SOERE F-ORE-T

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Submitted on 5 Jun 2020

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SOERE F-ORE-T

Laurent Saint-André, Guy Landmann

To cite this version:

Laurent Saint-André, Guy Landmann. SOERE F-ORE-T. Assemblée générale Gip ECOFOR, Groupe- ment d’Intérêt Public ”Ecosystèmes Forestiers” (GIP ECOFOR). Paris, FRA., Jul 2013, Paris, France.

36 p. �hal-02802899�

SOERE F-ORE-T



Un SOERE, Système d’Observation,

d’Expérimentation, sur le long terme, pour la

Recherche en Environnement issu en 2011d’un ORE, Observatoire de Recherche en

Environnement, labellisé en 2002



Support de projets « transversaux » (multi-sites) : exemples de Allo-C et FERMISOL :

investissements matériels & intellectuels financés par ECOFOR

Laurent-Saint-André Ecofor/INRA et Guy Landmann, Ecofor

http://w w w .g ip-ecofor.org/f-o re -t/

Forêt tropicale humide Hêtraie tempérée Plantation de Douglas

Assemblée générale Gip ECOFOR 10 juillet 2013

ACTEURS ET BAILLEURS DE FONDS (NATIONAUX) Coordination de F-ORE-T est assurée par le GIP Ecofor

Responsable scientifique: Laurent Saint-André (Ecofor/Inra/Cirad) Suivi administratif: Guy Landmann (Ecofor)

Administrateur du système d'information et du site web : Damien Maurice (Ecofor/Inra)



Co ntexte



Un historique au moyen/long court: création du réseau RENECOFOR en 1992 et premiers financements des sites ateliers par ECOFOR en 1995



Volonté de s truc turer l'effort de rec he rche sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers dans leur complexité et dans le contexte des changements globaux (et suite de l’épisode « pluies acides»)



Volonté des pouvoirs publics et des gestionnaires forestiers de fo nde r la ge s tion durable d'éc os ys tème s dont les fonctions environnementales sont très importantes de contribuer à ces défis planétaires



Objectif s cie ntifique  ^:



comprendre le fo nc tio nne me nt de c e s é c o s ys tè me s en analysant, notamment, les stocks et flux de c arbo ne , d’e au e t d’é lé me nts

miné raux



évaluer leur ré po ns e à de s mo dific atio ns , qu’elles soient lentes ou

rapides, naturelles ou anthropiques (climat, sylviculture

changement d’usage des terres).

Forêt tropicale humide Hêtraie tempérée Plantation de Douglas

SOERE F-ORE-T Co ntexte et

o bjec tifs

Plantations de Pins et d’Eucalyptus Taillis de Chêne verts

Combinaison originale de

sites très instrumentés

(monitoring et expérimentation)

Et deux

réseaux de placettes

permanentes moins instrumentées mais plus nombreuses

(monitoring)

SOERE F-ORE-T Le

dis po s itif

Plantations de Pins et d’Eucalyptus Taillis de Chêne verts

Cycles biogéochimiques

écosystèmes forestiers: circulation et immobilisation des éléments (C, N, minéraux) dans le sol et la végétation

Dépôts atmosphériques

Matière organique du sol

Litières, récrétion

Litières souterraines

Prélèvements, impact sur la croissance

Drainage Fertilisation

Fixation de N Atmosphérique

Décomposition de la litière

Biomasse, immobilisation

Roche Sol Atmosphere

Minéralisation

Vegetation

Micro- organismes

Altération

Minéraux du sol

Exploitation

Solutions du sol

Gaz du sol

… et

flux d’eau et d’énergie

SOERE F-ORE-T Le dis po s itif



Une forte ins trumentatio n in situ :



Un no yau « dur » avec une tour à flux et /ou un dispositif lysimétrique complet



Des manipulatio ns d’é c o s ys tè me s , instrumentées et également suivies sur le long terme (exclusion de pluies, manipulation de la matière organique du sol, etc…)



Environ 80 à 300 capteurs par site

FLUX TOWERS

IN SITU LABELLING EDDY

COVARIANCE

CONTROLLED PRECIPITATIONS

Plantation d’hévéa Système Agro-forestier Café - Erythrine

ROOT PROSPECTION

THROUGHFALL

STEMFLOW

ZERO TENSION LYSIMETERS, and

TENSION LYSIMETERS

SOERE F-ORE-T Le dis po s itif

SOERE F-ORE-T Ins ertio n au s ein des dis po s itifs natio naux et

internatio naux

SOERE F-ORE-T

ANAEE-S (tous s ite s)

