L’augmentation du CO2 atmosphérique réduit la disponibilité en azote dans les forêts boréales

Pourquoi les nutriments forestiers nous concernent tous

Les forêts sont souvent louées pour leur capacité à extraire de l’air le dioxyde de carbone responsable du réchauffement. Mais les arbres ont besoin de plus que du carbone pour croître. Comme les cultures, ils dépendent aussi des nutriments — en particulier de l’azote — présents dans le sol. Cette étude pose une question apparemment simple, aux conséquences larges : alors que le CO2 atmosphérique continue d’augmenter, les forêts boréales de l’hémisphère nord manquent-elles d’azote, et cette pénurie pourrait-elle finir par affaiblir leur rôle de frein au changement climatique ?

Lire l’histoire dans les cernes des arbres

Pour répondre, les chercheuses et chercheurs se sont tournés vers une archive inhabituelle : des milliers de carottes prélevées sur des arbres pendant des décennies par l’Inventaire forestier national suédois. Chaque carotte est un cylindre étroit foré dans un tronc, conservant des cernes qui enregistrent la croissance année après année. L’équipe a analysé plus de 1 600 carottes provenant de deux espèces boréales communes — le pin sylvestre et l’épicéa commun — couvrant des forêts suédoises des années 1950 aux années 2010. Plutôt que de mesurer uniquement la croissance, les auteurs se sont concentrés sur une empreinte chimique dans le bois, le rapport entre deux formes de l’azote. Ce rapport, noté δ15N, évolue de manière cohérente quand l’azote de l’écosystème devient plus ou moins disponible, permettant aux scientifiques de reconstituer l’histoire de l’état azoté des forêts sur près de sept décennies.

Un signal national d’appauvrissement en azote

La Suède est particulièrement bien adaptée pour démêler les forces en présence. Du nord au sud, le pays couvre un gradient quadruple de pollution azotée atmosphérique, largement lié aux activités humaines comme la combustion de combustibles fossiles et l’usage d’engrais. En revanche, le dioxyde de carbone atmosphérique est presque uniforme sur cette région. Si le déclin de l’azote dans les forêts était principalement dû aux variations de pollution azotée, les tendances du δ15N devraient différer fortement entre les zones fortement et faiblement polluées. Au lieu de cela, les chercheurs ont constaté que le δ15N dans les cernes a diminué au fil du temps dans les quatre régions suédoises étudiées, y compris dans le grand nord où les dépôts d’azote ont toujours été très faibles et relativement stables. Ce recul généralisé indique un facteur agissant partout à la fois — l’augmentation du dioxyde de carbone — plutôt que les seuls changements locaux de pollution.

Tester des explications concurrentes

Pour sonder plus rigoureusement les causes, l’équipe a utilisé des modèles statistiques reliant le δ15N des cernes à plusieurs facteurs environnementaux : le dioxyde de carbone atmosphérique, différentes mesures des dépôts d’azote, la température et la structure forestière. Dans de nombreuses variantes de modèles, le dioxyde de carbone est systématiquement apparu comme le prédicteur le plus fort du δ15N, avec une relation clairement négative : lorsque le CO2 augmentait, le δ15N dans le bois diminuait. Les dépôts d’azote et la température jouaient des rôles détectables, mais beaucoup plus faibles. Notamment, une explication proposée fondée sur des changements entre différentes formes chimiques de l’azote atmosphérique — ammonium contre nitrate — n’a pas été étayée par les données. Ces résultats renforcent l’hypothèse selon laquelle l’augmentation du CO2 resserre directement le cycle de l’azote dans les forêts boréales, plutôt que de simplement masquer les effets des politiques d’assainissement de l’air.

Comment plus de carbone peut signifier moins d’azote

L’étude a aussi examiné comment les changements de croissance forestière se rapportent à l’état azoté. Les données de l’inventaire national montrent que les forêts de pin et d’épicéa suédoises ont crû plus rapidement depuis les années 1950, accumulant chaque année davantage de bois. Lorsque les auteurs ont comparé ces tendances de croissance au δ15N, ils ont trouvé que les parcelles affichant les plus fortes augmentations de croissance avaient tendance à montrer les plus grands déclins de δ15N, ce qui est cohérent avec l’idée de « limitation progressive en azote ». En termes simples, le CO2 supplémentaire agit comme un engrais temporaire pour la photosynthèse, encourageant la croissance des arbres et augmentant leur demande en azote. Au fil du temps, cette demande accrue peut dépasser l’azote que le sol rend naturellement disponible. Les arbres peuvent répondre en investissant plus de sucres dans leurs partenaires racinaires — des champignons mycorhiziens — qui les aident à extraire l’azote organique de pools plus profonds ou plus résistants. Cette stratégie soutient la croissance pendant un temps, mais enferme aussi davantage d’azote dans la biomasse et les tissus fongiques, réduisant la quantité restante dans le sol et les cours d’eau.

Ce que cela signifie pour le climat à venir

Parce que les forêts boréales contiennent une part disproportionnée du carbone terrestre mondial, leur réponse à long terme à l’augmentation du CO2 déterminera combien de nos émissions restent dans l’atmosphère. Cette recherche montre que, à mesure que le CO2 augmente, l’azote dans ces forêts devient discrètement plus rare, même dans des lieux éloignés de la pollution industrielle. Les auteurs concluent que la baisse de la disponibilité en azote — signalée par la chute du δ15N dans les cernes — limitera de plus en plus la quantité de carbone supplémentaire que les forêts boréales pourront absorber. Pour un lecteur non spécialiste, le message est simple : on ne peut pas compter sur les forêts nordiques pour absorber toujours davantage nos émissions. Leur poussée de croissance sous un CO2 plus élevé s’accompagne d’un coût nutritif caché, ce qui rend d’autant plus urgent de réduire les émissions de gaz à effet de serre à la source plutôt que de compter uniquement sur les forêts pour nous tirer d’affaire.

Citation: Bassett, K.R., Hupperts, S.F., Jämtgård, S. et al. Rising atmospheric CO₂ reduces nitrogen availability in boreal forests. Nature 650, 629–635 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10039-5

Mots-clés: forêts boréales, dioxyde de carbone, limitation en azote, cernes des arbres, cycle mondial du carbone