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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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
Approche flux – couvert(INRA - URFM)
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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)
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
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
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
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 ?
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
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
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
Approche Modélisation
Bilan C annuel (ecophysiologie, fonctionnement sol)
Bilan C siècle
mortalité/recrutementperturbations
Démarche d'intégration des processus / changement d'échelle
ECCOREV, 1-2 octobre 2009, Aix-en-Provence
Flux de carbone, croissance et phénologie dans l'écosystème pin d'Alep-chêne vert
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