EXPEER ICOS

ICOS - Ecos ystè me s

(s ites flux C) Europe ESFRI

Infrastructures nationales

Xylofore s t (Lande s )

CEBA (Guyaflux,

Guyafor) Equipex

et Labex COTE

(Lande s )

AR BR E

(site s gé ré s par le s é quipe s nancé e nne s,

7/15) + Re ne cofor

Mondial FLUXNET

SOERE F-ORE-T Production

s cientifique

43 doctorant(e)s

386 papiers (dont Nature, Science, PLOSone)

28% articles inter-sites (mais pas encore à puissance maximum)

Un grand nombre de revues différentes: Forest Ecology and Management (35), Agricultural and Forest Meteorology (22), Biogeosciences (19), Remote Sensing of Environment (13), Geoderma (7),

0 10 20 30 40 50 60 70 80

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Nombre de publications / an

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Observation et Analyse

des processus

Variabilité spatiale et temporelle

Changement d'echelle

Changement d'usage des

terres

Effet des essences

Reponse à la sylviculture

Reponse au climat

Modélisation Télédétection Méthodologie

Proportion par catégorie ^2002-2005

2006-2009 2010-2013

Nombre de publications / an

80 60 40 20 0

Proportions par categories

Observation et analyse des processus

Modelisation

Response à la sylviculture et au climat

SOERE F-ORE-T Finance s

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Un budge t d’inve s tis s e me nt trè s co ns équent : 0,5 – 1 M €



150 à 250 K€ pour une tour à flux (et son montage)



100 à 250 K€ pour les équipe ments (tours à flux ou dispositifs lysimétrique)



100 à 130 K€ pour l’alime ntation é le c trique



100 à 200 K€ de s alaires pour la mise en place du dispositif Sources = Projets, Instituts



Un budge t annuel (fo nctionnement e t reno uve lle me nt des é quipements ) en 4 vo le ts :



Soutien des organismes



Soutien récurrent par ECOFOR (contributions membres)



Soutien ORE/SOERE: Labellisation (ORE 2003 à 2007, puis SOERE 2010 et 2011)



Projets (ONF, ADEME, ANR, Region, etc..) avec notamment réponses groupées aux

« gros » appels d’offre (ex: KBBE, EQUIPEX, Labex, Infrastructure)

CIBLE MOYENNE pour le fonctionnement = 1/5 organismes, 1/5 Ecofor, 1/5 des Ministères/ INSU (labels), 1/5 fonds européens (ex : Feder, ULCOS, CarboAfrica, Climafrica, IMMEC), et 1/5 de divers

SOERE F-ORE-T Fo nds réc urre nts et

inves tis s ements réalis és

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

TOTAL GENERAL (Fonctionnement + Equipement)

Sites

Total Fonds alloués 2013

Total Fonds alloués 2012

Total Fonds alloués 2011

Total Fonds alloués 2010

Somme depuis Label SOERE

Pointe-Noire 6 10 32 14 62

Puechabon 22 21 24 11 78

Landes 8 14 28 11 61

Fougeres 4 7 22 16 49

Breuil 8 14 27 14 63

Fontainebleau 22 7 56 8 93

Hesse 27 14 28 14 83

Font-Blanche 20 7 24 8 59

Guyalux 18 15 21 8 62

Renecofor 3 4 4 0 11

Itating 8 21 14 0 43

Rubberflu 3 11 4 0 18

TTCR MoyenVic 3 4 4 0 11

Tassements 24 7 7 0 38

Montiers 17 7 7 0 31

CoffeeFlux 4 14 7 0 25

Guyafor 25 13 28 0 66

Total 222 190 335 104 851

dont SOERE Allenvi 145 60 200- 405

dont GIP - 130 135 104 369

dont ANAEE-S 78 - - - 78

928 k€ (ministères + GIP) sur la période 2003-2009

= soit + 61% de budget annuel pour la période 2010-2013

Montant annuel acquis pour 8 ans (2013-2020) Total ke % Investissements pour standardiser et

améliorer les mesures réalisées sur F-ORE-T (projet Hydro-PRI, soutien aléas, upgrade

