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Impacts de la tempête du26 décembre 1999 sur les flux de
carbone d’une hêtraie
André Granier1, Jérôme Ngao1, Claude Nys2, Denis Loustau3
1. UMR INRA-UHP Écologie et Écophysiologie forestières
2. Unité de Recherches sur les cycles Biogéochimiques
INRA Nancy
3. Unité EPHYSE INRA Bordeaux
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
1/ Bilan carbone = Assimilation photosynthétique + RespirationNEE = GPP + Reco GPP < 0 Reco > 0
et Reco = Rs + Rb (ª2/3 ª1/3)
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005rappels : bilan de carbone
2/ Perturbation écosystème ‡ effet sur :GPP cf. LAI, lumière, eau, …Rb cf. biomasse vivante, …Rs cf. nécromasse sol, température, eau, GPP, …
3/ Projet présenté ici : mesures directes sites-ateliers :Hesse ™ perchis hêtre partiellement touché
™ parcelle hêtre détruiteBray et Bilos ™ pinède landaise
(F-ORE-T, Carboeurope)
assimilation brute
13.4
respirationaérienne - souterraine
3.7 6.7
(en t C . ha-1. an-1)
Le cycle du carbone dans les écosystèmes forestiersexemple de la forêt de Hesse, année 1999
flux net annuel de carbone
3.0
Stock C biomasse aérienne
Stock C biomasse souterraine
état des connaissances Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
Variation du bilan net de carbone annuel dans différentes forêtsfeuillues européennes (programme Euroflux 1996-1999)
0
2
4
6
819
96
1997
1999
2000
1996
1997
1996
1997
1997
1998
1993
1997
1998
sto
ckag
e n
et d
e ca
rbo
ne
(to
nn
es C
/ha)
année
HesseF
SoroeDK
Viels.B
Collel.I
KielD
Gunn.IC
état des connaissances Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
Granier et al. (2002)
Zone d’étude 1 : la forêt de Hesse après la tempête du 26 décembre 1999
vol ARAT (CNES) juin 2000
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
200 m
maximumde vitessedu vent :
> 160 km/h
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
200 m
La forêt de Hesse après la tempête du 26 décembre 1999
0
5
10
15
20
25FC_1998
FC_1999
FC_2000
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005effet sur l’assimilation photos.
vol ARAT (CNES) juin 2000
mesures directes de respiration du sol :contrainteséchantillonnagepériodicité
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005effet sur la respiration du sol
Hesse 1
Hesse 3
0
36
9
1215
18
246 260 274 310 323
Jour julien
Tem
pér
atu
re s
ol (
°C)
**
**
1°C à 3°C d’écart
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
246 260 274 310 323Jour julien
H v
olu
miq
ue
sol * * * * *
Écart de 3% à 16% d’HV
Différence de 23% à 40%
02468
101214
246 260 274 310 323
Jour julien
*
**
Res
p. s
ol
( mm
ol
m-2
s-1
)
Hesse 1
Hesse 3
Respiration du sol : mesures Hesse 1 et 3Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
respiration du sol sur un échantillon de placettes (forêt de Hesse)
0
1
2
3
4
5
6
P73 P75 P91 P93P10
6P12
8
90ANS
P143
P24 P35 P32 P45 P53 P52
code placette
Rs
(m
mo
l m-2
s-1
)
moyenne
placettestémoins
placettesendommagées
variations spatiales
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
• mesures de biomassessouterraines (C Nys);• vitesse dedécomposition ?
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005nécromasse racinaire
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
01/05/00 01/07/00 31/08/00 31/10/00 31/12/00 02/03/01 02/05/01 02/07/01 01/09/01
Date
Fc
(mm
ol m
-2 s
-1)
Le site après coupe rase (Bilos) est une source de ~ 200 gC .m-2.an-1
Le site de 30 ans (Bray) est un puits de ~540 gC .m-2.an-1 (Berbigier et al., 2001)
Coupe rase de Pin maritime
Cas du site de Bilos (33)
Kowalski et al. Global Ch Biology 2004
Flux de CO2 au-dessus d’une couperase (Bilos) comparéà une parcelleintacte (le Bray)dans les Landes deGascogne
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
Le Bray Bilos
Bilan de fertilitépertes de C et N :
par la décompositionpar les solutions du sol
et par les solutions du solpar la décomposition : CO2
site atelier de Fougères
Distribution de l'Azote
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
0 5 10 15mg/l
Azote avant tempête
Azote après tempête
Distribution du carbone
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
0 50 100 150mg/l
Carbone avant la tempête
Carbone après la tempête
+ de pertes de Nitrates+ de dégagement de CO2
- de C en solution
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
2003 Hesse 1 Hesse 3
GPP -16 ª -5
Reco 11 ª 8
NEE (=GPP+Reco) -5 ª +3
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
en t C ha-1 an-1
bilans :futaie vs. coupe rase
+2-5.4 NEE
BilosLe Bray2000-2001
Effets de l’âge et de la sylvicultureLes flux nets de C au cours du cycle de vie de l’écosystème
- vieux peuplements : productivité faible- âge d’équilibre du bilan : dépend de la productivité primaire
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005
Conclusion¸ cas des parcelles peu touchées (0-40 %?) : peu de conséquences.¸ parcelles détruites augmentation de l’effet source de C :
- effet immédiat sur Rsol : flux dans Hesse 3, 30 % à 65 %plus faible que dans Hesse 1 selon les dates. Effet probable desdifférences de biomasse racinaire et de compaction du sol. Mais GPPest annulé.
- effets différés (N années?) :dégradation des systèmes racinairesdécomposition des bois morts : cinétique
140 Mm3 ‡ 101 Mt de m.s. ‡ ª 50 MtCémissions C fossile en France ‡ ª 110 MtC/an
¸ mais aussi perturbations profondes dans le cycle de l’eau, cf.Fougères.¸perspectives : établir les bilans annuels dans Hesse 3 par mesuresdes corrélations turbulentes ; report cf. problèmes techniques.
Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005