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Forêt de Bailly (Yvelines). © William Beaucardet

Imaginer les forêts de demain

UNE PANOPLIE DE SERVICES FORESTIERS -Les forêts, sources ou puits de carbone ?

        

Mis à jour le 23/06/2016
Publié le 23/06/2016

Les forêts et le changement climatique

Un hectare d’une belle forêt de hêtres telle qu’on en trouve en Lorraine absorbe environ chaque année le carbone qu’émet une voiture qui roule pendant 40 000 kilomètres. C’est dire si les forêts sont des alliées précieuses dans la lutte contre le changement climatique. A elles seules en effet, elles stockent à moyen terme plus de la moitié du carbone des terres émergées. Voilà pourquoi les chercheurs de l’Inra s’attachent à comprendre la dynamique de ces éléments clés pour le bon fonctionnement de la planète. Ils tentent notamment d’identifier les facteurs qui peuvent augmenter ou diminuer la capacité des arbres à séquestrer le dioxyde de carbone (CO2), ce gaz à effet de serre si connu. Et de savoir si le changement climatique rend les arbres plus vulnérables.

Une tour pour mesurer les flux de carbone

Tour de mesures des échanges entre l'atmosphère et la forêt. © Inra, Pascal Courtois
Tour de mesures des échanges entre l'atmosphère et la forêt © Inra, Pascal Courtois
La forêt de Hesse, en Moselle, est une magnifique hêtraie de plus de 50 ans. Une tour dépasse la canopée : c’est là que les scientifiques de l’Inra ont disposé leurs instruments pour mesurer les flux de carbone entre la forêt et l’atmosphère. Depuis 1996, ils mesurent ces échanges en continu afin de mieux appréhender les variables qui déterminent la capacité de la forêt à absorber le CO2 et donc, à limiter l’impact de nos émissions. Pour cela, les chercheurs enregistrent de nombreuses données climatiques, comme l’humidité de l’air et du sol, ou l’état du feuillage des arbres. Cette installation fait partie du réseau européen Integrated Carbon Observation System (ICOS) qui vise à comprendre, à de grandes échelles, le cycle des gaz à effet de serre, tant au niveau des océans que des terres émergées.

La forêt de Font-Blanche à la loupe

Composée de pins d’Alep et de chênes verts, la forêt de Font-Blanche dans les Bouches-du- Rhône, est un excellent exemple de forêt mélangée méditerranéenne. Et les chercheurs de l’Inra y ont installé leurs instruments. Ils mesurent, entre autres, les échanges de CO2 et d’eau entre la forêt et l’atmosphère, les flux de sève, la transpiration des feuilles, ou bien encore la respiration des sols. Les scientifiques ont ainsi mesuré l’impact du stress hydrique exceptionnellement intense au cours de l’été 2015.

Quand la forêt émet du carbone

Et voilà qu’une sécheresse s’abat sur la forêt. Pour éviter de se déshydrater, les feuilles ferment leurs stomates, ces pores par lesquels elles transpirent. Mais ce faisant, elles cessent d’absorb Capteurs mesurant les rayonnements reçus et émis par la forêt.. © Inra, Patrick Gross
Capteurs mesurant les rayonnements reçus et émis par la forêt. © Inra, Patrick Gross
er du CO2. Elles n’en continuent pas moins de respirer et donc de produire du CO2. Ainsi, lorsque les pluies font durablement défaut, la fonction de puits de carbone de la forêt est gravement perturbée. Au point que certaines forêts, notamment celles du Nord de l’Europe ou les forêts tropicales, peuvent devenir temporairement des émettrices nettes de CO2 lors d’une sécheresse prolongée. D’autres causes peuvent faire de la forêt une source de gaz à effet de serre. Les assauts d’insectes (surtout les herbivores qui s’attaquent au feuillage) réduisent considérablement les capacités d’absorption d’une forêt. Quant aux incendies, ils peuvent envoyer dans l’atmosphère en quelques heures, tout le CO2 qu’une forêt a patiemment accumulé au fil des décennies.

