Les incendies forestiers, souvent perçus comme une menace pour la faune et la flore, ont un impact silencieux mais dévastateur sur le sol. Une étude menée par le CSIC montrant que plus de 5 000 observations révèlent une altération durable de la biogéochimie des sols. Il est essentiel de comprendre ces effets pour mieux prévenir et restaurer.

Impact du feu de forêt sur le sol : science, risques et restauration

Lorsque nous parlons d’incendies de forêt, notre attention se porte souvent sur les arbres, la faune ou les habitations touchées. Rarement, nous considérons le grand silencieux blessé : le sol. Ce substrat, ultime garant de la fertilité, de l’eau et d’une grande partie de la biodiversité terrestre, se forme à un rythme extraordinairement lent : la FAO estime que la nature peut prendre entre 40 et 1 000 ans pour créer à peine un centimètre de sol fertile. Sa perte n’est pas un dommage anodin ; elle représente un coup fatal qui peut mettre des décennies, voire des siècles, à se réparer.

Dans un contexte de changement climatique et de saisons de feu plus longues et plus intenses, il est essentiel de comprendre ce qui arrive au sol après un incendie. Un travail international coordonné par le CSIC et publié dans Nature Communications, basé sur plus de 5 000 observations issues de 471 études entre 1950 et 2023, confirme que le feu modifie profondément la biogéochimie du sol. Ces modifications dépendent du climat, de la végétation et de l’intensité de l’incendie. Parallèlement, une révision menée par Stanford et l’Université d’État du Colorado souligne que les changements chimiques dans le sol après les incendies restent mal mesurés, malgré leur impact sur l’eau potable, la qualité de l’air et la régénération végétale.

Ce qui arrive au sol lors d’un incendie

Le feu reconfigure le sol à partir de ses éléments de base : la matière organique, les minéraux, l’eau et les microorganismes. Les données du CSIC indiquent qu’après un incendie, la disponibilité d’éléments vitaux, comme le carbone, diminue tandis que celle d’autres, associés à la roche mère, comme le phosphore, augmente. Cette perturbation n’est pas temporaire ; ces déséquilibres peuvent persister pendant plus de cinquante ans, en particulier après des incendies de haute intensité.

Un des changements les plus visibles est la création de surfaces hydrophobiques. En se réchauffant, certains composés organiques se réorganisent en chaînes longues repoussant l’eau, rendant le sol difficile à hydrater. Lors des premières pluies, cela entraîne davantage d’écoulement, moins d’infiltration et une augmentation du potentiel d’érosion, avec des cendres et des particules qui se déplacent vers les cours d’eau et les réservoirs.

Le feu consomme également une partie de la matière organique et déstabilise les agrégats du sol. Lorsque ces agrégats se rompent, le terrain devient plus susceptible aux impacts des gouttes de pluie et au vent, et une partie du sol peut disparaître littéralement en glissant. Ce processus non seulement appouvre le profil du sol mais transporte des composés potentiellement contaminants.

Le feu ne se contente pas de brûler les arbres : il affecte également la vie du sol. Les champignons, bactéries, microfaune et racines sensibles meurent ou sont fortement affaiblies, entraînant une réduction de l’activité biologique et une rupture des cycles biogéochimiques essentiels. Moins de décomposition, moins de recyclage des nutriments et moins de structure : une partie cruciale de la machine qui maintenait le sol en bonne santé est brisée.

Il est important de noter que le feu peut aussi être un facteur écologique naturel. Les incendies de faible intensité auxquels la végétation est adaptée peuvent mobiliser des nutriments, contrôler les ravageurs et contribuer à garder une partie du carbone dans le sol. Le problème surgit lorsque les régimes incendiaires deviennent plus fréquents et graves et que les conditions locales ne facilitent pas la récupération.

Chimie organique et inorganique : du carbone noir aux métaux

Une question cruciale concerne le carbone noir ou biochar restant après le feu. La révision de Stanford indique qu’il pourrait être moins stable que prévu : les microorganismes peuvent le transformer à nouveau en dioxide de carbone assez facilement dans certaines conditions. Cela soulève des interrogations sur la quantité de carbone post-incendie qui revient dans l’atmosphère sous forme de gaz à effet de serre.

D’autre part, les incendies peuvent multiplier la concentration de composés organiques toxiques comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans le sol. Ces HAP représentent un risque pour l’environnement et la santé humaine, et peuvent aussi interférer dans les processus de revegetation, créant des situations où les arbres ne poussent pas pendant des années.

