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Bilans de Carbone et d ’eau en région Midi-Pyrénées : le chantier Sud-Ouest

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Fonctionnement à l’échelle de l’écosystème

La variabilité spatiale et temporelle du fonctionnement de la végétation et du sol est abordée pour l’essentiel sur les cultures en zones de coteaux et de plaine, et en nous focalisant sur l’évolution saisonnière d’un ensemble de variables appréhendées à l’échelle de la parcelle : indice foliaire, biomasse, production de litière, humidité du sol dans la zone racinaire, les différentes composantes des flux d’énergie d’eau et de carbone échangés avec l’atmosphère.

 

Fonctionnement de la végétation : mesures

Mesures de flux réalisées par des expérimentations de type micro-météorologiques sur les principales cultures;

image Chambre pour la mesure de la respiration du couvert végétal

(micro moles/m2/s )

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image Mesure de la respiration du sol

(micro moles/m2/s )

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image Mesure des flux par fluctuation turbulente :
CO2, H2O
(micro moles/m2/s)
et d'énergie (W/m2)

 

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image Mesure du flux de chaleur sensible (W/m2 ) sur les transects de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres.

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image Mesure des flux N2O

Suivi des émissions de gaz à effet de serre : le N2O est mesuré en continu

Mise en place de l'expérimentation pour la campagne de mesure NitroCOSMES

 

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image Système général de mesure de flux supportant :

- le système de mesure des flux par fluctuation turbulente;
- la mesure des paramètres de l'air;
- la mesure de paramètres du sol.

- météorologie (températute, humidité, vent)
- le PAR
- le rayonnement net,
- la pression atmosphérique.
- température du sol
- humidité du sol
- flux de chaleur

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Ces variables sont décrites à des pas de temps allant de la demi heure au mois. L’étude de l’influence des pratiques culturales (irrigation, fertilisation, rotation de cultures), de la nature des sols et de la topographie sur le fonctionnement de la végétation et du sol est notamment abordée par la comparaison des bilans d’émission d’eau et de carbone et d’autres gaz à effet de serre sur des sites ateliers proches mais présentant des caractéristiques pédologiques et topographiques contrastées. On s’intéressera aussi en particulier à l’efficience d’utilisation de l’eau des différentes cultures, aux aspects écobilans ainsi qu’à l’évolution de différents paramètres écophysiologiques déterminant les flux. L’effet de la contrainte azote sur la croissance et la photosynthèse foliaire est aussi abordé pour les cultures et les écosystèmes montagnards.

en savoir davantage sur l'hétérogénéité intra parcelles ...
Les problèmes d’hétérogénéité intra parcelles sont abordés en combinant mesures de variabilité spatiale de la respiration du sol et analyses de la variabilité spatiale des caractéristiques du sol et de la végétation (notamment données obtenues par télédétection). Il s’agit par exemple de poursuivre l’étude de l’influence de la topographie, de la quantité et la qualité de la matière organique et du mode d’occupation du sol sur la variabilité spatiale de la respiration du sol dont la variabilité est encore largement inexpliquée. Un autre objectif est de séparer d’une part les respirations autotrophe et hétérotrophe et d’autre part d’essayer de déterminer les différents pools biochimiques à l’origine de la respiration hétérotrophe. Pour cela, des mesures de teneurs naturelles en isotope stables (delta 13C) du CO2 respiré et de la matière organique peuvent être réalisées.

 

Modélisation de la végétation et des échanges surface-atmosphère

 

La modélisation du fonctionnement de la végétation et des sols est poursuivie dans une double perspective :

  • le développement d'un modèle mécaniste capable de simuler les différentes composantes des flux d'eau et de carbone pour les agrosystèmes (ICASTICS);
  • la capacité d'’inclusion dans la plateforme SEVE et de couplage aux mesures de télédétection.

Les travaux portent en priorité sur une modélisation adaptée à l’étude de scénarios, et donc capable de fonctionner avec les entrées disponibles dans de telles études comme les scénarios climatiques et, en l’absence de forçage par des données, comme celles fournies par la télédétection.

En savoir davantage sur la modélisation

La base de cette modélisation, appelée ICASTICS (anciennement SEVE-Veg), est issue du couplage des modèles CASTANEA (Dufrêne et al., 2005 ; Davi et al., 2005) et STICS (Brisson et al., 1998) et du SVAT ICARE (CESBIO, Gentine et al. 2007). CASTANEA et STICS intègrent des modules d’évolution de la matière organique du sol, et simulent la phénologie et la dynamique de l’allocation du carbone des arbres et des cultures respectivement. Les améliorations prévues portent à la fois sur une meilleure prise en compte des processus (ex : respiration autotrophe et hétérotrophe) et la validation des simulations en s’appuyant sur les données Sud Ouest et la base de donnée CarboEurope.

La possibilité de choisir des algorithmes différents pour un même processus sera implémentée (ex :photosynthèse des C4). ICASTICS sera également couplé à des modèles de transfert radiatif afin de permettre la simulation de mesures de télédétection acquises dans les divers domaines spectraux (solaire, infrarouge thermique, micro-ondes).

 

 

 



     
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