Entre environ 450 avant notre ère et 950 de notre ère, des millions d’Amérindiens vivant dans l’Amazonie d’aujourd’hui ont transformé le sol initialement pauvre par divers processus. Au cours de nombreuses générations humaines, les sols se sont enrichis de charbon de bois provenant de leurs feux de faible intensité pour cuisiner et brûler les déchets, les os d’animaux, la poterie cassée, le compost et le fumier. Le résultat est la terre noire amazonienne (ADE) ou terra preta, exceptionnellement fertile car riche en nutriments et en matière organique stable issue du charbon de bois, ce qui lui donne sa couleur noire.
Aujourd’hui, des scientifiques brésiliens montrent que l’ADE pourrait être une « arme secrète » pour stimuler le reboisement, non seulement en Amazonie, où 18 % ou environ 780 000 km2 ont été perdus depuis les années 1970, mais dans le monde entier. Les résultats sont publiés dans Frontières de la science du sol.
« Nous montrons ici que l’utilisation d’ADE peut améliorer la croissance des pâturages et des arbres en raison de leurs niveaux élevés de nutriments, ainsi que de la présence de bactéries et d’archées bénéfiques dans la communauté microbienne du sol », a déclaré l’auteur principal conjoint Luís Felipe Zagatto. , étudiant diplômé du Centre d’énergie nucléaire en agriculture de l’Université de São Paulo, au Brésil.
« Cela signifie que la connaissance des » ingrédients « qui rendent les ADE si fertiles pourrait être appliquée pour aider à accélérer les projets de restauration écologique. »
Imiter le reboisement en miniature
Les chercheurs ont mené des expériences contrôlées pour imiter la succession écologique et les modifications du sol qui se produisent lorsque les pâturages dans les zones déboisées sont activement restaurés en forêt. Leur objectif était d’étudier comment les ADE, ou finalement les sols dont le microbiome a été artificiellement composé pour les imiter, peuvent accélérer ce processus.
Zagatto et ses collègues ont échantillonné l’ADE de la station de recherche expérimentale de Caldeirão dans l’État brésilien d’Amazonas et, comme témoin, le sol agricole de l’école supérieure d’agriculture Luiz de Queiróz dans l’État de São Paulo. Ils ont rempli chacun des 36 pots de quatre litres avec 3 kg de terre, à l’intérieur d’une serre à une température moyenne de 34°C pour anticiper le réchauffement climatique au-delà des températures actuelles en Amazonie entre 22 et 28°C.
Un tiers des pots n’ont reçu que de la terre témoin, un autre tiers un mélange 4:1 de terre témoin et d’ADE, et un autre tiers 100 % d’ADE. Pour imiter le pâturage, ils ont planté des graines d’herbe à palissade (Urochloa brizantha), fourrage courant pour le bétail au Brésil, dans chaque pot et ont laissé pousser ses semis pendant 60 jours. Ils coupent ensuite l’herbe et ne laissent que ses racines dans le sol, territoire vierge pour le reboisement en miniature. Les chercheurs ont ensuite replanté chacun des trois sols avec des graines d’arbres : soit avec l’espèce colonisatrice Ambay pumpwood (Cecropia pachystachya), avec Peltophorum dubium typique des forêts secondaires, soit avec du cedro blanco (Cedrela fissilis), typique de la forêt climacique.
Les graines ont pu germer et les semis pousser pendant 90 jours, après quoi la hauteur, la masse sèche et l’extension des racines ont été mesurées. Les scientifiques ont quantifié les changements dans le pH, la texture et la concentration du sol en matière organique, potassium, calcium, magnésium, aluminium, soufre, bore, cuivre, fer et zinc au cours de l’expérience. Avec des méthodes moléculaires, ils ont également mesuré les changements de diversité microbienne dans le sol.
Riche en nutriments et microbes bénéfiques
Au départ, les ADE montraient de plus grandes quantités de nutriments que le sol témoin : par exemple, 30 fois plus de phosphore et trois à cinq fois plus de chacun des autres nutriments mesurés, à l’exception du manganèse. L’ADE avait également un pH plus élevé et contenait plus de sable et de limon, mais moins d’argile. Après l’expérience, les sols contenaient moins de nutriments qu’au départ, reflétant l’absorption par les plantes, mais les sols 100 % ADE sont restés plus riches en ceux-ci que les sols témoins, tandis que les niveaux de nutriments étaient intermédiaires dans les sols 20 % ADE.
Tout au long de l’expérience, les sols à 20 % ou 100 % d’ADE ont soutenu une plus grande biodiversité de bactéries et d’archées que les sols témoins.
« Les microbes transforment les particules chimiques du sol en nutriments pouvant être absorbés par les plantes. Nos données ont montré que l’ADE contient des micro-organismes qui sont meilleurs pour cette transformation des sols, fournissant ainsi plus de ressources pour le développement des plantes », a déclaré l’auteur principal conjoint Anderson Santos de Freitas.
« Par exemple, les sols ADE contenaient des taxons plus bénéfiques des familles bactériennes Paenibacillaceae, Planococcaceae, Micromonosporaceae et Hyphomicroblaceae. »
Croissance boostée
Les résultats ont également montré que l’ajout d’ADE au sol améliorait la croissance et le développement des plantes. Par exemple, la masse sèche de l’herbe à palissade a été augmentée de 3,4 fois dans un ADE à 20 % et de 8,1 fois dans un ADE à 100 %, par rapport au sol témoin. L’ajout d’ADE a également stimulé la croissance des trois espèces d’arbres : les semis de cedro blanco et de P. dubium étaient 2,1 et 5,2 fois plus grands dans 20 % d’ADE, et 3,2 et 6,3 fois plus grands dans 100 % d’ADE, par rapport aux sols témoins. Le bois de pompe Ambay n’a même pas poussé dans des sols témoins ou 20% ADE, mais a prospéré dans 100% ADE.
Les chercheurs ont conclu que l’ADE peut stimuler la croissance des plantes. « Nos données indiquent un mélange de nutriments du sol et de micro-organismes adaptés [in ADE] pour améliorer la mise en place des plantations d’arbres en restauration », écrivent-ils.
L’auteur principal, le Dr Siu Mui Tsai, professeur au même institut, a mis en garde : « L’ADE a mis des milliers d’années à s’accumuler et prendrait un temps égal pour se régénérer dans la nature s’il était utilisé. Nos recommandations ne sont pas d’utiliser l’ADE lui-même, mais plutôt de copier ses caractéristiques, en particulier ses micro-organismes, pour les utiliser dans de futurs projets de restauration écologique. »
Plus d’information:
Luís Felipe Zagatto et al, les terres noires amazoniennes améliorent l’établissement d’espèces d’arbres dans la restauration écologique des forêts, Frontières de la science du sol (2023). DOI : 10.3389/fsoil.2023.1161627