Etude de la cartographie de la distribution 3D du carbone organique du sol par modélisation de l'érosion hydrique et aratoire à l'échelle d'un bassin versant (92ha) en région limoneuse belge (Fleurus).

Abstract

Le carbone organique du sol (COS) joue un rôle central dans la fertilité des sols, la séquestration du carbone et la régulation des flux de gaz à effet de serre. Dans les paysages agricoles, les processus d’érosion hydrique et aratoire modifient la distribution spatiale et verticale du COS, pouvant entraîner des pertes significatives dans les zones érodées et des accumulations dans les zones de dépôt. Comprendre et quantifier ces effets est essentiel pour gérer durablement les sols et leur stock de carbone. Cette étude vise à quantifier et modéliser ces effets dans un bassin versant (BV) agricole belge, en comparant deux approches de modélisation : un modèle simple à stock de COS fixe et un modèle 3D intégré permettant de représenter la distribution verticale du COS. L’étude a combiné l’utilisation du logiciel WaTEM/SEDEM avec le prélèvement de 45 profils pédologiques répartis selon différents contextes topographiques (zones d’érosion, zones de dépôt, plateaux et zones opposées), qui ont été analysés pour déterminer la concentration en COS à plusieurs profondeurs. Le modèle à stock de COS fixe a permis d’estimer les stocks totaux, montrant que les zones de dépôt contiennent significativement plus de COS que les zones érodées. Il met également en évidence que l’érosion aratoire affecte principalement les stocks de surface, tandis que l’érosion hydrique impacte davantage les stocks en profondeur. L’importance des pratiques agricoles sur la variation du COS a également été prouvée. Le modèle 3D intégré a utilisé un ajustement théorique du profil vertical pour estimer des paramètres spécifiques (SOCsurf, SOCinf, td et α) et simuler la distribution verticale du COS en fonction des processus érosifs. Les résultats indiquent que l’érosion aratoire, et plus précisément la profondeur de labour, constituent les principaux facteurs influençant le stock de COS en surface. De plus, le modèle 3D intégré offre une représentation plus précise de la variabilité verticale du COS. Cette étude met en évidence l’importance des processus érosifs dans la redistribution verticale et spatiale du COS et confirme que le modèle 3D intégré constitue un outil prometteur pour affiner la quantification des stocks de carbone dans les sols agricoles. Des perspectives d’amélioration demeurent, notamment l’intégration d’un paramètre d’apport en COS lié aux pratiques culturales, la mise en œuvre d’une validation LOOCV du modèle 3D intégré ainsi que le test de la transférabilité des modèles à d’autres BV.