Par rapport aux processus hydrologiques de redistribution des précipitations dans le couvert forestier, il subsiste un manque de connaissances approfondies sur les mécanismes et les impacts du transport des nutriments, en particulier une reconnaissance insuffisante du modèle général d'enrichissement en nutriments basé sur des comparaisons entre les zones bioclimatiques typiques du monde entier.

Dans un article publié dans la revue Science China Earth Sciences , les chercheurs ont analysé une série d'articles universitaires anglais et chinois publiés depuis le début de ce siècle, se concentrant sur l'enrichissement en nutriments entraîné par la redistribution des précipitations dans la canopée. En examinant 1 020 articles des bases de données Web of Science et CNKI de 2000 à 2022, les ions clés essentiels à la survie des plantes, dont le K ⁺ , Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , NH₄ ⁺ , Cl ⁻ , NON₃ ⁻ , SO₄ ^{2 −} , ont été identifiés pour calculer leurs concentrations et coefficients de lixiviation.

La quantité de nutriments et la capacité d'enrichissement ont été comparées pour conclure un schéma général d'enrichissement en nutriments dans différentes zones de précipitations (arides et semi-arides, humides et semi-humides et extrêmement humides), zones de températures (tropicales, tempérées chaudes et tempérées froides), formes de vie végétale (arbres et arbustes), morphologies des feuilles (conifères et feuillus), habitudes des feuilles (à feuilles persistantes et à feuilles caduques), types de forêts (pures et mixtes) et types d'écosystèmes (naturels et artificiels).

Leurs résultats suggèrent que l’enrichissement en nutriments dans les écosystèmes terrestres, induit par la redistribution des précipitations dans la canopée, implique des processus d’apport, de transport et de libération de nutriments. Les caractéristiques aérodynamiques du couvert forestier, en particulier pendant la saison de croissance, influencent les mécanismes de transport des nutriments.

Les structures complexes de la canopée avec des branches et des feuilles complexes ont une plus grande capacité à capter les dépôts atmosphériques secs que les dépôts humides. Les résidus et les excrétions des espèces vivant dans la canopée ajoutent de la complexité aux sources de nutriments, ce qui rend les analyses du bilan nutritif nécessaires pour comprendre le rôle de la canopée en tant que source ou puits de nutriments.

De plus, l'interaction des conditions météorologiques, des caractéristiques des plantes et des caractéristiques des solutés affecte l'enrichissement en éléments nutritifs dans le pluviométrie et l'écoulement des tiges. Bien que les recherches actuelles analysent souvent ces facteurs indépendamment pour faciliter la quantification, cette approche ne parvient pas à saisir pleinement les mécanismes sous-jacents qui influencent l'enrichissement en nutriments.

Un modèle global de quantité et d’enrichissement en éléments nutritifs a été signalé, entraîné par la redistribution des précipitations dans le couvert forestier. La concentration moyenne d'ions dans le flux de tige (6,13 mg L ^{− 1} ) est 2,1 fois plus élevé que le débit. SO₄ ^{2 −} (12,45 et 6,32 mg L ^{− 1} ) et Cl ⁻ (9,21 et 4,81 mg L ^{− 1} ) présentent les concentrations les plus élevées à la fois dans le flux de tige et dans le pluviométrie, tandis que K ⁺ (13,7 et 5,8) et Mg ²⁺ (5,6 et 2,8) présentent les coefficients de lessivage les plus élevés. Dans différentes zones de précipitations, les régions extrêmement humides ont les concentrations d'ions les plus faibles dans les chutes et les écoulements de tige, mais les coefficients de lessivage les plus élevés.

En raison des contraintes énergétiques, les régions où les températures sont plus élevées ont souvent une végétation largement répandue. Une transpiration et une évaporation vigoureuses accélèrent le cycle régional de la vapeur d'eau, ce qui, combiné à l'augmentation de la fréquence et de la quantité des précipitations, dilue partiellement les concentrations d'ions. La zone tempérée froide présente donc les concentrations d'ions les plus élevées, tandis que les coefficients de lessivage ne montrent aucune tendance claire avec l'augmentation de la température.

En ce qui concerne les types fonctionnels de plantes et les types d'écosystèmes, les arbustes, les conifères, les forêts mixtes et les écosystèmes artificiels ont des capacités d'enrichissement en nutriments plus fortes que les arbres, les plantes à feuilles larges, les forêts pures et les écosystèmes naturels. Leurs coefficients de lixiviation ionique varient de 1,1 à 3,0 fois supérieurs à ceux de ces derniers.

Les chercheurs soulignent un manque de compréhension concernant l’efficacité plus élevée de l’enrichissement en nutriments par écoulement par tige, malgré les avantages bien établis de l’enrichissement en nutriments par pluviométrie. Les recherches actuelles se concentrent principalement sur l'interception de la canopée dans les écosystèmes naturels contenant des espèces d'arbres à feuilles larges, avec une attention limitée accordée aux arbustes, aux conifères et aux écosystèmes artificiels qui démontrent de plus grandes capacités d'enrichissement en nutriments.

L'article suggère des orientations ciblées pour de futures recherches. Tout en reconnaissant les lacunes des recherches actuelles, il est également nécessaire d’analyser les caractéristiques fonctionnelles des racines, l’écoulement préférentiel du sol et les processus d’érosion hydraulique du sol. Cette évaluation complète est nécessaire pour évaluer l'impact de l'ensemble du processus de redistribution des précipitations, y compris la canopée et le sol, sur l'enrichissement, le transport et la transformation des nutriments.