Dans le cadre du projet Isy-BIOC financé par le Ministère en charge de l’écologie (service DEB), nous avons réalisé une campagne de terrain de grande ampleur pour étudier les flux de carbone et de nutriments dans le sol.

1/ Mesure de respiration des sols – Volet « Stabilité des stocks de carbone organique des sols »

En plus des stocks présents dans les différents horizons des sols, nous étudions les facteurs influençant les sorties de carbone par respiration. La respiration du sol est étudiée in-situ pour étudier l’effet de la sylviculture : une campagne vient d’être réalisée en septembre 2020 en complément de la campagne 2018. La sensibilité de la respiration du sol à l’augmentation des températures sera évaluée au laboratoire (incubations en conditions contrôlées à différentes températures pour simuler le climat futur, avec mesure du CO₂ émis ; en collaboration avec le laboratoire ESE de l’Université Paris-Sud, Orsay).

2/ Prélèvements des feuilles et aiguilles de l’année – Volet « Caractérisation des entrées de C dans le sol»

La caractérisation chimique des litières ainsi que les feuilles et aiguilles de l’année est prévue suite aux prélèvements de plus de 250 pins et autant de chêne sur toutes les placettes du dispositif OPTMix et selon un gradient de taille et d’état sanitaire. Les prélèvements des feuilles et aiguilles de l’année ont eu lieu en juillet pour les chênes et en novembre pour les pins. L’étude des nutriments dans ces compartiments permettra d’étudier l’effet de la sylviculture et de la compétition intra- et inter-spécifique sur la gestion des nutriments.

Sujet de stage de M2 proposé par INRAE

Titre : Que nous apprend la chute des feuilles en automne ?
Effet du mélange d’essences d’arbres et des conditions climatiques sur la dynamique des chutes de litières.

Localisation : INRAE, UR EFNO, Domaine des Barres, 45290 – Nogent-sur-Vernisson

Encadrant : Nathalie KORBOULEWSKY, Directrice de recherche INRAE

Lieux du stage : INRAE, UR Ecosystèmes Forestiers, Domaine des Barres, 45290 – Nogent-sur-Vernisson

Durée : janvier – juin 2020

Contact : Nathalie KORBOULEWSKY, INRAE, UR Ecosystèmes Forestiers, Domaine des Barres, 45290 – Nogent-sur-Vernisson. Tel. : 02 38 95 03 55 ; nathalie.korboulewsky@inrae.fr

Sujet :

Les chênaies de la région Centre Val de Loire sont une ressource économique importante mais sont soumises à des dépérissements plus ou moins importants. Elles sont souvent rencontrées sur des sols présentant des engorgements temporaires en eau en hiver et au printemps. Mais ces sols sont sableux et drainants en surface et par suite, ils peuvent devenir très secs en été. Les changements actuels de climat montrent une pluviométrie quasi constante, voire un peu renforcée en hiver ou au printemps, mais une très forte augmentation des températures (+0.6°C tous les dix ans, poste météorologique INRAE de Nogent-sur-Vernisson) résultant en des sécheresses accrues. Pour faire face à ces conditions contraignantes, une gestion des peuplements en mélange, avec une autre essence plus frugale et qui pourrait réduire le stress hydrique estival des chênes en mélange, est parfois envisagée. C’est le cas du pin sylvestre en forêt d’Orléans.

Les conséquences des derniers étés chauds et secs sont mesurables sur le fonctionnement hydrique des arbres mais aussi sur d’autres paramètres. Ainsi, des effets sur le cycle du carbone et des nutriments peuvent se révéler importants. Notamment, la chute des feuilles peut être plus précoces pour les feuillus, associées parfois à la chute de rameaux. Pour les résineux, la quantité d’aiguilles peut aussi être plus importante réduisant sa capacité photosynthétique à suivre.

