· Web viewGuyane française, déboisement sans brûlis, changement d’affectation des sols, forêt tropicale humide, broyage de biomasse forestière, cultures à destination locale,

REPONSE A L’APPEL A PROJETS GICC 2012 Projet OCG

Acronyme Projet OCG

Titre du projet en français Un Observatoire des flux de gaz à effet de serre et des stocks de Carbone des sols en Guyane française

Titre du projet en anglais An observatory for greenhouse gases fluxes and carbon stocks from soils in French Guiana

Mots clés :

Guyane française, déboisement sans brûlis, changement d’affectation des sols, forêt tropicale humide, broyage de biomasse forestière, cultures à destination locale, fertilité des sols, stock de carbone, bilan de gaz à effet de serre, CO2, N2O, CH4

Axe(s) couvert(s) par le projet : Axes 1 et 2 : approche intégrée et approche territoriale

Responsable/Coordinateur :

Organisme :

Anne-Sophie PERRIN, Dr en GéochimieIngénieur de RechercheAdresse : en accueil au sein de l’UMR Eco&Sols, Bâtiment 12, 2 place Viala, 34060 Montpellier Cedex 2Téléphone : 04 99 61 21 47 / 06 86 67 77 31Fax : 04 99 61 21 [email protected]

CETIOM - Centre Technique Interprofessionnel des Oléagineux et du Chanvre

Equipe(s) associée(s) : Partenaire : Institut de Recherche pour le Développement

Unité Mixte de Recherche 210 « Écologie fonctionnelle et biogéochimie des Sols et des agro-écosystèmes» Eco&Sols (INRA/Supagro/CIRAD/IRD – Montpellier)&Laboratoire des Moyens Analytiques LAMA - US122 - IRD Cayenne

Budget totalAide demandée

423 510 €305 683 €

Durée du projet(max : 36 mois) 29 mois

Résumé :

Le potentiel d’atténuation du changement climatique dans les secteurs de l’agriculture est élevé notamment si on prend en compte la déforestation et les changements d’affectation des sols. La gestion de la déforestation et de l’utilisation des terres jouent en particulier un rôle important dans le bilan de gaz à effet de serre (GES) de la zone amazonienne (ex. Galford et al., 2010).Avec près d’un tiers des surfaces forestières françaises, la Guyane française représente un territoire à préserver pour sa fonction essentielle de puits de carbone et pour sa biodiversité exceptionnelle. Il s’agit de l’unique forêt tropicale au sein de l’Union Européenne. Il apparait aujourd’hui indispensable de freiner la déforestation qui est actuellement en forte hausse sur ce

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territoire, ce qui passe par un aménagement concerté du territoire et une valorisation optimale des terres agricoles.Les connaissances sur les impacts de la conversion de zones forestières en surfaces agricoles sur les stocks de carbone des sols et les émissions de gaz à effet de serre en climat tropical humide, notamment amazonien, restent insuffisantes.Ce projet propose de contribuer à l’évaluation du potentiel d’atténuation du changement climatique d’une méthode de déboisement alternative sans brûlis, s’intégrant aux réalités économiques et énergétiques du territoire guyanais, et d’une méthode alternative de valorisation des terres basées sur le semis direct et la couverture permanente du sol.Un site expérimental a été mis en place par le CETIOM en Guyane, avec l’installation de parcelles agricoles sur des terres déboisées sans brûlis et avec incorporation de biomasse forestière aux sols. Ce site constitue un observatoire unique des processus à l’échelle des sols. Les sols du site sous forêt ont été caractérisés avant le déboisement avec notamment une mesure précise des stocks de carbone des sols. Dans ce projet, nous proposons de suivre l’impact du déboisement et de différentes pratiques de gestion de ces sols (travail/non travail du sol, couverture permanente) sur les stocks de carbone et les flux de gaz à effet de serre des sols. Les stocks de carbone seront mesurés jusqu’à cinq années après le déboisement. L’étude de la dynamique du carbone organique du sol (COS) initial sous forêt ainsi que celle des résidus de bois et des résidus de culture restitués aux sols nous permettra d’estimer (à l’aide de modèles paramétrés pour les conditions guyanaises et validés) l’évolution des stocks de carbone à moyen/long terme (Partenaires IRD). Le suivi régulier des flux de CO2, N2O et CH4 des sols sous forêt et des sols des modalités agricoles expérimentées nous permettra d’établir un bilan réel de gaz à effet de serre (GES) pour les sols. Les transferts de carbone et d’azote vers les eaux de drainage pourront être quantifiés grâce au dispositif étendu de lysimètres déjà installés sous forêt et dans les parcelles. Les mesures en continu de l’humidité et de la température des sols permettront une meilleure compréhension de la minéralisation de la matière organique et des facteurs d’émissions de GES. Enfin, la durabilité agronomique des modalités agricoles expérimentées sera évaluée afin de dresser un bilan agroenvironnemental.Une base de données sera constituée et les résultats de l’étude seront communiqués à la communauté scientifique internationale ainsi qu’aux décideurs pour qu’ils se les approprient et les utilisent pour définir leurs stratégies de développement agricole du territoire.