ICOS et ANAEE-S) 317 78%

Acquisition pour sites et réseaux nouveaux

(renforcement du dispositif) 67 17%

Annimation scientifique et Investissements pour le Système d'information

21 5%

Total 405

Répartition des fonds investissement ALLENVI

Effet levier : Pro mo tio n de

reche rches multi-s ites au niveau mo ndial

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

SOERE F-ORE-T : Ex de rés ultats :

deux pro jets trans vers aux – Allo-C et Fermis ol

Allocation du Carbone (Allo-C)

Fertilité minérale des sols forestiers

(FERMISOL)

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Essences

Biote du sol

Gestion forestière

Climat

Age du peuplement

Utilisation historique

Matériau parental Apports

anthropiques

Fertilité chimique

des sols

FERMISOL – la fe rtilité un c once pt c o mple xe



La fe rtilité minérale des s o ls fo res tiers : co nce pts ,

variables d’influe nce et o btentio n d’indic ateurs fiables

K. Hanson, J. Ranger et A. Legout

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Revisiter le concept de fertilité chimique de s s o ls (qu’est-ce que l’écosystème « pauvre » ou

« riche » ?). Définir des indicateurs fiables.



Etablir une typologie de fonctionnement des écosystèmes (cycle BIOgéochimique vs

BioGEOchimique).



Tester la généricité des indicateurs et de la typologie établis

Sites « haute résolution

»

Sites

« généralisation

»

RENECOFOR

FERMISOL – Obje c tifs du

pro je t

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Abreschviller Aubure 1 Breuil Gemaingoutte Kondi

Ardennes Bonhomme Fougères Itatinga Vauxrenard

pH C N

Al éch Ca éch Fe éch H éch K éch Mg éch Mn éch Na éch P disp K2O CaO MgO MnO Na

O P

O

Age du peuplement, texture, densité apparente , profondeur des racines

Analyses totalesEléments échangeab le

FERMISOL – Pro prié té du

s o l et humus

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

FERMISOL – Que lque s ré s ultats

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

1 10 100 1000 10000

Mg tot (Kg ha

-1 )

Mg exch (Kg ha^-1)

Abreschviller Ardennes Aubure 1 Aubure 2 Bonhomme Breuil Fougères Gemaingoutte Kondi

Vauxrenard 1

10 100 1000 10000 100000

1 10 100 1000 10000

Total P2O5

Available P₂O₅

 Pools totaux en fonction des pools échangeables

1 10 100 1000 10000 100000

1 10 100 1000

Ca tot (Kg ha-1)

Ca exch (Kg ha-1)

100 1000 10000 100000 1000000

10 100 1000

K tot (Kg ha

-1 )

K exch (Kg ha^-1)

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

1 10 100 1000 10000

Mg tot (Kg ha

-1 )

Mg exch (Kg ha^-1)

Abreschviller Ardennes Aubure 1 Aubure 2 Bonhomme Breuil Fougères Gemaingoutte Kondi

Vauxrenard

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

FERMISOL – Que lque s ré s ultats

 Effet de la taille du réservoir considéré



Cations échangeables (EBC) 0-70 cm et 0-profondeur des racines (95%)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Abreschviller Ardennes Aubure 1 Aubure 2 Bonhomme Breuil Fougères Gemaingoutte Itatinga Kondi Vauxrenard

EBC (Kg ha

-1 )

EBC 0-70 EBC 0- Root95%

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Rooting depth (cm)

95% rooting depth 70 cm depth

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

FERMISOL – Que lque s ré s ultats



Gradient de fertilité, indicateurs considérés individuellement

EBC, 0-10

cm

EBC, 0-70 cm

pH, 0-10 cm

C:N, 0-10 cm

Fougères 1 4 6 11

Gemaingoutte 2 2 8 5

Vauxrenard 3 1 3 1

Ardennes 4 6 7 2

Bonhomme 5 7 11 7

Aubure 1 6 5 10 3

Aubure 2 7 3 9 6

Abreschviller 8 9 4 9

Breuil 9 8 5 8

Kondi 10 10 1 10

Itatinga 11 11 2 4

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

FERMISOL – Que lque s ré s ultats



ACP: pH, C:N, EBC, Na

O, K

O 0-10 cm

 Combination d’indicateurs pour etablir un gradient de fertilité

1, 2

-3 -2 -1 0 1 2 3

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

F2 (24,65 %)

F1 (44,73 %)

Observations (axes F1 and F2: 69,38 %)

Abr Ard Aub Bon Bre Fou Gem Ita Kon Vau pH

C/ N

EBC)

