Apports d’azote au‑dessus vs au‑dessous du couvert : effets sur lessivage des nitrates et minéralisation mais pas sur les flux de gaz à effet de serre dans un taillis de chêne pédonculé

Pourquoi cette histoire de forêt importe

Partout dans le monde, les activités humaines ajoutent de l’azote dans l’air, qui retombe ensuite sur les forêts sous forme de pluie et de poussières. L’azote est un nutriment clé pour les plantes, donc en ajouter davantage peut sembler être un engrais gratuit favorisant la croissance des arbres et le stockage du carbone. Mais un excès d’azote peut s’écouler vers les cours d’eau sous forme de nitrate, perturber la vie du sol et contribuer aux gaz qui réchauffent le climat. Cette étude pose une question apparemment simple mais aux grandes implications : est‑il important que cet azote supplémentaire atteigne d’abord le feuillage de la canopée ou qu’il tombe directement sur le sol forestier ?

Deux manières d’apporter de l’azote à une forêt

Les recherches ont été menées dans une forêt de chêne sessile dans le nord de l’Italie, où les arbres poussent sur un sol mince, légèrement acide et considéré comme partiellement limité en azote. Les scientifiques ont aménagé neuf parcelles circulaires et les ont traitées pendant six ans. Dans un groupe de parcelles, aucun azote supplémentaire n’a été ajouté (témoin). Dans un autre, une solution d’azote a été pulvérisée directement sur le sol forestier, imitant la pratique courante de fertilisation au sol. Dans le troisième, la même quantité d’azote a été pulvérisée au‑dessus des houppiers à l’aide d’arroseurs élevés, de sorte que la solution devait traverser la canopée — plus proche du comportement réel du dépôt atmosphérique. Toutes les parcelles ont reçu la même dose modeste, environ quatre fois le dépôt d’azote de fond local mais restant dans des valeurs réalistes pour les régions polluées.

Surveiller le parcours de l’azote dans le sol

Pour voir ce qu’il advient de cet azote ajouté, l’équipe a suivi plusieurs étapes du cycle de l’azote dans le sol. Ils ont enterré de petits carottes de sol équipées de résines spéciales qui piègent l’azote descendant, ce qui leur a permis de mesurer le lessivage en nitrate et en ammonium depuis l’horizon supérieur. Ils ont aussi mesuré la vitesse à laquelle les micro‑organismes du sol convertissent l’azote organique en formes minérales assimilables par les plantes, un processus appelé minéralisation. Sur plusieurs années et saisons, ils ont échantillonné ces carottes de façon répétée, suivant la quantité d’azote accumulée, celle qui migre vers le bas avec l’eau et la rapidité de sa transformation par la vie du sol.

Sols fuyants versus canopées tampon

La façon dont l’azote a été appliqué a eu une grande importance pour ce qui s’est passé dans le sol. Lorsque l’azote a été pulvérisé directement sur le sol forestier, le lessivage en nitrate de l’horizon supérieur a clairement augmenté au cours des dernières années de l’expérience, et le lessivage en ammonium a également progressé. Parallèlement, le taux global de minéralisation par les micro‑organismes a diminué par rapport au témoin non traité. Autrement dit, plus d’azote était entraîné vers les couches profondes et moins était recyclé en formes utilisables par les plantes. En revanche, lorsque l’azote a été appliqué au‑dessus de la canopée, ni le lessivage en nitrate ni la minéralisation ne différaient significativement du témoin. Des travaux antérieurs sur ce site ont montré que les feuilles de la canopée peuvent intercepter et absorber une part importante de l’azote entrant, ce qui aide à expliquer pourquoi les sols sous ajout au‑dessus de la canopée se comportaient davantage comme des parcelles non fertilisées.

Les gaz à effet de serre restent étonnamment stables

Les chercheurs ont également suivi l’effet des traitements sur trois gaz à effet de serre clés qui échangent entre le sol et l’air : le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d’azote. À l’aide d’analyseurs de gaz et de chambres scellées, ils ont surveillé ces flux sur plusieurs années. Malgré des variations saisonnières marquées liées à la température et à l’humidité — une libération plus élevée de dioxyde de carbone en conditions chaudes et humides et une absorption continue de méthane par le sol bien aéré — l’ajout d’azote, qu’il soit fait au‑dessus ou au‑dessous de la canopée, n’a pas provoqué de changements cohérents pour l’un ou l’autre des gaz. La respiration du sol a répondu principalement à la chaleur et à l’humidité du sol, tandis que l’absorption de méthane et les émissions de protoxyde d’azote sont restées faibles et très variables dans toutes les parcelles.

Ce que cela signifie pour les forêts et le climat

L’étude montre que la canopée des arbres joue un rôle important de tampon entre l’azote atmosphérique et le sol en dessous. Ajouter directement de l’azote au sol forestier exagère la quantité de nitrate lessivée depuis l’horizon supérieur et l’altération des processus microbiens, alors qu’ajouter la même quantité au‑dessus de la canopée laisse le cycle de l’azote du sol plus proche de la normale — du moins sur les premières années. En même temps, ces apports modestes d’azote n’ont pas encore poussé le système vers des émissions de gaz à effet de serre clairement plus élevées. Pour un lecteur non spécialiste, le message est que la manière et le lieu d’entrée de l’azote dans une forêt peuvent fortement influencer la qualité de l’eau et la santé des sols, tandis que leurs effets sur les gaz qui réchauffent le climat peuvent se manifester plus lentement. Des études à long terme qui prennent en compte le rôle de la canopée sont essentielles pour comprendre si les forêts continueront d’absorber l’azote sans dommage ou finiront par se saturer et commencer à rejeter davantage de pollution vers l’aval et dans l’atmosphère.

Citation: Da Ros, L., Anna, B., Pietro, P. et al. Above-canopy versus below-canopy nitrogen addition affects nitrate leaching and mineralization but not greenhouse gas fluxes in a sessile oak stand. Sci Rep 16, 11800 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36532-z

Mots-clés: dépôt d’azote, canopée forestière, lessivage des nitrates, gaz à effet de serre, carbone du sol