SOMMAIRE

1. JUSTIFICATION DU PROJET DE RECHERCHE 4

1.1. Position par rapport aux termes de l’appel à propositions et situation du sujet 4

1.2. Etude bibliographique 5

1.3. Articulation avec les autres programmes de recherche 7

1.4. Autres projets ou collaborations conduits par les proposants sur le même sujet 8

2. PLAN DE RECHERCHE DÉTAILLÉ 9

2.1. Objectif général, question (s) traitée(s) 10

2.2. Site et cas retenu 10

2.1. Résultats escomptés 11

2.2. Programme de travail 12

2.3. Composition et descriptif des travaux par tâche 13

2.4. Calendrier 19

3. EXPÉRIENCE ET MOYENS DES ÉQUIPES DANS LE DOMAINE CONSIDÉRÉ 204. VALORISATION ENVISAGÉE 20

ANNEXE 1 - Biographies / CV 26

REPONSE A L’APR GICC 2012 Projet OCG

1. Justification du projet de recherche

1.1. Position par rapport aux termes de l’appel à propositions et situation du sujet

La déforestation et la dégradation des forêts tropicales sont responsables de près de 11% des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES) (GCP, 2012). La France s’est engagée vis-à-vis de la Convention-cadre des Nations-Unies sur les Changements Climatiques (CCNUCC) à stabiliser ses émissions de GES par rapport à 1990. Récemment, la CCNUCC a mis l’accent sur les efforts de réduction des émissions liées à la déforestation et à la dégradation des sols, qui comprend la réduction des émissions causées par le déboisement et la dégradation des forêts, la conservation, la gestion durable des forêts et l’amélioration des stocks de carbone, ainsi que des principes et des sauvegardes pour l’initiative (REDD+) (FAO, 2011). Les superficies forestières ont reculé en Amérique centrale et du Sud au cours des deux dernières décennies, la cause principale de la déforestation étant la conversion des forêts en terres agricoles (FAO, 2011). En Guyane française, la forêt néotropicale couvre près de 80% du territoire dont 99% sont gérés par l’Etat. La forte croissance démographique (4% par an entre 1999 et 2006, INSEE 2010), et économique (PIB +3.9%/an entre 1993 et 2006, CEROM, 2008) accentue la pression anthropique s’exerçant sur le territoire (Stach et al., 2009). D’après une étude réalisée par l’Institut Forestier National et l’Institut de Recherche pour le Développement (IFN, 2009a et b), les flux annuels forêt/non forêt ont fortement augmenté entre les périodes 1990-2006 (3500ha/an) et 2006-2008 (5900ha/an) (IFN, 2009a et b). Parmi ces flux la conversion des forêts en zones de culture se serait accrue de près de 1500ha/an à environ 2700ha/an entre ces deux périodes (IFN, 2009a et b).

