Sols liés au changement climatique

Les forêts boréales sont des acteurs clés du cycle global du carbone, car elles stockent 30 à 40% du carbone terrestre.. Ils ont été considérés comme des puits de carbone, principalement parce qu’ils accumulent de grandes quantités de carbone sous forme de sols organiques.. Leur bilan de carbone net est déterminé par les feux de forêt naturels (Fig. 1), qui produisent de grandes émissions de carbone environ tous les 70 à 200 ans.et qui sont nécessaires pour maintenir la productivité et la biodiversité de ces forêts. Mais les changements climatiques vont probablement raccourcir la période entre les incendies (intervalle de retour du feu) en produisant des températures plus chaudes, plus de coups de foudre, des saisons de feux de forêt plus longues et des conditions de forêt plus sèches que celles observées actuellement.. Dans un Walker et al. montrer que l'augmentation de la fréquence des incendies pourrait transformer les forêts boréales des puits de carbone en sources de carbone.

La cause de ce changement est due à l'impact d'incendies plus fréquents sur le carbone hérité – le carbone organique qui avait échappé aux incendies précédents et s'était accumulé à la surface des sols de la forêt boréale. Une forêt boréale agira comme un puits de carbone si un incendie élimine moins de carbone du sol que la quantité accumulée après le dernier incendie – ou, pour le dire autrement, si le carbone du sol éliminé par un incendie est plus jeune que la communauté d'arbres touchés. par le feu.

Walker et ses collègues ont utilisé une méthode originale pour étudier l'origine et l'âge du carbone dans le sol perdu lors des incendies de 2014 dans les forêts d'épinettes noires des Territoires du Nord-Ouest du Canada. Ils ont estimé la quantité de carbone présente avant et après les incendies dans les couches de sol organiques recouvrant les sols minéraux sur 211 sites forestiers, ainsi que les émissions de carbone résultant de la combustion de matières organiques aériennes et souterraines sur ces sites. Sur 32 des sites, ils ont également analysé l'abondance d'isotopes radioactifs du carbone 14 dans le sol organique à plusieurs profondeurs afin de déterminer l'âge du carbone affecté par l'incendie. Cette approche basée sur le sol a révélé que le carbone hérité était perdu dans les forêts jeunes des sites secs, tandis que les forêts anciennes des sites humides accumulaient encore du carbone à leur surface.

En recherchant spécifiquement le type de carbone perdu dans le sol (carbone hérité et non hérité), plutôt que de simplement quantifier les émissions totales, Walker et al. ont considérablement amélioré notre compréhension mécaniste de la façon dont les incendies affectent la capacité des forêts boréales à jouer le rôle de puits de carbone à l’échelle du paysage. Leurs travaux soulignent également l’importance de prendre en compte les stocks souterrains de carbone terrestre pour comprendre les réactions des écosystèmes au changement climatique.

Les résultats de Walker et ses collègues suggèrent que certaines forêts boréales sont sur le point d’atteindre un point critique dans leur résilience au feu, au-delà duquel la fonction de stockage de carbone de cet écosystème changera. C'est une préoccupation majeure, non seulement parce que cela augmentera le taux de rejet de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, mais aussi parce que ces forêts procurent de multiples avantages. Les forêts boréales constituent le plus grand biome terrestre, avec certaines des plus grandes zones intactes de forêts intactes du monde, et elles abritent une biodiversité unique. De plus, ils sont des sources de produits ligneux et contribuent grandement à la qualité de l'air et à la régulation du climat dans le monde. La perte de carbone et l'élimination des sols organiques par le feu transformeront cet écosystème, avec des conséquences inconnues.

Par exemple, l'augmentation de la fréquence des incendies pourrait modifier la composition des espèces et la biodiversité, et affectera probablement la fertilité du sol du fait de l'élimination du carbone. Les forêts boréales pourraient donc devenir moins productives qu'elles ne le sont actuellement et plus vulnérables à d'autres stress, tels que les attaques d'insectes et les sécheresses, qui deviendront probablement plus fréquentes avec les changements climatiques. Ces effets, à leur tour, réduiront davantage la fonction de puits de carbone des forêts boréales et auront un impact négatif sur les économies des pays tributaires de la récolte de bois. Parce qu'il est extrêmement difficile de prédire quoi, quand et où les changements se produiront, ces effets représentent un défi pour les aménagistes forestiers et les décideurs..

L’étude de Walker et de ses collègues montre qu’il existe un lien intime entre les sols et le climat. Les auteurs suggèrent que la fréquence accrue des incendies dans les forêts boréales entraîne une boucle de rétroaction positive: une incidence plus élevée d'incendies signifie que les forêts les plus jeunes seront affectées, ce qui augmente la probabilité que du carbone hérité du sol soit rejeté (en supposant que l'intensité de les incendies ne change pas). Le carbone hérité est séquestré depuis des centaines d’années; sa libération augmenterait encore le CO atmosphérique₂ concentrations, accélérant ainsi le changement climatique.

Les effets des incendies de forêt signalés par Walker et al. sont spécifiques aux sols organiques qui ont accumulé de grandes quantités de matière organique car les basses températures et / ou les nappes phréatiques élevées les ont protégés de la décomposition microbienne. Ces sols sont répandus dans les régions boréales, mais se rencontrent également dans les climats tempérés et tropicaux. Ces sols organiques, qui contiennent plus de 20% de carbone, sont très différents des sols minéraux relativement pauvres en carbone qui sous-tendent la plupart des forêts et des prairies tempérées et tropicales.

Des perturbations telles que l’augmentation des températures et les incendies entraîneront des pertes de carbone beaucoup plus importantes dans les sols organiques boréaux que dans les sols minéraux des régions tempérées et tropicales.. En effet, une grande partie de la matière organique des sols minéraux est protégée de la décomposition microbienne par son interaction avec les minéraux du sol, ce qui la préserve lorsque les températures augmentent et que les sols minéraux ont une faible conductivité thermique, ce qui protège généralement les matières organiques du feu. Cependant, si les couches de sol organiques des forêts boréales sont réduites à l'avenir, il faudra accorder une plus grande attention au carbone organique dans les sols minéraux sous-jacents. Les sols minéraux sous les forêts boréales stockent des quantités substantielles de carbone, mais Walker et al. n'en ont pas tenu compte dans leur analyse.

En raison des processus contrastés qui protègent le carbone dans les sols organiques et minéraux, différentes stratégies sont nécessaires pour gérer leur fonction de puits de carbone. Pour les sols organiques, il sera nécessaire de maintenir des températures basses, des taux d'humidité élevés et de faibles intervalles de retour du feu.^,. Cela nécessitera des réductions immédiates et agressives des émissions de gaz à effet de serre de tous les secteurs de la société afin de minimiser les augmentations supplémentaires de CO atmosphérique.₂ les concentrations et le changement climatique. Pour améliorer la fonction de puits de carbone des sols minéraux, des pratiques de gestion durable pour la foresterie et l’agriculture doivent être adoptées. Dans les deux cas, il faut sensibiliser les personnes qui utilisent les sols et ceux dont les activités risquent de les endommager, à tous les niveaux.