the soil n cycle: new insights and key challenges

L'étude des processus du cycle de N dans les sols a été, est et demeurera au centre de l'attention de la recherche en sciences du sol. L'importance de N en tant que nutriment pour l'ensemble du biote ; les taux sans cesse croissants de ses apports anthropiques dans les (agro)écosystèmes terrestres ; les pertes environnementales qui en résultent ; et la complexité des facteurs biologiques, physiques et chimiques qui régissent les processus du cycle de N contribuent tous à la nécessité de mieux comprendre, mesurer et moduler le cycle de N dans les sols. Nous passons ici en revue les avancées majeures relatives au cycle de N dans les sols réalisées au cours de la dernière décennie, et présentons une perspective personnelle sur les défis majeurs de la recherche future. Nous identifions trois défis clés concernant les processus fondamentaux du cycle de N générant des émissions gazeuses :
1. quantifier l'importance de la dénitrification par les nitrifiants et ses principaux facteurs de contrôle ;
2. caractériser le potentiel d'atténuation des gaz à effet de serre et les bases microbiologiques de la consommation de N₂O ;
3. caractériser les points chauds et les moments chauds de la dénitrification
De plus, nous avons identifié un défi majeur concernant la modélisation :
1. élucider les taux bruts de transformation de N à l'aide de modèles avancés de traçage ¹⁵N / ¹⁸O
Enfin, nous proposons quatre défis clés relatifs à la manière dont les interactions écologiques contrôlent les processus du cycle de N :
1. relier la diversité fonctionnelle de la faune du sol aux processus du cycle de N au-delà de la minéralisation ;
2. déterminer la relation fonctionnelle entre les traits racinaires et le cycle de N dans le sol ;
3. caractériser le contrôle exercé par les différents types de symbioses mycorhiziennes sur le cycle de N ;
4. quantifier la contribution des voies non symbiotiques aux flux totaux de fixation de N dans les systèmes naturels
Nous postulons que relever ces défis constituera un programme de recherche exhaustif sur le cycle de N pour la prochaine décennie. Un tel programme contribuera à faire face aux défis futurs concernant la sécurité alimentaire et énergétique, la préservation de la biodiversité, la qualité de l'eau et de l'air, ainsi que la stabilité climatique.