Cependant, le feu produit aussi des molécules favorisant la régénération. Par exemple, les karrikins, formés dans la fumée, stimulent la germination de nombreuses graines. Si la chimie locale du sol ou les conditions d’incendie ne favorisent pas leur présence, la revegetation peut être ralentie, même en présence d’un stock de graines.

Les changements ne se limitent pas au carbone. Le feu peut transformer des métaux présents naturellement dans le sol en formes plus mobiles et dangereuses. Par exemple, après des incendies très chauds et longs, la formation de chrome sous forme VI, une variante toxique, a été documentée, pouvant persister pendant des mois jusqu’à ce que de fortes pluies diluent le contaminant. Dans des incendies plus doux, la présence de débris organiques favorise le retour du chrome sous des formes inertes, illustrant la dépendance à la sévérité et la durée du feu.

Tout cela met en lumière le besoin d’intégrer la chimie organique et inorganique dans l’évaluation post-incendie. Un suivi et une modélisation plus complets aideraient à prendre des décisions ayant un impact direct : comment traiter l’eau potable dans les bassins brûlés, comment protéger les travailleurs des toxines lors des opérations de nettoyage, et quelles zones prioriser pour la reforestation.

Les écosystèmes ne réagissent pas tous de la même manière

La vaste révision réalisée par le CSIC a révélé que la réaction du sol au feu varie considérablement à l’échelle mondiale. Des facteurs comme le climat, le type de végétation, la productivité primaire, les propriétés du sol et leur localisation géographique marquent des différences significatives. Grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique, l’équipe a généré des cartes globales visualisant des schémas de réponse biogéochimique très différents selon les régions et les biomes.

Où le sol souffre-t-il le plus ? Les signes négatifs s’accentuent dans les climats froids et les forêts de conifères avec des mycorhizes ectotrophiques, comme dans le nord de l’Europe, le nord-est de la Chine ou les zones espagnoles de haute montagne (Sierra Nevada, Système Ibérique). Dans ces écosystèmes, les incendies sévères laissent des marques plus profondes et la récupération est plus lente.

En revanche, les sols des forêts d’angiospermes avec des mycorhizes arbusculaires, fréquentes dans les régions plus chaudes, montrent une meilleure résistance et résilience après le feu. La composition de la forêt et son réseau de symbioses souterraines déterminent la capacité de maintenir la fonctionnalité de l’écosystème et de retenir le carbone.

Ainsi, il est recommandé de diversifier les forêts dans les régions froides, en incorporant des arbres à feuilles larges avec mycorhizes arbusculaires, et de prioriser les stratégies visant à réduire la gravité des événements extrêmes. Parmi celles-ci, l’utilisation de brûlages prescrits plutôt qu’une suppression totale du feu est efficace : les données montrent que les incendies incontrôlés et fréquents provoquent des déséquilibres biogéochimiques plus graves que les brûlages planifiés et de faible intensité.

Le régime de feu est tout aussi important que le climat : la répétition fréquente d’incendies intenses sans temps de récupération pousse le sol vers une trajectoire de dégradation cumulative. Le message est clair : gérer pour éviter des incendies catastrophiques protège le capital naturel que représente le sol.

Impacts hydrologiques et risque d’érosion

La post-hydrophobicité et la disparition de la couverture végétale entraînent une augmentation de l’écoulement. Les premières pluies peuvent doubler ou tripler le transfert de sédiments, obstruant les réservoirs, augmentant la turbidité et transportant des cendres et des composés vers les cours d’eau et les eaux souterraines. Cela se traduit par un risque accru de crues et d’inondations dans les zones proches du périmètre brûlé.

L’eau n’est pas la seule affectée. Des augmentations de la solubilité des fractions de carbone organique du sol et de certains nutriments, ainsi que la présence de HAP et de formes métalliques toxiques comme le chrome dans certaines conditions, ont été documentées. Pour les systèmes de distribution, cela nécessite une révision des protocoles de traitement de l’eau potable après de grands incendies pour garantir la qualité et la sécurité.

Sur le plan du sol, la perte de terre et le lavage d’éléments essentiels laissent derrière eux un substrat appauvri. Bien que l’effet initial des cendres puisse apporter rapidement des nutriments, cet effet est éphémère. La combinaison de volatilisation et de lixiviation finit par compromettre la fertilité et la repousse.