Grossir et prendre du poids chez les arbres

Grossir et prendre du poids, ce n’est pas la même chose chez les arbres. Paradoxalement, ces deux processus ne se déroulent pas tout à fait en même temps. Tout d’abord, le tronc grossit en taille grâce à la production et à l’expansion de nouvelles cellules. Ce n’est qu’ensuite que l’arbre s’alourdit : la paroi des cellules accumule de la cellulose et de la lignine qui leur donnent leur densité et leur résistance mécanique. Entre les deux phénomènes, il peut s’écouler jusqu’à un mois. Ces résultats, obtenus par une équipe internationale impliquant l’Inra, montrent que sur de courtes périodes, on ne peut pas déduire la productivité des forêts en mesurant la variation du diamètre des troncs. Ils suggèrent aussi que le changement climatique pourrait modifier le décalage entre la croissance en taille et l’augmentation de la biomasse, ce qui pourrait affecter la fixation du carbone par les forêts.

Taillis à courte rotation

Taillis à courte rotation : une source de biomasse à optimiser

Première source d’énergie renouvelable en France, le bois a encore de beaux jours devant lui. En effet, la même quantité de CO2 capturée par les arbres est émise dans l’atmosphère lors de sa combustion. Résultat : un bilan carbone bien plus favorable que celui des énergies fossiles. Et les accords de la COP21 devraient contribuer à dynamiser encore plus la filière. L’une des sources de bois-énergie qui semble promise à un bel avenir est celle issue des taillis à courte rotation (TCR). Entre sylviculture et agriculture, les TCR consistent à planter des arbres à croissance rapide qui seront récoltés tous les 7 ou 8 ans, voire 2 ou 3 ans pour les très courtes rotations. Cette production ultrarapide de bois permet de valoriser des terrains peu aptes à l’agriculture.

Des TCR sans épuiser les sols ni la ressource en eau

Deux problèmes jouent encore contre les taillis à courte rotation : ils consomment beaucoup d’eau et ils peuvent appauvrir les sols. Les chercheurs de l’Inra planchent sur des solutions. L’une des pistes est d’identifier et de sélectionner les variétés d’arbres les plus efficientes dans l’utilisation de l’eau et des nutriments. Autre voie à l’étude : associer les TCR à la culture de légumineuses fourragères comme le trèfle ou la luzerne. Ces dernières, grâce à une symbiose avec des bactéries, ont la propriété de fixer l’azote de l’air, et donc, d’enrichir les sols en ce nutriment.

Les plus grands stockeurs de carbone d’Amazonie

En Amazonie, la contribution à l’atténuation du changement climatique de chacune des 16 000 espèces d’arbres différentes qui y vivent, est très inégale. Seules 200 d’entre elles contribuent à la moitié de l’augmentation de la biomasse et du stockage du carbone de la forêt. C’est l’un des résultats publiés par Rainfor, un réseau scientifique européen et sud-américain auquel participe l’Inra qui tente notamment de mieux évaluer les flux de carbone entre l’atmosphère et la forêt amazonienne. Ces travaux pourront aider les scientifiques à prédire le comportement des forêts humides tropicales dans le contexte du réchauffement global.

Les services écosystémiques rendus par les forêts ?

Apparue dans les années 1970 et placée sur le devant de la scène internationale lors de l’Évaluation des écosystèmes pour le millénaire (Millenium Ecosystem Assessment) dans les années 2000, la notion « service écosystémique » - bénéfices fournis par les écosystèmes à l’humanité - interroge le rôle et la place de l’homme dans les écosystèmes, ainsi que sur les relations réciproques entre société et écosystèmes ou socio-écosystèmes. Ces services sont souvent divisés en quatre catégories : services d’approvisionnement (aliments, eau douce, bois matériau, bois de feu, fibres, produits biochimiques, ressources génétiques...) ; services de régulation (régulation du climat, purification de l’eau, pollinisation) ; services culturels (loisirs et écotourisme...) ou encore services de soutien aux conditions favorables à la vie sur Terre (cycle des éléments nutritifs, cycle du carbone) qui sont par ailleurs nécessaires à la production de tous les autres services. La biodiversité a des effets directs ou indirects sur de nombreux services écosystémiques.