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Le phosphore

Le rôle du phosphore

Le phosphore représente 0,1 à 0,5% de la matière sèche des végétaux.

Il joue un rôle essentiel comme constituant  du support génétique. Il est indispensable pour les transferts d’énergie et en tant qu’élément constitutif des membranes cellulaires.

Carte du niveau moyen de l’alimentation foliaire en phosphore (en 2005) et tendance (de 1993 à 2005), dans les peuplements du réseau RENECOFOR
Carte du niveau moyen de l’alimentation foliaire en phosphore (en 2005) et tendance (de 1993 à 2005), dans les peuplements du réseau RENECOFOR © Sébastien Cecchini / ONF

Les teneurs mesurées

Cette carte permet de voir l’état nutritionnel des arbres en phosphore en 2005 et les tendances depuis 1993.

Depuis 13 ans, une diminution sensible (12% à 19% selon les essences) des teneurs foliaires en phosphore est observée. Pour le Hêtre, cette diminution est d’autant plus marquée que les sols sont acides.

Actuellement, les teneurs foliaires en phosphore sont proches, soit des seuils critiques pour les sites de Chêne, de Hêtre et de Sapin pectiné, soit des seuils de carence pour les placettes de Pin sylvestre et maritime.

Tout en gardant à l’esprit les conditions d’utilisation de ces seuils (validité des seuils établis sur jeunes plants) et en supposant que la tendance linéaire se poursuivra à l’identique dans les années à venir (hypothèse très simplificatrice), l’extrapolation des tendances suggère l’atteinte du seuil critique dans 9 ans pour les sites de Chêne pédonculé, dans 4 ans pour ceux de Ppin maritime, 13 ans pour ceux de Pin sylvestre, 20 ans pour ceux de Hêtre sur sol acide et 27 ans pour ceux de Sapin pectiné.

Quels sont les seuils indicatifs utilisés dans la carte ?

Les "normes" françaises des teneurs foliaires en nutriments s'appuient sur des résultats expérimentaux obtenus en France et à l'étranger. L'objectif de ces seuils est d'apprécier l'état physiologique et de croissance des arbres.

L'état actuel des connaissances est incomplet et ces seuils sont indicatifs.

  • seuil optimum = teneurs foliaires ne limitant pas la croissance
  • seuil critique = diminution d'environ 10% de la croissance, c'est une indication de vigilance
  • seuil de carence = symptômes de disfonctionnement physiologique et forte diminution de croissance.

Quatre interprétations possibles de la diminution du phosphore foliaire

A elles seules, les mesures réalisées sur le réseau RENECOFOR ne permettent pas d'interpréter la diminution du phosphore foliaire. Une démarche de modélisation, reposant sur des processus biologiques serait nécessaire pour mieux comprendre l'enchaînement conduisant à une telle évolution. Différentes hypothèses extraites de travaux de recherche sont présentées ici.

 

  • une première interprétation pourrait être liée à un effet "âge"
    Nous savons que généralement les teneurs foliaires diminuent entre les jeunes plants et les arbres adultes. Il est cependant peu probable que cette explication ait un poids important dans notre suivi qui a porté sur des arbres adultes au début du réseau (à l'exception des pins maritimes, des épicéas commun du Massif Central et des douglas).

  • une autre interprétation plus probable met en jeu à la fois les caractéristiques du cycle du phosphore et les besoins accrus d'éléments nutritifs pour la croissance conduisant finalement à un déficit en phosphore par excès d'azote.
    Le cycle du phosphore dans les écosystèmes forestiers est quasiment fermé, ce qui veut dire que les apports soit atmosphériques, soit par la roche-mère sont extrêmement faibles, que cet élément est recyclé très efficacement par le retour des litières au sol, et que les formes accessibles dans le sol pour les arbres sont très peu abondantes.

    Ces caractéristiques impliquent que toute exportation excessive liée à une exploitation trop forte présente un risque d'appauvrissement pour l'écosystème. L'exploitation de bois représente la forme la plus directe d'exportation et donc de perte de phosphore pour l'écosystème, mais d'autres formes existent et sont reliées à l'acidification et l'eutrophisation des milieux. L'eutrophisation correspond à des apports excessifs d'azote dans le milieu. Cet apport contribue à la stimulation de la croissance (avec l'augmentation de CO2 atmosphérique et l'augmentation de la température moyenne annuelle) et augmente simultanément les besoins de tous les éléments nutritifs qui peuvent alors devenir limitants selon leur disponibilité dans le sol.

