Le rapport annuel du programme de surveillance des zones humides H2Ohio a révélé que toutes les zones humides examinées ont réussi à piéger les nutriments et a jeté un nouvel éclairage sur les meilleures pratiques possibles.
Un nouveau rapport sur les zones humides spécialement construites dans l'Ohio montre leur succès dans la réduction du ruissellement de nutriments provenant des fermes, validant des efforts valant des millions de dollars pour lutter contre la prolifération d'algues toxiques.
Les chercheurs du programme de surveillance des zones humides H2Ohio ont élaboré le rapport, qui utilise les données de 10 zones humides qui ont été restaurées depuis le lancement du programme H2Ohio en 2019. Les scientifiques ont découvert que chaque zone humide retenait plus de nutriments qu'elle n'en libérait, atténuant les craintes que le contraire ne se produise. L’équipe a également collecté de nouvelles données sur l’impact des plantes sur la rétention des nutriments, un sujet largement inexploré qui pourrait façonner de futurs projets de zones humides.
Chaque zone humide H2Ohio a été construite avec un objectif commun : capturer le phosphore et l'azote qui s'échappent des terres agricoles avant qu'ils n'atteignent le lac Érié et ne deviennent la nourriture des algues toxiques. Leur taille et leur style varient énormément : par exemple, certains dépendent de l’eau qui coule naturellement, tandis que d’autres incluent des systèmes de pompe active. Les chercheurs avaient pour objectif d'étudier plusieurs types de zones humides afin d'identifier les meilleures pratiques en matière de restauration, un domaine encore relativement jeune.
« Nous ne connaissons aucun autre programme au niveau national ou mondial qui examine autant de types de projets différents… sous un même toit », a déclaré Lauren Kinsman-Costello, principale responsable de la recherche pour le programme de surveillance et biogéochimiste à la Kent State University. «Cela a été un véritable défi parce que… nous avons dû développer des approches très spécifiques et différentes pour atteindre ce nombre final (de nutriments capturés).»
Même si chaque zone humide présentée dans le rapport a conservé des éléments nutritifs, les résultats spécifiques variaient considérablement. Kinsman-Costello a déclaré que les résultats étaient différents en raison du terrain et de la conception uniques de chaque projet.
Dans l'ensemble, les zones humides les plus efficaces sont celles construites sur d'anciennes terres agricoles, a déclaré Kinsman-Costello. Ces zones humides transforment ces terres d’émetteurs de nutriments en puits de nutriments.
« S'il est au bon endroit et s'il possède les bonnes caractéristiques, il peut vraiment dépasser son poids », a-t-elle déclaré.
Elle a dit qu'il ne fallait pas beaucoup de terrain pour avoir un grand impact. Les zones humides décrites dans le rapport ont une superficie allant de 5 à 173 acres.
« Cela ne veut pas dire que les terres agricoles à grande échelle devraient être converties en zones humides, n'est-ce pas ? Cela veut dire qu'il faut trouver les endroits et les moments propices où cette conversion a le plus de sens », a déclaré Kinsman-Costello.
Il est également préférable que les zones humides soient directement reliées à une source externe de nutriments, c'est-à-dire à une masse d'eau transportant de grandes quantités de nutriments en aval.
« Nous considérons les zones humides comme les reins du paysage », a déclaré Kinsman-Costello. « Eh bien, ils ne peuvent pas vraiment être des reins s'ils ne sont pas connectés à tous les contaminants ou polluants qu'ils sont censés filtrer. »
Angela Burrow, professeure adjointe d'écologie et de gestion des zones humides à l'Université de Michigan State qui n'a pas participé à la recherche, a déclaré que le rapport avait fait « un excellent travail en examinant l'impact que différentes pratiques de restauration peuvent avoir ».
« Il n'y a vraiment pas beaucoup de recherches effectuées sur la restauration en général, et certainement pas beaucoup sur la restauration des zones humides. C'est souvent une pratique, mais il n'y a pas beaucoup d'informations sur les meilleures pratiques ? » dit Burrow.
