Les élèves étudient comment les plantes indigènes des prairies et le sol réagissent à la fin de l'agriculture intensive. Crédit :Emily Arsenault
Partout aux États-Unis, les agriculteurs ont abandonné des millions d'acres de terres en raison de facteurs économiques et d'obstacles tels que la baisse des nappes phréatiques qui rendent l'irrigation des cultures impossible. Depuis 2001, une étude de longue date menée à l'Université du Kansas a permis aux chercheurs de mieux comprendre comment restaurer les prairies indigènes sur ces terres abandonnées et comment la restauration est influencée par des intrants agricoles tels que l'azote.
« L'agriculture a détruit la végétation originale des prairies et altéré le sol. Nous examinons donc comment les communautés écologiques se remettent de ces perturbations, " a déclaré Bryan Foster, professeur d'écologie et de biologie évolutive et scientifique principal au Kansas Biological Survey, qui dirige la recherche. "En faisant cela, surtout à long terme, nous apprenons comment nous pourrions accélérer ce processus pour restaurer l'écosystème des prairies indigènes. »
L'enquête à long terme a récemment été refinancée par le programme de recherche à long terme en biologie environnementale (LTREB) de la National Science Foundation avec une durée de cinq ans, 360 $, 000 bourses.
Le travail a lieu au nord de Lawrence à la station de terrain KU, où Foster, avec des collègues, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, mener des investigations sur deux zones expérimentales, chacun à peu près la même taille qu'un terrain de football.
"Ce LTREB a deux expériences, tous deux situés sur un terrain agricole abandonné qui a été utilisé pour l'agriculture pour beaucoup, de nombreuses années, " Foster a déclaré. "L'une des expériences mises en place en 2001 sur des terres agricoles fraîchement abandonnées sur des sols labourés nus examine le réaménagement de la communauté végétale en réponse à la fertilisation azotée dans ce contexte. Dans l'autre, nous envisageons de manipuler le traitement des engrais dans la végétation existante d'un champ de foin abandonné."
Une grande partie de la recherche à la KU Field Station se concentre sur l'influence des engrais à base d'azote sur la communauté végétale. Alors que l'azote est le principal nutriment des plantes, l'excès d'azote dans le sol post-agricole déforme l'écosystème de la prairie indigène, rendant la restauration plus difficile.
Les chercheurs de la KU utilisent des champs agricoles abandonnés à la station de terrain de la KU pour étudier le redéveloppement de la communauté végétale en réponse à la fertilisation azotée. Crédit :Dean Kettle
"L'excès d'azote entraîne une perte de diversité végétale, " Foster a déclaré. "Nous voyons cela dans le monde entier, au-delà des Grandes Plaines. L'azote est le nutriment le plus important pour la croissance des plantes sur terre. Mais lorsque vous ajoutez un excès de nutriments, cela ne favorise que quelques espèces qui sont douées pour y accéder et l'utiliser - et ces plantes surpassent les autres espèces. Donc, vous simplifiez ce système. Il devient dominé par quelques espèces."
En plus de la fécondation passée, les terres agricoles abandonnées absorbent l'azote de la pollution de l'air et de l'eau, ce qui a un impact non seulement sur les plantes mais sur l'ensemble de l'écosystème.
"La pollution dépose de l'azote qui vient de tomber sur le paysage, provenant de l'excès d'azote dans l'atmosphère, provenant principalement des processus industriels et des émissions de combustibles fossiles, " Foster a dit. " Aussi, l'excès d'azote déversé sur les paysages par les engrais se retrouve dans les cours d'eau. Donc, il existe de multiples sources d'excès d'azote qui pénètrent dans les systèmes aquatiques et les systèmes terrestres et ont un impact sur la biodiversité - les plantes plus directement, mais avec un effet en cascade sur les insectes qui se nourrissent de plantes et d'animaux qui mangent les insectes. Les bactéries et les champignons souterrains sont touchés, trop."
Le projet Foster a débuté en 2001 avec Val Smith, le regretté professeur d'écologie et de biologie évolutive à la KU, qui était un chef de file en écologie aquatique et co-chercheur principal sur la subvention originale qui a financé le projet, a maintenant suivi l'évolution de la végétation des parcelles post-agricoles pendant 16 ans. Selon Foster, la nature à long terme de l'étude donne un aperçu unique de la façon dont les prairies à herbes hautes en Amérique du Nord pourraient se rétablir, ce qui serait impossible avec une recherche à court terme.
« La valeur des données augmente au fil des décennies, " dit-il. " Sur le long terme, nous apprenons comment nous pourrions accélérer ce processus pour restaurer à nouveau la prairie indigène. Cela s'est avéré difficile. Vous pouvez le restaurer de manière superficielle - rétablir les graminées dominantes. Mais il est difficile d'établir le niveau de diversité, le grand nombre d'espèces. Elle est souvent moins diversifiée après perturbation, avec des fleurs sauvages à feuilles larges moins abondantes que nous appelons « forbs ». C'est le vrai défi de la restauration, pour rétablir la biodiversité d'origine.
De plus, le travail à la KU Field Station a contribué à la formation de nombreux étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs qui apprennent à mener des recherches grâce à l'enquête NSF LTREB.
« Parce que c'est une expérience à long terme et financée par le gouvernement fédéral, il a soutenu la recherche et la participation de plus de 60 étudiants de premier cycle et 12 étudiants diplômés, " Foster a déclaré. "Cela a profité à beaucoup de gens. Chaque année, des étudiants diplômés nous aident sur le terrain, et beaucoup d'entre eux y font leur propre travail. Nous avons des étudiants impliqués qui ont développé une maîtrise et un doctorat. projets liés à l'étude à long terme.
