Les nutriments renforcent le lien entre les précipitations et la croissance des plantes, la conclusion de l’étude
Une nouvelle étude publiée dans PNAdirigée par le Département de l’agriculture des États-Unis et impliquant plusieurs chercheurs du Centre allemand de recherche sur la biodiversité (IDIV), du Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ), de l’Université de Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) et de l’Université de Leipzig, lorsqu’une relation entre les précipitations annuelles moyennes (MAP) et les modifications de la biomasse de Grassland lorsqu’une ou plusieurs nutriments. Les auteurs montrent que les précipitations et la disponibilité des nutriments sont les principaux moteurs de la biomasse des plantes, tandis que les effets de la diversité des plantes sont minimes.
Les changements mondiaux dans les précipitations mettent les écosystèmes du monde entier à l’épreuve: alors que la carte augmente dans certaines régions, elle diminue dans d’autres. Dans le même temps, de nombreux écosystèmes sont exposés – à la fois intentionnellement et non – à des quantités croissantes de nutriments, tels que l’azote, le phosphore et le potassium. Cela peut résulter de pratiques agricoles comme l’utilisation des terres et la fertilisation, ou du ruissellement urbain, qui comprend les eaux usées, entrant dans les voies navigables à proximité. Les deux facteurs – précipitations et nutriments – affectent directement la production de biomasse des plantes.
L’étude a révélé que la biomasse végétale est étroitement liée aux précipitations annuelles moyennes dans les prairies. En moyenne, la biomasse végétale augmente avec la carte plus élevée, mais d’autres facteurs entrent également en jeu, tels que la disponibilité des nutriments.
Jusqu’à présent, on sait peu de choses sur la façon dont la relation entre la carte et la biomasse végétale changent lorsqu’un ou plusieurs nutriments sont ajoutés.
Pour répondre à cette question, les chercheurs ont mesuré la biomasse végétale et la diversité des espèces sur 71 prairies sur six continents, y compris les prairies indigènes et plantées avec des textures de sol et des contenus en nutriments, ainsi que des régimes de gestion. Tous les sites faisaient partie du réseau de nutriments, y compris les sites Nutnet de l’expérience Jena et à la station de recherche UFZ à Bad Lauchstädt, en Allemagne. Ce réseau expérimental suit une méthodologie standardisée appliquée sur les 130 sites à l’échelle mondiale, garantissant la comparabilité des données.
Nutriments multiples, plus de biomasse
Pour examiner l’effet des nutriments en combinaison avec MAP, les chercheurs ont fécondé tous les sites d’azote, de phosphore et de potassium – dans toutes les combinaisons possibles. La fertilisation a généralement augmenté la croissance et la biomasse des plantes. Notamment, lorsque plusieurs nutriments – en particulier l’azote et le phosphore – ont été ajoutés, les plantes sont devenues plus sensibles aux précipitations, ce qui a conduit à une relation plus forte entre la biomasse et les précipitations.
Bien que ce résultat n’ait pas été surprise, l’étude a également révélé quelque chose d’inattendu: des facteurs comme la diversité des espèces ont eu peu d’influence sur la relation de biomasse MAP au sein de la communauté végétale. Cependant, dans les sites qui n’étaient pas limités par l’azote ou le phosphore, le lien entre les précipitations et la biomasse est devenu plus clair – un modèle négligé dans les analyses antérieures qui ne tenaient pas compte de la biodiversité. « L’ajout de nutriments diminue la diversité des plantes, mais l’effet indirect du changement de diversité sur la biomasse est plus faible que les effets directs de la carte et des nutriments », explique le co-auteur Stan Harpole, responsable de la diversité physiologique à UFZ, Idiv et MLU. « Même si les effets sur la diversité ne se poursuivent pas fortement vers la biomasse, la diversité des plantes est toujours importante pour comprendre avec précision comment les précipitations influencent la biomasse des écosystèmes où la disponibilité des nutriments (comme l’azote et le phosphore) n’est pas un facteur limitant. »
Les résultats soulignent que des facteurs comme les précipitations et la disponibilité des nutriments ont une influence plus forte que la diversité des plantes.
Les interactions nutritives façonnent la relation map-biomass
Les nouvelles découvertes soutiennent l’idée que les écosystèmes sont souvent co-liés par plusieurs nutriments. En conséquence, la fertilisation avec plus d’un nutriment peut favoriser la relation entre la biomasse et les précipitations – avec des interactions entre l’azote et le phosphore jouant un rôle particulièrement important. Pour bien comprendre comment les écosystèmes de prairies réagissent aux changements mondiaux dans les précipitations et l’enrichissement des nutriments, les interactions nutritionnelles et les changements dans les communautés végétales doivent être prises en compte. La compréhension des limitations des nutriments et leur impact sur la production de biomasse peuvent aider à éclairer les stratégies de gestion des terres et de conservation pour les écosystèmes de prairies dans le monde.