Higher water levels could turn cultivated peatland in the North into a CO₂ sink
La hausse du niveau de l'eau pourrait transformer les tourbières cultivées du Nord en puits de carbone
Par l'Institut norvégien de recherche en bioéconomie
Édité par Lisa Lock, révisé par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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Aurores boréales au-dessus du site expérimental de Pasvik. Crédit : Mikhail Mastepanov
À l'état naturel, la tourbière est l'un des plus importants réservoirs de carbone de la nature. En effet, le sol y est tellement saturé d'eau et pauvre en oxygène que la décomposition des matières végétales mortes est très lente. Les plantes ne se décomposent pas complètement, mais s'accumulent pendant des milliers d'années, formant d'épaisses couches de tourbe. Lorsqu'une tourbière est drainée pour l'agriculture, le niveau de l'eau baisse et l'oxygène pénètre dans la couche de tourbe. Les micro-organismes peuvent alors décomposer les matières végétales mortes beaucoup plus rapidement, libérant ainsi le carbone stocké pendant de nombreuses années sous forme de dioxyde de carbone (CO₂), un gaz à effet de serre.
Bien étudiées au Sud, mais pas au Nord
Depuis le XVIIe siècle, de vastes zones de tourbières en Europe et dans les pays nordiques ont été drainées, et de nombreuses études ont examiné comment ce drainage et les variations du niveau d'eau influencent les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, on connaît peu de choses sur les tourbières drainées les plus septentrionales, où le climat est caractérisé par de basses températures, de longues nuits d'été claires et de courtes saisons de croissance.
« D'après des études menées dans des régions plus chaudes, nous savons que la remontée du niveau de la nappe phréatique dans les tourbières drainées et cultivées réduit souvent les émissions de CO₂, car la tourbe se décompose plus lentement », explique Junbin Zhao, chercheur au NIBIO. « Parallèlement, des conditions plus humides et pauvres en oxygène peuvent accroître les émissions de méthane, car les micro-organismes qui produisent du méthane se développent particulièrement bien lorsque le sol est presque dépourvu d'oxygène.»
Dans certaines conditions, les émissions d'oxyde nitreux peuvent également augmenter. Cela se produit lorsque le sol est humide mais pas complètement saturé d'eau : la décomposition de l'azote s'interrompt alors et produit de l'oxyde nitreux au lieu de l'azote gazeux inoffensif.
« Chaque gaz à effet de serre réagissant différemment aux variations du niveau d'eau, la concentration d'un gaz peut diminuer tandis que celle d'un autre augmente. C'est pourquoi il est important d'examiner le bilan gazeux global », explique Zhao. « Nous devons mesurer simultanément le CO₂, le méthane et l'oxyde nitreux tout au long de la saison afin de comprendre l'impact net réel dans les zones agricoles les plus septentrionales. »
Essai en plein champ sur deux ans dans la vallée de Pasvik, Finnmark
En 2022 et 2023, Zhao et ses collègues ont mené un vaste essai en plein champ à la station NIBIO de Svanhovd, dans la vallée de Pasvik, en Norvège du Nord. Des chambres automatiques ont mesuré les émissions de CO₂, de méthane et d'oxyde nitreux plusieurs fois par jour pendant toute la saison de croissance.
« L'expérience comprenait cinq parcelles qui, ensemble, reflétaient les conditions de gestion typiques d'un champ agricole drainé : différents niveaux de nappe phréatique, différentes quantités d'engrais et différents nombres de récoltes par saison », explique Zhao. Les résultats sont publiés dans la revue Global Change Biology.
Les chercheurs souhaitaient répondre à trois questions :
L’élévation du niveau de la nappe phréatique peut-elle rendre une tourbière arctique cultivée proche de la neutralité climatique ?
Le niveau de l’eau influe-t-il davantage sur les émissions de CO₂ du sol que sur l’absorption de CO₂ par les plantes ?
Comment la fertilisation et la récolte influencent-elles le bilan climatique global ?
Des niveaux d’eau élevés ont réduit les émissions.
Les résultats ont montré que lorsque la tourbière de Pasvik était bien drainée, elle émettait d’importantes quantités de CO₂, comparables à celles d’autres tourbières cultivées plus au sud. Cependant, lorsque la nappe phréatique a été élevée à 25-50 cm sous la surface, les émissions ont chuté brutalement.