K2O Tot)

Na2O Tot

MgO Tot)

Abr Ard

Aub Bon

Bre

Fou

Gem Ita

Kon

Vau

-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1

-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1

F2 (24,65 %)

F1 (44,73 %)

Variables (axes F1 and F2: 69,38 %)

10, 11

1, 2 4

3 5

6 7 8

9

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Allo -C – Allo cation du C dans le s arbre s

B. Caquet, Y. Nouvellon et O. Roupsard

Eucalyptus, Congo Cocotier, Vanuatu

Production totale 16.3 tC ha^-1 yr^-1 16.1 tC ha^-1 yr^-1

Allocation litière 4.7 tC ha^-1 yr^-1 14.1 tC ha^-1 yr^-1

= <



Analys e multi-s ite s de la partitio n de la NPP entre

o rgane s et s es c o ns équenc es s ur le des tin du C : vers

la plante o u vers le s o l

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Allo -C – Objec tifs du pro je t

 Analyse de la partition de la NPP entre compartiments de la plante sur une large gamme de NPP et de climat.

Quelle est la variabilité dans les schémas d’allocation à chaque compartiment? Dans cette variabilité, existe-t-il des priorités dans l’allocation de la NPP?

Quels sont les facteurs contrôlant la partition du C?

 Analyse de la partition de la NPP entre croissance, litière

Sur la quantité de C alloué aux différents compartiments de la plante quelle est la part de C alloué à la croissance (C conservé au sein de la plante), aux litières (retour de C au sol) ou aux exports (exploitation)

Quelles sont les conséquences de cette répartition sur le stockage de C

au sein de l’écosystème?

Allo catio n du Carbo ne (Allo -C)

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

3ays



gamme de NPP (production primaire nette) sur les sites disponibles dans la base de données

Allo -C – Le s s ites e t NPP

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Allo -C – Que lque s ré s ultats

Malgré les grandes variations de NPP, % d’allocation aux grosses racines (7-10%) est relativement stable

Dans conditions favorisant la NPP, la quantité de C alloué aux feuilles

n’augmente pas linéairement avec la NPP Mais le % d’allocation au bois ou aux

fruits augmente

Analyse des facteurs contrôlant l’allocation est en cours ainsi que l’analyse des résidus.

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Allo -C – Que lque s ré s ultats

Ecosystèmes qui allouent plus de C aux litières auraient tendance à accumuler plus de C dans le sol et les litières au sol ?

Growth

<

>

Besoin de comparer ce premier résultat obtenu à un âge donné (destin court

terme) avec des cycles complets (rotations, destin à long terme)

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Allo -C – Que lque s ré s ultats

CongoPF1 Balmoral Vanuatu Hesse BrasshaatOak Puechabon BrasshaatPine Barbeau Yenisey

Ct

Ct ~ Cmax Rh

Ct ~ Cmax Rh

I

I incorporé I non stabilisé ? I

Rh

G/L > 1 G/L < 1

Courbe de Covington (Yanai et al. 2003)

Soil C saturation model (Stewart et al. 2007)

SI SOERE X Gestion des

utilisateurs

Gestion des droits

Messagerie

Authentification Soumission des

données

Gestion des résultats d’extraction Synthèse des

données

Noyau =

Partie générique

Module

« Tour à flux »

(mécanique d’intégration et d’extraction)

Module

« climat du sol » (mécanique d’intégration

et d’extraction)

Partie modulaire

Fonctionnalités du système d’information

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Merci pour votre attention!

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert

Site Elevatio

n

Mean annual preciptation

Mean T

(C°) Bedrock Soil type (WRB) Abreschviller, Vosges 400 1250 8,5° Vosgian sandstone Dystric cambisol Monthermé, Ardennes 390 1100 8° Blue-grey phyllites Dystric cambisol Aubure 1, Vosges 1080 1400 8,5° Brézouard granite,

strong hydrothermal alteration

Dystric cambisol

Aubure 2, Vosges 1080 1400 8,5°

Brézouard granite, weak hydrothermal

alteration Podzolic cambisol Bonhomme, Vosges 1100 1544 5° Valtin leucocrate

granite Podzolic cambisol Breuil, Morvan 650 1280 9° Vire type granite Dystric cambisol Fougères, Bretagne 175 868 12,9° Vire type granite Dystric cambisol Gemaingoutte, Vosges 650 1120 8,5° Varied lithology gneiss Dystric cambisol Itatinga, São Paulo,

