Un impact irréversible de l'utilisation passée des terres sur les sols et la biodiversité des forêts

Des traces d'ancienne exploitation agricole des terres, datant de différentes périodes, ont été identifiées dans les paysages forestiers. L'agriculture tend à fractionner les paysages en sous-unités, dans lesquelles les sols sont modifiés en fonction de leur utilisation passée. Les communautés de plantes qui se développent sur d'anciennes exploitations agricoles peuvent donc différer des communautés de terrains jamais occupés, du fait de propriétés différentes des sols et d'une recolonisation difficile. Cette étude cherche à comprendre si ces terres cultivées auparavant sont capables de retourner à un état antérieur à leur utilisation pour l'agriculture.

Le site d'étude se trouve dans une forêt de chênes et de hêtres sur le plateau calcaire lorrain où des fouilles archéologiques ont mis en évidence une occupation agricole romaine couvrant 20 ha. Aucun artefact plus récent n'a été découvert et aucune activité agricole plus récente n'est mentionné sur les registres. En suivant les fondations, le site a été subdivisé en 43 parcelles de 40 mètres carrés. Les plantes à graines (spermatophytes) et les mousses (bryophytes) de chaque parcelle ont été recensées et identifiées. A cinq endroits sélectionnés aléatoirement dans chaque parcelle un échantillon de la couche arable (0-10 cm) a été prélevé. Les échantillons ont ensuite été mélangés, séchés, tamisés et analysés (pH, concentrations en carbone, azote et phosphore, et texture). Les différences de végétation entre parcelles ont été mesurées grâce à un indice départageant les espèces en fonction de leurs exigences écologiques.

Les propriétés des sols ne sont pas les mêmes en fonction de leur passé. En effet, le pH du sol est plus élevé dans les sols cultivés durant l'Antiquité, ce qui peut s'expliquer par la fragmentation et la dispersion des graviers de calcaire par l'utilisation agricole, et pourrait avoir favorisé l'accumulation de matière organique. De même, la teneur en carbone, azote et phosphore est plus élevée dans ces sols, ce qui peut s'expliquer par des activités d'épandage.
Globalement, les sols cultivés durant l'Antiquité présentent actuellement une plus grande diversité végétale : sur 116 espèces végétales identifiées sur ce site, 29 ne sont présentes que sur les sols anthropisés et 15 ne sont présentes que sur les sols non anthropisés. Ces différences sont majoritairement expliquées par la composition des sols, notamment par la concentration en azote et l'humidité.

Cette étude démontre que l'activité agricole perturbe en profondeur la composition des communautés. Même lorsque les activités ont cessé, les communautés ne retournent pas à leur état antérieur, même 2000 ans plus tard. En revanche, cette étude montre également que, sur le long terme, l'activité agricole peut avoir un impact bénéfique sur la diversité spécifique végétale.