Selon Burrow, c'est un problème depuis le développement du mouvement environnemental contemporain dans les années 1970.
« Au départ, c'était simplement : « Plantez les plantes indigènes et tout ira bien ». Et donc évidemment, ce n'est pas la meilleure façon de concevoir quelque chose qui va durer à long terme, ou qui répond aux fonctions et services que nous souhaitons », a déclaré Burrow.
Les zones humides en particulier méritent des investigations plus approfondies. Même s’ils ressemblent souvent à des espaces naturels, nombre d’entre eux ont en réalité été soigneusement aménagés par l’homme. Ce sont des écosystèmes naturels, mais ce sont également des instruments spécialement conçus pour modifier ce qu'il y a dans l'eau et la manière dont cette eau se déplace sur la terre ferme.
« Il existe de nombreuses pratiques techniques axées sur l'industrie et des innovations du secteur privé qui y contribuent considérablement », a déclaré Kinsman-Costello. Elle espère que le programme H2Ohio pourra à terme devenir une sorte de laboratoire pour ces nouvelles idées.
L’un des principaux défis de conception de nombreuses zones humides est de garantir qu’elles capturent de manière fiable les nutriments, quelle que soit la météo. Par exemple, une zone humide « à chenal latéral » se trouve à côté d’une rivière, avec une barrière la séparant. Lorsque la rivière monte suffisamment haut, l’eau déborde de la barrière et la zone humide récupère l’eau. Cela nécessite une certaine quantité de précipitations, de sorte que lors d’une année de sécheresse, les zones humides peuvent détourner moins d’eau et capter moins de nutriments. Kinsman-Costello a déclaré qu'un système actif de contrôle de l'eau, tel qu'une pompe, peut aider, même s'il est plus coûteux.
Le rapport de cette année met également l'accent sur les plantes indigènes, dont le fonctionnement dans les zones humides n'est pas bien compris. Les gestionnaires des zones humides achètent des mélanges de graines indigènes pour les nouvelles zones humides, mais la capture des nutriments n'est généralement pas un facteur qu'ils prennent en compte, selon Kevin McCluney, chercheur principal de l'équipe de surveillance de la végétation du rapport et scientifique de la Bowling Green State University. Il n’existe tout simplement pas beaucoup de données sur la manière dont les différentes plantes indigènes absorbent les nutriments.
Pour comprendre cela, l’équipe de surveillance de la végétation a dû déterminer la quantité de biomasse que les plantes des zones humides stockaient sous terre. Cela impliquait de comprendre leurs systèmes racinaires. L’équipe a développé sa propre méthode d’échantillonnage, qui consistait à collecter des échantillons de sol à 20 cm de profondeur et à filtrer les racines, dont certaines n’avaient qu’un millimètre d’épaisseur. McCluney a déclaré qu'il fallait jusqu'à une heure pour collecter un seul échantillon et encore deux heures ou plus pour le traiter.
Les résultats étaient prometteurs pour certaines espèces de plantes indigènes, selon Lauren Brown, coordinatrice de la recherche sur la végétation, également de Bowling Green. Bien qu'il existe une hypothèse courante dans la restauration selon laquelle les espèces envahissantes comme les quenouilles « font le gros du travail de capture des nutriments » parce qu'elles poussent de manière si agressive, certaines espèces indigènes semblent tout aussi performantes.
« Nos données montrent vraiment qu'il n'est pas nécessaire de sacrifier la diversité en faveur de la capture des nutriments », a déclaré Brown.
En dehors du programme de surveillance de H2Ohio, McCluney a déclaré que les mêmes chercheurs étudiaient également dans quelle mesure différentes plantes des zones humides s'adaptaient aux conditions météorologiques extrêmes, comme la sécheresse qui a frappé l'Ohio en 2024. Cette expérience est en cours, mais les observations préliminaires indiquent que le jonc doux indigène pourrait prospérer dans des conditions de sécheresse tout en absorbant des nutriments importants.
« Cela pourrait être quelque chose que vous voudriez vraiment dans votre mélange de semences si vous prévoyez de connaître davantage de ces années de sécheresse », a déclaré McCluney.