La méthode la plus couramment employée actuellement en Guyane française pour le déboisement de nouvelles zones de forêt est l’abattage des arbres à la main, au bulldozer ou à la pelle mécanique suivi du brûlis des troncs et résidus végétaux. Aujourd’hui, en Guyane, 95% de la biomasse forestière est brûlée sur le site de déforestation, avec une valorisation très restreinte limitée au bois d’œuvre (rapport ONF-CIRAD, 2007). Ces pratiques provoquent une dégradation de l’horizon superficiel des sols, déjà intrinsèquement très fragiles et peu fertiles et des rejets atmosphériques considérables de gaz effet de serre. En 2009 en Guyane, il a été estimé que le changement d’affectation des terres représentait 47% du bilan de GES régional (PRME, 2012).

Il convient ainsi de trouver les meilleurs compromis en termes de développement sur le plan social, économique et environnemental. Pour la gouvernance de leur territoire, les décideurs guyanais doivent veiller à ce que le développement agricole et urbain associe des méthodes de déboisement limitant les impacts sur l’environnement (notamment en préservant les services écosystémiques rendus par les sols) et les émissions de GES du territoire, et s’attache à mettre en place des systèmes de productions agricoles durables dans une optique d’atténuation du changement climatique. Le Plan Energétique Régional PER (2004) prévoit le recours à la biomasse (bois/énergie) pour la production d’électricité en substitution au fioul lourd et pour faire face à la pénurie énergétique prévue pour le territoire guyanais. Un aménagement concerté permettrait de répondre aux demandes des jeunes agriculteurs en contribuant, aux côtés de la forêt, à un approvisionnement régulier en biomasse pour les exploitants de centrale (ADEME, 2009). Le Schéma d’Aménagement Régional envisage à court terme le développement de zones agricoles regroupées dans des Zones d’Aménagements Agricoles Concertées (ZAAC) (PRME, 2011, 2012) 1. Le développement d’une filière bois/énergie en parallèle à l’installation des nouvelles zones agricoles permettrait une diminution des émissions de gaz à effet de serre du territoire (Pinta, 2005 ; ADEME, 2009). Cependant cette diminution se base seulement sur la diminution de la technique du brûlis pour valoriser le bois, au lieu de le brûler sur la parcelle déboisée et sur l’amélioration de la combustion du bois en conditions contrôlées des chaudières d’usine et la substitution de l’énergie ainsi produite au fioul lourd des centrales actuelles (ONF/CIRAD, 2007).

1 Le rapport « Identification des conditions pour une valorisation énergétique de la biomasse issue de l’installation des agriculteurs en Guyane » (2011) commanditée par le PRME-Guyane a évalué la possibilité d’un déboisement sans brûlis identique à celui mené sur le site de Combi avec la restitution de 30tMS/ha et la valorisation énergétique de la biomasse restante. Le surcoût de cette restitution impliquant le broyage de biomasse sur le site a été estimé et reste envisageable (PRME, 2011, Rapport CETIOM Guyane 2008-2011).


Ce projet propose la mise en place d’un observatoire afin d’étudier les variations des stocks de carbone et des flux de GES des sols lors de la conversion forêt/agriculture par une méthode de déboisement alternative sans brûlis et avec restitution de biomasse s’intégrant aux réalités économiques et énergétiques du territoire (PRME, 2011, 2012)2. Il évalue également la possibilité de limiter le déstockage de carbone en mettant en œuvre des techniques d’agriculture de conservation basées sur le semis direct et la couverture permanente du sol.

1.2. Etude bibliographiqueLes connaissances sur les impacts de la gestion des forêts et de la conversion forêt/agriculture en

climat tropicale humide (notamment en Amazonie) sont insuffisantes, notamment en ce qui concerne les impacts sur les stocks de carbone des sols et les émissions de GES suite au changement d’affectation des sols. L’évaluation du potentiel d’atténuation des changements climatiques d’un changement de gestion des sols implique de prendre en compte à la fois les variations de stocks de carbone sur une profondeur suffisante et les flux de CO2, N2O et CH4 dans les sols (ex. Bernoux et al., 2006 ; Batlle-Bayer et al., 2010).

