Modélisation mécaniste de l’influence du cycle du Potassium sur la croissance et l’utilisation des ressources des plantations d’Eucalyptus en zone tropicale
Thèse soutenue le 24 mai 2022 - Université Paris Saclay
Les nutriments sont une cause majeure de la limitation mondiale de la productivité forestière. Les plantations tropicales d’eucalyptus sont un bon exemple d’un écosystème fortement limité par les nutriments. Les plantations couvrent une grande surface au Brésil (~7.5Mha) Des expériences d’omission de nutriments (N, P, K) à large échelle ont donc été menées sur de multiples rotations et une base de données cohérente de la réponse de ce système à la disponibilité des nutriments a été construite. Dans plusieurs de ces expériences le Potassium (K) a été identifié comme l’élément le plus limitant de la production de bois.
Les modèles forestiers mécanistes ont démontré leur intérêt pour explorer la réponse des écosystèmes forestiers aux limitations par l’azote (N) et plus récemment le phosphore (P). Ici nous avons utilisé une approche de modélisation basée sur les processus en créant le premier modèle couplé C-H2O-K pour quantifier et identifier les processus responsables de la limitation de la production de bois par le K. Cet outil a été utilisé afin de répondre à deux questions principales: 1) Quel est l’impact de la disponibilité du K au niveau de la plante sur la photosynthèse (source de C)? 2) La limitation de la source de C est-elle suffisante pour expliquer la limitation de la production de bois par la déficience K dans les plantations tropicales d’eucalyptus ?
Les processus impactés par la disponibilité du K au niveau de la plante ont été identifiés dans une revue de la littérature. Le jeu de données récolté dans les expériences de manipulation des nutriments a été utile pour introduire des processus propres au K ainsi que la paramétrisation du modèle.
L’assimilation du C a été grandement réduite par la déficience K. C’était le résultat d’une diminution de la surface foliaire et la capacité photosynthétique par unité de surface de feuille. L’importance de la circulation interne du K a aussi été soulignée. Les simulations ont aussi montré que la réduction de source de C était suffisante pour expliquer la réduction observée de la production de bois dans la parcelle d’omission K et qu’une limitation stœchiométrique n’était pas nécessaire. Le développement de ce modèle est une première étape vers l'inclusion de nutriments essentiels supplémentaires dans les modèles mécanistes de forêts.
Mots clés : Potassium - modélisation mécaniste - GPP - NPP