La morale pratique est claire : protéger le sol durant l’année qui suit l’incendie est plus efficace et économique que d’essayer de le récupérer par la suite. Chaque millimètre de sol érodé représente un temps biogéochimique perdu et un service écosystémique détérioré.

De l’urgence à la restauration : que faire après un incendie

L’urgence ne prend pas fin lorsque les flammes sont éteintes. Pour de nombreuses communautés, le feu prive d’eau, de lumière ou de communications en brûlant des conduites et des points de captation. La priorité est de rétablir les services de base, d’ouvrir les chemins et sentiers forestiers bloqués par des arbres ou des pierres, de remplacer les conduits et les matériaux fondus par la chaleur, et de réparer les infrastructures touchées par le feu.

Avant de planter ou d’extraire, il est crucial d’évaluer. Pendant la première année, il est essentiel de mesurer la sévérité et la capacité de régénération naturelle à l’aide d’images satellites, de capteurs aériens et de travail de terrain. De nombreuses espèces méditerranéennes sont bien équipées pour repousser ou germer après le feu. Intervenir sans tenir compte de cette dynamique peut s’avérer contre-productif.

Pour réduire l’érosion et stabiliser les pentes, des mesures telles que le mulching avec des résidus végétaux, des fascines et des barrages, des terrasses de contention et l’utilisation de couvertures ou de réseaux organiques avec hydroseeding s’avèrent utiles. Ces techniques amortissent l’impact des pluies, favorisent l’infiltration, retiennent l’humidité et protègent le sol en attendant le retour de la végétation.

L’extraction de bois brûlé doit être équilibrée. Près des infrastructures, cela peut être nécessaire pour des raisons de sécurité, mais dans d’autres zones, il est préférable de maintenir une partie des arbres morts en place : ils aident à conserver le sol, génèrent des microhabitats et fournissent des nutriments. Trop de troncs, cependant, peuvent favoriser des ravageurs comme les perceurs. Une gestion soigneuse permet également d’utiliser des résidus pour construire des fascines et des barrières.

L’impact économique est sévère : les ressources forestières, agricoles et touristiques sont perdues, et le bois brûlé a une valeur marchande très basse. La vente ponctuelle de ce bois compense à peine les dégâts, d’où la nécessité d’un soutien spécifique et d’une gestion forestière active pour revitaliser l’économie rurale sans compromettre la récupération écologique.

Stratégies à moyen et long terme et gouvernance du territoire

La restauration ne se limite pas à planter des arbres. Il s’agit de déterminer ce que l’on souhaite du massif forestier : conserver la biodiversité, protéger contre l’érosion et réguler l’eau, exploiter les ressources de manière durable (bois, liège, pâturages, champignons), ou promouvoir des usages sociaux et récréatifs. Un même paysage peut intégrer plusieurs fonctions sous des critères de gestion forestière durable.

Dans les écosystèmes méditerranéens, il est judicieux de favoriser la régénération naturelle et de l’accompagner par des traitements sylvicoles qui réduisent les densités excessives, diminuent la concurrence pour l’eau et les nutriments, et améliorent la vitalité de la jeune forêt. Cela réduit les risques futurs et renforce la résilience.

Là où c’est nécessaire, on procède à une reforestation sélective avec des espèces et provenances adaptées non seulement à l’environnement actuel, mais aussi au climat à venir. Il est essentiel de favoriser la diversité génétique et fonctionnelle pour diminuer la vulnérabilité aux ravageurs, maladies et événements extrêmes.

Un paysage en mosaïque avec des structures, âges et espèces variés résiste mieux au feu et offre des habitats plus riches pour la faune. L’hétérogénéité agit comme un pare-feu écologique et améliore la stabilité du système à long terme.

La prévention doit être planifiée dès le premier jour de restauration : une réseau de défense approprié, des zones de sécurité, des pistes facilitant l’accès aux moyens d’extinction et un design soigné de l’interface urbain-forestier pour minimiser les risques.

La gouvernance est cruciale. En Espagne, la majorité des forêts sont privées ou gérées par des entités locales, ce qui impacte la gestion. L’intégration des propriétaires, associations, bénévoles et administrations renforce la capacité de prévention et de restauration. Des initiatives comme les Groupes de Défense Forestière en Catalogne ou le projet MOSAICO en Estrémadure montrent que la collaboration public-privé renforce la confiance et les résultats.