Les pratiques de défrichage au bulldozer ou à la pelle mécanique suivi du brûlis ont le plus souvent un effet désastreux sur la matière organique des horizons superficiels des sols (ex. Lal et al., 1986 ; Sarrailh, 1987 ; Cerri et al., 1991 ; Desjardins et al., 1994, 2004 ; Vågen et al., 2006 ; Okore et al., 2007 ; Silva et al., 2009 ), leurs propriétés physiques et chimiques (ex. Robain et al., 1990 ; Chauvel et Grimaldi, 1992 ; Chauvel et al., 1991 ; Grimaldi et al., 1993 ; Desjardins et al., 2000 ; Müller et al., 2004; Barros et al., 2004 ) et sont à l’origine d’émissions considérables de gaz à effet de serre lors du brûlis des résidus (ex. Fearnside, 2000 ; Jain, 2007 ; Neto et al., 2009 ; Soares Neto et al., 2011).

L’impact sur le carbone organique et les flux de GES des sols dans le type de conversion sans brûlis de zones de forêt en parcelles agricoles n’a jamais été étudié en zones subtropicales et tropicales. Dans un contexte différent de forêt secondaire au Brésil (Etat du Pará), la pratique du broyage de bois (comme alternative au brûlis) avant la mise en culture a été évaluée, dans le but principal de diminuer le temps de jachère tout en maintenant des rendements agricoles satisfaisants (Kato et al., 1999 ; Denich et al., 2004, 2005). Cette modification de pratique (brûlisbroyage des repousses de bois en fin de jachère) permettrait selon Davidson et al. (2008) de diviser le potentiel de réchauffement climatique (i.e. flux en équivalents CO 2) sur 100 ans par près de 6 (cette différence étant en grande partie expliquée par les émissions pyrogéniques du CH4 lors de la pratique du brûlis). Cette étude est basée sur des mesures ponctuelles de NO, N 2O et CH4

et sur l’évaluation de la variation de stocks de carbone des sols établie seulement sur les deux années suivant le défrichage. A notre connaissance, il n’existe pas d’autres recherches de type « agroenvironnementales » sur des méthodes de déboisement alternatives au brûlis en zone tropicale humide. Un parallèle peut être fait avec la pratique d’apport de bois raméaux fragmentés (BRF). Une synthèse récente par Barthès et al. (2010) souligne que la validation scientifique des effets de l’apport de BRF (en mulch ou enfouis) est incomplète, l’enfouissement de BRF dans les sols en milieux tempérés et tropicaux aurait généralement un effet positif sur le rendement agricole (sauf l’année suivant l’apport mais cet effet négatif serait limité par l’apport d’engrais azoté). Les effets des BRF sur les variations de stocks de carbone des sols restent incertains (Barthes et al., 2010). Les auteurs soulignent par ailleurs le manque de données disponibles sur ces pratiques en milieu tropical.

L’état des recherches en milieu amazonien sur l’évolution des stocks de carbone des sols sous forêt native après la conversion forêt/agriculture reste insuffisant. L’essentiel des travaux est basé sur des chrono-séquences synchroniques ou diachroniques pour étudier la conversion forêt/prairie. Les pâturages de l’Amazonie brésilienne montrent des réponses divergentes quant à leur potentiel de stockage du carbone selon les études (ex. Eden et al., 1991 ; Desjardins et al., 1994 ; Moraes et al., 1996 ; Fearnside et Barbosa, 1998; Koutika et al., 1997 ; Neill et al., 1997 ; Desjardins et al., 2004 ; Carvalho et al., 2009 ; Maia et al., 2009). La conversion de forêt en cultures annuelles a été principalement étudiée en zone subtropicale (Cerrado) où les pratiques de semis direct ont majoritairement un effet bénéfique sur le stockage de carbone des sols (ex. Perrin, 2003 ; Bernoux et al., 2006 ; Blanchart et al., 2007 ; Neto et al., 2010, etc.). Maia et al. (2010) ont étudié plusieurs sites de cultures annuelles en zones de Cerradão (savane dense se rapprochant de la végétation de forêt) et en forêt amazonienne. Cette étude conclut que l’impact des pratiques de semis direct sur les stocks de carbone des sols dans ces zones n’est pas clarifié, alors que la pratique du labour 2 Le rapport « Identification des conditions pour une valorisation énergétique de la biomasse issue de l’installation des agriculteurs en Guyane » (2011) commanditée par le PRME-Guyane a évalué la possibilité d’un déboisement sans brûlis identique à celui mené sur le site de Combi avec la restitution de 30tMS/ha et la valorisation énergétique de la biomasse restante. Le surcoût de cette restitution impliquant le broyage de biomasse sur le site a été estimé et reste envisageable (PRME, 2011, Rapport CETIOM Guyane 2008-2011).


