PhD and Habilitation defense

 3 PhD thesis on 9th and 16 th of December. Come and listen Adoum on 9/12, Clovis and Céline on 16/12

 

Decembre 2016

Adoum Abdraman Abgassi le vendredi 9 décembre à 14h

Campus La Gaillarde, Montpellier SupAgro Amphi 206, coeur d'Ecole

Matière organique et stockage du carbone dans les sols de polders de Bol nord-est du lac Tchad dans le contexte de changements globaux en milieu semi-aride.

Résumé

En régions arides et semi-arides, la gestion du C est inséparable des contraintes thermo-hydriques. Le concept de la séquestration du C pour ces régions est encore trop peu connu ou compris, en raison du manque des données. Avant de pouvoir effectuer un de bilan C, l’évaluation correcte du stock de C du sol est nécessaire ainsi que sa caractérisation en termes de sa stabilité. L’étude a été conduite sur les sites des polders de Bol, nord-est du lac Tchad. Une chronoséquence par approche synchronique a été choisie selon les différents âges de poldérisation et de mise en culture, les sites sélectionnés s’échelonnent à t0, t10, t60, t62 et à t65 années. Le t0 représente le site de référence de sédiment récent. Les sols étudiés sont chimiquement fertiles, ils se différencient sur les formations quaternaires anciennes de la cuvette tchadienne. Ce sont des sols d’apport alluvial, hydromorphes, localement salés, soumis à culture intensive. 36 profils pédologiques ont été prélevés, y compris 3 profils dans la zone alluviale t0. Les sols ont été échantillonnés de la surface jusqu'à 1m de profondeur, par incréments de 0,1 m. Les stocks de carbone organique (SOC) (0-1 m) sont mesurés, à t0 200 ± 0,8 ; t10 241 ± 0,9 ; t60 183 ± 34 ; t62 174 ± 0,3 et à t65 189 ± 1,1 MgC ha-1 (P=0,004) ; les stocks inorganiques (SIC) pour la même profondeur sont négligeables et varient de façon significative (P = 0,03) de 1 pour t0 à 6 Mg C ha-1 pour t65 représentant environ 5 % de stocks de COS. Les stocks de SOC corrigés (0-0,3 m) à masse de sol constante varient en moyenne de 64 à 53 Mg C ha-1 de t0 à t65, taux de pertes annuelles moyennes de -0,17 Mg C ha-1 an-1. L’analyse par pyrolyse Rock-Eval confirme le caractère hérité de l’écosystème lacustre de la matière organique. Dans la couche de surface des sols (0-0,4 m), le caractère résistant de cette matière organique a été aussi révélé par des valeurs élevées observées des stocks de carbone résistant (ResC), entre 62,6 ± 13,8 et 79,9 ± 5,8 Mg C ha-1 de t0 à t65 par rapport à celles faibles de carbone labile (LabC), ce compartiment varie de 17 à 23 % du stock total. La relation entre l’acquisition des propriétés des sols suite à la poldérisation a été discutée au regard de la caractérisation physique des sols et de la nature de la matière organique révélée par la pyrolyse. Après plus d’un demi-siècle de mise en poldérisation, les stocks de carbone organique ont présenté un caractère relativement stable et résistant à la biodégradation suite à l’exondation du milieu.

 

Clovis Grinand le vendredi 16 décembre à 9h30

Amphithéatre Louis Malassis d'Agropolis International (1000 Avenue Agropolis, Montpellier)

Suivi et modélisation des changements d’usage des terres et stocks de carbone dans les sols et les arbres dans le cadre de la REDD+ à Madagascar. Vers des mesures pertinentes localement et cohérentes à large échelle

Résumé

Le changement d’usage des terres, lié à l’agriculture et à la foresterie, engendre une perte importante de biodiversité et représente une part importante de nos émissions de gaz à effet de serres  à l’origine du changement climatique. Le mécanisme de Réduction des Émissions liées à la Déforestation et à la Dégradation des forêts, conservation, gestion durable et restauration des stocks de carbone (REDD+) initié il y a dix ans peine à se mettre en place du fait de nombreuses contraintes politiques et scientifiques. Malgré l’existence de lignes directrices élaborées par la communauté scientifique internationale, des outils et données sont nécessaires afin de fournir des informations précises, à moindre coût et utilisables à différentes échelles. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodologies innovantes pour réduire les incertitudes sur les estimations des émissions et séquestrations de CO2 associées à la déforestation, dégradation et régénération des terres. Madagascar, pays engagé dans la REDD+ depuis huit ans, et soumis à des pertes importantes de biodiversité et de couvert forestier, est pris comme exemple. Trois études complémentaires ont été réalisées : i) le suivi de la déforestation en région tropicale humide et sèche par satellites, ii) l’estimation des stocks de carbone dans les sols et les forêts et iii) la modélisation des changements d’usage de terres. Nous avons développé une nouvelle méthodologie de suivi de la déforestation à Madagascar permettant de tenir compte de la définition des forêts et d'améliorer la prise en compte des petites parcelles de défriche brûlis. Les chiffres de la déforestation ont ainsi été actualisés jusqu’en 2013. Une méthodologie innovante de cartographie des stocks de carbone dans le sol à des résolutions fines et à des échelles régionales a été mise au point en couplant plusieurs facteurs environnementaux et des inventaires de terrain à l’aide d’un modèle d’arbres de « forêts aléatoires » (Random Forests). Ce modèle spatial du carbone a été appliqué sur des images satellites acquises vingt années plus tôt afin d’évaluer la dégradation des stocks de carbone du sol et leur régénération potentielle. Des facteurs de perte et gain de carbone dans le sol ont pu ainsi être estimés. Enfin, une approche de modélisation des changements d’usage des terres a permis de mieux comprendre les facteurs biophysiques et socio-économiques liés à la déforestation, dégradation des terres et régénération, et de proposer des scénarios spatialisés pour aider les décideurs. Les résultats obtenus dans cette thèse et les méthodologies développées permettent d’alimenter les discussions et documents concernant la stratégie REDD+ de Madagascar. Elle contribue plus largement à fournir des informations spatiales justes, précises spatialement et cohérentes à large échelle dans le but d’améliorer la gestion de nos écosystèmes terrestres.

