ECOSFIX 2011 / 2014
Services écosystémiques des racines - redistribution hydrique, séquestration du carbone et fixation du sol.

Le contexte

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Une grande partie des cultures mondiales pousse sur des collines dont on a abattu la forêt originelle avec pour conséquences :

• Appauvrissement des horizons de sols (érosion)
• Instabilité gravitaire et glissements de terrain
• Diminution de la surface arable disponible et pression des populations sur des surfaces dites "fragiles"
• Baisse du potentiel de séquestration de CO2
• Augmentation des émissions de CO2 (stockées par les végétaux et le sol)
• Réduction de la biodiversité
• Pollution des eaux

Dans ce contexte environnemental, social et économique, ECOSFIX s'inscrit comme un projet de recherche innovant, réunissant une équipe pluridisciplinaire sur 4 sites répartis sur 3 continents (France, Laos, Costa Rica) qui se propose de mieux comprendre les cycles du carbone et de l'eau dans les systèmes agroforestiers sur des terres inclinées. le projet apportera à terme les données nécessaires pour étalonner des modèles de quantification du carbone, d'érosion et de stabilisation des terres inclinées dans différents types de systèmes agroforestiers sous différentes latitudes.

Objectifs

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ECOSFIX est un projet multidisciplianire de recherche fondamentale, financé par l'ANR ayant pour objectifs d'évaluer les services éco-systémiques liés au fonctionnement racinaire sur des problématiques d'érosion, de séquestration de carbone et de redistribution hydrique.
Applications : fournir un outil d'aide à la décision sur des systèmes de productions agro-écologiques performants en terme de préservation des sols et de séquestration de carbone.

Les sites

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• COSTA RICA
Agroforesterie tropicale (Erythrina / Caféiers) en savoir plus

Aquiares, Costa Rica


Un bassin versant d'1 km² composé de caféiers, ombragé de façon homogène par de grands Erythrina poeppigiana est situé à Aquiarès, une des plus grandes plantations de caféiers du pays, certifiée « Forêt tropicale humide », située sur les pentes du volcan Turrialba, entre 1020 et 1280 m d'altitude, très influencée par les conditions climatiques de la côte caraïbe, dépourvue d'intense période sèche. Le bassin versant est équipé d'instruments de mesure : minirhizotrons, canalisations automatiques des mesures de débit, pluviomètres, sondes déterminant l'humidité du sol, piézomètres, turbidimètres, capteurs de flux de sèves et tour de covariance Eddy (pour les mesures de H2O et de CO2).

• FRANCE (Chamrousse)
Protection des forêts subalpine / régénération naturelle en savoir plus

Chamrousse, Isère, France


La dynamique de croissance racinaire fait l'objet d'une étude en cours dans une forêt adulte, mixte, naturellement régénérée d'épicéas de Norvège (Picea abies (L.) Karst.) et de sapins blancs (Abies alba Mill.) qui poussent à 1730 m d'altitude (Bachat-Boulod forest, 45° 06' 16'' N; 5° 53' 07'' E). L'épicéa de Norvège y est dominant et pousse en ilots avec de larges espaces entre les ilots où la densité racinaire est faible et la stabilité de la pente est compromise. Les dynamiques de régénération des deux espèces font l'objet d'un suivi dans le cadre d'un projet européen du Cémagref, coordonné par l'INRA (projet européen BACCARA). Cette forêt domaniale protège contre le mouvement des substrats et est située au sein d'une zone touristique de sport d'hiver. La végétation du sous-étage est dominée par les espèces suivantes : Rhododendron ferrugineum L., Vaccinium myrtillus L. et Vaccinium vitis-idaea subsp. vitis-idaea, Prenanthes purpurea L., Campanula rotundifolia L., Campanula rhomboidalis L., Hieracium umbellatum L., Gentiana lutea L., Potentilla erecta subsp. erecta, Luzula sp., Alchemilla sp. et Avena sp.