Le cadre légal est clair : modifier l’utilisation forestière d’un terrain brûlé est interdit pendant des décennies. Cela empêche la spéculation et ouvre la possibilité de reconstruire des écosystèmes plus résilients. Investir dans une gestion forestière active ne répare pas seulement les dommages ; cela aide aussi à prévenir des incendies futurs, à freiner la désertification et à atténuer le changement climatique.

Les politiques publiques doivent reconnaître et compenser les communautés rurales pour les services écosystémiques qu’elles fournissent : matières premières renouvelables, qualité de l’air, stockage de carbone, formation des sols, infiltration et approvisionnement en eau, ainsi que soutien à la biodiversité. C’est juste, mais aussi efficace.

Science, lacunes de connaissances et collaboration

La recherche récente modifie la perspective sur ces enjeux. L’étude globale coordonnée par le CSIC a analysé 5 000 observations au cours de 70 ans en prenant en compte la climatologie, les propriétés des sols, la productivité et la végétation. Elle utilise également des techniques d’apprentissage automatique pour créer des cartes de réponse biogéochimique face au feu. La conclusion principale est que les altérations sont profondes, durables et très dépendantes du contexte.

La révision de Stanford et du Colorado souligne qu’il est nécessaire d’améliorer les méthodes de suivi pour capturer les changements organiques et inorganiques dans le sol brûlé. Cela est essentiel pour déterminer les traitements de l’eau, soutenir la reforestation et protéger les travailleurs de l’exposition aux toxines lors des opérations de nettoyage, reconstruction ou revegetation.

Des lacunes significatives persistent : il manque des données sur les tropiques et l’hémisphère Sud. De plus, il est urgent d’intégrer la biogéochimie des sols brûlés dans les modèles climatiques, afin d’estimer plus précisément le destin du carbone et d’autres flux après les incendies.

Les auteurs appellent à une action coordonnée : scientifiques, gestionnaires, responsables politiques et communautés locales doivent collaborer pour mettre en place des mesures telles que des pare-feux, des brûlages prescrits dans des zones à haut risque, et l’augmentation d’espèces à feuilles larges pendant la régénération. Les initiatives de recherche environnementale centrées sur les cendres, leur quantité, propriétés et effets hydrologiques après l’incendie fournissent des connaissances pratiques pour mieux intervenir et à temps.

Le savoir accumulé laisse une idée claire : protéger le sol, c’est protéger la base des écosystèmes, de l’eau et du climat. Comprendre les mécanismes moléculaires et les schémas globaux, agir rapidement avec des mesures simples et planifier le paysage pour réduire l’intensité des futurs incendies sont les clés qui font la différence pour la santé des forêts et la sécurité des populations.

Mon avis :

Les incendies forestiers, bien qu’essentiels pour certaines dynamiques écologiques, entraînent des perturbations significatives du sol, réduisant sa fertilité et augmentant l’érosion. Des études montrent que ces impacts varient selon le climat et la végétation; des incendies fréquents et intenses peuvent provoquer des déséquilibres durables. La gestion proactive et des techniques de restauration ciblées sont cruciales.

Les questions fréquentes :

Quelles sont les conséquences des incendies forestiers sur le sol ?

Les incendies forestiers altèrent profondément la biogéochimie du sol, entraînant une perte de matière organique et une diminution de la fertilité. Ces transformations, qui peuvent perdurer des décennies, touchent non seulement les éléments nutritifs, mais aussi l’activité biologique du sol, essentielle pour sa santé.

Quel est l’impact du feu sur la structure du sol ?

Le feu provoque la formation de surfaces hydrophobes, ce qui empêche l’eau d’infiltrer efficacement le sol. Cela augmente le ruissellement et le risque d’érosion, entraînant le transport de cendres et de particules fines vers les voies d’eau, ce qui affecte la qualité de l’eau potable.

Comment peut-on restaurer le sol après un incendie ?

La restauration du sol nécessite d’évaluer la sévérité des dommages et la capacité de régénération naturelle dans l’année qui suit l’incendie. Des méthodes comme le mulching, l’utilisation de barrages et la reforestation sélective sont efficaces pour stabiliser le sol et favoriser la régénération de la végétation.

Pourquoi est-il essentiel de protéger le sol après un incendie ?

Protéger le sol durant la première année suivant un incendie est crucial pour prévenir la perte d’un sédiment fertile. Chaque millimètre de sol érodé signifie une perte de temps biogéochimique et de services écosystémiques, ce qui compromet la réhabilitation à long terme de l’écosystème.