Shade tree species richness and functional composition shape soil dynamic independently of tree density in cocoa agroforestry systems: A systematic review and meta-analysis

Dans les tropiques humides, là où commence le chocolat du monde, une crise silencieuse se joue sous le sol. Depuis des décennies, la volonté de produire plus de cacao a poussé de nombreux agriculteurs à déboiser les forêts et à planter leurs arbres en rangées nettes et ensoleillées, une méthode connue sous le nom de monoculture. Bien que cette approche puisse stimuler les récoltes à court terme, elle dépouille souvent la terre de sa vitalité. Sans la canopée protectrice d'une forêt, le sol perd sa capacité à retenir l'eau et les nutriments, devenant finalement une croûte stérile et improductive. Pour contrer cela, les scientifiques et les agriculteurs se tournent depuis longtemps vers l'agroforesterie, un système où les cacaoyers poussent aux côtés d'une variété d'arbres d'ombrage. Ces arbres plus hauts font plus que simplement fournir de l'ombre ; ils laissent tomber des feuilles qui pourrissent au sol, nourrissant la terre et recyclant les nutriments. Mais une question critique a persisté : le simple fait d'avoir plus de types différents d'arbres d'ombrage rend-il le sol plus sain, ou est-ce seulement le nombre d'arbres qui compte ? La réponse n'est pas aussi simple que le comptage des espèces, car les types spécifiques d'arbres choisis — leurs feuilles, leurs racines et leur comportement au fil des saisons — jouent un rôle décisif dans la manière dont le sol se régénère.

Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de résoudre ce casse-tête en rassemblant et en analysant les données de dizaines d'études menées dans les principales régions productrices de cacao du monde, des forêts du Ghana aux plantations du Brésil. Ils voulaient savoir si l'augmentation du nombre de différentes espèces d'arbres d'ombrage améliorerait de manière fiable la fertilité du sol, et si les traits spécifiques de ces arbres, comme le fait qu'ils perdent leurs feuilles pendant la saison sèche ou qu'ils les gardent toute l'année, modifiaient le résultat. En combinant les résultats de vingt-trois études distinctes, ils ont créé un tableau mondial du fonctionnement des fermes de cacao. Leur travail révèle que la relation entre la diversité des arbres et la santé du sol est complexe et dépend fortement du type d'arbres présents, plutôt que du simple nombre de différents arbres.

Les chercheurs ont découvert que l'ajout de plus d'espèces d'arbres d'ombrage aide, mais que les bénéfices ne sont pas les mêmes pour chaque nutriment du sol. Pour l'azote total du sol, essentiel à la croissance des plantes, le fait d'avoir plus d'espèces d'arbres a conduit à une augmentation claire. Cependant, cet effet n'était pas uniforme ; il devenait beaucoup plus fort lorsque le mélange d'arbres comprenait une proportion plus élevée d'espèces décidues, celles qui perdent leurs feuilles de manière saisonnière. Curieusement, le nombre pur d'arbres plantés par acre n'a pas été le moteur de cette augmentation de l'azote. En fait, lorsque les chercheurs ont pris en compte la variété des arbres, ils ont constaté que le simple fait de compacter davantage d'arbres dans un espace avait en réalité un léger effet négatif sur les niveaux d'azote. Cela suggère que la composition chimique des feuilles et la façon dont les différents arbres interagissent sont bien plus importantes que la densité de la canopée.

Pour le carbone organique du sol, la substance qui donne au sol sa couleur sombre et riche et qui l'aide à retenir l'eau, l'histoire suit une courbe différente. Les bénéfices de l'ajout de nouvelles espèces d'arbres ont été les plus spectaculaires lorsque les agriculteurs sont passés d'un type unique d'arbre à un mélange de quelques-uns. À mesure que le nombre d'espèces passait de un à cinq, le carbone dans le sol augmentait de manière significative. Cependant, cette amélioration a commencé à plafonner à mesure que l'on ajoutait plus d'espèces. Les données suggèrent qu'après environ neuf ou dix espèces différentes, l'ajout de plus de variété n'offrait plus de gain supplémentaire notable pour le stockage du carbone. Ce schéma indique qu'il existe un point de rendement décroissant où le sol a déjà capturé le bénéfice maximal de la variété des systèmes racinaires et de la litière de feuilles fournie par un mélange modérément diversifié.

