Les tourbières se caractérisent par des nappes phréatiques élevées, couvrent environ 3 % de la surface terrestre de la Terre et contiennent près d'un tiers du carbone du sol mondial. Ces écosystèmes uniques ont été drainés pour convertir des terres pour l'agriculture ou la foresterie. Une façon de restaurer ces sites drainés consiste à réhumidifier ces zones, mais on sait peu de choses sur la manière dont le cycle de séquestration du carbone (C) est affecté.

Sarah Schwieger et trois collègues de l'Université de Greifswald comparé les racines des aulnes noirs (Alnus glutinosa) dans des zones drainées et réhumidifiées d'une forêt de tourbières en Allemagne. La biomasse des racines était presque doublée et les racines étaient plus fines sur le site remouillé par rapport à la zone drainée. La biomasse racinaire plus élevée suggère que les stocks de C souterrains sont plus importants sur les sites remouillés, de sorte que cette méthode de restauration pourrait augmenter la fonction d'atténuation du changement climatique des tourbières forestières.

Schwieger et ses collègues ont étudié le sol et les racines autour des aulnes noirs sur des sites remouillés et drainés qui font partie du Projet WETSCAPES autour de Wöpkendorf (Allemagne). Cinq carottes de sol de 50 cm de long ont été prélevées autour d'aulnes noirs pour caractériser le diamètre des racines, le poids sec, l'âge et la surface spécifique des racines. Les classes de diamètre des racines étaient très fines (<1 mm), fines (1-2 mm) et grosses racines (2-5 mm) et la surface spécifique des racines a été mesurée avec IJ_Rhizo dans le logiciel ImageJ. La météo, la nappe phréatique, la teneur en eau du sol, la température du sol et éléments nutritifs du sol disponibles pour les plantes ont été mesurés sur les sites.

Aulne. Source: canva.

Les chercheurs ont constaté que la biomasse racinaire était plus du double dans le site remouillé par rapport au site drainé, en particulier pour les classes de racines très fines et fines dans les couches supérieures du sol. Dans l'ensemble, les racines très fines de 2 à 3 ans (c'est-à-dire les jeunes) représentaient 51 % de la biomasse racinaire totale échantillonnée, mais diminuaient le long du profil du sol tandis que les racines grossières augmentaient avec la profondeur. Il y avait de grandes différences dans les zones racinaires spécifiques entre les classes de diamètre dans le site drainé, mais pas dans le site remouillé. Le nitrate disponible pour les plantes était 50 fois plus élevé sur le site drainé tandis que l'ammonium et le phosphore étaient 2.5 et 7.5 fois plus élevés sur le site remouillé.

Coupes transversales d'une racine de 2 ans provenant d'un peuplement d'aulnes remouillés (à gauche) et d'une racine de 4 ans provenant de a stand égoutté. Les lignes jaunes indiquent les limites des cernes de croissance annuels. Source: Schwieger et coll., 2020.

Cette étude offre de nombreuses réponses sur les processus souterrains d'une forêt de tourbière remouillée et historiquement drainée. Les arbres des sites remouillés ont investi proportionnellement plus dans la biomasse où l'azote (N) assimilable par les plantes était plus faible que dans les sites drainés. Alors que les aulnes noirs peuvent fixer l'azote du sol par symbiose, "l'augmentation de la biomasse racinaire dans le site remouillé pourrait être liée aux concentrations d'oxygène plus faibles en cas d'engorgement, ce qui pourrait réduire l'activité des nodules, obligeant l'arbre à s'appuyer davantage sur l'acquisition des nutriments par les racines". Schwieger et ses collègues ont écrit.

"Étant donné que le site remouillé a des concentrations de N plus faibles, il faudrait plus de racines pour répondre aux besoins en nutriments."

Il y avait des schémas contrastés dans les changements de la biomasse par rapport aux traits fonctionnels (par exemple, la surface racinaire spécifique) entre les classes de diamètre des racines. Pour les racines très fines (<1 mm), le trait fonctionnel ne différait pas entre les sites ou le long des profondeurs du sol, mais pour les racines plus fines (1-2 mm) et grossières (2-5 mm), le trait fonctionnel était plus élevé et différait le long du sol. profondeurs au site drainé. Les différents traits fonctionnels des racines plus épaisses pourraient être des indicateurs de plus grandes fluctuations de la nappe phréatique dans le site drainé. De plus, le renouvellement des racines sur les sites réhumidifiés est susceptible d'être plus élevé car il y a plus de jeunes racines fines.

« Nos résultats indiquent que la réhumidification soutient non seulement la fonction de la tourbière en tant que puits de C en permettant au système de séquestrer plus de C sous forme de biomasse racinaire, mais pourrait également conduire à des taux de respiration inférieurs des racines avec une SRA inférieure [surface racinaire spécifique ] à l'état réhumidifié », concluent les auteurs.