Modifications spécifiques par composant de la respiration du sol et de sa sensibilité à la température après la conversion de forêts naturelles

Pourquoi les changements sous les forêts comptent

Quand une forêt est défrichée ou replantée, les changements les plus visibles sont l’absence d’arbres. Moins évidents sont les transformations dans l’obscurité du sol, où racines et microbes émettent en continu du dioxyde de carbone. Cette activité cachée, appelée respiration du sol, constitue une part majeure du cycle du carbone de la planète. Comprendre comment elle réagit lorsque les forêts naturelles sont converties en terres agricoles, en prairies ou en plantations nous aide à évaluer comment les choix d’usage des terres influent sur le climat sur plusieurs décennies.

La respiration du sol et l’origine du carbone

Le sol libère du dioxyde de carbone de deux façons principales. Les racines des plantes utilisent de l’énergie et de l’oxygène et, ce faisant, relâchent du carbone, tandis qu’innombrables microbes décomposent les feuilles mortes et la matière organique, produisant aussi du dioxyde de carbone. L’étude a rassemblé des résultats de 452 mesures appariées sur 164 sites de terrain dans le monde, en comparant toujours des forêts naturelles à des terres converties voisines sous climat similaire. Cela a permis aux auteurs de séparer la part de la respiration issue des racines de celle issue des micro-organismes et de voir comment chacune réagit lors du remplacement des forêts naturelles.

Que se passe-t-il quand les forêts deviennent champs ou prairies

Sur l’ensemble des sites, la respiration totale du sol était inférieure d’environ 7 % après la conversion des forêts naturelles. La majeure partie de cette baisse provenait de l’activité racinaire, qui a chuté de plus d’un quart, reflétant la perte des racines vivantes lors de l’abattage des arbres. La respiration microbienne, en revanche, n’a pas montré de changement global cohérent, bien qu’elle ait fortement diminué dans certains champs cultivés. Le type d’usage des terres qui remplace la forêt importait beaucoup. La conversion en agriculture ou en prairies réduisait le plus la respiration du sol, tandis que les transitions vers des forêts secondaires ou des plantations laissaient en général la respiration totale plus proche de celle des forêts intactes.

Comment la chaleur modifie la respiration du sol au fil du temps

La respiration du sol s’accélère avec la hausse des températures, et les scientifiques décrivent souvent cela par un nombre indiquant combien la respiration augmente pour chaque augmentation de 10 degrés Celsius. L’étude a trouvé que, dans l’ensemble, cette sensibilité à la température ne changeait pas beaucoup lorsque toutes les conversions étaient regroupées. Mais les conversions en agriculture et en prairies se distinguaient nettement, affichant une sensibilité à la température plus élevée, en particulier pour l’activité microbienne. Dans ces systèmes, les apports de carbone au sol par les plantes sont réduits et la matière organique restante est plus difficile à décomposer, si bien que les microbes réagissent plus fortement au réchauffement. Parallèlement, le défrichement réchauffe généralement le sol, compensant en partie la perte de carbone liée à la réduction de l’activité racinaire.

Chocs à court terme et récupération à long terme

Les changements après la conversion des forêts n’étaient pas permanents. Immédiatement après la conversion, la respiration du sol a chuté d’environ un dixième, tandis que sa sensibilité à la température augmentait, ce qui signifiait que la respiration du sol devenait plus réactive au réchauffement. Ces modifications ont duré environ 30 ans. Après cela, la respiration du sol s’est lentement rétablie et est devenue statistiquement similaire à celle des forêts voisines au bout d’environ 50 ans, tandis que la sensibilité à la température est revenue à ses niveaux antérieurs après environ 40 ans. La reprise était principalement entraînée par le retour des racines avec la réinstallation de la végétation, alors que la respiration microbienne semblait être tirée dans des directions opposées par la perte de carbone du sol et le réchauffement du sol.

Caractéristiques du sol qui façonnent la réponse

Les auteurs ont utilisé des modèles statistiques pour tester quels facteurs environnementaux expliquaient le mieux les réponses variées qu’ils ont observées. La perte de carbone organique du sol et l’augmentation de la température du sol étaient les principaux moteurs des changements de la respiration totale du sol. La sensibilité à la température, en revanche, dépendait davantage des propriétés initiales du sol. Les sols contenant moins d’argile et présentant un pH plus élevé montraient des augmentations plus marquées de la sensibilité à la température, probablement parce que leur matière organique est moins protégée physiquement et que leurs communautés microbiennes sont plus dominées par des bactéries, qui ont tendance à réagir plus fortement au réchauffement.

Ce que cela signifie pour la réflexion sur le climat

L’étude montre que la transformation des forêts naturelles en autres usages des terres a des effets complexes mais prévisibles sur la manière dont les sols stockent et libèrent du carbone. Dans les premières décennies suivant la conversion, les sols respirent en général moins, mais deviennent plus sensibles à la température, surtout dans les terres cultivées et les prairies. Avec le temps, la respiration du sol et sa sensibilité au réchauffement tendent à revenir vers des niveaux proches de ceux des forêts, notamment au fur et à mesure que la végétation revient. Parce que ces schémas dépendent du type d’utilisation des terres et des conditions locales du sol, les auteurs soutiennent que les modèles climatiques devraient traiter la respiration du sol et sa réponse à la température comme des variables flexibles et spécifiques aux composantes plutôt que comme des valeurs fixes. Cela donnera une image plus claire de la manière dont les choix d’usage des terres d’aujourd’hui façonnent le carbone et le climat de demain.

Citation: Fan, R., Li, X., Fang, C. et al. Component-specific shifts in soil respiration and its temperature sensitivity following natural forest conversion. Commun Earth Environ 7, 459 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03449-4

Mots-clés: respiration du sol, conversion forestière, changement d’usage des terres, carbone du sol, sensibilité à la température