Contexte
La productivité primaire terrestre, dont celle des forêts, est souvent limitée par l’azote dans les zones tempérées. Néanmoins, les dépôts atmosphériques d’azote, notamment accrus avec les activités humaines peuvent relâcher cette limitation et la reporter sur d’autres nutriments (ex : phosphore). D’autre part, l’exploitation des forêts consiste en une exportation nette de nutriments hors des sols forestiers. Dans un contexte de déclin de la productivité de certaines forêts, notamment en France (cf. données Renecofor de l’ONF), on se pose la question, au-delà des effets du changements climatiques (sécheresse, épidémies), si un des mécanismes sous-jacents ne pourrait pas être un changement de limitation d’azote à phosphore (Jonard et al. 2015), et dans ce cas, quelle part y tiendrait l’exportation du bois et le type d’exploitation forestière comparé aux dépôts atmosphériques d’azote. D’une façon plus générale, on cherche dans ce stage à comprendre à l’aide d’un modèle mécaniste stœchiométrique simple comment l’exportation de bois influence la productivité et la fertilité des sols forestiers à long terme. On fait notamment l’hypothèse qu’un changement de limitation entre azote et phosphore peut être induit par l’exportation de bois en interaction avec les changements de dépôts d’azote. On testera cette hypothèse et on déterminera (i) dans quelles conditions ce changement est susceptible de se produire en termes de niveau de dépôts atmosphériques, et d’intensité et de types de pratiques dans l’exploitation du bois : essence plantée, âge de la coupe (sachant que les quotas de nutriments varient entre espèces et diminuent avec l’âge des arbres : Yang & Luo 2011), exportation de tout l’arbre ou seulement du tronc ; et (ii) comment cela influence les stocks relatifs d’azote et de phosphore inorganiques du sol à long terme.
Méthodologie
Le stage comprend l’analyse d’un modèle stœchiométrique simple d’exploitation forestière, combinée à l’analyse de données sur la stœchiométrie de différentes essences (conifères, feuillus) et parties d’arbres (troncs, branches, feuilles) pour des forêts tempérées de différents âges.
– L’analyse de données permettra de déterminer comment les quotas d’azote (N) et de phosphore (P) diffèrent entre espèces, types et parties d’arbres de différents âges, pouvant potentiellement conduire à des différences de disponibilités en azote et phosphore dans les sols à long terme selon les pratiques d’exploitation.
– Le modèle, basé sur Daufresne 2021, intègre les contraintes stœchiométriques en N et P de la production végétale (biomasse d’arbres), le recyclage de ces nutriments et l’exportation des nutriments liée à l’exploitation forestière. Le stage s’appuie sur les résultats préliminaires issus du travail d’un stagiaire de M1 qui a réalisé une étude analytique du modèle de base. Dans un premier temps, on étendra l’analyse numérique du modèle à différentes espèces d’arbres et âges de forêts pour déterminer dans quelle mesure ces facteurs influencent les seuils de changement de limitation et les stocks de biomasse et nutriments à long terme, au long d’un gradient de dépôts d’azote et d’intensité de l’exploitation. Dans un second temps, on intégrera au modèle la possibilité d’exporter uniquement le tronc et recycler le reste localement pour déterminer dans quelle mesure différentes pratiques d’exportation sont susceptibles d’impacter les résultats.
– Une extension optionnelle possible, si le temps le permet, serait d’intégrer un mécanisme de plasticité stœchiométrique de la végétation, tenant compte du fait que les quotas d’azote dans la végétation peuvent varier avec la disponibilité en N dans le sol ou avec le CO2 atmosphérique.
Encadrement : Le stage se passera à l’Institut d’Écologie et des Sciences de l’environnement de Paris (https://iees-paris.fr/en/), campus de Jussieu (4 place Jussieu 75005 Paris) sous l’encadrement d’Isabelle Gounand.
Profil recherché : master en écologie, agronomie, ou mathématiques appliquées. Je recherche une personne ayant une appétence particulière pour l’écologie des écosystèmes, de l’expérience en modélisation mathématique (systèmes dynamiques) et statistique (langage R), une maîtrise de l’anglais et des compétences en rédaction. Je suis aussi sensible aux qualités permettant l’intégration et le travail en équipe.
Candidature : Le stage commencera début 2026 pour 5 à 6 mois, selon les modalités du master, à iEES-Paris, dans l’équipe Dynamique des réseaux écologiques (DYNECO), sur le campus de Jussieu. Pour candidater, merci d’envoyer votre CV, une lettre de motivation, ainsi que vos relevés de notes de master à isabelle.gounand@sorbonne-universite.fr avant le 9 octobre.
Références :
– Daufresne, T. (2021). A consumer‐driven recycling theory for the impact of large herbivores on terrestrial ecosystem stoichiometry. Ecology Letters, 24(12), 2598-2610.
– Jonard, M., Fürst, A., Verstraeten, A., Thimonier, A., Timmermann, V., Potočić, N., … & Rautio, P. (2015). Tree mineral nutrition is deteriorating in Europe. Global change biology, 21(1), 418-430.
– Yang, Y., & Luo, Y. (2011). Carbon: nitrogen stoichiometry in forest ecosystems during stand development. Global Ecology and Biogeography, 20(2), 354-361.
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