Les compositions agroforestières urbaines influencent la multifonctionnalité des écosystèmes et les interactions entre services

Pourquoi les fermes et forêts urbaines comptent ensemble

À mesure que les villes s’étendent, on imagine souvent les terres agricoles et les forêts en concurrence pour l’espace. Pourtant, de nombreuses régions urbaines présentent en réalité des mosaïques des deux : champs cultivés entrelacés de haies, bosquets et parcs. Cette étude examine comment différents mélanges de champs et d’arbres autour de Changchun, une grande ville céréalière du Nord-Est de la Chine, affectent plusieurs bénéfices dont dépendent les populations — nourriture, eau propre, sols sains et stockage du carbone — et quelle combinaison d’usages des terres équilibre le mieux ces besoins.

Mêler champs et arbres autour d’une ville en expansion

Les chercheurs se sont concentrés sur Changchun, situé dans l’une des grandes régions de terres noires agricoles du monde et un important couloir de maïs. À partir de deux décennies d’images satellitaires et de données environnementales (2000–2020), ils ont cartographié l’utilisation des terres en carrés d’un kilomètre et classé chaque carré selon la part de terres agricoles et de forêt qu’il contenait. Ces catégories allaient de presque tout en cultures, en passant par plusieurs types agroforestiers mixtes avec différentes proportions d’arbres et de cultures, jusqu’à presque tout en forêt. Cette approche en grille leur a permis d’observer comment le paysage évoluait avec l’expansion urbaine et les programmes nationaux de restauration encourageant la plantation d’arbres sur des terres agricoles marginales.

Mesurer autre chose que les seules récoltes

Pour comprendre la performance de ces différents mélanges de terres, l’équipe a estimé quatre fonctions clés dans chaque cellule de la grille : production de grains, conservation de l’eau, rétention des sols et séquestration du carbone. Les rendements en grains ont été déduits de mesures satellitaires de la croissance du maïs calibrées par des parcelles de terrain. La conservation de l’eau reflète la part des précipitations retenue et évitant le ruissellement. La rétention des sols estime l’érosion évitée grâce à la végétation et à la topographie. La séquestration du carbone capture la quantité de carbone stockée chaque année par la végétation. Chaque fonction a été ramenée à la même échelle 0–1 puis additionnée, donnant un indice simple de « multifonctionnalité » qui reflète la capacité d’une parcelle à fournir simultanément ces quatre bénéfices.

Trouver le point idéal pour de multiples bénéfices

Les résultats montrent que les terres presque entièrement consacrées aux cultures fournissent de fortes récoltes mais une faible régulation écologique, aboutissant à la multifonctionnalité la plus basse. De manière surprenante, les zones dominées par la forêt n’atteignent pas non plus le score le plus élevé. Si les arbres améliorent nettement la conservation de l’eau, la rétention des sols et le stockage du carbone, ils supplantent les terres cultivées et réduisent la production de grains. La meilleure performance globale provient de zones agroforestières mixtes où l’agriculture domine encore mais où la forêt couvre environ un cinquième à deux cinquièmes de la surface. Dans ces paysages, les haies et bosquets réduisent l’érosion éolienne et hydrique, améliorent les sols et stockent davantage de carbone, sans pour autant diminuer trop fortement la production de grains.

Comment les services se favorisent — ou se gênent — mutuellement

L’étude a aussi examiné comment ces quatre bénéfices évoluent ensemble. Dans les zones à forte proportion de cultures, la production de grains tend à augmenter de concert avec la conservation de l’eau, probablement parce que des cultures en meilleure santé et une meilleure couverture du sol améliorent à la fois le rendement et l’utilisation de l’eau. Dans les zones plus mixtes et riches en forêt, le partenariat le plus marqué unit la conservation de l’eau et la rétention des sols, toutes deux renforcées par une végétation dense et par les racines d’arbres qui ralentissent le ruissellement et stabilisent le terrain. Cependant, à mesure que la couverture forestière augmente encore, la relation entre production de grains et rétention des sols passe d’une synergie modérée à un véritable compromis : là où le sol est le mieux protégé sous une forêt dense, il reste tout simplement moins de surface disponible pour cultiver des céréales.

Orienter des villes et des exploitations plus vertes

Pour les régions urbaines qui cherchent à nourrir les populations tout en faisant face à l’érosion, aux inondations et au changement climatique, ce travail offre des conseils pratiques. Il suggère qu’aucune des deux extrêmes — tout en cultures ou tout en forêts — n’apporte le meilleur ensemble de bénéfices. En tissant soigneusement des bandes et des nappes d’arbres dans des paysages majoritairement agricoles — en visant une part modérée de forêt — on peut améliorer les performances globales d’environ un dixième à un cinquième comparé à des terres purement cultivées. Dans les zones dominées par la forêt, l’ajout de cultures tolérantes à l’ombre ou de produits forestiers peut restaurer une partie de la production alimentaire sans sacrifier les gains écologiques. En termes simples, l’étude conclut qu’un patchwork bien équilibré de fermes et de forêts autour des villes est essentiel pour protéger les sols et l’eau, stocker le carbone et maintenir en même temps la sécurité des approvisionnements en céréales.

Citation: Zhai, C., Geng, R., Liu, G. et al. Urban agroforestry compositions influence ecosystem multifunctionality and service interactions. Sci Rep 16, 9897 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37986-x

Mots-clés: agroforesterie urbaine, services écosystémiques, aménagement du territoire, paysages multifonctionnels, conservation des sols et de l’eau