Modélisation biophysique de la prodcution et des échanges atmosphériques des cultures forestières à croissance rapide du Sud-Ouest

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THESE 2008

 Titre de la thèse

Modélisation biophysique de la production et des échanges atmosphériques des cultures forestières à croissance rapide du Sud-Ouest

 Doctorant

Virginie Moreaux

 Université-Ecole doctorale

ED 304, Sciences et Environnements, Université de Bordeaux 1

 Directeur de thèse

Denis Loustau, Directeur de recherches INRA, Unité EPHYSE, Centre de Bordeaux Aquitaine, 71 Avenue Edouard Bourlaux, 33883 Villenave d’Ornon

 Laboratoire d’accueil

Ephyse, Centre de Bordeaux Aquitaine, Villenave d’Ornon

 Responsable de thèse

Denis Loustau

 Durée

Trois ans
fin 2008 à fin 2011

Résumé

L’objectif de ce projet est de développer un modèle de production végétale et de transfert sol-végétation-atmosphère décrivant les processus d’échange d’énergie (rayonnement, chaleur, turbulence) et de masse (CO2, vapeur d’eau, ozone, autres gaz à effet de serre) adapté au cas des systèmes de culture de biomasse forestière à croissance rapide et rendant compte de leur réponse au changement climatique. Partant d’un modèle mécaniste biophysique monodimensionnel développé par le laboratoire EPHYSE de l’INRA, il s’agira de dépasser les hypothèses d’homogénéités verticale et horizontale du couvert pour obtenir une représentation en trois dimensions de couverts mélangés.
Sera traitée dans ce projet la seule hétérogénéité du microclimat lumineux et du bilan d’énergie. Ce projet comprend deux étapes. Le cas des effets d’hétérogénéité structurale et la phase du cycle de vie forestier allant de la plantation à la fermeture du couvert (10 ans) seront étudiés en premier. L’exemple étudié sera celui d’une plantation de pins maritimes à croissance rapide du Sud-Ouest, suivie de façon détaillée depuis sa plantation en 2003 par un ensemble complet de mesures des flux végétation-atmosphère et de la croissance des arbres à différentes échelles.
Une deuxième partie consistera à tester ce modèle pour des cultures à croissance rapide d’Eucalyptus et de Pins maritimes d’une vingtaine d’années, étudiées par le FCBA et l’INRA près de Toulouse (site de Longages) et de Bordeaux (site de Pierroton), et éventuellement sur d’autres sites avec des types de forêts dédiées et semi-dédiées du Sud-Ouest.

Résultats

  • Caractérisation des échanges d’énergie et de masse de couverts de Pin maritime et d’Eucalyptus au stade juvénile, présentant une variété de de structures, pendant deux ans avec plusieurs épisodes de sécheresse consécutifs,
  • Mieux renseigner le fonctionnement des stades juvéniles en taillis ou futaie,
  • Compléter les modèles existants et les faire évoluer vers une utilisation plus générique,
  • Mise en évidence du rôle de la structure du couvert végétal et de celui des pratiques sylvicoles et implémentation de nouveaux modules dans un modèle complet de fonctionnement et production basé sur les processus biophysiques et biogéochimiques,
  • Quantification du rôle des advantices dans la dynamique saisonnière des échanges énergétique, hydrique et du cycle du carbone,
  • Mise en évidence de la réponse simultanée de la transpiration des arbres à des contraintes climatiques et notamment de sécheresses,
  • Quantification par suivi dendrométrique de l’impact d’un débroussaillement et d’un dépressage sur la croissance en diamètre des arbres,
  • Vérification de la capacité du modèle à simuler la dynamique des flux d’échanges d’énergie et de masse en peuplement adulte et à prendre en compte les effets climatiques.

Toutes ces améliorations du modèle permettent de simuler les trajectoires à long terme des flux d’énergie, d’eau et de carbone ainsi que l’évolution temporelle des stocks de principaux compartiments du cycle biogéochimique du carbone tels que ceux de biomasse aérienne et souterraine des arbres et de la végétation du sous-étage et la dynamique des pools de carbone organique du sol.

Malgré plusieurs limites, ces recherches montrent que les pratiques de sylviculture associées à l’intensification (essence choisie, type de couvert, dépressages, éclaircies et durée des rotations, travail du sol et débroussaillement) sont déterminantes dans le fonctionnement des forêts de production à croissance rapide.

Ces recherches confirment que la modélisation représente une approche prédictive puissante qu’impose le contexte de changements environnementaux et socio-économiques rapides.

Livrables

 Publications

Communications

  • Moreaux V, Lamaud E, Bonnefond JM, Bosc A, Medlyn B, Trichet P and Loustau D (2012). Présentation orale : Controlling the inter-row vegetation in young coniferous stands : Impact on the energy water and carbon balances. A case study in South West of France. Centro Andaluz Medio Ambiente, Granada, Spain (7-8 June)

  • Moreaux V, Bosc A, Trichet P, Chipeaux C, Gu J, and Loustau D (2012). Poster (Young scientist poster award) : Forest management intensification : Present and future impacts on carbon cycle in South-West of France. GHG-Europe annual meeting, Pitesti, Romania (17-20 April)

  • Moreaux V, Loustau D, Lamaud E, Bonnefond JM and Bosc A (2010). Présentation orale (Best student paper award). Water energy and carbon exchanges in young coniferous plantations : effect of the presence of gorses. IUFRO Canopy Processes Working Group, Tasmanie, Australie ( 07-15 October)

  • Moreaux V (2009). Présentation orale. Modélisation biophysique de la production et des échanges atmosphériques de cultures forestières à croissance rapide : Application au cas de jeunes peuplements de Pins maritimes et d’Eucalyptus. Journée thèse des bois, Pôle Xylofutur, Mimizan, France (Janvier)

Contact

Denis Loustau
INRA, Unité EPHYSE, Centre de Bordeaux Aquitaine, 71 Avenue Edouard Bourlaux, 33883 Villenave d’Ornon
Tél. : 05 57 12 24 15
denis.Loustau@bordeaux.inra.fr