La diversité végétale stabilise la température du sol

Selon une récente étude, une solution naturelle permet d’atténuer les effets du changement climatique et notamment des phénomènes météorologiques extrêmes. Des scientifiques d’instituts de recherche allemands – université de Leipzig, université Friedrich Schiller d’Iéna, Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv) Halle-Iéna-Leipzig, et d’autres – ont constaté qu’une grande diversité végétale contribue à atténuer les fluctuations de la température du sol, ce qui peut avoir une importance vitale pour les processus écosystémiques. Ils viennent de publier les résultats de leurs travaux dans la revue Nature Geoscience en décembre 2023.

« La température du sol joue un rôle crucial dans le contrôle d’importants processus écosystémiques liés à l’eau, au carbone, à la dynamique des nutriments, à l’activité microbienne et à la productivité agricole, » explique l’auteure principale de l’étude, la docteure Yuanyuan Huang. Malgré l’importance du sujet, aucune étude n’avait encore cherché à savoir si la diversité végétale, notamment, contribuait à atténuer les fluctuations de la température du sol pendant le développement à long terme de la communauté végétale.

Dans leur étude, Yuanyuan Huang et ses collègues présentent les résultats de l’analyse approfondie de données collectées de 2004 à 2021 dans le cadre d’une expérience à grande échelle sur la biodiversité des prairies – l’expérience de Iéna. Le site expérimental comprend 80 parcelles dont la diversité végétale varie de une à 60 espèces. De plus, quatre parcelles de sol nu et deux de végétation incontrôlée ont été d’importants points de référence. La température du sol a été automatiquement enregistrée à des profondeurs allant de cinq à 15 centimètres, à intervalles d’une minute, sur une période de 18 ans ayant connu une importante variabilité climatique.

La docteure Anne Ebeling, coordinatrice scientifique de l’expérience, déclare : « Nous venons de célébrer le 20^e anniversaire de l’expérience de Iéna. Pendant ces deux décennies, nous avons connu un certain nombre de phénomènes météorologiques extrêmes, notamment des périodes de sécheresse prolongée, une inondation majeure en 2013 et des printemps exceptionnellement froids. »

« Cette analyse sans précédent de données à haute résolution collectées sur le long terme prouve de façon convaincante que la diversité végétale agit comme un tampon naturel et assure une stabilité certaine face aux extrêmes climatiques, » souligne Yuanyuan Huang. Pendant cette période de 18 ans, la diversité végétale s’est remarquablement montrée capable d’empêcher le sol de trop monter en température dans les périodes de chaleur écrasante et de l’aider à retenir la chaleur dans les périodes de froid.

Stabilité pendant toute l’année
 

L’étude montre qu’en été, les jours où la température de l’air était particulièrement élevée, la température du sol des communautés végétales comportant 60 espèces était de 5,04 degrés Celsius (C) inférieure à celle des parcelles à sol nu. À titre de comparaison, cette différence de température est plus de deux fois supérieure à celle qui existe entre les monocultures et le sol nu, aux mêmes périodes.

Par contre, les jours où la température de l’air était particulièrement basse, la température du sol dans la communauté végétale de 60 espèces était de 1,48 degré C supérieure à celle des parcelles sans végétation, différence qui, dans ce cas, est près de cinq fois supérieure à celle qui existe entre les monocultures et le sol nu.

Les chercheurs en ont conclu que la diversité végétale peut stabiliser la température du sol pendant toute l’année. Les effets se sont intensifiés parallèlement au vieillissement des communautés végétales et sont même encore plus prononcés dans les conditions climatiques les plus rigoureuses, par exemple les jours de chaleur accablante et les années de sécheresse.

Dans un second temps, Yuanyuan Huang et ses collègues ont étudié les causes de l’effet stabilisateur de la diversité végétale. Non seulement celle-ci augmente la superficie foliaire totale des plantes, ce qui se traduit par plus d’ombre, mais elle accroît également la teneur du sol en carbone organique. L’effet stabilisateur de la diversité végétale a été mis en évidence par une réduction de la conduction de la chaleur dans les 60 centimètres supérieurs du sol. Ainsi, la température du sol est restée plus stable pendant toute l’année et dans toutes les couches supérieures du sol où la diversité végétale était la plus grande. 

La décomposition du carbone contenu dans le sol est également importante
 

Ces observations ont des implications considérables. Dans les prairies des zones tempérées et au-delà, la stabilisation de la température du sol assurée par la diversité végétale pourrait être cruciale pour atténuer les effets négatifs des phénomènes climatiques extrêmes. Cela vaut également pour la décomposition du carbone contenu dans le sol et sa libération dans l’atmosphère. Selon les chercheurs, ce mécanisme naturel peut, lui aussi, contribuer à ralentir le processus de réchauffement de la planète.

« Nos travaux montrent à quel point la diversité végétale peut agir comme bouclier contre les impacts du changement climatique. Ils rappellent à quel point il est important de préserver et promouvoir la biodiversité dans nos écosystèmes de manière à protéger l’environnement et garantir un avenir durable, » déclare le professeur Nico Eisenhauer, directeur de l’étude et porte-parole de l’expérience de Iéna. Qui ajoute que l’étude nous aide à mieux comprendre le rôle vital de la biodiversité et qu’elle offre une lueur d’espoir dans la lutte contre le changement climatique.  

(Université de Leipzig/wi)

Publication dans Nature Geoscience: “Enhanced stability of grassland soil temperature by plant diversity”, doi: 10.1038/s41561-023-01338-5