[iSAGE] Changement climatique : quels impacts et quelles adaptations des syst...
Dynamique du carbone dans le sol des prairies
1. Séminaire de restitution de projet
CARbone des Pâturages de Guyane et Gaz à effet de serre
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation
en Guyane, processus, bilans et perspectives,
1° octobre 2013
C
A
R
P
A
G
G
Dynamique du carbone dans les sols de
prairie
C Stahl1, S Fontaine2, C Dezécache1, V Freycon3, C Picon-Cochard2, K Klumpp2, and
V Blanfort1
1Cirad
UMR Ecofog & Selmet, 2INRA Urep, 3Cirad, UR Bsef
1
2. Organisation du projet Carpagg
ACTION 1: Mesures des flux de CO2 échangés entre l'écosystème
prairial et l'atmosphère
- La prairie puits ou source de C ?
- Comparaison avec la forêt d’origine
CO2
échangé
ACTION 2 : Mesures des changements de stock de C organique dans le sol
- Comment est stocké le C ?
- où et pour combien de temps ?
ACTION 3: Mesures des autres GES (méthane CH4, oxyde nitreux N2O)
- bilan GES dans les systèmes herbagers :
Quelles réductions par le stockage de C dans le sol ?
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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3. 2. Mesures des changements de stock de C organique dans le sol
- Comment est stocké le C ?
- où et pour combien de temps ?
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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4. Evaluer les stock
de C
Des dispositifs
de référence locaux (3)…
Flux CO2
Stock initiaux C sol
Entrée C (végétation,
racines)
des systèmes prairiaux
pâturés
et ceux de leur
forêts d’origine
…à une chronoséquence
sur le territoire
stocks de C du sol de 25 prairies
(déforestées de 1970 à 2010)
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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5. Objectif de la chronoséquence:
Déterminer la dynamique à long terme du stock de C dans le sol
Comparer à un même
moment des systèmes de
même nature mais d’âge
différent
25 sites de prairies :
Âges depuis déforestation : de 6 mois (2010) à 41 ans (1970)
4 sites de forêts témoins proches des prairies
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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6. La méthode de prélèvement
• 2 transects parallèles de 30 m de long
• 8 prélèvements par site (végétation racines / sol)
720 Prélèvements de sols,
475 Analyses de sols
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
7. Analyse des échantillon de sol
• Analyse structure et texture du sol
• Entrées de C : caractérisation végétation et
stock racines
• Analyse chimique du sol : nutriment
• Origine (C ancien…nouveau ; delta 13C)
• Pratiques d’exploitation
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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8. Etudes de chronoséquences en Amazonie
brésilienne
Les limites des études précédentes :
- Etude concernant les 10 premières années post-déforestation
(Desjardins et al. 2004)
- Résolution temporelle assez faible
- Mesure du C à faible profondeur (10 cm) (Da Silva et al. 2009)
- Ces études reposent sur des prélèvements à l’échelle de
l’exploitation agricole mais ne proposent pas d’évaluer la
dynamique du C du sol à l’échelle d’un territoire.
Stock C
temps
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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9. Evolution des stocks en C sous prairies,
stocks (bruts) cumulés pour les 3 horizons
220
200
Stock de C du sol (tC ha-1)
180
160
0-100 cm
140
120
Moyenne des 4 sites de forêts
100
80
20-100 cm
60
40
20
50-100 cm
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Prairies (nb d’années après mise en place)
- Globalement, les prairies en Guyane fonctionnent comme des écosystèmes
stockeurs de carbone.
- Le stock des sols des prairies de plus de 30 ans atteint ou dépasse celui des sols
forestiers d’origine.
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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10. Evolution des stocks en C des sols des prairies
sur 1 m de profondeur
Forêts
Prairies
Stock C sol = 0.11 age² - 2.89 age + 96.36
R²=0.44
Stock de carbone standardisé par la densité du sol et la teneur en argile
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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11. Différence de stocks en C des sols des forêts et
des prairies
forêts
Age (ans)
prairies
0-9
10-20
21-30
31-36
4
7
6
5
6
Stock C (tC ha-1)
99.6±7.4b
91.8±8.6b
78.3±6.2b
96.8±10.9b
135.1±11.3a
Différence
forêt/prairie (%)
-
-19.5±9.7b
-10.6±6.1b
-15.4±14.7b
+ 40.8±13.4a
N
Stocks de C sous prairies âgées > prairies jeunes et forêts
témoins
D’où vient ce carbone ?
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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12. Détermination de l’origine du carbone :
La discrimination isotopique
CO2 atmosphérique est constitué de carbone sous 2 formes, 2 isotopes:
12C isotope « léger » et le 13C isotope « lourd », plus rare (~1.1 %)
Au cour de la photosynthèse le CO2 atmosphérique est utilisé pour
fabriquer les tissue des végétaux.
Les arbres et arbustes (plantes en C3) montrent un double
discrimination pour le 13C lors de la photosynthèse
Les graminées (plantes en C4) montrent une simple discrimination
pour le 13C lors de la photosynthèse
δ13C air = -8‰
δ13C plante C3 = -27‰
δ13C plante C4 = -11‰
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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13. Origine du C stocké
Le C issu des plantes en C3 (arbres forêt, légumineuses et adventices) représente en
moyenne 72.5 % du C pour les prairies de moins de 20 ans. De 20 à 36 ans, il est de 55.1 %.
Le C issu des plantes en C4 (graminées) augmente de façon régulière, pour atteindre environ
la moitié du stock des anciennes prairies.
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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14. Origine du C stocké
1. Prairie fertile peu dégradée
Signal C4 fort
2. Prairie dégradée
Signal C3 fort
Quelles caractéristiques du sol sont liées au stockage de C ?
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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15. Mécanisme de stockage de C
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Stock N (tN ha-1)
10
8
6
Forêts
Prairies
4
2
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Age des prairies (ans)
Le stock d’azote du sol suit la même tendance que celui de C,
par rapport au forêt :
diminution
augmentation
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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16. Force de stockage de C des prairies
Le processus de transformation des forêts en prairie implique:
Faible variation de C sol avant 20 ans
Forte augmentation de C sol à partir de 30 ans
Fort stock de C sol des anciennes prairies:
La part des plantes C3 et le taux d’azote du sol dans les anciennes
prairies semblent participer au fort stock de carbone du sol
Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013
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17. NEE 2011-2012
2.9 tC/ha/an
F
L
U
X
climat
NEE 2011-2012
2.75 tC/ha/an
Production
animale
En cours
tC/ha
S
T
O
C
K
1.8
Végétation disponible
3.9
2.4
Racines
2.6
91.5
Sol
154.8
5 ans
2.8 tC/ha/an * 30 ans = 84 tC/ha
91.5 + 84 = 175.5 tC/ha
35 ans
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18. Remerciements
Les éleveurs :
Crisan Araujo, M et Mme Bergère, M. et Mme Burban, Melchiade Dolor, M Giraud-Audine, M
Lychao, M et Mme Mornand et associés, Camille Chaix/ Elsa Wetta, M Yahu, M Yamo,
Maurice Porrineau, Alex Rimbaud.
Les stagiaires :
Lise Ponchant, Camille Dezécache.
Les collaborateurs Cirad Kourou :
Guy François, Stéphane Molinier, Fritz Kwasie, Onoefe Ngwete, Martinus Koese
Merci de votre attention
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