Brazil 850 1370 19,2° Detritic sands Ferralsol

Kondi, Pointe-Noire,

Congo 100 1200 25° Continental sands Ferralic Arenosols

Vauxrenard, Beaujolais 770 1000 7° Vosges Volcanic tuf Dystric cambisol

Hesse, Moselle 300 885 9.5° Sandstone

RENECOFOR network sites

S ite s « h au te r és ol ut io n »

FERMISOL – Les s ites

Sites « généralisation »

Système d’information des SOERE

Solution mutualisée / Dispositif ecoinformatique ORE de l’INRA

Cellule technique (Orléans, Infosol)

Réseau de correspondants Représentants techniques et ou scientifiques de chaque SOERE

FORET : Fonctionnement des écosystèmes forestiers

GLACPE : Grands Lacs Perialpins

ACBB : Agro-ecosystèmes, cycles biogéochimiques et biodiversité PFC : Petits fleuves côtiers

PRO : Produits résiduaires organiques

Noyau

SOERE X

SOERE 1X, Y, Z et liens entre eux

Module

« Tour à flux » Module

« Zooplancton Module »

« Chimie »

Module

« Tour à flux »

Module

« Chimie » Module

« sondes lac » Module

« météo »

Noyau Noyau

SOERE Y SOERE Z

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Supprimer la version du jeu de

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Système d’information – SOERE Forêt > Fonctionnalités du SI

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Importance d’une Charte – récemment adoptée - qui règle le fonctionnement du SOERE, sa gouvernance, et en

particulier les questions relatives au partage des données !

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Un des gros chantiers – Infrastructure ANAEE-S

Titre du projet en français :  

Infrastructure nationale “Analyse et  d’expérimentation sur les écosystèmes – Service”

Project title in English 

Analysis and Experimentation on Ecosystems – Service

Coordination

Jean CLOBERT , CNRS, Station d’Ecologie Expérimentale de Moulis André CHANZY, INRA, EMMAH, UMR 1114

Requested funding:

Phase 1 (2012-2015) 9,753,607 € Phase 2 (2015-2020) 4,427,734€

Scientific area

Ecology, agronomy, ecosystem biology, evolutionary biology, complex system

analysis

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Un des gros chantiers – Infrastructure ANAEE-S

Overall project  structure

Ecotrons de Montpellier et

Ile de France

3SEMI-NATURAL experimental platforms CEREEP-PLANAQUA (CNRS), SEEM-Métatron (CNRS) and the U3E-Aquatic Platform (INRA).

SOERE F-ORE-T (14), ACBB(4), PRO (3), GLAPCE (1)

BEF, UREP, EEF [EFPA]

GENOSOL, PESSAC [EA]

ECO-INFORMATIQUE INRA (Capsis, Record, Sol Virtuel) + CMTB (CNRS)

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Un des gros chantiers – Infrastructure ANAEE-S

In-Natura long-term observation and experimentation systems

ANAEE-S will :

Provide maintenance facilities for F-ORE-T and will contribute to the renovation of two buildings for SAJF

Contribute to the development of off shore aquatic mesocosm platform for GLAPCE

Develop facilities on SOERE PRO experimental platform (croplands) to host further experimental devices (electricity power, bungalow, cooling and freezing capacity) and provide continuous acquisition of GHG on site

Completion of the canopy Operating Permanent Access System COPAS and installation of a sensor grid in Les

Nouragues in French Guyana

SOERE F-ORE-T

Futaie de chêne et sous-

étage de charme Mélange pin d’Alep – Chêne vert



Un des gros chantiers – Infrastructure ANAEE-S

Innovative devices and platforms for in situ analysis and for the microbiological compartment

ANAEE-S will :

Provide a MobileLAB (i) to characterize sites (soil, vegetation, water)- tests in situ in node 2 and 3 and application in a large range of ecosystems, (ii) to perform targeted experiments (hotspots and hot moment), and (iii) to host innovative techniques

Develop innovative and shared instruments (VOC signature of thje microbial communities measured by Proton Transfer Reaction-Mass spectroscopy (PTR-MS) method; continuous measurement of stable isotope of CO2 (δ13C) from soil efflux using The Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) Develop Microbiology analytical platforms for environmental matrix (soil, water, sediment), including biodiversity characterization (genetic and genomic tools) and the biochemical characterization

(biochemical tools)