L’objectif du projet est d’évaluer la dynamique des chutes de litière dans des peuplements purs de chênes, purs de pins ou en mélange des deux essences. Le projet répondra aux questions suivantes :
–             Quel est l’effet du mélange du chêne et du pin sur la quantité de feuilles/aiguilles produites ?
–             Dans quelle mesure les conditions climatiques estivales impactent la chute des litières ?

Le projet reposera sur le dispositif OPTMix (Oak Pine Tree Mixture, https://optmix.efno.fr/). Le travail du stagiaire sera de participer aux collectes mensuelles de litière, de traiter (tri, séchage, pesées) les échantillons de litière récoltés sur le dispositif dans des peuplements purs et mélangés de chênes sessiles et de pins sylvestre. Les résultats associés aux résultats des précédentes années permettront une approche pluri-annuelle et permettront de confronter la dynamique de chute des litières aux conditions climatiques des différentes années. Ainsi, l’étudiant testera à l’aide de modèles statistiques l’effet du mélange et des conditions climatiques sur la variation inter- et intra-annuelle des chutes de litières.

Conditions matérielles : Possibilité de logement sur place (100 € par mois). Gratification selon réglementations en vigueur.

Sujet de stage de M2 proposé par INRAE-OSUC/ISTO

Titre : Effet du mélange sur la dynamique de la matière organique des litières en forêt d’Orléans.

Localisation : OSUC/ISTO Orléans La Source, ou INRAE Nogent-sur-Vernisson

Encadrant OSUC/ISTO : Gogo Sébastien
Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre – OSUC
Service National d’Observation Tourbières – OSUC, OSUR, THETA
1A Rue de la Férollerie – CS 20066
45071 Orléans Cedex 2
Tel (0033) 02.38.49.45.02
sebastien.gogo@univ-orleans.fr

Encadrant INRAE : Nathalie Korboulewsky
INRAE
UR Ecosystèmes Forestiers
Domaine des Barres
45 290 Nogent sur Vernisson
+33 (0)2 38 95 03 55
nathalie.korboulewsky@irstea.fr

Sujet :

La forêt d’Orléans est principalement composée de chêne et de pin, mais les espèces de sous-bois peuvent présenter des recouvrements importants. Différents mélanges de litières peuvent se trouver au sol. De plus, la litière de certaines espèces, qualifiées d’espèces interférentes (Molinia carulea, Calluna vulgaris et Pteridium aquilinum), peut représenter une part imporante  de la litière du sol de ces peuplements. Selon les espèces et les mélanges de litières, l’effet sur la décomposition de la matière organique des litières et donc le cycle des nutriments peut être très différents. En d’autre terme, la vitesse de décomposition d’un mélange de deux litières n’est pas prévisible à partir des vitesses de décomposition des deux litières prises séparément (décomposition en mélange < ou > moyenne des décompositions des litières seules). L’effet est synergique quand le mélange produit une augmentation de la vitesse de décomposition par rapport à l’attendu (scénario additif). L’effet est antagoniste quand le mélange produit une diminution de la vitesse de décomposition par rapport à l’attendu. Ainsi, en agissant sur la composition floristique d’une parcelle forestière, la gestion sylvicole ou la présence de mammifères (sangliers, chevreuils par ex.) peuvent affecter la dynamique de la matière du sol et donc, à une échelle plus large, le cycle du carbone de l’écosystème dans son ensemble

L’objectif de ce stage est de déterminer si de tels effets sont possibles. Des résultats préliminaires sont disponibles concernant le mélange entre les litières de pin et de chêne (INRAE de Nogent sur Vernisson). Pour compléter ces résultats, les litières de pins et de chêne (seules et en mélanges) ont été mélangées avec les espèces interférentes (Molinia carulea, Calluna vulgaris et Pteridium aquilinum) et déposées en forêt pour un suivi de la décomposition. Des sachets ont été collectés à 3 dates, entre 2017 et 2019.

L’étudiant aura à traiter au laboratoire certaines campagnes de prélèvement. Il s’agit de trier la litière, de la peser après passage à l’étuve afin d’en déterminer la matière sèche restante. Une partie des échantillons seront analysés chimiquement par l’étudiant.

