action 1Connaissances sur les processus au niveau du système sol-plante
Les meilleures pratiques agricoles peuvent-elles améliorer la productivité des plantes cultivées tout en intensifiant la séquestration du carbone dans les sols ? Existe-t-il des seuils de saturation des quantités de carbone dans un sol? Le système racinaire peut-il agir sur le stockage du carbone dans les sols ? Quel est l’impact de pratiques agricoles sur le bilan GES et sur les émissions négatives par la séquestration du carbone dans les sols ?
1.1: Evaluer les pratiques agricoles permettant d’accroître l’efficience d’utilisation des nutriments et de l’eau à l’échelle du champ.
Objectif principal :Etudier différentes pratiques qui permettent potentiellement d’augmenter la productivité des cultures et les entrées de carbone dans les sols, par une augmentation de l’efficience d’utilisation des nutriments et de l’eau par les plantes.
Objectif spécifique :
Evaluer la productivité de systèmes de culture. Evaluer l’amélioration de l’efficience d’utilisation de l’eau et des nutriments pour augmenter la productivité primaire. Prédire où et quand plus de carbone et d’azote sont stockés dans le sol et comment ceux si interagissent avec la matière organique native du sol
Matériels et méthodes: Expérimentations en cours sur les stations expérimentales ou les exploitations agricoles, en France (DIAMS, Restinclières, Vézénobres), Sénégal (OPSEN Niakhar), Zimbabwe (CIMMYT « long term trials ») et Kenya (Integrated soil fertility management long term experiments). Soil carbon and nutrients measurements. Soil plant modelling (STICS, )
1.2: Analyser le carbone du sol et sa stabilité sous différents systèmes de culture
Objectif principal: Evaluer l’efficience des entrées de carbone pour augmenter la séquestration du carbone sous différentes conditions climatiques et sous différentes pratiques agricoles
Objectif spécifique :
Evaluer le potentiel de stockage et le déficit de saturation dans des sols cultivés selon les conditions pédo-climatiques. Déterminer les formes labiles et resistantes du carbone organique du sol sous différentes pratiques et conditions pédo-climatiques.
Matériels et méthodes : Utilisation du concept de déficit de saturation basée sur les teneurs en carbone dans la fraction fine (Feller and Beare 1997, Hassink 1997). Mesures des matières organiques particulaires (POM) et du carbone facilement minéralisable (Balesdent et al 1998). Mesure des pools de carbone par différents indicateurs comme le carbone oxydable par le permanganate (POXC (Hurisso et al 2016) pour par la méthode Rock Eval Pyrolysis (Saenger et al 2015, Sebag et al 2016). Echantillonnage des sols dans des parcelles cultivées et non cultivées en lien avec les autres taches.
1.3: Analyser le lien entre l'augmentation de la productivité des plantes et les changements de SOC par la dynamique des racines
Objectif principal: évaluer la contribution potentielle des racines sur la séquestration du carbone dans les sols dans les systèmes de culture et agroforestier
Objectifs spécifiques : évaluer la contribution des racines aux apports organiques totaux dans le sol par la production, la mortalité et la minéralisation de la biomasse racinaire ; mesurer le taux de décomposition des racines et de stabilisation du carbone dérivé des racines à différentes profondeurs du sol par rapport à la couche arable, en fonction des conditions édaphiques ; évaluer le devenir de l'origine du carbone racinaire en fonction des conditions édaphiques et des espèces végétales.
Matériels et méthodes : Installations expérimentales pour sonder et surveiller la biomasse racinaire, la production de racines et estimer le renouvellement des racines in situ dans des conditions de terrain en France (DIAMS) et au Sénégal (Faidherbia flux). Les activités des racines et des communautés microbiennes du sol seront liées aux stocks et aux flux de C du sol mesurés le long des profils du sol sous diverses cultures. La distribution de la densité des racines grossières et fines sera évaluée par échantillonnage destructif. Des minirhizotrons équipés de scanners automatiques et de sacs de litière racinaire seront utilisés pour évaluer le renouvellement des racines. La composition biochimique de la matière organique du sol sera déterminée par pyrolyse Rock-Eval. Un échantillonnage destructif et des conditions contrôlées seront utilisés afin de mesurer l'effet « priming effect » et l'activité catabolique des communautés microbiennes du sol sur l'ensemble du profil du sol.
1.4. Base de référence des sols et des écosystèmes pour le bilan des GES
Objectif principal: établir le bilan de carbone du sol en fonction de l'utilisation des terres
Objectifs spécifiques :
Fournir des données sur les stocks et les flux de C. Évaluer les flux de GES à l'interface sol-plante-atmosphère (limité aux sites du Sénégal et de la France).
Matériels et méthodes : l'échantillonnage sera conçu pour couvrir l'hétérogénéité des utilisations des terres, des types de sol et des pratiques agricoles après la stratification du paysage à l'aide d'images de télédétection (voir également le WP3.1). Le SOC (0-30 cm de profondeur) sera évalué sur la base de modèles de calibration construits par spectroscopie IR contre analyse de la combustion sèche (CHN). Les mesures de la densité apparente feront partie des inventaires des sols pour chaque situation. La version améliorée du protocole complet d'émission de GES proposée par (Assouma 2016) sera mise en œuvre sur les principales unités paysagères de chaque site. Ce protocole comprend :
des mesures à la surface du sol avec des chambres automatiques et multiplexées (Sénégal ; DIAMs/FR) des flux de CO2, et de N2O pendant une année complète en France et au Sénégal
des mesures d’émissions de CO2 et de H2O mesurées à l'échelle d'un écosystème (Sénégal) par eddy-covariance. Trois tours de flux sont disponibles pour les mesures de CO2 (bilan net de C de l'écosystème, photosynthèse brute, respiration de l'écosystème) et d’H2O (évapotranspiration) s'appliquant (i) à l'ensemble du système agro-silvo-pastoral ; (ii) au mil pur ; (iii) à l'arachide pure.
Lorsqu'ils ne sont pas mesurés dans certains sites, les facteurs d'émission proposés dans la littérature seront utilisés.
Dans tous les sites, l'accumulation totale de C dans la biomasse naturelle sera évaluée à l'aide de relevés in situ et d'équations allométriques spécifiques disponibles dans la littérature pour les principales espèces rencontrées dans la région
