DESCRIPTION DU STAGE
Contexte
Les forêts absorbent environ 22% des émissions de CO2 fossiles à l’échelle mondiale et 10% à l’échelle européenne. Elles jouent donc un rôle crucial dans les objectifs de mitigation du changement climatique d’origine anthropique, mais le puits de carbone des forêts européennes est actuellement limité par l’augmentation de l’intensité et de la fréquence des sécheresses et des vagues de chaleur.
Les mesures de flux de carbone par la méthode de micro-météorologie dite des corrélations turbulentes (en anglais eddy correlation, EC) est la méthode de référence pour estimer les flux de carbone des couverts végétaux, et en particulier des forêts européennes. Cependant, cette méthode n’est applicable que sur des grandes parcelles de plusieurs hectares avec un couvert végétal homogène, et ne permet pas de différencier précisément les différents flux qui sous-tendent le bilan de carbone de l’écosystème. Pour étudier les effets de l’augmentation de la sécheresse sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers, des expériences de réduction des pluies ont été installées dans plusieurs sites expérimentaux en France. Mais les parcelles expérimentales soumises à un régime de précipitation réduit sont de tailles trop petites pour y mesurer les flux de carbone par EC. L’estimation de l’effet de la sécheresse sur le bilan de carbone de l’écosystème doit donc se faire dans ces parcelles par des méthodes d’inventaire forestier et des mesures de flux à l’échelle de l’arbre ou du sol, puis par des calculs de changement d’échelle (up-scaling). Afin de quantifier précisément l’effet d’une diminution des précipitations sur le bilan de carbone des forêts il est donc nécessaire (1) de valider ces methodes d’up-scaling, et (2) d’estimer la sensibilité des différents flux de carbone de l’écosystème aux variations de précipitation et de stress hydrique.
Objectifs du stage:
Le stage consistera à quantifier les principaux flux de carbone en condition témoin et en conditions expérimentales sèches dans deux sites forestiers méditerranéens français (Puéchabon dans l’Hérault et Font-Blanche dans les Bouches du Rhône) qui sont équipés à la fois d’une tour de mesure EC et d’une expérience de réduction des pluies.
A l’aide des mesures déjà acquises par la tour EC à l’échelle de l’écosystème entier et des mesures de croissance des arbres et de respiration du sol, il s’agira d’abord de décomposer le bilan de carbone de l’écosystème dans les conditions témoins :
NEP = GPP – Reco
GPP = NPP + Ra
Reco = Ra + Rh
où NEP est la productivité nette de l’écosystème (le puit de carbone), GPP est productivité brute (la photosynthèse), Reco est la respiration de l’écosystème, NPP est la productivité primaire nette (la production de biomasse végétale), Ra est la respiration autotrophe des plantes, et Rh est la respiration hétérotrophe des organismes décomposeurs. Ce travail préliminaire pourra se baser sur les travaux de Rambal et al. (2014) sur le site de Puéchabon.
Il s’agira ensuite d’estimer ces mêmes flux à partir des mesures réalisées dans les parcelles où sont appliquées des traitements expérimentaux de réduction des pluies (croissance des arbres, production de feuilles et de fruits, respiration du sol, flux de transpiration, efficience d’utilisation de l’eau), et d’identifier les principales incertitudes et données restant à acquérir pour y parvenir. Pour cette seconde partie, le travail pourra s’appuyer sur la méthode proposée par Misson et al. (2010) pour le site de Puéchabon.
L’approche sera d’abord mise en œuvre sur l’écosystème témoin du site de Puéchabon (forêt mono-spécifique de chêne vert), puis dans son traitement de réduction des pluies. Une fois que la méthode sera validée et que le processus de traitement des données sera opérationnel, le même travail pourra être répété pour le site de Font-Blanche (forêt mixte à pin d’Alep et chêne vert) où la structure forestière est plus complexe.
Références bibliographiques :
Misson L, Rocheteau A, Rambal S, Ourcival JM, Limousin JM, Rodriguez-Cortina R. (2010) Functional changes in the control of carbon fluxes after 3 years of increased drought in a Mediterranean evergreen forest? Global Change Biology, 16: 2461-2475, doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.02121.x
Rambal S, Lempereur M, Limousin JM, Martin-StPaul NK, Ourcival JM, Rodriguez-Calcerrada J. (2014) How drought severity constrains gross primary production (GPP) and its partitioning among carbon pools in a Quercus ilex coppice? Biogeosciences, 11: 6855-6869, doi: 10.5194/bg-11-6855-2014
Profil du candidat
Priorité sera donnée aux candidat.e.s souhaitant poursuivre en thèse.
Intérêt et bonnes connaissances en écophysiologie des plantes
Intérêt pour l’expérimentation de terrain en forêt
Intérêt pour l’analyse de données (une expérience préalable à l’aide d’un logiciel de type R ou Python sera un atout)
Bonne maîtrise de l’anglais scientifique (lecture / rédaction d’articles)
Des crédits nécessaires au fonctionnement sont-ils disponibles ? OUI
Ce stage s’intègre-t-il dans un projet de recherche plus vaste ? OUI
Le stage s’intègre dans le cadre du projet PEPR FairCarboN Drought ForC 2023-2028 (Drought impacts on carbon stocks and fluxes in forest ecosystems : experiments and modeling) coordonné par Jean-Marc Limousin (CEFE) et regroupant un consortium de 9 laboratoires français spécialisés en écologie forestière, biogéochimie, écophysiologie et modélisation.
S’il s’agit d’un stage de M2, une perspective de thèse est-elle envisageable ? OUI
Le stage est conçu comme le premier chapitre d’une thèse portant sur l’effet de la sécheresse sur l’allocation et la séquestration du carbone forestier et s’appuyant sur 4 sites expérimentaux avec réduction de pluie (Puéchabon, Font-Blanche, O3HP et Montiers) et tous les sites forestiers à flux EC du réseau ICOS français. Cette thèse qui mesurera le lien entre flux de carbone , croissance des arbres et allocation souterraine sera co-encadrée par JM Limousin (CEFE Montpellier) et Maxime Cailleret (RECOVER INRAE Aix en Provence) et devrait commencer fin 2024 ou début 2025. Le financement de thèse (36 mois) est acquis auprès du PEPR FairCarboN.
