L'analyse à différentes échelles développée sur le site ... · Dénombrement des cellules...

ECCOREV 1-2 octobre 2009, Aix en Provence

L'analyse à différentes échelles développée sur le site ECCOREV de

FontblancheFlux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert

Roland Huc (1), F. Guibal(2), M. Vennetier(3)

G. Simioni (1)

(1) INRA – URFM(2) IMEP – UMR 6116 – CNRS(3) Cemagref -Ecosystèmes Méditerranéens et Risques

o Etudier le fonctionnement de la forêt méditerranéenne dans sa composante Pin d’Alep * et principalement du mélange pin-chêne vert

* 240 000 ha (IFN 1984-96)

Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert

ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence

o Mettre en place une instrumentation :- apportant des données microclimatiques fines ;- permettant des mesures de flux nets de - l’écosystème (CO2, eau, flux de chaleur sensible)

par une approche indépendante ;- répondant à des standards

internationaux

o Regrouper des compétencesde différents organismes sur cet écosystème

INRA-URFM+UECEREGE – CNRSIMEPCEMAGREF

et ouvert : (CNRS-CEFE ; UMR-ESE)

Site pluri-organismes ECCOREV :

Site-atelier de Fontblanche

Sites de F-ORE-T en Métropole

- Quantifier les cycles (C, eau,..) et les coupler

- Rechercher les grands déterminantsdes variations temporelles et étudier la variabilité spatiale du fonctionnement

- Etudier la sensibilité des écosystèmes forestiers au climat

Objectifs ORE F-ORE-T



Site de Fontblanche

Comprenant :Une parcelle pour mesures intensives clôturé de 0.64 ha + 2 placettes ext.

-Une tour centrale de 15 m et 6 accès permanents aux cimes (tours de 2x2)

-Un abri en dur

- Alimentation par panneaux solaires et (en bonne voie) raccordement au réseau Financement ECCOREV

Localisation : Roquefort la Bédoule (13)Forêt départementaleAlt 420m, préc. 722mmPlateau de 64 ha



Un ensemble demesures :

respiration du solhumiditélitière

croissance fine du tronc anatomievulnérabilité à la cavitation

flux de sève brutecroissance des branches, phénologieindice foliairephotosynthèse

flux (CO2, eau, rayonnement)Micro-météorologieNDVIpluie

Au-dessus de la forêt

Sur les arbres

Au sol



respiration du solhumiditélitière

Site de Fontblanche – projets communs

Projet DROUGHT+ (ANR Vulnérabilité M-C)Pilotage CEFE-CNRS

Examiner et modéliser un index de vulnérabilité lié au maintien des fonctions écosystémiques f(A, R), en relation avec la disponibilité en eau

-Effets de l’irrigation (apport d’eau : +30%)

Financement ECCOREV

Expérimentations :

- Effets d’une sécheresse accrue(exclusion : -30%)

Sites : Fontblanche Puechabon

Gradient précipitationsCV, PA

Font Blanche

!.

PERPIGNAN

MONTPELLIER

MARSEILLE

NICE

0 50 100 150 20025Km

(*) S

ourc

e IF

N

Puéchabon

!.

CO2CO2

CO2CO2



Valeurs de bilan de carbone sur l’année 2008

-15

-10

-5

0

5

10

15

1 22 44 66 88 109 131 153 174 196 218 239 261 283 305 326 348

flux

de C

O2

(g C

m-2

day-1

)

jour julien

Flux de carbone journalier

PS

Rsoil

NEE

Figure 1 Quantités journalières de gaz carbonique (CO2) en 2008 sur le site de FontblancheCO2 absorbé par la photosynthèse (PS, triangles vert) CO2 rejeté par la respiration du sol (racines et microorganismes du sol, Rsoil, cercles rouges)Quantité de CO2 fixée par la végétation (NEE, Echange net de l’écosystème, triangles bleu).