• FRANCE (Restinclières)
Agroforesterie médittéranéenne (Noyers / céréales) en savoir plus

Restinclières, Hérault, France


Le Domaine de Restinclières est le site expérimental principal en Europe. Il est situé à 15km au nord de Montpellier (43,42°N - 3,51°E) et a été mis en place en 1995 par SYSTEM sur 54 ha de terres agricoles. Plus de 30 différentes espèces d'arbres sont en culture intercalaire avec des céréales sur des terres alluvionnaires et avec la vigne sur des terres en pente. Les sols alluvionnaires sont sujets aux crues soudaines et aux ruissellements intenses provenant des collines avoisinantes. Les sols en pente subissent un ruissellement important lors de pluies intenses méditerranéennes particulièrement à l'automne. Restinclières est une des sites clés de démonstration du réseau national d'agroforesterie géré par l'AFAF. Plusieurs modèles de compétition arbre-culture ont été développés et validés sur le site. Le climat est un climat sub-humide méditerranéen avec une température moyenne de 14,5 °C et des précipitations annuelles moyennes de 951 mm. Sur les sols alluvionnaires, le blé dur est en culture intercalaire avec le noyer hybride (Juglans nigra × Juglans regia NG23). La nappe phréatique souterraine temporaire joue un rôle important dans la prévision du schéma racinaire et du renouvellement, avec une variation de profondeur enregistrée entre 0,5 et 4,5 m. Même sur les sols alluvionnaires, la formation spontanée de terrasses a été observée en moins de 10 ans grâce aux lignes d'arbres. La dynamique du schéma racinaire des arbres et des cultures a été documentée depuis la plantation des arbres. L'humidité du sol, la densité des racines fines, le prolongement des grosses racines, la biomasse issue de l'arbre (souterraine et à la surface du sol), la productivité des cultures sont suivis depuis la plantation des arbres. C'est le site où le rôle du schéma des racines profondes sur l'agroforesterie a été démontré pour la première fois. (Mulia and Dupraz, 2006)

• LAOS
Agroforesterie tropicale (teck / riz) en savoir plus

Luang Prabang, Laos


Houay Pano a été choisi comme bassin versant de référence par le projet MSEC de la République Démocratique Populaire du Laos en 1998 (http://msec.iwmi.org). Le bassin versant Houay Pano a été sélectionné parce qu'il est représentatif d'une zone de cultures itinérantes, qu'il est accessible par la route et offre ainsi des facilités de transport. Il est situé près du village de Ban Lak Sip (102° 10' 2" E; 19° 50' 54" N; dans la province de Luang Prabang, au nord du Laos). Le bassin versant couvre une surface de 62 ha et 9 sous-bassins avec une utilisation des terres contrastée. La forêt primaire climacique à Diptérocarpacées a été défrichée à la fin des années 1960 et a été utilisée depuis lors pour la culture par une pratique de cultures itinérantes, sans intrant. La durée des jachères a diminué de 8,6 ans en 1970 à 3,2 ans en 2003 (Lestrelin et al., 2005; Lestrelin and Giordano, 2007). L'inventaire socio-économique et biophysique initial a été réalisé à la fin de 1998. On observe actuellement une érosion due à l'eau mais également des glissements de terrain. Le bassin versant est situé entre 400 et 800 m a.s.l. Le degré d'inclinaison du terrain est de 30%, variant entre 0 à plus de 100%. Le climat est un climat tropical humide à sec de mousson, avec une moyenne des précipitations annuelles d'environ 1300 mm/an. Les pluies sont fortement saisonnières, avec 77% des précipitations pendant la saison des pluies qui s'étale de mi-mai à mi-octobre, alors que la période de novembre à mars est assez fraîche et particulièrement sèche. Le système de drainage comprend un ruisseau pérenne de deuxième ordre, d'une longueur de 1200 m, de topographie irrégulière qui reçoit les eaux de divers ruisseaux éphémères.

Organisation du projet partenaires / missions

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• UMR AMAP Montpellier (Coordinator) / mission (english)
  

  - Coordination, dissemination, scientific overview. Identification of root traits for soil fixation. Management of Decision Support System. Expertise in fieldwork.
  - Numerical modelling of slope stability and root distribution in the soil over space and time.
  - Root growth over time and space (fieldwork and models). Modelling of root system architecture.
  - Developer of PlantN@te database
  - Determination of root ontogenetic stages
  - Soil and root data structure for root models. Developer of PlantExtract software.
  - Erosion processes. Stability of soil aggregates.
  

