Le sol forestier, clé de la protection du climat

Wäre der Wald ein Patient, müsste er jetzt auf die Intensivstation. Die Vitalfunktionen sind gestört, der Gesamtzustand ist kritisch, keine Besserung in Sicht. So lassen sich die Ergebnisse der Bundeswaldinventur zusammenfassen, die Landwirtschaftsminister Cem Özdemir (Grüne) diese Woche vorgestellt hat.

Sorgen bereitet den Wissenschaftlern, die den Wald für die Inventur beobachtet haben, vor allem die Klimabilanz. Der Wald war immer ein verlässlicher Puffer, der Kohlendioxid über die Pflanzen aus der Luft aufnimmt und somit die Erderwärmung bremst. „Der Wald ist der größte Klimaschützer“, hieß es jahrzehntelang wie selbstverständlich, er war fest eingeplant als Kohlenstoffspeicher.

Damit ist Schluss. Der deutsche Wald gibt mehr Kohlendioxid ab, als er aufnimmt. Seit der letzten Kohlenstoffinventur im Jahr 2017 hat der Wald insgesamt 41,5 Millionen Tonnen Kohlenstoffvorrat verloren. Seine Funktion als Klimaretter ist vorbei.

Wie sehr der Wald leidet, ist keine Überraschung. Die Schäden an den Bäumen sind unübersehbar: Fichtenskelette, verkohlte Kiefernforste und Buchen ohne Laub stehen stellvertretend für den Gesamtzustand des deutschen Waldes.

Für die Misere gibt es mehrere Gründe. Kahlschläge und Stürme reißen Löcher in den Wald, zerstören Lebens­gemeinschaften und lassen Kohlenstoff entweichen, schwere Forstmaschinen verdichten den Waldboden. Jahrzehntelang wurden Nadelbäume in Monokultur gepflanzt. Die versprechen zwar hohen Ertrag, sind aber anfällig. Hauptursache ist allerdings der Klimawandel, vor allem Dürren in Kombination mit Waldbränden und Borkenkäfern. Schadereignisse werden häufiger und heftiger, je mehr sich das Klima erhitzt.

Denn während der Trockenphasen und den Folgeerscheinungen wie dem Borkenkäferbefall werden die Kohlenstoffeinträge in den Wald geringer. Das Kronendach kranker Bäume wird löch­riger, die Sonne scheint direkt auf den Wald­boden und heizt ihn auf. Die Folge: Die Bodenmikroben werden aktiver. In diesem Zustand braucht es nur eine nassere Wetterphase, und die Bodenmikroben arbeiten wie auf Speed – der Waldboden verliert große Mengen Kohlenstoff.

Le facteur critique est le temps. Si la forêt se rétablit et ferme la canopée, la libération de carbone sous forme de dioxyde de carbone peut être compensée par l’apport de carbone. La forêt redevient plus fraîche et stable. Si une sécheresse se succède, les dégâts demeurent, surtout si tous les arbres dépérissent en même temps, comme dans les monocultures. La forêt ne se régénère alors plus et devient une source de dioxyde de carbone.

Les arbres ne sont que la partie visible du problème. Les scientifiques se concentrent également sur la partie cachée : le sol forestier. Vous le savez : l’espace souterrain est encore plus important pour la vitalité de la forêt et le climat que l’espace aérien. Parce que le sol forestier stocke plus de carbone que toutes les herbes, arbustes et arbres réunis.

L’inventaire forestier fédéral a utilisé les données des modèles actuels pour calculer le bilan de carbone dans le sol forestier : le sol forestier est toujours un puits de carbone, explique Nicole Wellbrock de l’Institut Thünen des écosystèmes forestiers de Hambourg. Le sol réagit lentement aux changements de surface et continue donc à remplir sa fonction de stockage. La question est de savoir combien de temps encore. Le pédologue est convaincu que la capacité de stockage va diminuer et que le sol forestier sera probablement également transformé en une source de dioxyde de carbone.

Dans deux ans, elle le saura avec certitude. Ensuite, les résultats du nouveau rapport sur l’état du sol, coordonné par Wellbrock, seront présentés. Pour la troisième fois depuis 1990 et 2006, les écologistes réalisent un ouvrage complet sur la situation du sol forestier. Ils déterminent l’état du sol, la teneur en éléments nutritifs et en carbone, la végétation du sol et d’autres paramètres sur 1 800 sites à travers le pays.