0

50

100

150

200Précipitations

20082007

Figure 2. Précipitations mensuelles en fin 2007 et en 2008 sur le site

PHOTOSYNTHESE(fixation)

RESPIRATION(émission)

Carbone stocké


Approche flux – couvert(INRA - URFM)


Approche croissance du tronc et anatomie (CNRS- IMEPFF. Guibal)

Détermination du calendrier de formation du cernesur pin d’Alep et chêne vert : micro-prélèvements répétés

de la zone périphérique du bois (tronc)

Pin d’Alep année 2009

23 sept

17 sept

8 sept

25 août

23 juill

Dénombrement des cellules formées sur micro-carotte



Croissance du tronc et anatomie

Dénombrement des cellules forméesBois initial 2009 Bois final 2009

Bois initial :grosses cellulesà parois fines(faible densité)

Bois final : petitescellules à paroisépaisses(forte densité)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

13-mars 02-avr 22-avr 12-mai 01-juin 21-juin 11-juil 31-juil 20-août 09-sept 29-sept 19-oct

moy29

moy24

moy13

moy41

moyC4

Fontbanche 2008Nombre de cellules formées sur 2 pins en zone exclusion (24, 29),

2 pins en zone irrigation (13, 41) et 1 témoin (C4).

Mise en relation de la densité du boiset de la phénologie des arbres(à venir)



Cemagref Aix. UR EMAX

Approches - croissance, développement, architecture branches et racines.- composition aiguilles/feuilles/bois (C, N, sucres, etc...)- phénologie, reproduction

Architecture = marqueur pluriannuels de l’impact du changement clim.

Traduit l’état de santé des arbres et leurs réserves.- croissance en longueur, polycyclisme (exploration latérale).- taux de ramification (exploration 3D de l’espace, potentiel futur)- taille et nombre des feuilles /aiguilles (potentiel de photosynthèse).Une déficience forte une année donnée implique plusieurs années de reconstitution même dans des conditions favorables.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Taux annuel de ramification

020406080

100120140160

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010A

llong

emen

t bra

nche

s (m

m)

Allongement des branches

Croissance très ralentie, impact pluriannuel

de 2003

Les branches ne se ramifient plus signe d’un affaiblissement général


Phénologie = marqueur des déséquilibres espèces / environnement

Effets favorables du Changement climatique et global- allongement saison de croissance (pousse plus tardive, polycyclisme)

Effets défavorables: - déphasage phénologique (pousses d’hiver), - attaques de parasites, gel des pousses- retards démarrage au printemps- gaspillage de ressources en hiver

Des données arbres aux données environnement

- Transparence des houppier (lumière et microclimat sous bois)- Modèles échanges végétation / atmosphère / climat - LAI réduit- Modèles allocations de biomasse (tenir compte taille réduite organes)- Adaptation des espèces au CC (paramètres non constant pour taille feuilles / aiguilles) et LAI.

Décalages phénologiques et nombre de cycles

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

20092008

1

2

5

4

33

21


Approche ModélisationGuillaume Simioni (URFM – INRA Avignon)

Modèle : complément aux expérimentations

* outil d'intégration des connaissances : ce qu'on connait permet-il de reproduire les observations ?

* outil d'extrapolation ex. contribution de chaque espèce au bilan de carbone ?

* outil d'exploration (expériences virtuelles) ex. influence de la structure du couvert ?

* outil de prédiction ex. impacts des changements climatiques futurs ?



Approche Modélisation

Modèle TREEGRASS (Simioni et al. 2000)

- représentation 3D (maille 1m) - individu-centré- échelle spatiale: peuplement- pas de temps infra-journalier- échelle de temps: 1 an

- transfert radiatif- cycle carbone (photosynthèse,allocation, respiration sol...) - cycle eau (transpiration, évaporation) (- cycle azote)

Bilan de carbone



Approche Modélisation

Bilan C annuel (ecophysiologie, fonctionnement sol)

Bilan C siècle

mortalité/recrutementperturbations

Démarche d'intégration des processus / changement d'échelle



Pôle Méditerranéen des Sciences de l’Environnement

PROJET COFINANCE PAR L’ UNIONEUROPEENNE

FEDERFonds Européen de

Développement Régional

Site de mesures sur l’écosystème forestier

méditerranéen

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