Cette équipe scientifique a révélé le rôle essentiel de la composition chimique du substrat rocheux sur la limitation de croissance de la végétation dans les régions karstiques dégradées du monde. Les résultats associés sont publiés dans la revue renommée « Nature Communications ».

Importance de la géochimie du substrat rocheux

Couvrant environ 15 % de la surface terrestre, les terrains karstiques sont généralement caractérisés par un sol pauvre et rocheux - généralement avec des grottes et des gouffres - et une absence de lacs et de cours d'eau en surface. Ces régions sont caractérisées par un calcaire dense, que l'on trouve près de la surface, et par des précipitations modérées à fortes, l'eau pouvant s'infiltrer à travers la roche, dissolvant le calcaire. Ce processus est connu pour entraver la productivité de la végétation, néanmoins le rôle que la géochimie du substrat rocheux - c'est-à-dire sa composition chimique – joue dans la réduction de la croissance des plantes n'a pas été étudié de manière approfondie.

Dans la nouvelle étude, l'équipe de recherche a utilisé une approche de "zone critique" - l'étude d'une zone qui s'étend de la base du substrat rocheux altéré jusqu'au sommet du couvert végétal - à travers une région karstique typique du sud-ouest de la Chine. Ils ont découvert que les variations significatives dans la composition chimique du substrat rocheux influencent de manière importante la quantité et la distribution du sol. Cela, à son tour, joue un rôle essentiel dans le contrôle de la croissance des plantes.

Les chercheurs ont montré que la productivité des plantes n'est pas seulement contrôlée par la capacité du sol à retenir l'eau, mais aussi par la géochimie de la roche-mère. L'équipe de recherche pense que cela est particulièrement important lorsque l'eau est rare , c.à.d. pendant les mois les plus chauds et les plus secs de l'année souvent caractérisés par des sécheresses. Ils estiment également que les résultats obtenus constituent un outil essentiel pour aider les autorités à optimiser l'utilisation des terres, ainsi qu'à évaluer la résilience des écosystèmes et leur sensibilité au changement climatique.

Aperçu inestimable des facteurs contrôlant la croissance végétale dans les zones karstiques

Le professeur Quine de l'université d'Exeter a déclaré : "Notre équipe internationale et notre approche interdisciplinaire de la zone critique nous ont donné un aperçu inestimable des contrôles de la croissance de la végétation dans les paysages emblématiques de la zone karstique chinoise. Nous avons pu montrer que la chimie de la roche-mère nous fournit une mesure quantitative précieuse de la capacité des écosystèmes à retenir l'eau qui est essentielle pour soutenir la croissance des plantes pendant les saisons sèches et les sécheresses".

Le professeur Hongyan Liu de l'université de Pékin, et chercheur principal, a déclaré : "Nos recherches montrent également l'importance mondiale de l'influence du substrat rocheux sur la productivité de la végétation. Nous avons sélectionné 12 des principales régions karstiques du monde, dont 10 présentent des différences significatives de productivité de la végétation dues à la géochimie du substratum rocheux".

Le professeur Meersmans de l'Université de Liège a déclaré : "Cette étude souligne l'importance de la recherche interdisciplinaire au-delà des frontières des sciences du sol, des plantes et des géosciences afin de déterminer l'impact et l'interaction de divers facteurs clés sur la production végétale dans les régions karstiques. En outre, l’ étude offre une base pour les recherches futures visant à évaluer la résilience de ces écosystèmes fragiles face au changement climatique et à d'autres menaces environnementales".

Une des régions les plus pauvres de Chine

La recherche a été menée dans le cadre du projet SPECTRA Royaume-Uni-Chine (NERC-NSFC), intitulé "Soil Processes and Ecological Services in the Karst Critical Zone of Southwest China", qui vise à renforcer le développement durable de Guizhou, une des régions les plus pauvres de Chine.

La région karstique de Guizhou, avec une population de 35 millions d'habitants, est l'une des régions les plus pauvres de Chine avec un PIB inférieur à 50 % de la moyenne nationale.  En réponse à la détérioration de l'environnement et à l'évolution des conditions sociales dans la région karstique du Guizhou, le gouvernement chinois est intervenu pour promouvoir l' abondance des terres cultivées les plus dégradées et leur succession en prairies, arbustes et forêts.  Le projet SPECTRA est conçu pour identifier les contrôles biologiques sur la disponibilité des nutriments, la formation et la perte des sols, et leur réponse aux perturbations, fournissant la base de preuves scientifiques nécessaires pour informer la prise de décision en matière de gestion des terres dans la province de Guizhou.