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Dans un premier temps, nous avons étudié les relations entre les dynamiques du strontium (Sr) et du calcium (Ca) dans différents écosystèmes forestiers sur sol acide et calcaire, afin d'évaluer dans quelle mesure le Sr pouvait être utilisé comme un traceur du Ca. Les variations des concentrations en Ca et Sr dans différents compartiments de l'écosystème apparaissent fortement et linéairement corrélées. Cependant, la pente de la droite de crrélation varie en fonction du compartiment considéré. De manière générale, le rapport Sr/Ca des arbres diminue des racines aux feuilles, ce qui reflète un transfert préférentiel du Ca par rapport au Sr vers les feuilles. Ainsi, la plante dépose à la surface du sol une litière de feuilles proportionnellement plus riche en Ca comparé aux litières raci[...]

Dans un premier temps, nous avons étudié les relations entre les dynamiques du strontium (Sr) et du calcium (Ca) dans différents écosystèmes forestiers sur sol acide et calcaire, afin d'évaluer dans quelle mesure le Sr pouvait être utilisé comme un traceur du Ca. Les variations des concentrations en Ca et Sr dans différents compartiments de l'écosystème apparaissent fortement et linéairement corrélées. Cependant, la pente de la droite de crrélation varie en fonction du compartiment considéré. De manière générale, le rapport Sr/Ca des arbres diminue des racines aux feuilles, ce qui reflète un transfert préférentiel du Ca par rapport au Sr vers les feuilles. Ainsi, la plante dépose à la surface du sol une litière de feuilles proportionnellement plus riche en Ca comparé aux litières raciniaires. Ce mécanisme, combiné à une plus grande affinité des échangeurs organiques acides des horizons superficiels pour le Ca, conduit à une accumulation préférentielle de Ca par rapport au Sr à la surface du sol. Sur sol acide, le rapport Sr/Ca de certaines espèces forestières comme l'épicéa est plus faible sur le rapport Sr/Ca sur le complexe d'echange. Ces résultats suggèrent un prélèvement raciniaire préférentiel de Ca par rapport au Sr. Notre étude confirme donc l'analogie générale entre Sr et Ca mais souligne également les limites.
Dans une deuxième étape, les isotopes du Sr ont été utilisés pour évaluer la dynamique des éléments minéraux dans des écosystèmes forestiers sous climat boréal, tempéré et tropical. En guyane nous avons mesuré sur deux types de sol, les rapports isotopiques de 3 espèces forestières, caractérisées par des profondeurs d'enracinement différentes. Sur les deux types de sols, la signature isotopique des racines arbres augmente fortement en fonction de la profondeur. Par contre, les feuilles des trois espèces forestiers ont des signatures semblables, très proches de celles des litières, ce qui démontre le rôle quasi inégligeable joué par les racines profondes dans l'alimentation de ces arbres en Sr, et fortiori en Ca. Au Nord de la Suède, nous avons mesuré les rapports isotopiques de pins et d'épicéas croissant en mélange sur deux sites, une tourbe et un podzol. Comme en Guyane, le rapport isotopique des racines des arbres augmente avec la profendeur.Cependant les rapport isotopiques des racines et des feuilles de pins sont plus faibles que ce des épicéas. De plus le rapport isotopique des racines d'épicéas dans l'horizon éluvial du podzol est particulièrement élevé, ce qui n'est pas le cas pour les racines de pin. L'utilisation d'un modèle simple de circulation à compartiments et à flux de Sr a permis de montrer que les diférence isotopiques interespèces reflétaient d'une part, un prélèvement et un recyclage biologique du Sr beaucoup plus fort par l'épicéa, d'autre part une altération rhizosphérique plus forte par les racines d'épicéa. Les mesures ont par ailleurs confirmé un prélèvement minéral et hydrique plus profond par le pin. Dans les Vosges une étude rétrospective de l'évolution des conditions de stress hydrique et minéral au cours de la vie d'un peuplement dépérissant d'épicéas a été menée. Entre 1950 et 1980, c'est-à-dire avant que le peuplement ne dépérisse, le ( ) des cernes a diminué continûment, ce qui traduit le vieillissement du peuplement mais aussi une très probale augmentation du niveau de stress hydrique. Après 1980, le ( ) des cernes se stabilise et les mesures hydriques directes indiquent le faible niveau de stress hydrique des peuplements défoliés. Au cours de la dernière décénie, un ensemble de mesures de flux et de bilans indique une acidification actuelle des sols.De 1950 à 1990, le rapport isotopique 87Sr/86Sr des cernes diminue et la baisse est d'autant plus prononcée que le rapport isotopique initial était élevé. Comme précédemment, le rapport isotopique des racines augmente avec la profondeur. L'utilisation d'un modèle stimulant la variation du rapport isotopique 87Sr/86Sr en fonction des variations de flux de Sr montre que les rapports isotopiques diminuent au cours du temps lorsque le drainage de Sr échangeable est augmenté, ce processus correspondant à une acidification accrue des sols. Une diminution des rapport 87Sr/86Sr est également obtenue en forçant le système raciniaire à s'alimenter près de la surface. Ces deux mécanismes, acidification sur le long terme et éventuellement remontée des racines, paraissent être responsable de l'augmentation du stress hydrique subi par le peuplement. La combinaison de ces sress pourrait avoir déclencher le dépérissement .
Ces résultats montrent l'intérêt d'associer les mesures isotopiques à un modèle de circulation pour interpréter la dynamique des éléments minéraux dans les écosystèmes forestiers.