Par ailleurs, pour étudier le potentiel de chaque parcelle à la décomposition, un essai pendant la durée du stage sera réalisé avec des litières « types ». L’expérimentation est connue sous le nom de Tea bag experiment car les litères types sont des sachets de thé du commerce. Des sachets seront déposés en début de stage et prélevés après 1, 2 et 3 mois. La perte de masse permettra de comparer l’activité biologique des sols forestiers selon la composition du peuplement et l’importance du sous-bois.

L’ensemble des résultats sera analysé statistiquement afin d’identifier les taux de décomposition, l’effet du peuplement (pur, mélange), l’effet du mélange des litières, et les facteurs environnementaux déterminants grâce aux données microclimatiques des sites.

En septembre, des mesures d’activés biologique des sols d’OPTMix ont été réalisées par l’équipe d’ESE de Paris-Sud Orsay avec le soutien d’agents INRAE Nogent-sur-Vernisson.

Dans le cadre de l’étude de la définition du stock de carbone des sols et de sa stabilité, nous étudions l’effet de la sylviculture sur les sorties de CO2 des sols. Pour cela, nous réalisons des mesures de respiration du sol dans les parcelles (sans clôture) aux trois densités (faible, moyenne, forte) dans tous les peuplements. Cette campagne s’ajoute à celles réalisées en 2018 et 2019. Elle sera de plus complétée par des mesures de laboratoire sur des échantillons de sol pour déterminer la sensibilité de la respiration du sol à l’augmentation des températures (incubations en conditions contrôlées à différentes températures pour simuler le climat futur, avec mesure du CO2 émis).

Bernard BENET (INRAE équipe Robotique ROMEA, Clermont-Ferrand), Anders MÅRELL (INRAE UR EFNO, Nogent-sur-Vernisson) et  Yves BOSCARDIN (INRAE UR EFNO, Nogent-sur-Vernisson) viennent de publier un article dans Le Cahier des Techniques de l’Inrae portant sur l’utilisation de techniques d’intelligence artificielle pour la détection d’animaux en forêt :

L’article est téléchargeable ici :

https://www6.inrae.fr/cahier_des_techniques/Les-Cahiers-parus/Les-N-reguliers/2020/Cahier-N-101/Art1-ct101-2020

Résumé :

Un logiciel de vision artificielle contenant des fonctions de traitement d’image et d’intelligence artificielle a été développé pour détecter des animaux sur des vidéos enregistrées par des pièges photographiques en milieux forestiers. Le suivi par pièges photographiques est utilisé sur le dispositif expérimental OPTMix en forêt d’Orléans pour estimer la fréquentation des placettes de mesure par les ongulés sauvages (chevreuil, cerf élaphe et sanglier). Les scientifiques et les naturalistes utilisent le suivi par pièges photographiques pour inventorier et suivre les populations animales et la biodiversité de la faune sauvage. Le traitement automatique des images afin de compter les animaux et identifier les espèces dans des programmes de suivi de la biodiversité pourrait faciliter et améliorer l’exploitation de ces données et rendre la méthodologie accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs.

Les présentations réalisées lors du séminaire annuel OPTMix les 9 et 10 janvier 2020 sont disponibles en cliquant sur le lien de téléchargement ci-dessous pour une période de 30 jours :

https://filesender.renater.fr/?s=download&token=ff89292b-0b68-38ae-5774-2ceff14b74a4

Le séminaire annuel du projet OPTMix aura lieu les 9, 10 et 13 janvier 2020  à Irstea (INRAE), Domaine des Barres, Nogent-sur-Vernisson.

