Contexte et enjeux :
Les systèmes agroforestiers (SAF) représentent une alternative agroécologique pour répondre à des besoins multiples tels que la production de biomasse, la diminution des intrants et la lutte contre le réchauffement climatique par la séquestration du carbone. La nature hétérogène des SAF, associant dans la même parcelle arbres et cultures, est amplifiée par la présence de bandes enherbées sous les lignes d’arbres. Ces différentes composantes et leurs interactions influencent les cycles du carbone et des nutriments au sein de l’agrosystème. L’utilisation dans ces SAF d’arbres fixateurs d’azote, comme le robinier faux acacia, a été peu explorée en Europe, alors qu’elle pourrait contribuer à réduire l’usage des engrais azotés de synthèse. La productivité primaire nette est un important critère d’évaluation de ces systèmes, car elle conditionne non seulement les performances agronomiques (rendements), mais aussi le potentiel de stockage de carbone dans le sol, via la restitution de litières végétales au sol. Au-delà de l’hétérogénéité spatiale, la productivité des différentes composantes des SAF est aussi variable dans le temps, en lien étroit avec le développement des arbres. L’estimation de la productivité primaire nette des SAF et de son évolution temporelle reste donc un challenge et nécessite des suivis de long terme. Cette productivité a particulièrement peu été étudiée pour des SAF incluant des arbres fixateurs d’azote dans des contextes tempérés ou méditerranéens.
Objectifs :
L’objectif général de ce stage est d’évaluer l’évolution temporelle de la productivité primaire nette d’un SAF et de la comparer avec celle de deux systèmes de référence : une plantation d’arbres et un système de grande culture sans arbre. Le stage s’appuiera sur un dispositif expérimental de long terme, appelé DIAMS, initié en 2017 en contexte méditerranéen. Pour atteindre cet objectif, il sera nécessaire (1) de constituer un jeu de données cohérent regroupant les données historiques acquises sur les trois systèmes (SAF, plantation d’arbres, cultures seules), (2) d’acquérir de nouvelles données afin de compléter le jeu de données existant, et (3) d’analyser ces données pour (i) estimer la productivité des différentes composantes du SAF (cultures annuelles, arbres et bandes enherbées), (ii) comparer la productivité globale des trois systèmes, et (iii) évaluer l’effet de différents facteurs, notamment climatiques, sur les variations temporelles de productivité.
Actions proposées :
Des actions distinctes sont proposées en fonction du compartiment considéré. Elles concerneront des données acquises sur les trois systèmes présents sur le site DIAMS : le système agroforestier (AF, association de rangs d’arbres – robinier faux-acacia – avec des cultures annuelles et présence de bandes enherbées), le système agricole avec des cultures annuelles seules (C) et le système de plantation d’arbres (TP) avec une strate herbacée en sous-bois. Ces trois systèmes sont croisés depuis 2022 avec deux traitements : un traitement contrôle sans irrigation et un traitement irrigué en été.
1. Productivité des cultures (parcelles AF et C) – Le/la candidat(e) devra reprendre les données déjà acquises de suivis de biomasse des cultures (biomasses aériennes et racinaires, biomasses de grains) pour en faire une analyse pluriannuelle. Il/elle les confrontera aux mesures de rendements faites avec une récolteuse expérimentale dans différentes zones des parcelles agroforestières. Les teneurs en azote à la floraison seront utilisées pour calculer des INN (indices de nutrition azotée) et ainsi quantifier le stress azoté des cultures.
2. Productivité des herbacées (parcelles AF et TP) – Des données de biomasse et nécromasse sont également disponibles pour les espèces herbacées de la bande enherbée (AF) et du sous-bois (TP). Ces herbacées n’étant pas récoltées, le/la candidat(e) devra tester différentes méthodes pour estimer leur productivité annuelle à partir de ces mesures.
3. Productivité des arbres (parcelles AF et TP) – Des inventaires en diamètres et hauteurs de l’ensemble des arbres sont disponibles pour chaque année depuis 2019. Une campagne d’abattage réalisée en 2022 a aussi permis d’établir des relations allométriques. Le/la candidat(e) utilisera ces données pour estimer l’évolution temporelle des biomasses aériennes et souterraines des arbres. Ces estimations pourront être mises en relation avec les données concernant les chutes de feuilles des robiniers, qui sont également disponibles.
Une analyse de l’effet de différents facteurs (effet bloc, traitement hydrique, facteurs climatiques, etc.) permettra de préciser les déterminismes de la variabilité de la productivité pour les différents compartiments.
Pour compléter les jeux de données, le/la candidat(e) participera à une campagne d’inventaire des diamètres et hauteurs des arbres en hiver, ainsi qu’aux mesures annuelles de biomasse des cultures et des herbacées (au moment de la floraison et à la récolte).
Profil du candidat :
Le/la candidat(e) devra avoir acquis les bases en écophysiologie végétale et en biogéochimie, une maitrise des outils statistiques théoriques (modèle linéaire, modèle mixte) et pratiques (R, autre éventuellement), ainsi qu’un bon niveau en anglais scientifique. Des connaissances en systèmes d’informations géographiques seront appréciées.
Unité d’accueil :
UMR 1222 Eco&Sols, Ecologie fonctionnelle & biogéochimie des sols & agroécosystèmes
Institut Agro, CIRAD, INRAE, IRD, Montpellier
Encadrants :
Fabien Ferchaud, UMR Eco&Sols, Montpellier, fabien.ferchaud@inrae.fr
Jérôme Ngao, UMR Eco&Sols, Montpellier, jerome.ngao@inrae.fr
Conditions de stage :
Durée du stage : 6 mois
Gratification de stage : OUI
Lieu du stage : UMR Eco&Sols, Institut Agro Montpellier (Bureau) ; UE Diascope, Mauguio (Terrain)
Date de début du stage : à partir de janvier 2025, selon disponibilité du/de la candidat(e)
Ce stage s’intègre dans le projet de recherche BIAFINA, financé par l’ADEME (APR GRAINE).
Une perspective de thèse est envisageable pour l’automne 2025, sous condition d’obtention d’un co-financement.
Candidatures :
Documents à fournir : CV et lettre de motivation aux adresses email ci-dessus
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