Les forêts tropicales ajustent leurs stratégies pour prospérer même lorsque les sols sont pauvres en nutriments, selon une vaste expérience sur le terrain

Les forêts tropicales stockent un tiers du carbone mondial dans leur bois et leurs sols. Cependant, leur avenir en tant que puits de carbone est incertain. Les scientifiques se demandent depuis longtemps si les sols tropicaux pauvres en nutriments limiteraient la capacité des forêts matures et en régénération à prospérer.

Une étude publiée dans Nouveau phytologue offre une réponse pleine d’espoir, suggérant que les forêts disposent de stratégies flexibles qui les aident à surmonter le défi de la rareté des nutriments.

“Nous n'aurons peut-être pas à nous en soucier autant”, a conclu l'auteur principal Sarah Batterman, écologiste des forêts tropicales au Cary Institute of Ecosystem Studies. “Grâce à ces stratégies flexibles, les arbres pourraient être en mesure de soutenir un puits de carbone à l'avenir, même avec des contraintes nutritionnelles. Nos résultats soutiennent le potentiel du reboisement tropical et de la conservation des forêts intactes comme solution climatique à long terme.”

Une expérience sans précédent

L’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère pourrait favoriser la croissance des forêts tropicales en facilitant la photosynthèse. Cependant, les scientifiques craignent que la rareté de certains nutriments, en particulier du phosphore, ne limite la croissance des forêts, réduisant ainsi le puits de carbone potentiel. Les sols des tropiques sont généralement pauvres en phosphore en raison des intempéries et des taux croissants de perturbations ainsi que de l'augmentation du CO.₂ On s’attend à ce que ces niveaux rendent les éléments nutritifs du sol encore plus rares.

Dans la plus grande expérience de ce type, l'équipe a étudié comment des forêts d'âges différents ajustent deux stratégies d'acquisition de nutriments utilisées pour accéder au phosphore : une stratégie repose sur une enzyme appelée phosphatase qui est sécrétée par les racines de certains arbres, et l'autre exploite les effets mycorhiziens. champignons. Ces champignons vivent dans le sol et peuvent s'associer aux arbres pour rechercher et libérer des nutriments dans le sol. Les deux stratégies entraînent un coût important en carbone et en azote pour l’arbre.

Les scientifiques, dirigés par Michelle Wong, ancienne postdoctorante du Cary Institute et actuellement professeur adjoint à l'Université de Yale, voulaient savoir comment les forêts d'âges différents ajustent leurs stratégies d'acquisition de nutriments en réponse aux changements dans les niveaux d'azote et de phosphore dans le sol.

“Bien que les processus souterrains soient très importants pour le fonctionnement des écosystèmes, ils sont mal compris par rapport aux processus aériens car ils sont plus difficiles à étudier”, a déclaré Wong.

Située dans la forêt tropicale humide des basses terres du Panama, l’expérience sur le terrain couvrait une vaste zone. Ses 76 parcelles, réparties sur 16 kilomètres carrés de terrain montagneux, comprenaient des zones forestières allant de pâturages récemment abandonnés à des peuplements matures vieux de 600 ans. Alors que certaines parcelles ont été laissées seules, d’autres ont été fertilisées avec de l’azote, du phosphore ou les deux.

Pendant un an, l'équipe a mesuré l'activité des phosphatases et des champignons mycorhiziens dans les parcelles, pour déterminer la flexibilité des deux stratégies et si les forêts investissent différemment dans les stratégies à mesure qu'elles vieillissent et que les limitations en nutriments changent.

Résoudre une énigme climatique

Les forêts d'âges différents ont réagi différemment aux ajouts de nutriments, ce qui montre que “les arbres réagissent activement à leur environnement nutritif”, a déclaré Wong.

Dans les forêts plus jeunes, où l'azote tend à être le nutriment le plus limitant, l'ajout de phosphore n'a pas modifié l'activité de la phosphatase, contrairement à l'ajout d'azote. Avec suffisamment d’azote, les arbres pourraient alors investir dans des stratégies pour acquérir plus de phosphore.

Dans les forêts plus anciennes, l'activité de la phosphatase a augmenté en réponse à la fertilisation en phosphore, ce qui implique que la limitation en azote disparaît à mesure que la forêt mûrit et devient alors limitée en phosphore. Batterman a identifié cette tendance à la limitation de l'azote dans les jeunes forêts, qui diminue avec le temps, dans ses travaux antérieurs.

La phosphatase s'avère être une stratégie d'acquisition de nutriments très flexible, augmentant de moitié en réponse à l'azote et diminuant de moitié en réponse au phosphore au sein de chaque classe d'âge forestier. En comparaison, les réponses à la colonisation mycorhizienne étaient moins cohérentes et moins prévisibles.

Bien que les résultats soient encourageants, Batterman prévient que « nous ne savons toujours pas si la flexibilité est suffisante pour obtenir tous les nutriments dont les forêts auront besoin à l'avenir ». La phosphatase, par exemple, repose sur la décomposition d’une forme de phosphore qui pourrait devenir plus rare à l’avenir, son utilité pourrait donc être limitée. Pourtant, “il pourrait y avoir une capacité tampon pour atténuer la limitation des nutriments, au moins pendant un certain temps”, a déclaré Batterman.

Wong ajoute que la capacité d'ajuster les stratégies pourrait signifier que les forêts auront « plus de résilience pour pouvoir se remettre d'un changement d'affectation des terres ou maintenir leur productivité dans un monde de plus en plus riche en carbone ».

Éclairer les efforts de reboisement plus intelligents

Pour les gestionnaires forestiers et les organisations menant des efforts de reboisement, les résultats offrent quelques conseils pratiques : « Nous devons tenir compte de la limitation des nutriments lorsque nous reboisons », a déclaré Batterman. “Une solution consiste à nous assurer que nous utilisons une diversité d'arbres avec différentes stratégies d'acquisition de phosphore. Nous devons également nous assurer que nous utilisons des arbres adaptés aux niveaux de phosphore de chaque site.”

Actuellement, la plupart des efforts de reboisement ne mettent pas en œuvre ce niveau de soin : il s'agit plutôt de mettre rapidement en terre les semis et d'utiliser toutes les espèces disponibles. Néanmoins, Batterman se sent optimiste quant à l’utilisation des forêts comme solution naturelle au changement climatique.

« Nous pouvons le mettre en œuvre immédiatement, c'est peu coûteux et il présente de nombreux avantages connexes, comme la protection des bassins versants, l'amélioration de la biodiversité et la protection des espèces qui sont importantes pour les peuples autochtones. Mais cela doit être fait correctement. point où la science peut guider le processus et garantir que le carbone sera là pendant longtemps. »