Contrôles environnementaux de la variabilité interannuelle de la reprise et de la fin de la photosynthèse au sein de la forêt boréale nord-américaine

Le biome boréal, emmagasinant d’importantes quantités de carbone en son sol et recouvrant une majorité du territoire alaskien, fennoscandien et russe, contribue grandement au système climatique. Toutefois, les variabilités climatiques et les  propriétés de l’écosystème, notamment en ce qui a trait à la présence ou l’absence de pergélisol, complexifient la  quantification de la variabilité des bilans de carbone du biome boréal, au sein duquel se retrouvent des écosystèmes  forestiers, lentiques et de zones humides. Ces bilans de carbone sont grandement influencés par le début et la fin de la  saison de croissance photosynthétique, étant à leur tour dépendants de plusieurs variables environnementales telles que la  température de l’air et du sol, le contenu du sol en eau, les stades de développement de la végétation, etc. Cette recherche  vise à quantifier l’impact de ces variabilités environnementales sur la variabilité des moments où se produisent le début et la  fin de la saison de croissance photosynthétique, en distinguant les forêts boréales avec et sans pergélisol. La saison de  croissance photosynthétique est caractérisée à partir de la productivité primaire brute dérivée de mesures covariance des  turbulences provenant de 40 sites-années d’observation à travers la forêt boréale nord-américaine où l’épinette noire est  l’espèce d’arbre dominante. Les variables environnementales considérées étaient les températures de l’air et du sol, les  stades de développement de la végétation, le couvert nival, le rayonnement photosynthétiquement actif et le contenu du sol  en eau. Le cadre statistique choisi incluait le calcul des coefficients de corrélations de Pearson, l’analyse des points  communs et la modélisation par équations structurelles. Les résultats de cette étude montrent que la variabilité du début de  la saison de croissance dans les sites sans pergélisol est contrôlée directement par la variabilité annuelle des stades de développement de la végétation ainsi que par le moment où survient le dégel du sol. Ce résultat souligne ainsi l’importance  de l’accès à l’eau liquide du sol afin que la végétation initie la photosynthèse. Aucune variable environnementale ne pouvait  significativement expliquer le contrôle du début de la photosynthèse au sein des sites avec pergélisol. À l’automne, le contenu du sol en eau ainsi que le début du couvert nival influencent directement la variabilité de la fin de la saison de croissance photosynthétique. Il est alors montré que la disponibilité de l’eau peut mener à une cessation plus hâtive de la  photosynthèse à l’automne. L’effet de l’apparition du couvert nival est quant à lui opposé dans les sites avec et sans  pergélisol. Son retard dans les sites sans pergélisol témoigne d’une température de l’air suffisamment élevée pour que les  précipitations tombent sous forme liquide, prolongeant ainsi les activités photosynthétiques. Son retard dans les sites avec  pergélisol signifie plutôt des précipitations neigeuses moindres, retardant ainsi l’apparition d’une couche isolante pour le sol,  qui aurait pu allonger la saison de croissance photosynthétique. Cette étude contribue à clarifier les processus contrôlant le  début et la fin de la saison de croissance photosynthétique et aidera à améliorer la compréhension des effets des  changements climatiques sur la force du puits de carbone de la forêt boréale nord-américaine.

Keyphrases: Flux de carbone, Saison de croissance, Photosynthèse, Forêt boréale, Pergélisol, Température de l'air, Température du sol, Couvert nival, Contenu du sol en eau