Mots clés : REDD+, Madagascar, déforestation, biomasse, carbone du sol, modélisation spatiale, changement d’échelle, système de suivi

 

Céline Pradier le vendredi 16 décembre à 10h

Campus La Gaillarde, Montpellier SupAgro Salle 104 au Château

Rôles fonctionnels des racines fines profondes en plantation d’eucalyptus au Brésil sur sols pauvres en nutriments - Réponse à une situation hydrique limitante

Face à une demande mondiale en bois en constante augmentation, les forêts plantées sont en rapide expansion, notamment au Brésil où les plantations d'eucalyptus pourraient couvrir 10 millions d'hectares d'ici 2020. Ces plantations hautement productives soulèvent des questions importantes au niveau (i) de leur durabilité dans un contexte de changement climatique et (i) de leur impact sur l’environnement, en particulier sur les cycles de l'eau, du carbone et des nutriments. La capacité des eucalyptus à développer un système racinaire très profond (jusqu’à 15 m, voire plus) pour atteindre la nappe phréatique, pourrait jouer un rôle clé dans l’adaptation à des disponibilités plus faibles en eau. Cependant, le rôle de ces racines fines profondes dans la nutrition des plantes a jusque-là été extrêmement peu documenté.

Dans ce contexte, l'objectif général de cette thèse était d'évaluer l'influence de la profondeur et de la disponibilité de l’eau sur le fonctionnement des racines fines à travers l’étude de la rhizosphère. Pour cela, une plantation clonale d’Eucalyptus grandis de 5 ans a été étudiée au Brésil sous deux régimes hydriques contrastés : un traitement + W, recevant une pluviométrie normale a été comparé à un traitement –W dans lequel 37% des pluviolessivats sont exclus. Des essais ont été réalisés dans le but d'appliquer une technologie de laboratoire innovante au champ : les optodes, permettant la cartographie du pH rhizosphérique notamment. Les rhizodepôts libérés par les racines fines d’eucalyptus interférant avec le signal du capteur optique, nous n’avons pas pu obtenir de résultats interprétables. Cependant, des tests réalisés sur le pin nous laissent confiants quant à la possibilité d'utiliser ce système, en suivant quelques recommandations. Des analyses destructives ont été réalisées sur du sol rhizosphérique et non-rhizosphérique échantillonnés le long de profils de 2 à 4 m.
Au niveau de la nutrition : une accumulation de potassium et de protons au sein de la rhizosphère a été observée, en particulier en dessous d’1 m (x3,0 et x1,1 pour K et H3O+ en + W, respectivement) et en condition de réduction des précipitations (x7,0 et x1,4 pour K et H3O+ en –W, respectivement). La répétition de ces mesures pendant la saison des pluies a confirmé l'enrichissement en protons et en K dans la rhizosphère, ce qui suggère que ces processus se produisent tout au long de l'année. Cependant, l’absence d’effet traitement durant la saison des pluies indique une bonne résilience potentielle du système. La quantité de K amenée à la surface des racines fines par flux de masse, estimée à 2 kg de K ha-1 an-1, ne permet pas d’expliquer la quantité de potassium absorbée par les arbres, estimée à 17,5 kg de K ha-1 an-1, ni l'accumulation observée dans la rhizosphère. Une explication plus probable est l'altération des minéraux potassiques induite par le fonctionnement racinaire, et notamment l’acidification. La mise en évidence d’associations ectomycorhiziennes jusqu'à 4 m de profondeur renforce l'hypothèse d'un rôle clé des racines fines profondes dans la nutrition des plantes. Une concentration élevée en Al3+ a aussi été mesurée au sein de la rhizosphère (jusqu'à 12 mg kg-1). Au niveau du stockage du carbone : malgré la diminution exponentielle attendue de la concentration en C et N avec la profondeur (de 0,72 à 0,12 ‰ entre 0 et 4 m), nos résultats ont montré que plus de la moitié du stock de carbone contenu dans le sol non rhizosphérique était situé en dessous d’1 m. Une accumulation de C dans la rhizosphère a été mesurée, en particulier en profondeur (x1,4 en dessous d’1 m en + W) et en condition de réduction des pluies (x3,0 à 4 m en –W). Les mêmes tendances ont été observées pour N. L’effet rhizosphérique a été conservé pendant la saison des pluies, mais pas l'effet du traitement. Ce travail a confirmé que les racines fines profondes jouent un rôle clé, pour la nutrition des plantes et le stockage de carbone, en contexte de changement climatique particulièrement.

Mots clés : Eucalyptus grandis, plantation forestière, rhizosphère, réduction des précipitations, pH, carbone.

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