Contexte :
Les savanes et prairies tropicales recouvrent près de 25% de la surface des continents. Bien que très contraintes par le feu, l’herbivorie, la pluviométrie et la faible disponibilité des nutriments, certaines savanes ont une productivité primaire comparable à celles observées en forêts tropicales humides.

Différents travaux suggèrent que cela pourrait en partie être dû à la capacité de graminées pérennes – dominantes dans ces systèmes – à inhiber la nitrification (Lata et al. 2004; Subbarao et al. 2007). Ce phénomène connu sous le nom de « Biological Inhibition of Nitrification » (BNI) induit une baisse drastique de la production de nitrate, résultant ainsi en une diminution des pertes d’azote minéral et en une meilleure conservation de ce nutriment à l’échelle de l’écosystème.

Bien que le mécanisme de BNI, ainsi que ses effets potentiels sur la productivité primaire et le fonctionnement des savanes ont été identifiés et étudiés – notamment à l’aide de modèles théoriques (Boudsocq et al. 2009; Konaré et al. 2019) – la grande majorité des études ont été réalisées sur un nombre restreint de graminées et d’écosystèmes.

Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet ANR GainGrass qui vise à estimer à quel point la BNI est répandue à l’échelle mondiale, et comment ce phénomène peut interagir avec les autres facteurs limitants de la productivité primaire et caractéristiques des différentes savanes du Globe.

Objectif :
Le but de ce stage est de comparer l’effet de la BNI sur les propriétés écosystémiques de différents types de savanes qui se distinguent par la présence ou l’importance relative des contraintes caractéristiques de ces systèmes, telles que le feu, l’herbivorie, ou encore la présence d’arbres fixateurs d’azote.

Une étude de la littérature permettra d’identifier quelques savanes aux fonctionnements contrastés et de définir des gammes de variation pour ces écosystèmes précis afin d’alimenter un modèle préexistant avec les valeurs de paramètres rassemblées et la prise en compte ou non des processus clés en fonction des savanes choisies.

Le modèle utilisé est un modèle mathématique décrivant le cycle de l’azote au sein de l’écosystème. Les « compartiments » correspondants aux graminées d’une part, et aux arbres d’autre part, y seront représentés, ainsi que ceux relatifs aux différentes formes d’azote dans le sol.

L’utilisation, la paramétrisation, et la modification de ce modèle permettront au candidat de représenter les différentes situations choisies au préalable et de les comparer sur différents aspects, tels que l’effet de la BNI sur la productivité primaire et la conservation de l’azote. Des échanges réguliers avec les autres partenaires du projet (en particulier au sein de l’iEESParis) offriront au candidat un cadre stimulant et propice aux échanges scientifiques et à l’acquisition d’une culture en modélisation écologique et théorique.

Références :
Boudsocq, S., Lata, J.C., Mathieu, J., Abbadie, L. & Barot, S. (2009). Modelling approach to analyse the effects of nitrification inhibition on primary production. Funct Ecol, 23, 220–230.

Konaré, S., Boudsocq, S., Gignoux, J., Lata, J.-C., Raynaud, X. & Barot, S. (2019). Effects of Mineral Nitrogen Partitioning on Tree–Grass Coexistence in West African Savannas. Ecosystems, 22, 1676–1690.

Lata, J.-C., Degrange, V., Raynaud, X., Maron, P.-A., Lensi, R. & Abbadie, L. (2004). Grass populations control nitrification in savanna soils. Functional Ecology, 18, 605–611.

Subbarao, G.V., Wang, H.Y., Ito, O., Nakahara, K. & Berry, W.L. (2007). NH 4 + triggers the synthesis and release of biological nitrification inhibition compounds in Brachiaria humidicola roots. Plant Soil, 290, 245–257.

Pré-requis :
Enthousiasme pour le travail de modélisation, intérêt pour l’étude du fonctionnement des écosystèmes se basant sur la compréhension des cycles biogéochimiques. Bonne capacité à échanger avec ses encadrants.

Période du stage :
5 mois, à partir de janvier/février 2022.

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: simon.boudsocq@inrae.fr

Pout toute autre question, vous pouvez contacter sfecodiff@sfecologie.org.