Offre de thèse – Effet de la sécheresse sur le fonctionnement biogéochimique d’un écosystème forestier – Interactions entre les flux d’eau, d’éléments et de gaz dans la colonne atmosphère-végétation-sol-régolithe (OT136)

Directeurs de thèse:

Marie-Pierre Turpault, BEF, INRA, centre Grand-Est, Champenoux

Philippe De Donato, GeoRessources, Université de Lorraine, Vandoeuvre-lès-Nancy

Mots clés : expérience de sécheresse ; écosystème forestier ; cycle de l’eau, des nutriments et du carbone ;  adaptation des arbres ; production de bois

Ecole doctorale : SIRENA - Science et Ingénierie des Ressources Naturelles

Date limite de candidature : 15-06-2019 (pourra être prolongée jusqu’à la sélection d’un candidat)

Candidature : Une lettre de motivation, un CV, le relevé de note des M1 et M2 (ou des 3 années d’école d’ingénieur),  lettres de recommandation. Les candidats retenus seront auditionnés du 17 juin au 5 juillet 2019.

Date de début : 01-10-2019

Cette thèse de doctorat fait partie du projet de recherche DEEPSURF : http://lue.univ-lorraine.fr/fr/impact-deepsurf

Résumé court

Afin d’anticiper la réponse de l’écosystème forestier aux changements climatiques futurs, une expérience de sécheresse printanière et estivale in situ est réalisée sur plusieurs années. L’objectif de cette thèse est de quantifier les stress hydrique et nutritifs et les conséquences sur la production de biomasse, de déterminer les adaptations du peuplement pour réduire ces stress et de  mesurer l’évolution du stockage de carbone dans le sol et l’écosystème. Pour répondre à ces questions, un suivi biogéochimique mensuel et annuel de l’eau, du carbone, des nutriments et des éléments bénéfiques sera effectué à l’aide de nombreux capteurs implantés dans l’expérience (suivis de la croissance des arbres et des transferts d’élément, suivi de la chimie des solutions et des flux ; suivi des retombées de litières ; suivi des stocks d’éléments dans le sol et de la respiration).

Résumé long

Les écosystèmes forestiers sont au cœur des enjeux actuels tel que les changements climatiques, de transition énergétique et de préservation des ressources. Les forêts rendent des services socio-économiques (production de bois,…) et environnementaux (stockage carbone,…) qui pourraient être menacés par les changements climatiques comme l’augmentation de sécheresses au printemps et en été. En effet, ces sécheresses peuvent induire des stress hydrique et nutritifs qui peuvent affecter la production de bois et le stockage de carbone dans le sol. Si certains aspects des effets de ces sécheresses ont été bien étudiés, il y a encore peu d’informations sur son impact sur la circulation des éléments nutritifs entre le sol-l’atmosphère et les compartiments annuels et pérennes de l’arbre (Gessler et al., 2016).

Les objectifs de cette thèse est donc de quantifier les stress hydrique et nutritifs induit par les sécheresses printanières et estivales et leur conséquence sur la production de bois et l’économie, de déterminer les adaptations des arbres pour réduire l’effet de ces stress et de mesurer l’effet de ces sécheresses répétées sur le stockage de carbone dans le sol.

Ce projet va s’appuyer sur un dispositif sécheresse qui est en cours de construction dans une hêtraie adulte du nord-est de la France développé sur un calcisol. Il est constitué d’une placette où va être appliquée une sécheresse totale durant 2.5 mois par an et d’une placette témoin. Ces placettes sont fortement instrumentées afin de suivre l’humidité et la température du sol, la chimie des pluies, des pluvio-lessivats et solutions du sol ; la production de CO₂ dans le sol, les stocks d’éléments dans les sols, la croissance des arbres et la chimie des compartiments pérennes et annuels de l’arbre, les quantités et la chimie des retours au sol.

Cette thèse est organisée en trois tâches :

1. Quantification de la production et de la perte de nutriments comprenant un suivi mensuel de la chimie des solutions, une modélisation hydrique et un calcul des flux mensuels et annuels de production et de perte par drainage.
2. Quantification du prélèvement, de l’utilisation et du recyclage des nutriments prélevés comprenant des mesures de croissance et une modélisation de la biomasse produite, un suivi de la quantité et de la chimie des feuilles et des racines fines et des mises en réserves à l’automne ainsi que le retour au sol du carbone et des nutriments via les litières.
3. Quantification de l’évolution du carbone du sol comprenant un suivi de la respiration du sol, une recherche des mécanismes de contrôle de la production de CO₂ et un bilan entrées/sorties du C dans le sol.

Profil du candidat

Le candidat devra être motivé et autonome avec une solide formation en géosciences. Master M2 en Science du sol, Géochimie ou Ecologie avec un fort intérêt pour les interactions Sol-Plante

• bonne aptitude au travail en équipe et attrait pour le travail de terrain
• excellente capacité rédactionnelle
• maîtrise de l’anglais

Le descriptif de l’offre est téléchargeable ici.