Programme complet des 9 et 10 janvier

Comme chaque année, nous organisons un séminaire OPTMix (Oak Pine Tree Mixture), ce dernier étant un dispositif expérimental installé par Irstea depuis 2015 en forêt domaniale d’Orléans. C’est l’occasion de faire un bilan des derniers résultats et travaux qui ont été menés sur le dispositif expérimental OPTMix (Oak Pine Tree Mixture) installé en forêt domaniale d’Orléans depuis 2015, et échanger plus largement sur les travaux concernant le fonctionnement des forêts tempérées, en particulier les peuplements mélangés.
Nous avons choisi cette année de se donner du temps pour les échanges et discussion. Ainsi, le temps entre deux présentations et les pauses seront plus longues pour favoriser les échanges informels. De plus, des plages de discussion seront également prévues.

Listes des thèmes abordés sous couvert de la présence des interlocuteurs :

• Bilan et résultats de quelques suivis et travaux sur le dispositif OPTMix
•  Séance thématique
•  Présentations générales (keynotes) : deux présentations sont envisagées mais doivent être confirmées par les intervenants extérieurs
• Présentations de réseaux : TEMPO et ZAL Val de Loire
• Ateliers avec présentations et discussions :
  o Utilisation des données des capteurs : le bilan en eau (présentation d’un stage de Master, évolution de l’eau du sol), potentiel d’utilisation du signal journalier des dendromètres automatiques.
  o Modélisation : les modèles utilisés (Castanea, ReeShar) et leur potentielles améliorations/évolution
  o Nouveaux projets en cours d’élaboration : ARD région Centre-Val de Loire

La revue « Notre Forêt » du Centre Régional de la Propriété Forestière Ile-de-France Centre-Val de Loire vient de publier un article présentant le dispositif OPTMix et les premiers résultats sur l’effet du mélange d’essences sur la croissance, la consommation en eau, la nutrition minérale et la biodiversité.

Korboulewsky, N., P. Balandier, Y. Dumas, M. Gosselin, A. Marell and T. Perot (2019). « OPTMix scrute la mixité en forêt. Qu’apporte le mélange d’essence face aux changements globaux ? » Notre Forêt 88(septembre): 4.

L’article complet est disponible ici

Un article vient de paraître dans la revue « European Journal of Forest Research » sur l’analyse de la croissance et de la structure des peuplements mélangés et monospécifiques de pin sylvestre et de chêne sessile. Ce travail s’est basé sur des placettes installées le long d’un gradient de productivité en Europe. OPTMix fait partie des placettes utilisées dans cette étude.

Pretzsch, H., M. Steckel, M. Heym, P. Biber, C. Ammer, M. Ehbrecht, K. Bielak, F. Bravo, C. Ordóñez, C. Collet, F. Vast, L. Drössler, G. Brazaitis, K. Godvod, A. Jansons, J. de-Dios-García, M. Löf, J. Aldea, N. Korboulewsky, D. O. J. Reventlow, A. Nothdurft, M. Engel, M. Pach, J. Skrzyszewski, M. Pardos, Q. Ponette, R. Sitko, M. Fabrika, M. Svoboda, J. Černý, B. Wolff, R. Ruíz-Peinado and M. del Río (2019). « Stand growth and structure of mixed-species and monospecific stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and oak (Q. robur L., Quercus petraea (Matt.) Liebl.) analysed along a productivity gradient through Europe. » European Journal of Forest Research. doi: 10.1007/s10342-019-01233-y

Résumé :