La recherche future est prometteuse, mais le financement se raréfie
Bien que le rapport contienne de nombreuses conclusions prometteuses, Kinsman-Costello a noté que le programme n'a généré au total que deux années de données.
« Ce sont de toutes nouvelles zones humides… certaines d’entre elles contiennent à peine des plantes qui y poussent », a déclaré Kinsman-Costello. « Notre priorité absolue est de maintenir la surveillance et l'expertise que nous avons acquises… pour continuer à voir comment ces nouveaux systèmes construits évoluent et comment ils réagissent dans des conditions variables d'année en année. »
L’une des plus grandes questions est de savoir si ces zones humides continueront à agir comme des puits de nutriments à mesure qu’elles mûrissent, ou si elles pourraient éventuellement commencer à perdre du phosphore.
« Sur la base des bases de la biogéochimie et du fonctionnement du phosphore, cela constituera toujours un risque », a déclaré Kinsman-Costello. « Une sorte d’évaluation ou de surveillance à long terme de ces systèmes… sera nécessaire pour garantir la continuité de cette rétention. »
Kinsman-Costello a déclaré qu'elle espérait que les recherches futures couvriraient un autre domaine: le stockage du carbone. Les zones humides sont efficaces pour stocker du carbone, mais elles sont également de puissants émetteurs de méthane. On ne sait pas encore clairement comment ces éléments s’équilibrent.
« Nous avons construit une base avec certains des échantillons que nous avons archivés, certaines des données que nous avons déjà collectées, sur lesquelles nous pourrions nous appuyer à l'avenir pour évaluer plus directement toute la gamme de ce que j'appelle les fonctions biogéochimiques », a déclaré Kinsman-Costello.
La recherche sur les plantes indigènes peut également se développer de manière significative. Par exemple, il reste à voir dans quelle mesure ces minuscules systèmes racinaires se développent à mesure que les zones humides vieillissent.
« C'est une grande question non résolue », a déclaré McCluney. « Combien de temps faut-il pour réellement accumuler ces structures de stockage souterraines capables de stocker les nutriments pendant plusieurs années ?
Une autre question récurrente concerne la manière dont les différentes espèces végétales affectent les niveaux d’oxygène dans le sol. Plus il y a d’oxygène dans le sol, plus il est possible de piéger du phosphore. À l’inverse, un sol anoxique peut entraîner la dissolution du phosphore et son retour dans l’eau.
Toutes ces recherches supplémentaires ont peut-être subi un revers important dans le dernier budget biennal de l'Ohio, dans lequel la législature de l'État a réduit de plus de moitié le financement de H2Ohio pour les zones humides, de 46,6 millions de dollars à 21,2 millions de dollars. Il reste à voir quelle part de cette somme sera financée par le budget de recherche du programme sur les zones humides.
McCluney a déclaré que le programme de surveillance aura besoin de fonds supplémentaires le 1er janvier 2026 pour continuer à fonctionner.
« Nous pensons que cela sera possible, mais nous ne savons pas encore jusqu'à quel point », a-t-il déclaré.
Le ministère des Ressources naturelles de l'Ohio, qui supervise le programme H2Ohio pour les zones humides, a confirmé que le programme de surveillance recevra désormais moins d'argent de l'État.
Kinsman-Costello a déclaré que les chercheurs recherchaient activement d'autres sources de financement et se sont dits convaincus que les travaux se poursuivraient.
« Nous discutons constamment avec les fiducies foncières, les municipalités, les réseaux de parcs métropolitains qui sont les gestionnaires de ces projets et les sociétés de conseil qui conçoivent le processus », a déclaré Kinsman-Costello.
Elle a ajouté que de nouvelles opportunités de recherche se présentent encore, par exemple, les analogues des barrages de castors et les installations de microtopographie.
« Il existe une longue liste de dizaines de pratiques très spécifiques qui peuvent être intégrées à la conception des zones humides et que nous aimerions évaluer de manière scientifique maintenant que nous disposons de cette base de référence », a-t-elle déclaré.
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