Les chercheurs ont découvert un mécanisme jusqu'alors inconnu qui provoque une utilisation accrue de l'eau des forêts, fait progresser la compréhension du contrôle biogéochimique du sol des cycles de l'eau des forêts et met en évidence les menaces pour les plantes dues au stress hydrique sous les dépôts acides, selon une nouvelle étude.

Dans une étude publiée dans la revue Avancées scientifiques , les chercheurs rapportent que le mécanisme fonctionne de cette façon :les acides sulfurique et nitrique tombent au sol lorsque les combustibles fossiles sont brûlés, provoquant une acidification du sol. Quand cela arrive, une quantité importante de calcium du sol est éliminée du sol, et puis les plantes souffrent d'une carence en calcium. La carence en calcium amène les plantes à intensifier leur utilisation de l'eau.

Lixin Wang, professeur agrégé à la Faculté des sciences de l'IUPUI, est l'auteur principal de cette recherche, et son doctorat l'étudiant Matthew Lanning est le premier auteur.

Cette recherche est financée par le programme des sciences hydrologiques de la National Science Foundation. Les autres auteurs de l'équipe de recherche incluent Todd Scanlon et Howard Epstein de l'Université de Virginie, Matthew Vadeboncoeur à l'Université du New Hampshire, Mary Beth Adams au Service forestier des États-Unis, et Daniel Druckenbrod à l'Université Rider.

Le calcium joue un rôle unique dans les cellules végétales en régulant les pores minuscules, appelé stomates, dans les feuilles ou les tiges des plantes, a dit Wang. Si les plantes n'ont pas assez de calcium, ils ne peuvent pas fermer ces pores, et leur consommation d'eau augmente. Aussi, lorsque les plantes souffrent de carence en calcium, ils pomperont plus d'eau par transpiration, le processus du mouvement de l'eau à travers une plante et son évaporation à partir des feuilles, pour répondre à leur demande en calcium, il a dit.

"Nous avons émis l'hypothèse que le lessivage de l'apport de calcium du sol, induite par les dépôts acides, augmenterait l'utilisation de l'eau de la végétation à grande échelle, " Lanning a déclaré. "Nous présentons des preuves d'une expérience à long terme d'acidification du bassin versant démontrant que l'altération de l'approvisionnement en calcium du sol par les dépôts acides peut considérablement intensifier l'utilisation de l'eau."

Les chercheurs ont trouvé plusieurs sources de preuves montrant que le lessivage du calcium induit par les dépôts acides non seulement augmentait l'utilisation de l'eau par la végétation, mais diminuait considérablement la réserve d'eau du sol sur le bassin hydrographique traité.

« Quand les plantes consomment toujours beaucoup d'eau, cela signifie qu'il restera moins d'eau pour les gens, " a déclaré Wang. " Cela signifie également que ces plantes sont très sensibles à la sécheresse. Si une sécheresse survient, et ils ne peuvent pas fermer leurs stomates, ils sont sujets à des taux de mortalité élevés dus au stress hydrique."

Traditionnellement, l'utilisation de l'eau des forêts était considérée comme fonction de facteurs météorologiques, composition des espèces et disponibilité en eau du sol. Les impacts de la biogéochimie du sol sur l'utilisation de l'eau forestière à grande échelle n'avaient pas été étudiés.

Les dépôts de nitrate et de sulfate sont les principaux moteurs de l'acidification des sols dans le nord-est des États-Unis et en Europe de l'Est, où les apports atmosphériques dépassent l'acidité générée par le sol. Aux États-Unis et dans la plupart des pays d'Europe, les émissions de nitrate et de sulfate ont été réduites par la législation, mais les impacts des dépôts acides restent une préoccupation mondiale, en particulier dans les zones sous le vent des grandes villes ou des zones agricoles à forte production.