    La diminution du phosphore foliaire pourrait être due en partie à ce déséquilibre. L'augmentation de la productivité moyenne des arbres forestiers depuis le début du XXe siècle est mise en évidence en France et dans presque toute l'Europe avec toutefois de fortes différences régionales de la tendance en particulier pour le Hêtre. Il est très intéressant de constater pour cette essence que ces différences régionales sont cohérentes avec des dépôts d'azote plus importants dans le Nord-Est que dans le Nord-Ouest mis en évidence avec les mesures de dépôts sur le réseau RENECOFOR.

  • un autre mécanisme : l'acidification des écosystèmes forestiers peut également contribuer à un déficit d'alimentation en phosphore par immobilisation de ce dernier sous des formes indisponibles dans le sol. L'acidification repose pour une large part sur les apports atmosphériques d'azote et de soufre.

    Les mesures réalisées sur le réseau RENECOFOR montrent une réduction importante des dépôts de soufre mais qui ne se retrouve pas encore de manière très nette au niveau des analyses foliaires. Les dépôts d'azote, par contre, restent sensiblement constants, ils continuent à contribuer à l'acidification des sols et pourraient expliquer une diminution de la disponibilité en phosphore pour les arbres.

  • une autre cause possible de diminution du phosphore foliaire serait une réduction de disponibilité du phosphore dans le sol due à une diminution de l'activité mycorhizienne qui contribue normalement pour une large mesure à l'assimilation racinaire du phosphore. Les changements climatiques et la diminution de teneur en eau dans le sol réduit également le transport par diffusion du phosphore dans le sol, et peut conduire à des difficultés d'alimentation des arbres.


Nous savons par ailleurs que les changements climatiques induisent un allongement de la saison de végétation notamment en avançant les dates de débourrement des feuilles. Il est possible que les variations saisonnières des teneurs foliaires en nutriments soient affectées par les changements climatiques. Pour détecter cet éventuel effet, il faudrait réaliser des prélèvements à d'autres dates de part et d'autre des dates de prélèvement actuelles.

Quelles implications pour le gestionnaire ?

La diminution des teneurs foliaires en phosphore est suffisamment générale en France pour engager des mesures de préservation des sols, non seulement sur les sols les plus sensibles à la perte d'éléments minéraux nutritifs (Vosges, Landes, Sologne, forêt d'Orléans, Ardennes...), mais également sur l'ensemble des sols forestier qui sont, rappelons-le, globalement pauvres par rapport aux sols agricoles.

La mise en évidence de cette diminution apporte un nouvel élément chiffré montrant la nécessité de prendre des mesures de gestion pour conserver une fertilité des sols compatible avec une productivité forestière soutenue pour les générations à venir.

Deux domaines d'action sont incontournables : maîtriser les impacts de l'exploitation sur la ressource minérale du sol, et diminuer fortement les dépôts atmosphériques d'azote.

Ce dernier point relève avant tout des réglementations de réduction des émissions d'azote. Par contre, le forestier dispose de moyens pour limiter les exportations d'éléments minéraux des écosystèmes forestiers. Ces écosystèmes fonctionnent d'un point de vue nutritif en flux tendu (les stocks nutritifs sont très faibles par rapport aux besoins des arbres) et un recyclage efficace des éléments nutritifs (sol, bois, feuilles, litière, sol...) doit être préservé.

Dans l'optique du développement du bois énergie, les mesures suivantes contribuent à la préservation de la fertilité des sols :

  • avant toute exploitation pour le bois énergie, évaluer les potentialités du sol
  • raisonner la fréquence d'exploitation selon l'essence, l'âge, les types de peuplements et la sensibilité des sols à un appauvrissement minéral
  • sur feuillus, exploiter de préférence hors période feuillée, mais dans ce cas la question du tassement des sols doit être prise en considération.
  • laisser sécher sur place au moins 3 mois les branchages avant broyage pour ne pas exporter les feuilles et les brindilles (ceci conduit par la même occasion à une meilleure qualité des plaquettes forestières).
  • réaliser un suivi rigoureux des exploitations (dates et conditions de mise en œuvre) dans les archives de la forêt. Ces éléments seront indispensables pour mieux comprendre des baisses possibles de productivités.
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