Au final, ils déterminent le bilan global : ils mesurent la quantité de carbone absorbée par les plantes et le sol et la compensent par la quantité de carbone que les micro-organismes transforment en dioxyde de carbone et rejettent dans l’atmosphère. Des températures plus élevées stimulent ces deux processus, c’est pourquoi le réchauffement climatique accélère les flux de matières et rend l’écosystème forestier plus sensible aux perturbations.

Cependant, certaines forêts sont plus robustes que d’autres et ne perdent pratiquement pas de carbone malgré la sécheresse et les scolytes. C’est également le cas sur le terrain. Normalement, il regorge de vie. D’innombrables vers de terre, collemboles, acariens cornus et insectes à poils multiples aspirent constamment la matière organique des feuilles, des fruits, des aiguilles, des cônes ou des animaux morts dans le sol et la décomposent. Les bactéries et les champignons les transforment ensuite en substances humiques. Les organismes du sol sont donc appelés décomposeurs, dits décomposeurs. En fin de compte, ils créent de l’humus, constitué en grande partie de composés carbonés. De cette manière, le sol forestier devient un réservoir de carbone ; C’est pourquoi l’humus est aussi appelé or noir.

L’humus n’est pas seulement bon pour le climat. Un sol minéral riche en humus stocke l’eau et les nutriments et augmente la fertilité du sol. Il stabilise la structure du sol et protège de l’érosion. De plus, le carbone lié à l’humus reste longtemps dans le sol. Les scientifiques considèrent donc qu’il s’agit d’une mémoire relativement robuste, capable de résister aux perturbations. Les sols riches en humus sont moins sensibles à la sécheresse car leur volume poreux leur permet de stocker plus d’eau. L’humus est la base d’une forêt saine.

Mais les sols forestiers ont perdu d’énormes quantités de carbone au cours des dernières années de sécheresse. Les forêts de conifères des basses montagnes, déjà vulnérables, sont particulièrement touchées. Ils poussent sur des sols peu profonds, souvent acides, sans couche d’humus distincte. Pour ce faire, ils forment une couche de litière puissante, qui est cependant loin d’être aussi stable que l’humus – et qui est rapidement respirée par les micro-organismes en cas de sécheresse et transformée en dioxyde de carbone. Les forêts de conifères libèrent de grandes quantités de gaz à effet de serre en cas de sécheresse. Les sols minéraux des forêts de feuillus et mixtes, en revanche, ont tendance à contenir plus d’humus, ils réagissent moins fortement à la sécheresse et peuvent également se régénérer plus rapidement.

Cela explique pourquoi les forêts de conifères en Allemagne sont particulièrement menacées par le changement climatique. Vos sols réagissent rapidement aux changements climatiques. Cela est évident lorsqu’il s’agit d’épicéas : comme tous les conifères, l’arbre à pain de l’industrie forestière allemande produit une couche organique qui est rapidement consommée par les micro-organismes après avoir été perturbée. De plus, cette plante à racines plates a été plantée dans des endroits inappropriés après la guerre. Cela n’était pas perceptible tant qu’il restait frais et humide. Mais depuis la sécheresse de 2018, on peut assister à la disparition des forêts d’épicéas. Les scolytes et les incendies les achèvent. Sur les pentes abruptes, les couvertures forestières sont alors emportées. D’abord la forêt a disparu, puis l’humus et avec lui les nutriments. De tels endroits peuvent alors difficilement se rétablir.

Les forestiers et les propriétaires forestiers ont souvent aggravé la situation, rapporte Pierre Ibisch, biologiste à l’Université pour le développement durable d’Eberswalde. Il a examiné à plusieurs reprises ces dernières années comment les zones forestières endommagées sont traitées : les couvertures forestières étaient souvent brutalement cultivées, dit-il, parfois labourées comme des champs, puis reboisées en rangées en monoculture de pins ou d’épicéas. « Là où la forêt était déjà en mauvais état auparavant, l’état était encore pire par la suite », dit-il.

