the form and rate of applied nitrogen. », European Journal of Soil Science, 65(4), p. 510-519. doi : 10.1111/ejss.12154  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les effets des dépôts atmosphériques d’azote (N) sur la séquestration du carbone (C) dans les écosystèmes terrestres font l’objet d’une controverse. Il est donc important d’évaluer avec précision les effets des taux et de la forme de N sur les taux de carbone organique du sol (COS) et la stabilité du C dans les écosystèmes terrestres. De 2007 à 2011, nous avons mené une expérience comportant divers apports peu élevés de N, sous diverses formes, à la station de recherches Haibei Alpine Meadow Ecosystem. Nous avons appliqué trois engrais, soit le NH4Cl, le (NH4)2SO4 et le KNO3, selon quatre concentrations : 0, 10, 20 et 40 kg N ha-1 année-1. En 2011, nous avons prélevé des échantillons à intervalles de profondeur de 10 cm dans la couche de 0 à 30 cm, pour un total de 108 échantillons de sol. Nous avons mesuré la teneur en COS et le δ13C des échantillons de sol en vrac, et nous avons mesuré trois fractions granulométriques : le C organique macroparticulaire (MacroPOC, > 250 μm), le C organique microparticulaire (MicroPOC, 53 à 250 μm) et le carbone organique associé à des minéraux (MAOC, < 53 μm). Nous avons constaté que l’apport de N durant 5 années a modifié la teneur en COS et le δ13C des échantillons de sol en vrac ainsi que la proportion des diverses fractions granulométriques dans les 10 premiers cm du sol. Nous avons également constaté que les effets du N variaient en fonction de la quantité de N appliqué et de sa forme. Le N ammoniacal a eu un effet plus marqué sur la teneur en COS que le N nitrique. Dans l’ensemble du profil du sol, le faible apport de N a fait augmenter le stock de COS de 4,5 % (0,43 kg C m-2), l’apport moyen de N l’a fait diminuer de 5,4 % (0,52 kg C m-2), et l’apport élevé l’a fait diminuer de 8,8 % (0,85 kg C m-2). Ainsi, le seuil critique du dépôt de N semble être d’environ 20 kg N ha‑1 année-1. Nous avons observé que le carbone nouvellement formé se situait principalement dans la fraction de > 250 μm (MacroPOC) dans le cas du traitement avec faible apport de N, alors que la fraction de > 53 μm a subi la diminution de C la plus marquée dans le cas des traitements avec apport moyen ou élevé de N. L’apport de N ammoniacal durant 5 années a entraîné une augmentation significative du rapport POC/MAOC dans la couche superficielle du sol ainsi qu’une hausse de l’instabilité de la matière organique du sol. Nos résultats donnent à penser que, à court terme, l’apport de quantités de N exogène se situant sous le seuil fixé améliorerait la séquestration du C dans le sol des prairies alpines du plateau tibétain de la province du Qinghai.

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