Un gaz à effet de serre 300 fois plus puissant que le CO2
Dans le grand débat sur le climat, il est un acteur discret mais redoutable : le protoxyde d’azote. Ce gaz à effet de serre, souvent éclipsé par le dioxyde de carbone, possède un pouvoir de réchauffement considérable. Sur une période d’un siècle, il piège près de 300 fois plus de chaleur que le CO2.
Une nouvelle étude de terrain, menée dans le nord-ouest de la Chine, vient de mettre en lumière un risque méconnu. Elle suggère que la hausse des températures et l’évolution des régimes de pluie pourraient modifier de manière significative la quantité de protoxyde d’azote que les sols de montagne libèrent dans l’atmosphère. Une donnée cruciale, quand on sait que les zones arides couvrent environ 40 % de la surface terrestre de notre planète. Le moindre changement dans ces vastes régions pourrait donc amplifier le changement climatique par des effets de rétroaction encore mal évalués.
La montagne, un laboratoire à ciel ouvert
Pour sonder ce risque, une équipe de chercheurs s’est rendue dans les montagnes Tianshan, dans la région du Xinjiang. Là, ils ont mesuré les émissions de protoxyde d’azote du sol sur un dénivelé de plus de 2 500 mètres (environ 8 200 pieds). Leur protocole était rigoureux : ils ont prélevé des échantillons sur différents types de terrains — forêts, prairies, terres agricoles et zones stériles — et ont couplé les mesures de flux de gaz avec des analyses de la chimie des sols et de leur composition microbienne.
Le principe de cette approche est simple et ingénieux. « L’altitude fonctionne comme une expérience climatique naturelle », explique Lonfei Yu, auteur correspondant de l’étude et scientifique à l’université de Tsinghua. « Elle nous permet de voir comment le réchauffement et l’évolution des précipitations pourraient remodeler les émissions de gaz à effet de serre des sols à l’avenir. »
Terres agricoles : les championnes des émissions
Le premier constat de l’analyse est sans appel : les terres agricoles gérées par l’homme sont, de loin, les plus gros émetteurs de protoxyde d’azote. L’explication tient à l’intervention humaine elle-même, qui modifie l’environnement du sol de manière à faciliter la production de ce gaz, aussi connu sous sa formule chimique N2O.
Deux facteurs sont déterminants. D’une part, l’irrigation apporte de l’eau. D’autre part, les engrais ajoutent de l’azote. La combinaison de ces deux éléments crée les conditions idéales que les microbes du sol recherchent pour générer du protoxyde d’azote. L’agriculture intensive nourrit donc littéralement le processus d’émission.
Prairies et forêts, des réponses diamétralement opposées
Les écosystèmes naturels, quant à eux, se sont révélés être des émetteurs globalement plus faibles. Mais ils n’ont pas tous réagi de la même manière. Les prairies, en particulier, ont affiché une tendance claire et constante : plus l’altitude augmentait, plus les émissions augmentaient. Ce résultat peut sembler contre-intuitif. Les hautes altitudes sont plus froides, et le froid a tendance à ralentir l’activité biologique. Le détail clé, cependant, est que les sites les plus élevés étaient aussi les plus humides. C’est cette combinaison — plus frais mais plus humide — qui a favorisé les processus microbiens générant du protoxyde d’azote. Sur les prairies les plus hautes, les émissions étaient plusieurs fois supérieures à celles des prairies plus basses.
Les forêts, elles, ont suivi un scénario inverse. Leurs sols libéraient plus de protoxyde d’azote à basse altitude et moins en haute altitude. Dans ce cas, la température semblait jouer un rôle plus important que l’humidité. À mesure que les chercheurs montaient vers des conditions plus froides, l’activité microbienne productrice de N2O chutait. L’effet refroidissant de l’altitude paraissait ainsi supprimer les émissions, même en cas de variation de l’humidité. C’est l’une des conclusions les plus fascinantes de l’étude : sur une même montagne, deux écosystèmes naturels ont réagi dans des directions opposées, car des facteurs différents contrôlaient le processus dans chacun d’eux.
Dans les sols, les microbes mènent la danse
Pour comprendre ces schémas contrastés, les scientifiques se sont penchés sur les communautés microbiennes du sol. Ce sont en effet ces micro-organismes qui sont les véritables moteurs de la production de protoxyde d’azote. Dans les prairies, les sols plus humides favorisaient une plus grande activité des micro-organismes impliqués dans la dénitrification. Il s’agit d’un processus qui peut générer du protoxyde d’azote lorsque les microbes transforment l’azote dans des conditions de faible oxygène. Plus d’humidité signifie souvent moins d’oxygène dans les pores du sol, ce qui pousse les microbes vers des voies métaboliques produisant davantage de N2O.
Dans les forêts, l’histoire était davantage liée à la température. Des groupes microbiens essentiels devenaient moins abondants dans les sols plus froids des hautes altitudes, ce qui a contribué à expliquer pourquoi les émissions diminuaient avec la montée. Les différences observées n’étaient donc pas seulement une question de variables climatiques abstraites. Elles dépendaient des communautés microbiennes présentes et des conditions qui favorisaient leur développement.
Vers une nouvelle évaluation du risque climatique
L’ensemble de ces résultats dessine un avenir où les régions montagneuses arides pourraient ne pas réagir de manière uniforme au changement climatique. Certains endroits, notamment les prairies, pourraient devenir des sources de protoxyde d’azote plus importantes s’ils deviennent plus chauds et plus humides. Les sols forestiers, eux, pourraient réagir différemment, selon que les changements de température l’emporteront ou non sur les changements d’humidité. Quant aux sols agricoles, ils resteront probablement des émetteurs majeurs tant que l’irrigation et l’utilisation d’engrais resteront élevées.
« Notre travail souligne que la sensibilité au climat et la gestion humaine doivent être considérées ensemble pour prédire les émissions de gaz à effet de serre des régions arides », conclut Lonfei Yu. « Ignorer l’un ou l’autre de ces facteurs pourrait conduire à une grave sous-estimation des futures rétroactions climatiques. » En d’autres termes, on ne peut modéliser correctement les émissions des zones arides en ne regardant que le climat, ni comprendre l’avenir en ne s’intéressant qu’à l’usage des terres. C’est leur interaction qui compte.
Parce que les régions arides et semi-arides occupent une si grande partie de la planète, ces travaux publiés dans la revue Nitrogen Cycling soulignent l’urgence d’une surveillance à long terme de ces écosystèmes sous-étudiés. Ils révèlent aussi une opportunité : de meilleures stratégies d’utilisation des terres, notamment en matière de gestion de l’irrigation et des engrais, pourraient réduire les émissions. L’étude le démontre : les sols « silencieux » des paysages montagneux et secs pourraient ne pas le rester. Selon l’évolution du climat et de nos pratiques, certains pourraient contribuer au réchauffement bien plus bruyamment qu’on ne l’avait supposé.
Selon la source : earth.com
Les sols de montagne révèlent un risque caché de protoxyde d’azote dans un monde en réchauffement