Le même schéma non linéaire est apparu pour le phosphore disponible, un nutriment vital qui aide les plantes à développer des racines et des graines solides. La capacité du sol à fournir ce nutriment a augmenté brusquement à mesure que les agriculteurs introduisaient plus d'espèces d'arbres, atteignant un sommet autour de huit types différents. Au-delà de ce point, les données sont devenues rares et incertaines, mais la tendance suggérait que les gains rapides s'arrêteraient. Crucialement, les chercheurs ont trouvé que ces améliorations de l'azote, du carbone et du phosphore n'étaient pas causées par le simple fait que les arbres soient plus nombreux. Même lorsqu'ils ont ajusté leurs calculs pour éliminer l'influence de la densité des arbres, les effets positifs de la variété des espèces restaient clairs.

Tous les nutriments n'ont pas répondu à la diversité de la même manière. Pour le potassium, un autre nutriment clé, les chercheurs n'ont pas pu trouver de lien cohérent avec le nombre d'espèces d'arbres. Les données étaient trop mixtes pour tirer une conclusion ferme, suggérant que les niveaux de potassium sont probablement contrôlés par d'autres facteurs, tels que le type de roche dont le sol est issu ou la quantité de pluie qui tombe dans la zone, plutôt que par la variété des arbres qui le surplombent. De même, les chercheurs ont examiné la densité apparente du sol, une mesure de la façon dont les particules du sol sont étroitement compactées. Bien que les fermes avec plus d'espèces d'arbres aient tendance à avoir un sol plus meuble et plus sain, les chercheurs n'ont pas pu séparer l'effet d'avoir de nombreuses espèces de l'effet d'avoir de nombreux arbres. Comme les fermes possédant des arbres diversifiés possédaient également tendance à avoir plus d'arbres au total, les données ne pouvaient pas leur dire quel facteur était réellement responsable de l'assouplissement du sol.

L'étude a également mis en évidence une lacune majeure dans nos connaissances actuelles. Bien que les chercheurs aient pu constater que les arbres décidus — ceux qui perdent leurs feuilles — étaient particulièrement efficaces pour stimuler l'azote, ils n'ont pas pu expliquer pleinement pourquoi, car les études originales ne mesuraient que rarement la quantité réelle de feuilles tombées ou la vitesse de leur décomposition. De plus, la recherche n'a pas fourni suffisamment de preuves pour dire si ces améliorations du sol se traduisaient directement par des rendements de cacao plus élevés ou de meilleurs revenus pour les agriculteurs. Les données disponibles étaient trop fragmentées pour relier les points entre la diversité des arbres, la santé du sol et la récolte finale.

En fin de compte, cette revue mondiale nous dit que planter un mélange diversifié d'arbres d'ombrage est un outil puissant pour restaurer le sol dans les fermes de cacao, mais que ce n'est pas une solution miracle qui fonctionne de la même manière pour chaque nutriment. La stratégie la plus efficace consiste à sélectionner soigneusement des arbres dotés de traits spécifiques, en particulier ceux qui perdent leurs feuilles, plutôt que de viser simplement le nombre le plus élevé possible d'espèces. Le sol répond le mieux à un niveau de diversité modéré, où les différents arbres se complètent sans trop entrer en compétition. Pour les agriculteurs et les décideurs politiques, la leçon est claire : pour construire des systèmes de cacao résilients capables de résister au changement climatique et de continuer à produire pour les générations futures, ils doivent regarder au-delà du simple décompte des arbres et se concentrer sur les rôles fonctionnels que ces arbres jouent dans l'écosystème. Le sol sous les cacaoyers écoute la forêt au-dessus de lui, et il répond plus favorablement à un chœur de voix différentes, plutôt qu'à une foule simplement plus bruyante.