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Communiqué de presse.
14/06/2007
Les activités humaines, principal déterminant du bilan de carbone des forêts de l’hémisphère Nord
Les chercheurs de l’INRA de Bordeaux, en association avec des laboratoires du projet européen CARBOAGE (1) et leurs homologues américains du réseau Fluxnet ont montré que la fixation de carbone par les forêts dépend des activités humaines via deux grands mécanismes : l’effet direct de l’exploitation des forêts et l’effet indirect des dépôts d’azote atmosphériques provenant de la pollution automobile et industrielle. Il convient donc de tenir compte de ces effets dans l’établissement des bilans de fixation et de rejet de gaz carbonique par les forêts et leur prédiction. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue "Nature" du 14 juin 2007.
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L’augmentation de l’effet de serre, lié en particulier aux émissions de gaz carbonique dans l’atmosphère, contribue au réchauffement climatique. Depuis la prise de conscience mondiale des risques de ce réchauffement, et les accords de Kyoto visant à réguler les émissions de gaz carbonique, la quantification des flux de carbone est devenue un enjeu important pour les nations.
L'Inra s’implique dans l'étude du changement climatique depuis les années 1980. Les chercheurs de l’INRA s’intéressent particulièrement au stockage du carbone par la forêt, qui compenserait actuellement à l’échelle terrestre environ 25 % des émissions de carbone d’origine fossile.
Comme tous les végétaux, les arbres captent du carbone par la photosynthèse, l’incorporent dans les matières organiques résultant de leur croissance et rejettent du carbone par leur respiration et indirectement par la décomposition de la matière organique qu’ils apportent au sol (débris, feuilles mortes, racines mortes, etc.). Diverses études ont montré que pour les forêts, le bilan de ces flux entrants et sortants se traduit généralement par une fixation nette de carbone, ce qui confère aux forêts un statut de « puits de carbone ». Cependant, ce flux varie suivant de nombreux paramètres qu’il est essentiel de connaître. On connaît déjà l’influence de la quantité de gaz carbonique atmosphérique, celle de la température et des sécheresses : le flux net positif peut même s’inverser lors d’épisodes de canicule.
Fait nouveau, les chercheurs montrent dans ce travail que les activités humaines influent de façon importante sur la fixation nette de carbone, essentiellement par l’exploitation de la forêt et l’apport d’azote dans l’air et les sols.
La fixation nette de carbone par les forêts varie avec l’âge des arbres, déterminé par les cycles d’exploitation
Les bilans de flux de carbone sont habituellement mesurés sur des forêts à l’âge adulte, relativement homogènes en âge, car il s’agit, surtout dans l’hémisphère Nord, de forêts exploitées. Ces forêts sont soumises à des perturbations périodiques comme les coupes pour la récolte du bois, les tempêtes ou les incendies notamment en zone boréale. Dès lors, comment varie le flux net de carbone au cours du cycle de vie des arbres lorsque la forêt disparaît brusquement à la suite d’une perturbation, se régénère, puis croît et vieillit à nouveau ?
Pour répondre à cette question, les chercheurs du réseau européen ont mesuré les flux de carbone pour plusieurs essences européennes : pin maritime, épicéa, chênes, pins sylvestres pendant des cycles de vie de 20 à 50 ans, correspondant à la fréquence des coupes et des incendies. Au cours du cycle de vie, la fixation nette de carbone décrit une courbe en forme de « S », en partant de valeurs négatives. En effet, après la coupe ou les incendies, la forêt rejette du carbone du fait de la minéralisation des débris organiques laissés au sol, rejet que ne compense pas la fixation de carbone par les jeunes arbres, ce qui donne un bilan négatif. La fixation nette de carbone devient positive au bout d’un laps de temps variable, de 2 à 10 ans pour les essences à croissance rapide comme le pin maritime, plusieurs dizaines d’années pour certaines forêts boréales. Puis, la fixation nette diminue lorsque les arbres vieillissent.
