vignette|Le bois est essentiellement composé de matière organique (lignine et cellulose principalement), très dense en carbone.
La matière organique (parfois abrégée MO) est la matière fabriquée par les êtres vivants (végétaux, animaux, champignons et autres décomposeurs dont micro-organismes).
La matière organique compose leurs tissus (tige, coquille, muscles, etc). Elle compose la biomasse vivante et morte (nécromasse) au sein d'un cycle décomposition/biosynthèse où une part de cette matière est fossilisée (charbon, pétrole, gaz naturel), minéralisée ou recyclée dans les écosystèmes et agroécosystèmes.
Elle est à l'origine de la couleur thé (acides humiques) des eaux s'écoulant dans les forêts ou tourbières, et de la couleur noire des sols riches en humus ou de certains sédiments très riches en matière organique.
Via les complexes argilo-humiques, elle joue un rôle important dans la cohérence et la stabilité des solsLe Bissonnais, Y. et Arrouays, D., Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility: II. Application to humic loamy soils with various organic carbon contents, European Journal of Soil Science, 1997, 48(1), 39-48, résumé : Guerif, J., Royère, J. et Grison, D., Résistance en traction des agrégats terreux: influence de la texture, de la matière organique et de la teneur en eau, Agronomie, 1988, 8(5), 379-386.. Elle peut être localement concentrée dans les sédiments et dans le noyau vaseux des estuaires, avec alors un comportement et une évolution biochimique particuliersEtcheber, H., Biogéochimie de la matière organique en milieu estuarien : comportement, bilan, propriétés. Cas de la Gironde (Doctoral dissertation), 1983.Saliot, A., Lorre, A., Marty, J. C., Scribe, P., Tronczynski, J., Meybeck, M., … et Somville, M., Biogéochimie de la matière organique en milieu estuarien : stratégies d'échantillonnage et de recherche élaborées en Loire (France), Oceanologica Acta, 1984, 7(2), 191-207, notamment lors du passage de l’eau douce à l’eau saléeLin, R.G., Étude du potentiel de dégradation de la matière organique particulaire au passage eau douce-eau salée : cas de l'estuaire de la Gironde, 1988 (Doctoral dissertation). Améliorer le taux de carbone d'un sol améliore sa fertilité.
Il existerait aux environs de 200 minéraux organiques, c'est-à-dire formés de matières organiques minéralisées.
Spécificités La matière organique se distingue du reste de la matière , à plusieurs titres : une faible proportion dans l'univers ; le rôle central joué par le carbone ; une évolution rapide au sein de cycles notamment dans les écosystèmes où elle passe par des étapes de décomposition.
Quantité Il est encore difficile d'évaluer la masse totale de carbone organique dans les sols. On considère que le carbone des sols est principalement situé en zone tropicale et subtropicale où l'on estimait (très grossièrement, dans les années 1990) que cette masse est d'environ Sombroek WG, Nachtergaele FO, Hebel A (1993) Amounts, dynamics and sequestering of carbon in tropical and subtropical soils. Ambio 22:417–426. Pour le monde entier, cette masse est estimée à Batjes NH (1996) Total carbon and nitrogen in the soils of the world. Eur J Soil Sci 47:151–163, soit plus de trois fois la masse de tous les matériaux organiques situés au-dessus de la surface de la Terre (sous forme d'arbres, d'autres plantes, de microbes, plancton et micro-organismes principalement). La gestion du carbone des sols a donc une grande importance sur le taux de CO2 atmosphériqueNovotny, E. H., Bonagamba, T. J., de Azevedo, E. R., & Hayes, M. H. B. (2009). Solid-State 13 C Nuclear Magnetic Resonance Characterisation of Humic Acids Extracted from Amazonian Dark Earths (Terra Preta De Índio). In Amazonian Dark Earths: Wim Sombroek's Vision (pp. 373-391). Springer, Dordrecht..
La matière organique vivante constitue une part infime de tout le carbone planétaire d'origine organique, puisque le carbone organique fossile (gaz, pétrole, charbon) a une masse qui a été évaluée à Falkowski P, Scholes RJ, Boyle E, Canadell J, Canfield D, Elser J, Gruber N, Hibbard K, Hogberg P, Linder S, Mackenzie FT, Moore B, Pedersen T, Rosenthal Y, Seitzinger S, Smetacek V, Steffen W (2000) The global carbon cycle: A test of our knowledge of earth as a system. Science 290:291–296Janzen HH (2004) Carbon cycling in earth systems — a soil science perspective. Agric Ecosyst Environ 104:399–417.
Selon Novotny & al. (2009) , du carbone se stocke dans le sol de manière continue au rythme d'environ , provenant des feuilles mortes, du bois mort, des cadavres et excréments animaux, alors que les émissions de carbone sont évaluées à (ou ). En regard, les émissions anthropiques dues à la combustion de tous les agents fossiles étaient en 2022 de , soit aussi .
Caractères chimiques Du point de vue de la chimie, le propre de la matière organique est d'être organisée à partir d'eau et de matières carbonées, de ses propriétés en combinaison avec les quelques éléments avec lesquels il s'associe abondamment dans la nature (hydrogène, oxygène, azote, etc.). La chimie organique, puis la biochimie, se sont développées par l'étude de la multitude de ces composés organiques aux propriétés et comportements particuliers, en comparaison de la chimie inorganique. Le caractère organique ou non d'une substance est ainsi le distinguo essentiel du chimiste, préalable à toute autre investigation, beaucoup des procédés et technologies de la chimie différant fortement selon ce critère.
Particulièrement à partir du pétrole, du charbon ou du gaz, la chimie permet d'élaborer des « composés organiques » inconnus dans la nature. Cependant pour ce caractère artificiel, les composés ne font pas ordinairement partie de la matière organique, certains comme les plastiques étant peu biodégradables, d'autres pouvant nuire aux cycles naturels de la biomasse.