Past failures of monocultures, caused by wind-throw or insect damages, and ongoing climate change currently strongly stimulate research into mixed-species stands. So far, the focus has mainly been on combinations of species with obvious complementary functional traits. However, for any generalization, a broad overview of the mixing reactions of functionally different tree species in different mixing proportions, patterns and under different site conditions is needed, including assemblages of species with rather similar demands on resources such as light. Here, we studied the growth of Scots pine and oak in mixed versus monospecific stands on 36 triplets located along a productivity gradient across Europe, reaching from Sweden to Spain and from France to Georgia. The set-up represents a wide variation in precipitation (456–1250 mm year⁻¹), mean annual temperature (6.7–11.5 °C) and drought index by de Martonne (21–63 mm °C⁻¹). Stand inventories and increment cores of trees stemming from 40- to 132-year-old, fully stocked stands on 0.04–0.94-ha-sized plots provided insight into how species mixing modifies stand growth and structure compared with neighbouring monospecific stands. On average, the standing stem volume was 436 and 360 m³ ha⁻¹ in the monocultures of Scots pine and oak, respectively, and 418 m³ ha⁻¹ in the mixed stands. The corresponding periodical annual volume increment amounted to 10.5 and 9.1 m³ ha⁻¹ year⁻¹ in the monocultures and 10.5 m³ ha⁻¹ year⁻¹ in the mixed stands. Scots pine showed a 10% larger quadratic mean diameter (p < 0.05), a 7% larger dominant diameter (p < 0.01) and a 9% higher growth of basal area and volume in mixed stands compared with neighbouring monocultures. For Scots pine, the productivity advantages of growing in mixture increased with site index (p < 0.01) and water supply (p < 0.01), while for oak they decreased with site index (p < 0.01). In total, the superior productivity of mixed stands compared to monocultures increased with water supply (p < 0.10). Based on 7843 measured crowns, we found that in mixture both species, but especially oak, had significantly wider crowns (p < 0.001) than in monocultures. On average, we found relatively small effects of species mixing on stand growth and structure. Scots pine benefiting on rich, and oak on poor sites, allows for a mixture that is productive and most likely climate resistant all along a wide ecological gradient. We discuss the potential of this mixture in view of climate change.

Dans le cadre du projet ISY-BIOC l’UR EFNO (Irstea, Nogent-sur-Vernisson) propose un post-doc (ou CDD Ingénieur de Recherche) d’une durée de 18 mois.

Titre du post-doc : Rôle des forêts dans l’atténuation du changement climatique : Comment la sylviculture peut moduler les flux et stocks de carbone des écosystèmes forestiers de plaine?

Document PDF avec le sujet complet et les informations détaillées

Démarrage : début 2020 (février ou mars)
Durée : 18 mois

Le post-doc se déroulera sur 18 mois, et démarrera par 3 mois au Laboratoire ESE pour le traitement des échantillons en laboratoire, puis sera suivi de 15 mois à l’unité EFNO d’irstea de Nogent-sur-Vernisson.

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
nathalie.korboulewsky@irstea.fr

Partenaire :
Stéphane Bazot
Laboratoire Écologie, Systématique, Évolution
Bât. 362, rue du Doyen André Guinier
91405 Orsay Cedex

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 (nathalie.korboulewsky@irstea.fr) et à Stéphane Bazot (stephane.bazot@u-psud.fr)

Résumé du sujet de Post-Doc :
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. Les forêts ont de fait un rôle majeur dans le stockage du carbone, et participent par ce biais à l’atténuation du changement climatique. Toutefois, l’importance du stockage du carbone dans les sols forestiers et l’impact des sylvicultures sont très peu connus.
L’objectif du post-doc est 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 flux et le stockage du carbone. Le travail s’articule autour 1/de la caractérisation chimique des litières, 2/ la quantification des stocks de carbone dans les sols et les stocks dans la biomasse végétale, 3/l’évaluation de la stabilité du carbone organique des sols étudiée notamment à travers les activités de la microflore du sol (en collaboration avec le laboratoire ESE, Orsay).
Le travail portera sur le dispositif de long-terme pour l’étude de nouvelles stratégies sylvicoles pour faire face au changement climatique, OPTMix (Oak Pine Tree Mixture). Une partie des données ou des échantillons, telles que les analyses physico-chimique des sols et les données dendrométriques sur les arbres, est déjà disponible. Ainsi, le travail du post-doc consistera à réaliser quelques prélèvements et mesures complémentaires en lien avec les 3 volets, puis à traiter et valoriser les résultats.
Le travail a l’ambition de donner un éclairage sur le rôle de nos forêts tempérées et de la gestion sylvicole sur le stockage de carbone dans le sol. 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