Objectif
L’objectif de l’équipe est d’étudier et de modéliser (i) l’acquisition des éléments minéraux par l’arbre, en tenant compte des processus physico-chimiques et biologiques impliqués et (ii) l’évolution de la biodisponibilité des éléments minéraux du sol en fonction des bilans Entrées - Sorties (‘E/S’) et des pratiques de gestion des écosystèmes (fertilisation minérale, épandage de produits organiques, modes de conduite et d’exploitation influençant les restitutions et/ou les exportations de biomasse, etc…).

La démarche adoptée repose sur trois étapes successives :

1. la quantification des flux entrants et sortants de l’écosystème ainsi que le calcul du bilan,
2. l’étude de l’évolution des différents compartiments, des flux entre compartiments et de la biodisponibilité des éléments en fonction des bilans E/S et des pratiques en s’attachant à individualiser la phytomasse arborée et la phytomasse du sous-bois,
3. la modélisation prédictive de l’évolution de la biodisponibilité des éléments et du transfert sol – plante en ne négligeant pas les symbioses racinaires.

Les premières étapes de cette démarche visent à hiérarchiser de manière quantitative les flux et les processus jouant un rôle prépondérant dans la biogéochimie de l’écosystème étudié. C’est sur la base de cette délimitation préalable que la modélisation de l’impact des bilans E/S et des pratiques de gestion sur l’évolution de la biodisponibilité des éléments est ensuite abordée.
Objets d’étude, choix des éléments minéraux

Les forêts, même fortement anthropisées, se distinguent des grandes cultures par des flux d’intrants très faibles, une fréquence d’intervention des gestionnaires relativement faible et un poids probablement beaucoup plus important des compartiments organiques et des processus biologiques dans le cycle biogéochimique des éléments minéraux et le contrôle de leur biodisponibilité.

Pour les écosystèmes forestiers, une approche préliminaire multiélémentaire est actuellement privilégiée de manière à identifier les éléments présentant un enjeu scientifique et écologique significatif (P, N, Ca, Mg, K).

L’écosystème modèle est le massif forestier landais majoritairement sous couvert de Pin maritime (Pinus pinaster) géré de façon intensive avec toutefois un sous-bois important à certains stades de développement.

Activités de recherche

Nos activités de recherche se regroupent autour de trois thématiques :

 I - Biodisponibilité et transfert sol-plante du phosphore pour le Pin maritime et les ectomycorhizes associées:

    Exemple de résultats : Distribution verticale des racines et prélèvement de phosphore (M BAKKER)
La densité des racines fines de pin décroît avec la profondeur, tout comme les concentrations de nutriments (par exemple P extractible à l’eau). Une nappe ou une zone d’induration comme l’alios présente dans le premier mètre du substrat semble constituer le principal obstacle aux racines.

La biodisponibilité du P semble par ailleurs dépendre fortement des oxydes de Fe et d’Al avec également une forte proportion sous forme organique. Ceci est notamment abordé dans le travail de thèse de David Achat.

D. Achat (2005) Caractérisation du système racinaire du pin maritime et des interactions avec les autres espèces du sous-bois sur des sites contrastés dans le massif landais. Rapport de Master-II. U. Bordeaux-I, INRA de Bordeaux. 55 pp.
Bakker MR, Augusto L and DL Achat (2006) Fine root distribution of trees and understory in mature stands of maritime pine (Pinus pinaster) on dry and humid sites. Plant Soil 286: 37-51
D. L. Achat, M. R. Bakker and P. Trichet (2008-) Rooting patterns and fine root biomass of Pinus pinaster assessed by trench wall and core methods. Acceptable with minor revisions to J For Res.

2- Rôle du sous-bois dans les cycles biogéochimiques de l’écosystème à Pin maritime

Exemple de résultats : La fertilisation phosphatée stimule le sous-bois d’ajonc (Ulex) et le flux entrant d’azote atmosphérique

Dans les forêts de Pin maritime, le sous-bois peut comptabiliser jusqu’à 50 Mg ha-1 de biomasse aérienne. Ceci est une source potentielle de nutriments si cette biomasse est restituée au peuplement pendant la révolution (notion de cycle interne). La pratique de la fertilisation phosphatée peut même stimuler la croissance du sous-bois et par conséquent le flux entrant d’azote dans le cas des d’ajonc (Ulex), fixateurs d’azote N.

La caractérisation du sous-bois (biomasse, minéralomasse) et les différents flux de nutriments majeurs (stockage temporaire, entrée de N par voie symbiotique) a fait l’objet des études dans le cadre du programme de recherche de Laurent AUGUSTO et sera poursuivi également dans le projet Multifonctionnalité (Maya GONZALEZ)

Augusto L., Crampon N., Saur E., Bakker M.R., Pellerin S., de Lavaissiere C., Trichet P. 2005 High rates of nitrogen fixation of Ulex species in the understory of Maritime pine stands and the potential effect of phosphorus fertilization. Can. J. For. Res., 35, 1183-1192.
Cavard X., Augusto L., Saur E., Trichet P. 2007 Field effect of P fertilization on N2 fixation rate of Ulex europaeus. Ann. For. Sci., 64, 875-881.

3- Bilan et flux d'éléments nutritifs à l'échelle de la parcelle forestière.

Exemple de résultats: Les cycles biogéochimiques du P dans les Landes

La forêt Landaise est caractérisée par une extrême pauvreté en phosphore. Les phases organiques ainsi que microbiologiques présentent jusqu’à 60% du P biodisponible. Parmi les entrées les dépôts et intrants par fertilisations sont les plus importants, alors que l’exportation de biomasse présente la plus grande source d’exportation. Selon le type de station, ce niveau de pauvreté de P se fait plus au moins sentir (dans les dunes, l’azote est plus limitant que le P). Des travaux sont en cours pour affiner les différents flux et aussi comment des différents scénarii sylvicoles vont peser sur ce bilan de fertilité en P (travail de recherche de Laurent AUGUSTO)





















Organigramme des activités de l’équipe


Projets en cours

Thèse de David ACHAT «Biodisponibilité du phosphore dans les sols landais pour les peuplements forestiers de pins maritimes» (Encadrement: Mark Bakker et Christian MOREL)
Mastère de Alexis Mathieu « Ecologie des fixateurs d'azote de la forêt landaise ; étude de la stratégie d'implantation dans l'écosystème » (Encadrement: Laurent AUGUSTO, Maya GONZALEZ)
Projet ANR PN/ACI ECCO/PNBC «Déterminants naturels et anthropiques de la biodiversité rhizosphérique et de la biodisponibilité du phosphore en forêt atlantique. Relation avec la production forestière et les cycles du carbone et de l’eau» (Mark BAKKER, Etienne SAUR, Laurent AUGUSTO)
Projet Région CAPFOREST «Durabilité du système de production forêt-bois d’Aquitaine dans un environnement changeant : analyse, évaluation et adaptation» (David ACHAT, Laurent AUGUSTO, Mark BAKKER, Etienne SAUR)
Projet Région CAPFOREST «Contribution des feuillus à la multifonctionnalité de la forêt Landaise» (Maya GONZALEZ, Mark BAKKER, Etienne SAUR, Laurent AUGUSTO)
Action COST E38 «Woody Root Processes» (Mark BAKKER)
Projet ERESFOR «Epandage de produits résiduaires sur parcelles boisées» (Anne BUDYNEK, Etienne SAUR, Anne-Laure THOMAS-CHERY)
Projet SYLVOGENE « Etude des déterminismes naturels et anthropiques de la productivité de la forêt landaise » (Laurent AUGUSTO)