En synthétisant leurs résultats et ceux obtenus par des équipes américaines, sur un ensemble de 15 écosystèmes différents, les chercheurs ont calculé la valeur moyenne de fixation nette de carbone au cours d’un cycle de vie complet d’une forêt. Ils ont alors montré que cette valeur moyenne était égale à 56% des valeurs maximales de fixation de la forêt adulte. Ce qui signifie que l’on surestime la fixation de carbone si on la mesure ponctuellement sur une forêt adulte.
La fixation nette de carbone par les forêts dépend de l’apport d’azote d’origine humaine
La variation de la fixation nette de carbone avec l’âge des arbres est si importante qu’elle masque d’autres causes de variations. En calculant la valeur moyenne de fixation sur 20 ou 50 ans, les chercheurs s’affranchissent de l’influence de l’âge. C’est sur cette valeur moyenne qu’ils peuvent se fonder pour étudier l’influence d’autres paramètres tels que la température ou les précipitations.
C’est ainsi que les chercheurs ont montré l’importance d’un nouveau paramètre, à savoir la quantité d’azote apportée par voie atmosphérique. Ils ont en effet observé une corrélation positive entre la fixation nette de carbone calculée sur un cycle de vie entier et la quantité annuelle moyenne de dépôts azotés atmosphériques calculée sur les différents sites expérimentaux. Ces dépôts azotés atmosphériques sont bien connus et étudiés : ils proviennent des rejets automobiles, industriels et agricoles. Ils parviennent aux plantes sous forme de gaz ou en solution dans l’eau de pluie et les aérosols (brouillard).
Les chercheurs avancent l’hypothèse que cet apport exogène d’azote pourrait être l’une des causes principales de la fonction de puits de carbone des forêts dans l’hémisphère Nord.
Le lien entre les cycles de l’azote et du carbone chez les végétaux est connu. L’azote est nécessaire à la synthèse des protéines et favorise la photosynthèse. Or, les sols des forêts sont en général pauvres en azote et l’azote constitue un facteur limitant pour la croissance des arbres. L’apport additionnel d’azote d’origine humaine permet l’augmentation de la fixation nette de carbone et son accumulation dans la biomasse, notamment le bois, et le sol.
(1) CARBOAGE (5ième PCRD) et sa suite, le projet CARBOEUROPE développé dans le cadre du 6ème PCRD, ont pour but de quantifier les échanges de gaz carbonique en Europe et de déterminer leurs effets à l’échelle du continent. Le projet CARBOEUROPE implique 69 instituts de recherche de 15 pays européens ainsi que le Brésil et la Russie.
Source :
“The human footprint in the carbon cycle of temperate and boreal forests”
Nature, Volume 447, N° 7146, 14 juin 2007
Federico Magnani1, Maurizio Mencuccini2, Marco Borghetti3, Paul Berbigier4, Frank Berninger5, Sylvain Delzon4, Achim Grelle6, Pertti Hari7, Paul G. Jarvis2, Pasi Kolari7, Andrew S. Kowalski4, Harry Lankreijer8, Beverly E. Law9, Anders Lindroth8, Denis Loustau4†, Giovanni Manca10†, John B. Moncrieff2, Mark Rayment2, Vanessa Tedeschi3, Riccardo Valentini10, John Grace2
1University of Bologna, Italy. 2, University of Edinburgh, UK. 3 University of Basilicata, Potenza, Italy. 4 INRA, UR1263 EPHYSE, Villenave d'Ornon, France (D. Loustau), 5 University of Québec, Montréal, Canada. 6 Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden. 7 University of Helsinki, Finland. 8 Lund University, Sweden. 9 Oregon State University, Corvallis, USA. 10 University of Tuscia, Viterbo, Italy. †Present address Joint Research Center, European Commission, Ispra, Italy (G. Manca)
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| Rédacteur : |
Service Presse INRA |
Contacts :
Denis Loustau, tél : 05 57 12 24 15 ou 28 51, mél : Loustau@pierroton.inra.fr
Paul Berbigier, tél : 05 57 12 24 16
Unité de recherche « Ecologie Fonctionnelle et Physique de l'Environnement », Centre INRA de Bordeaux
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