« À ces niveaux d’eau plus élevés, les émissions de méthane et d’oxyde nitreux étaient également faibles, ce qui a permis d’obtenir un bilan gazeux global bien meilleur. Dans ces conditions, le champ a même absorbé légèrement plus de CO₂ qu’il n’en a émis », explique Zhao.
Un niveau élevé de la nappe phréatique dans les tourbières arctiques cultivées pourrait donc constituer une mesure climatique efficace.
Nos résultats sont particulièrement intéressants car les émissions ont été mesurées en continu, 24 h/24. Cela nous a permis de saisir de brefs pics d'émissions exceptionnellement élevées ainsi que les fluctuations quotidiennes naturelles, des détails souvent négligés lors de mesures ponctuelles.
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Fonctionne de manière optimale dans les climats froids
Lorsque la nappe phréatique est haute, le sol devient plus humide et le taux d'oxygène dans la zone racinaire diminue. Dans ces conditions, les plantes sont moins actives et absorbent moins de CO₂.
Malgré cela, les émissions totales de CO₂ diminuent sur le terrain.
« En effet, en conditions humides, le terrain a besoin de moins de lumière pour absorber plus de CO₂ qu'il n'en émet. Lorsque ce seuil est atteint plus tôt dans la journée, on obtient plus d'heures d'absorption nette de carbone », explique Zhao. Nos calculs montrent que cet effet est particulièrement marqué dans le nord, en raison des longues nuits d'été claires. Celles-ci offrent de nombreuses possibilités.
a récolte, cependant, a eu un effet manifeste. Lorsque l'herbe a été coupée et enlevée, du carbone a été soustrait au système, car les plantes stockent du carbone pendant leur croissance. « Si la récolte est très fréquente, on peut extraire plus de carbone qu'il n'en est stocké à nouveau. La couche de tourbe peut progressivement perdre du carbone, même lorsque le niveau d'eau est maintenu élevé », explique Zhao.
Il souligne donc l'importance de considérer conjointement le niveau d'eau, la fertilisation et la stratégie de récolte. Les mesures qui réduisent les émissions à court terme peuvent réduire le stockage de carbone à long terme, ce qui peut nuire à la santé des sols.
« Une solution pourrait être la paludiculture, c'est-à-dire la culture d'espèces végétales tolérantes à l'humidité afin de produire de la biomasse sans assécher le sol. »
Les variations locales peuvent modifier l'équilibre climatique.
Les chercheurs ont constaté d'importantes différences d'émissions au sein d'une même parcelle. Certaines zones ont absorbé du CO₂, tandis que d'autres en ont émis de grandes quantités.
« Ces variations locales peuvent fortement influencer la comptabilité climatique nationale et la conception des mesures, car un facteur d'émission standard peut ne pas refléter la réalité partout », conclut Zhao. « Les résultats de notre étude montrent clairement un besoin de mesures plus détaillées et d'une gestion plus précise des niveaux d'eau dans la pratique, en particulier là où les sols et les conditions agricoles varient considérablement d'un endroit à l'autre. »
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RESUME
Lélévation du niveau des nappes phréatiques pourrait transformer les tourbières cultivées du Nord en puits de carbone.
L'augmentation du niveau des nappes phréatiques dans les tourbières arctiques cultivées réduit fortement les émissions de CO₂ et peut faire passer ces zones de sources de carbone à de légers puits de carbone, avec des augmentations minimes de méthane et d'oxyde nitreux par temps froid. Cet effet est plus marqué dans les climats froids à forte luminosité, mais diminue à mesure que la température du sol augmente. La fertilisation a peu d'impact sur les émissions, tandis que des récoltes fréquentes peuvent réduire le stockage de carbone à long terme.
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COMMENTAIRES
Je ne suis pas compétant en biologie des tourbieres et j ignore d ailleurs si les tourieres boréales cultivées représentent une surface importantes ... Je ne porterai pas de jugement donc sur l importance des resultats de cet article .....
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Publication details
Junbin Zhao et al, Substantial Mitigation Potential for Greenhouse Gases Under High Water Levels in a Cultivated Peatland in the Arctic, Global Change Biology (2025). DOI: 10.1111/gcb.70599
Journal information: Global Change Biology
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