Caractères écologiques D'un point de vue global, la matière organique est la « matière vivante » (la biomasse) ou qui l'a été et est devenue la nécromasse. De ce point de vue, plus la matière organique est importante, plus la vie semble intense ou la nature semble présente et diversifiée au sein de divers écosystèmes dans lesquels chaque organisme vivant tient une place avant de mourir et de se décomposer.
À l'intérieur d'espaces géographiques délimités, une approche biologique de la matière organique se réalise par inventaire des espèces végétales et animales présentes, c'est-à-dire sa biodiversité. La faune joue un rôle important dans la formation, dispersion et qualité de la matière organique du solBouché, M.B., Action de la faune sur les états de la matière organique dans les écosystèmes. Biodégradation et humification, rapport du colloque international, 1975..
Dans des approches restreintes mais utiles à l'homme, la matière organique est vue, dans un site donné, comme une ressource ou le potentiel de génération d'organismes divers, par exemple comme partie du sol le fertilisant, ou recyclable par mise en compost ou source de biogaz.
Les êtres vivants comprenant surtout de l'eau (90 % d'un végétal, 65 % d'un être humain), la matière organique constitue un faible pourcentage de la masse des organismes, mais une forte part de la matière sèche, par exemple après déshydratation.
On distingue parfois la matière organique naturelle et celle qui est d'origine anthropiqueLabanowski, J., Matière organique naturelle et anthropique : vers une meilleure compréhension de sa réactivité et de sa caractérisation (Doctoral dissertation, Limoges), 2004. ; l'homme, par ses activités, a fortement modifié le cycle de la matière organique.
200px|vignette|Structure de l'acide palmitique, constituant de l'huile de palme utilisée dans l'alimentation mais aussi pour produire des biocarburants.
Biodégradabilité et cycle Dans les sciences de l'environnement, la matière organique est essentiellement associée à l'état de décomposition, état qui suit la mort de l'organisme et le fait entrer dans de nouveaux cycles. De ce point de vue, des composés organiques de synthèse, comme les matières plastiques ne sont généralement pas biodégradables (au point d'être considérées comme une source de pollution, leur cycle de décomposition étant trop lent pour participer positivement aux écosystèmes et leurs colorants ou additifs pouvant négativement perturber le fonctionnement des écosystèmes).
Facteurs contrôlant les taux de décomposition de la matière organique Le travail de décomposition est réalisé par des bactéries, champignons, nématodes et autres organismes nécrophages, coprophagesRougon, D., Rougon, C., Trichet, J. et Levieux, J., Enrichissement en matière organique d'un sol sahélien au Niger par les insectes coprophages (Coleoptera, Scarabaeidae). Implications agronomiques, Revue d'Écologie et de Biologie du Sol, 1988, 25(4), 413-434 (résumé). ou décomposeurs.
On distingue généralement trois types de facteurs susceptibles d’influer sur la vitesse et qualité de la décomposition : facteurs environnementaux aération température humidité pH du sol ou substrat présence éventuelle d’inhibiteurs freinant le métabolisme des décomposeurs (métaux lourds, biocides) qualité de la matière organique introduite dans le système taille et forme des résidus organiques rapport C/N des résidus organiques ou du sol complet taux de décomposition de la matière organique ; il varie selon la proportion des composés suivants, présentés dans un ordre correspondant à la décomposition de la plus rapide à la plus lente : sucres, amidons et protéines simples hémicellulose cellulose graisses, cires, huiles, résines lignine, composés phénoliques, chitine
Pédologie
La matière organique des sols représente l'ensemble des constituants organiques des sols. Elle a une provenance majoritairement végétale (feuilles, bois, racines des plantes en forêt ou prairie, résidus de culture, fumiers, composts, tourbe), microbienne ou animale (cadavres, faune du sol). Constituée majoritairement de carbone, cette matière organique représente un réservoir important de carbone à l'échelle planétaire (environ trois fois la quantité de C qui existe dans l'atmosphère sous forme de ). Dans le sol, la matière organique assure de nombreuses fonctions (fourniture d'éléments minéraux nutritifs aux plantes, rétention d'eau, agrégation des particules du sol, nourriture d'une grande diversité d'organismes vivant dans le sol).
Cycles de l'eau Dans l'eau des fleuves et des océans, la matière organique se présente sous plusieurs formes : la matière organique particulaire, dont une partie va constituer le sédiment ; la matière organique dissoute, volatile et non volatile, plus mobile.
La présence des matières organiques est très importante du point de vue de la qualité de l'eau. Le caractère biodégradable de la matière organique est particulièrement déterminant. La demande biologique en oxygène (DBO) rend compte de la biodégradabilité d'une pollution organique dans une eau, du fait que les micro-organismes sont avides de matière organique. La détermination de la demande chimique en oxygène (DCO) rend compte quant à elle de la matière organique dissoute, qu'elle soit biodégradable organique ou non.
Cycles du carbone Les sols et sédiments contiennent l'essentiel de la nécromasse récente et jouent donc un rôle majeur en termes de puits de carbone. Ainsi, selon l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie, en France, les sols agricoles et forestiers (sur environ 80 % du territoire) séquestrent actuellement 4 à de carbone (15 à ) dont près d'un tiers dans la biomasse (arbres principalement) et plus des deux tiers dans les sols, et toute variation positive ou négative de ce stock influe sur les émissions nationales de gaz à effet de serre (GES), estimées à éq/an (valeur 2011)Ademe, Carbone organique des sols : l'énergie de l'agro-écologie, une solution pour le climat et résumé, juillet 2014, 26.
Économie Agriculture et sols