Frank Hagedorn observe également avec inquiétude l’état des forêts. Le biogéochimiste de l’Institut fédéral de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) étudie les cycles des matériaux dans les forêts. Dans le Pfynwald, dans le canton du Valais, il accompagne depuis plus de vingt ans une expérience unique. Les chercheurs ont divisé une parcelle de forêt en deux zones égales. L’un est irrigué, l’autre non. Ils veulent déterminer ce qui arrive à la forêt lorsque les températures et les taux d’évaporation augmentent en raison du changement climatique. Hagedorn enquête depuis 2003 sur la vie invisible dans le Pfynwald.

La sécheresse de 2018 a donné un coup de pouce à son travail, alors qu’il ne pleuvait pratiquement pas d’avril à octobre. Il s’intéresse particulièrement à un habitant du sol : le ver de terre commun. Un ver de terre terrestre. A l’aide d’une solution de moutarde qui irrite les animaux, il attire les vers vers la surface, les compte et les pèse. Comme le montre cet inventaire régulier, on trouve en été cinq à dix fois plus de spécimens dans le sol des zones forestières irriguées que dans les zones forestières non irriguées. La forêt irriguée regorge également d’autres espèces terrestres telles que les collemboles et les cloportes. Et Hagedorn observe que les vers de terre des forêts non irriguées sont plus petits et moins actifs.

Il lui suffit de creuser un trou dans le sol forestier pour constater les effets des années de sécheresse. Dans les forêts irriguées, la couche arable est noire, c’est-à-dire riche en humus ; dans les forêts frappées par la sécheresse, elle est plus claire. Dans la partie forestière irriguée, davantage de matière végétale est transférée de la surface vers le sol minéral et le sol stocke davantage de carbone – des différences majeures sont apparues au bout de quelques années seulement. Les vers de terre et autres habitants du sol en sont responsables. Les décomposeurs avaient décomposé davantage de feuilles mortes et les avaient transformées en humus.

Le ver de terre et ses compagnons transportent la litière à plusieurs mètres de profondeur dans le sol, la mélangent et l’aèrent. Ils produisent également un humus spécial. Les déjections de vers de terre sont plus riches en nutriments, plus humides et moins acides que le sol forestier normal. Parce que lorsque le ver de terre décompose la matière organique, il ingère des minéraux du sol et des micro-organismes tels que des bactéries et des champignons. Des complexes argilo-humus s’échappent de ses intestins et forment des miettes de sol stables. Les vers de terre activent la vie du sol et favorisent la fertilité des sols.

Les mois d’été chauds et secs, qui se produiront de plus en plus souvent à l’avenir, sont un supplice pour les créatures sensibles à la lumière. Si le sol forestier s’assèche, les animaux du sol s’enfoncent plus profondément dans le sol. La faune du sol cesse alors progressivement son activité et sombre dans un sommeil sec. C’est ce que montrent des études réalisées dans la zone forestière non irriguée du Valais Pfynwald. Les trous dans la forêt sont problématiques, qu’ils soient causés par des coupes à blanc ou des dommages liés aux intempéries. Cela provoque un réchauffement rapide du sol forestier.

Le bénéficiaire d’une forêt clairsemée est la mûre, qui envahit les jeunes arbres comme des buissons sauvages. De plus, en tant que plante gourmande en nutriments, elle ne contribue pas à la formation d’humus et ralentit la régénération de la forêt. Dans l’ensemble, Hagedorn s’attend à ce que la teneur en humus des forêts de conifères continue de diminuer à l’avenir.

Les diverses forêts de feuillus sont donc les mieux adaptées pour séquestrer le carbone dans le sol à mesure que les températures continuent d’augmenter. Les forêts mixtes de feuillus sont mieux équipées non seulement contre les sécheresses, mais aussi contre les tempêtes, les incendies, les insectes nuisibles et l’exploitation forestière. Plus il y a d’arbres à feuilles caduques, plus le carbone reste stable dans le sol forestier. Quiconque veut aider la forêt en période de changement climatique prend soin de l’humus. Des arbres d’âges différents et de types d’arbres différents produisent les feuilles, les aiguilles, les racines et les broussailles nécessaires à l’or noir.