• CIRAD / mission (english)
  

  - Carbon sequestration. Root growth over time and space (fieldwork and models). Image analysis of traits. Expertise in Costa Rica.
  - C and hydrological balance at plant, plot and catchment level. Plant and ecosystem process modelling. P.I. of the Costa Rica experimental site
  

• CEFE / mission (english)
  

  - Identification of root traits for carbon fixation. Expertise in Mediterranean climate.
  - Root harvesting and traits determination
  - Expertise in trait data bases
  

• UMR SYSTEM Montpellier / mission (english)
  

  - Agroforestry in Mediterranean. Carbon sequestration; Rooting patterns dynamics
  - Linking biophysical and decision models in cropping systems
  - Site manager. Characterisation of root growth patterns and dynamics
  - Modelling of forests stands incorporating plasticity processes
  - Modelling environmental services
  - Computing and sensitivity analysis of models
  - Management of experimental plots
  

• BIOEMCO / mission (english)
  

  - Root growth over time and space. Soil and carbon fixation by roots. Development of best practice solutions. Expertise in Laos.
  - Soil physical characterisation
  - Root growth over time and space. Soil and carbon fixation by roots.
  - Pedology, Soil physical characterisation
  - Soil erosion, surface conditions, infiltration and runoff generation. Tropical expertise
  - Water isotopic geochemistry, hydraulic uplift, national and tropical expertise
  - Plant ecology, farming systems. Tropical expertise.
  - Field measurements, soil and root sampling, isotope geochemistry, tropical expertise.
  - Sampling and artificial O-H stable isotope tracing
  - Sampling, root water extraction, O-H stable isotope measurements
  - Sampling and geochemical tracing
  - Carbon isotopic geochemisty
  

• Cemagref / mission (english)
  

  - Role of vegetation in soil stability. Development of best practice solutions.
  - Numerical modelling of complex systems. Soil mechanics. Development of best practice solutions. Expertise in Alpine condtions.
  - Civil Engineer. PhD - HDR. Expertise in Risk Management and Soil Mechanics
  - Civil Engineer. Expertise in soil mechanics. Chief of Soil Mechanics Laboratory.
  

• AFAF / mission (english)
  

  - Managing the end-user group. Responsible for the electronic manual on "Guidelines for Improving Soil and Carbon Fixation in Different Forest Structures."
  - Carbon accounting in tree based systems. Responsible for the guidelines (video/web) documents. Synthesis of C sequestration budgets
  - Training for new plantation schemes
  - Contact with End-Users groups in France
  

• CATIE / mission (english)
  

  - Coordinating the electronic guidelines. Outreach.
  - Collation of soil water monitoring data in Costa Rica. Outreach.
  

Mission d'AGROOF au sein d'ECOSFIX

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la mission d'AGROOF consiste à encadrer les actions de vulgarisation scientifique du projet.
AGROOF réalisera notamment, en étroite collaboration avec l'AFAF des documents audiovisuels, illustrant l'ensemble des étapes du projet, de la mise en place des protocoles jusqu'au traitement des résultats et leurs applications sur le terrain.
objectif : sensibiliser et informer un public d'agriculteurs et/ou de collectivités, à la conduite de systèmes de cultures alliant productivité et services écosystémiques dans une problématique liée à la séquestration du carbone et l'érosion des sols.

Répartis sur 4 sites, le film sera composé d'images et de vidéos tournés par les partenaires du projet présents sur place, auxquels s'ajouteront des séquences spécifiques tournées directement par des membres d'AGROOF et de l'AFAF.
Conçu comme un document de vulgarisation en direction des agriculteurs et des collectivités, en plusieurs langues et pour différents pays, le choix du web documentaire s'est imposé.
Par ses possibilités d'entrée multiple sur le fil d'une narration simple et courte, le web documentaire remplit toutes les fonctions d'un outil d'information, pédagogique, permettant une lecture concise et rapide du projet, dans toutes ses problématiques, tout en offrant des possibilités d'approfondissement via des vidéos annexes, des photos ou du texte.

• Fiche technique
Réalisation : Y. EVIEUX (AFAF) / N.GIRARDIN (AGROOF)
Images + documents : LAOS (1 responsable) / Costa Rica (1 responsable) / France (2 responsables + Y.EVIEUX et N.GIRARDIN)
Montage : N.GIRARDIN (AGROOF)
Intégration Flash : AGROOF
Sortie : internet