Pour les climatologues, la hausse des températures mondiales provoquée par le réchauffement climatique devait inévitablement transformer les sols forestiers en véritables « usines à gaz ». En chauffant, les microbes et micro-organismes qui peuplent ces écosystèmes libèrent des oxydes d’azote, des gaz à effet de serre qui s’accumulent dans l’atmosphère. Nous étions donc persuadés qu’il existait un cercle vicieux : cette pollution accélère le réchauffement qui, à son tour, surchauffe les sols et les prive d’azote, un nutriment pourtant vital pour la croissance des arbres.
L’Université de Californie à Riverside (UCR) a souhaité étudier ce processus de plus près, en analysant pendant près de six ans une forêt située en Chine. Les chercheurs ont ainsi pu découvrir que ce modèle n’était pas forcément applicable, et que, contre toute attente, le réchauffement pourrait en fait réduire les émissions de gaz azotés. À une seule condition cependant : que la forêt manque d’eau. Leur étude a été publiée le 15 octobre 2025 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Comment la chaleur peut-elle freiner l’activité biologique des forêts ?
Pour en avoir le cœur net, l’équipe de l’UCR a truffé six parcelles (108 m2) d’une forêt du comté de Qingyuan (nord-est de la Chine) de capteurs, surplombés de puissants radiateurs infrarouges. L’objectif étant de surchauffer le sol pour simuler les températures prévues par nos modèles climatiques en 2050, pour qu’il soit soumis à une température supérieure à la normale de 2° C.
Ce dispositif a fonctionné en permanence pendant six ans, secondé par des « nez électroniques » programmés pour s’ouvrir et se sceller hermétiquement à intervalles réguliers afin de mesurer en continu les échanges gazeux entre le sol et l’atmosphère. Ils ont ainsi collecté plus de 200 000 relevés à propos des flux de gaz azotés.
Les chercheurs s’attendaient, en connaissant « le cercle vicieux de l’azote » décrit plus haut, à ce que les émissions explosent, mais c’est exactement l’inverse qui s’est produit. Les rejets de monoxyde d’azote (NO) ont chuté de 19 %, et ceux de protoxyde d’azote (N2O) ont reculé de 16 %. Le N2O est aujourd’hui plus connu du grand public en raison des nombreux scandales l’entourant (gaz hilarant), mais en climatologie, il est surtout redouté pour son pouvoir de réchauffement, près de 300 fois plus élevé que celui du CO2.
Pete Homyak, professeur à l’UCR, explique que le phénomène ne pouvait s’expliquer que de manière empirique : « Nous avons toujours pensé que le réchauffement accélérerait les processus microbiens. C’est vrai en laboratoire, mais sur le terrain, la chaleur assèche le sol. Or, sans humidité, les microbes ralentissent et la chimie s’arrête ». La machine biologique (le sol de la forêt) nécessite du carburant pour fonctionner (la chaleur), mais aussi de lubrifiant (l’eau). Sans ce dernier, elle grippe, et le métabolisme microbien décroît, entraînant avec lui une chute des émissions azotées.
Une bonne nouvelle ? Pas forcément
Moins de protoxyde d’azote dans l’atmosphère signifie, en théorie, un réchauffement moins agressif : on pourrait se dire que nos modèles étaient complètement tronqués et crier victoire, mais rien n’est jamais aussi simple en écologie. Il y a deux bémols à la découverte des chercheurs de l’UCR.
Le premier bémol est d’ordre géographique. Ce phénomène de ralentissement microbien ne s’observe que sous un seuil hydroclimatique : 1 000 mm de précipitations par an. Seules les forêts situées dans des zones sèches ou tempérées sont donc concernées. Pour les forêts tropicales ou les zones très humides, le réchauffement continue de jouer son rôle de dopant, provoquant d’intenses émissions d’azote vers l’atmosphère, exactement comme le prédisaient les anciens modèles.
Le second concerne la santé même de la forêt : logiquement, si moins d’azote s’échappe sous forme de gaz, il devrait en rester davantage dans le sol pour nourrir les arbres. Les forêts devraient donc être plus luxuriantes, feuillues et être ainsi de meilleurs puits de carbone. Malheureusement, il n’en est rien.
Les données recueillies par l’équipe de l’UCR montrent que les arbres des parcelles surchauffées poussent plus lentement que les autres à cause du stress hydrique. Le déficit hydrique réduit à la fois l’activité microbienne impliquée dans le cycle de l’azote et l’absorption racinaire des nutriments. Deux contraintes physiques qui limitent la croissance végétale et, par conséquent, la capacité de stockage du carbone par l’écosystème forestier. L’écologiste Kai Huang estime que « c’est un autre problème tout aussi grave ».
Pour les chercheurs, l’urgence est maintenant de mettre à jour nos modèles climatiques, qui doivent intégrer cette nouvelle variable. Si l’on établit des simulations sans prendre en considération ces interactions entre la chaleur et le cycle de l’azote, nous risquons de naviguer à vue en sous-estimant le réel impact du réchauffement sur les écosystèmes. Le futur n’en sera pas plus clément pour autant dans la mesure où ces modèles, même corrigés, ne resteront que des outils descriptifs et analytiques. Ils nous seront, certes, utiles pour éviter certaines erreurs grossières d’interprétation, mais il est impossible de compter sur eux pour pondérer l’inertie climatique. On peut toujours mesurer la hauteur d’une falaise après avoir sauté : le calcul sera peut-être exact, mais il n’en sera pas moins complètement inutile.
- Les modèles climatiques actuels sous-estiment le rôle des forêts dans le cycle de l’azote, notamment face à la sécheresse.
- Une étude de l’Université de Californie révèle que le réchauffement peut réduire les émissions de gaz azotés dans des forêts sèches.
- Cependant, cette dynamique ne s’applique pas aux forêts tropicales, et le stress hydrique freine la croissance des arbres, limitant leur capacité à stocker du carbone.
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