Estimation de l’indice foliaire par espèce en forêt mélangée

DESCRIPTION DU STAGE

Contexte
L’utilisation du mélange d’espèces en forêt est de plus en plus proposée comme une solution d’adaptation des forêts au changement climatique, qui permettrait de maintenir une productivité tout en limitant différents risques (ex. tempêtes, pathogènes) et en maximisant la multifonctionnalité. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent les relations entre espèces en présence ne sont pas tous identifiés, et un des freins à l’étude des forêts mélangées est la difficulté à estimer l’indice foliaire par espèce.
L’indice foliaire (LAI, m² de feuillage/m² de sol) est l’un des plus importants descripteurs des écosystèmes et agrosystèmes. En effet, le feuillage joue un rôle fondamental dans les flux de matières et d’énergie dans le continuum sol-plante-atmosphère. Il est très plastique et peut être modulé par la plante elle-même, par exemple en réponse aux conditions de croissance comme la sécheresse, ainsi que subir des pertes en cas de prédation ou de tempête. Plusieurs méthodes ont été proposées pour estimer le LAI de parcelles forestières. La plus couramment utilisée repose sur la relation entre quantité de feuillage et interception du rayonnement solaire, ce dernier étant estimé par des techniques « optiques » (photos hémisphériques ou capteurs de rayonnement). Cependant, cette méthode implique que le couvert végétal puisse être assimilé à une couche unique où sont réparties des feuilles ayant les mêmes caractéristiques. Elle permet une estimation du LAI total (et même le plus souvent c’est la surface végétale totale qui est estimée, incluant branches, troncs…), et non par espèce.
Ce sujet de stage s’appuiera sur des mesures alternatives du feuillage pour reconstituer les indices foliaires par espèce sur deux sites d’étude de référence des forêts mélangées : Font-Blanche et OPTMix. Le site de Font-Blanche est dans une forêt mélangée méditerranéenne de pins d’Alep et chênes verts, dans les Bouches-du-Rhône. Il est dédié à l’étude à long terme des cycles de l’eau et du carbone à partir de mesures réalisées à l’échelle de l’écosystème (eddy covariance, météorologie), des arbres (croissances primaire et secondaire, flux de sève, chutes de litière, LAI…) et du sol (humidité, température, respiration). Les premières mesures ont démarré en 2007. Des traitements d’exclusion de pluie (depuis 2009) et d’irrigation (en 2010-2011, et depuis 2021) y sont appliqués pour étudier plus finement l’impact de la ressource en eau. Font-Blanche fait partie des réseaux ICOS et AnaEE. Plus spécifiquement, l’URFM y mène depuis plus de 15 ans des suivis de LAI par photos hémisphériques, ainsi que des chutes de litière. En outre, l’unité RECOVER y assure des suivis de plusieurs traits de croissance (allongement, démographie et dimensions des feuilles/aiguilles, ainsi que des organes reproductifs) sur plus d’une centaine de rameaux par espèce. Le site d’OPTMix est un dispositif expérimental implanté en 2015 en forêt d’Orléans pour étudier l’effet croisé de la composition (chêne sessile, pin sylvestre, mélange) et de la densité d’arbres sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers de plaine (bilan hydrique, microclimat, régénération, biodiversité, croissance du peuplement). Il fait aussi partie du réseau AnaEE. En particulier, l’unité EFNO mène des suivis de chutes de litière et des études sur la pénétration de la lumière dans le couvert depuis plusieurs années (via photos hémisphériques et capteurs de rayonnement).

Objectifs du stage
– synthétiser les jeux de données connectés au LAI et existants sur les deux sites ;
– combiner ces données pour estimer le LAI par espèce ;
– analyser l’évolution du LAI par espèce au cours du temps, en réponse aux variations interannuelles du climat et aux traitements.
Selon l’avancement d’un projet parallèle, le stage pourra éventuellement bénéficier de mesures Lidar (« light detection and ranging”) qui peuvent fournir des estimations indépendantes de LAI par espèce.

Informations complémentaires sur les sites
https://www6.inrae.fr/font-blanche
https://optmix.inrae.fr

Références bibliographiques :
Bréda NJJ. 2003. Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments and current controversies. J Exp Bot 54:2403-2417.
McCarthy H, et al. 2007. Temporal dynamics and spatial variability in the enhancement of canopy leaf area under elevated atmospheric CO2. Global Change Biol 10.1111/j.1365-2486.2007.01455.x.

PROFIL DU CANDIDAT
Intérêt et bonnes connaissances en écophysiologie des plantes
Intérêt pour l’expérimentation de terrain en forêt
Intérêt pour l’analyse de données (une expérience préalable à l’aide d’un logiciel de type R)
Bonne maîtrise de l’anglais scientifique (lecture d’articles / rédaction)

Des crédits nécessaires au fonctionnement sont-ils disponibles ? OUI

Ce stage s’intègre-t-il dans un projet de recherche plus vaste ? OUI
Le sujet du stage s’inscrit dans une démarche de long terme visant à mieux documenter et suivre des forêts mélangées de référence. Le stage s’intègre dans le projet PEPR FairCarboN Drought ForC (Drought impacts on carbon stocks and fluxes in forest ecosystems : experiments and modeling, 2023-2028) coordonné par Jean-Marc Limousin (CNRS – CEFE) et regroupant un consortium de 9 laboratoires français spécialisés en écologie forestière, biogéochimie, écophysiologie et modélisation. Il s’intègre aussi dans le projet ANR TAW-Tree (« total available water for trees »).

S’il s’agit d’un stage de M2, une perspective de thèse est-elle envisageable ? Eventuellement, sous réserve d’obtention d’une bourse d’une école doctorale.

MODALITE DE CANDIDATURE
Envoi d’un CV et d’une lettre de motivation à : guillaume.simioni@inrae.fr et lisa.laurent@inrae.fr