Le cycle du carbone est central dans le fonctionnement des forêts pour la constitution de la biomasse végétale, la formation des humus et des sols, etc. Les forêts ont de fait un rôle majeur dans le stockage du carbone. En effet, les forêts accumulent d’importants stocks de carbone dans la biomasse végétale et encore plus dans la matière organique du sol. Les écosystèmes forestiers représenteraient 70% du stockage de tous les végétaux terrestres et 20% de l’ensemble du carbone des sols (Luyssaert – 2010. Global Change Biology). Autant la capacité des arbres à stocker du carbone dans leur biomasse est connue, autant l’importance et surtout les formes de carbone dans les sols sont très floues. Les premiers chiffrages montrent qu’il y a plus de carbone accumulé dans le sol d’une forêt (120 t C/ha) que dans le tronc et les branches des arbres.

Les forêts jouent donc un rôle important dans l’atténuation du changement climatique. En moyenne, les forêts de France métropolitaine séquestrent environ 40 Tg de CO2 équivalent, soit un peu plus de 10% des émissions de gaz à effet de serre nationales (CITEPA, 2013). Mais, l’impact de la sylviculture et le rôle du sous-bois sont de grandes inconnues qui s’ajoutent aux incertitudes du stock de carbone du sol. En particulier, est-ce que les stratégies sylvicoles envisagées dans le cadre du changement climatique (réduire la densité et augmenter la diversité des essences d’arbres) sont favorables au stockage ou au déstockage par le biais des activités des organismes du sol ? Comment les espèces et la diversité de la flore du sous-bois influencent sur le cycle des éléments et les activités de décomposition génératrice de CO2 ?

La récente étude Naudt et al. (2016) montre que la gestion forestière en Europe de ces 250 dernières années a étonnamment été source de carbone, contribuant au réchauffement climatique. En cause, le dégagement de CO2 stocké dans la litière et le pool de carbone du sol des forêts gérées a été l’élément principal. Une deuxième raison est la conversion des peuplements feuillus vers des peuplements résineux.

L’enjeu du travail proposé est de faire un état des lieux sur un site observatoire, OPTMix (https://optmix.irstea.fr/), pour étudier à la fois l’impact de la diversité des essences (chêne sessile et pin sylvestre, en peuplements purs et mélangés) et de la diversité du sous-bois sur les processus de décomposition des litières (activités émettrices de CO2), le stockage du carbone et de nutriments dans le sol.

Le dispositif OPTMix est un dispositif expérimental installé en forêt de plaine, dans des peuplements de chêne sessile et pin sylvestre du massif de Lorris en forêt domaniale d’Orléans. Le dispositif comporte 33 placettes expérimentales réparties dans 12 parcelles forestières adultes de futaies régulières âgées de 60 à 80 ans environ. Les peuplements correspondent, soit à un mélange chêne sessile – pin sylvestre, soit à l’une de ces deux essences en peuplement pur. Le choix des essences s’est porté sur le chêne sessile, car il est la première essence métropolitaine (en volume), et sur le pin sylvestre parce que le mélange chêne-pin est une des associations les plus répandues en France. Les placettes sélectionnées sont situées sur des sols relativement peu fertiles mais assez caractéristiques de la forêt d’Orléans, avec un horizon superficiel sableux et un plancher argileux, induisant la présence d’une nappe d’eau perchée temporaire, souvent en hiver et au printemps.

Le travail prévu pour le post-doc se décline en deux volets qui consistent pour chacun à l’analyse des données déjà acquises, et quelques mesures ou prélèvements complémentaires. La partie acquisition de données sera volontairement limitée (nombre d’échantillons à prélever limité à un horizon de sol, analyses chimiques réalisées en sous-traitance) afin de consacrer le plus de temps au traitement des données et à la valorisation.

(i) Un premier volet consiste à analyser l’étude de la décomposition des litières des arbres dominants (chêne et pin) entrepris dans une étude précédente mais non exploitée, ni valorisée, et de la compléter avec une étude sur les litières du sous-bois (stage de Master 2 en co-encadrement irstea-ISTO en cours). En effet, la part de litière venant de la végétation basse peut être largement dominante selon les peuplements, et ont un rôle majeur dans le recyclage de la matière organique, dont le carbone et des nutriments. La décomposition des litières est un processus intégrateur du fonctionnement du sol (diversité des organismes, conditions physico-chimiques…), et par suite l’étude des vitesses de décomposition dans les différentes parcelles permet d’appréhender une certaine diversité fonctionnelle. Ce volet permettra s’assoir une collaboration engagée cette année entre irstea et l’ISTO (Nathalie Korboulewsky et Sébastien Gogo respectivement).

(ii) Un deuxième volet est d’étudier l’impact de sylvicultures envisagées dans le cadre du changement climatique sur le cycle du carbone et des nutriments. Ce travail permettra notamment de dresser un bilan carbone des différents peuplements étudiés. Une première série d’analyses d’échantillons vient d’être terminée et permet de faire une étude complète sur le sol (0-100 cm) et l’alimentation en nutriments des arbres. Ce travail devra être complété par des prélèvements et des analyses des horizons humifères (au-dessus du sol). Par ailleurs, ces travaux de stock de carbone dans les sols pourront être mis en relief avec les stocks de carbone sur pied (carbone dans les arbres) qui ont fait l’objet de travaux antérieurs de l’équipe irstea.

Ces travaux ont pour objectifs d’étudier à la fois les effets de la diversité des peuplements forestiers (peuplements mélangés versus peuplements purs), et l’importance et le rôle la végétation du sous-bois (molinie, callune, fougère) dans les processus de décomposition de la matière organique, et de flux/stockage de carbone et de nutriments. Les résultats permettront d’identifier l’intérêt et les limites de ces stratégies sylvicoles pour le rôle des forêts de la région Centre-val de Loire dans l’atténuation au changement climatique.
Ces travaux sur la gestion durable des forêts avec la prise en compte du changement climatique sont au cœur des thématiques de recherche de l’Unité de Recherche Ecosystèmes Forestiers, et s’inscrivent dans l’axe « Dynamique et gestion durable des écosystèmes terrestres », et émargent à deux des trois défis d’irstea. Ces travaux abonderont donc à nos recherches significativement, et permettront en outre de renforcer une collaboration avec l’ISTO de l’Université d’Orléans.

Luyssaert, S., et al., The European carbon balance. Part 3: forests. Global Change Biology, 2010. 16(5): p. 1429-1450.
Naudts, K. et al., Europe’s forest management did not mitigate climate warming. Science, 2016. 351, 597-600, DOI: 10.1126/science.aad7270

Démarrage : automne 2017 (novembre ou décembre)

Durée : 12 mois

Responsable scientifique et laboratoire d’accueil, personne à contacter:

Nathalie KORBOULEWSKY
CR-HDR irstea
UR Ecosystèmes Forestiers
Domaine des Barres
45 290 Nogent-sur-Vernisson
02.38.95.03.55

Partenaire : Sébastien GOGO
ISTO, Université d’Orléans

Pour candidater:
envoyer CV complet (+ joindre si possible 1-2 articles sur la thématique du post-doc), votre intérêt pour le sujet en précisant la date de soutenance de la thèse et la date souhaitée de démarrage du post-doc et flexibilité) à Nathalie Korboulewsky ([email protected])

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement.

Pout toute autre question, vous pouvez contacter [email protected].