diminue les stocks. Les liens entre le potentiel de stockage de carbone par les sols et les types de sols, de climats, les pratiques culturales et la gestion des sols ne sont pas encore pleinement compris, c’est plus particulièrement le cas en zone tropicale humide. Les itinéraires techniques de cultures annuelles impliquant le semis direct sur couverture végétale, largement répandu dans les zones présentant des conditions pédoclimatiques relativement proches, semblent les plus adaptés à la préservation de la fertilité de sols et à l’accumulation du carbone dans les sols (ex. Lal et al., 1997; Corbeels et al., 2006 ; Guimaraes et al., 2008; Maia et al., 2010). L’impact des systèmes innovants sur la séquestration du carbone reste mal connu en raison de biais méthodologiques mis en évidence (Baker et al., 2007). Ces auteurs présument que la séquestration du carbone a été surévaluée en contexte tempéré en raison de l’échantillonnage trop superficiel (le plus souvent sur les 20 à 30cm de surface des sols). En contexte tropical, le potentiel de séquestration augmenterait avec la profondeur d’échantillonnage (Boddey et al., 2009 ; Battle-Bayer et al., 2010). Les plantes de couverture contribuent à la protection des sols et à leur enrichissement en azote, elles ont aussi un effet général sur les propriétés physiques du milieu (ex. Séguy et al., 2001 ; Scopel et al., 2005 ; Buckles and Triomphe, 1999). Les paramètres agroenvironnementaux de ces pratiques restent cependant à évaluer dans les conditions pédoclimatiques guyanaises.

Il existe aujourd’hui peu de bilans complets de GES (CO2, CH4, N2O) pour les sols tropicaux même si ces bilans sous forêts tropicales semblent progresser ces dernières années (Rowlings et al., 2012; Neto et al., 2011; Yashiro et al., 2008 ; Yan et al., 2008). En Amazonie, les rejets de GES par les sols forestiers ou cultivés ont été peu traités. Soulignons des mesures d’émissions de GES des sols sous forêt (Garcia-Montiel et al., 2004) ou sous l’effet de différentes pratiques de restauration de pâturages dégradés (do Carmo et al., 2005a et b, 2007) dans le sud-ouest de l’Amazonie (Brésil-Rondonia), des mesures se rapportant à un système en agroforesterie faisant suite à la préparation des sols avec brûlis dans l’est de l’Amazonie (Brésil-Parà) (Verchot et al., 2008). Par le biais d’une étude intégrée, Galford et al. (2010) ont examiné différents scénarios (2006-2050) de déforestation et d’utilisation des sols après déforestation pour l’état du Mato-Grosso. Ils ont ainsi fait diverses estimations de bilan net de gaz à effet de serre et ont montré le rôle important joué par la déforestation mais aussi la gestion des sols (24-49% du bilan).

Pour le site expérimental de Combi en Guyane, les quantités de carbone initiales dans les sols sous forêt (T0) établis en septembre 20083 juste avant le déboisement du site (ex. Ellert et Bettany, 1995 ; Ellert et al., 2002 ; Blanchart et al., 2007) représentaient 15.88±0.79 kgC/m2 sur 2 mètres de profondeur (soit environ 159 tonnes de C par hectare). A titre de comparaison la biomasse aérienne moyenne des forêts de Guyane représente entre 260 et 345t de matière sèche par hectare (Sarrailh, 1984; Chave et al., 2001) soit environ 140 t de C/ha (ou 14 kgC/m2). A partir de l’installation des parcelles agricoles (novembre 2009), les stocks de carbone ont été réévalués tous les six mois, ce qui nous a permis d’observer une augmentation significative des quantités de carbone des sols un an et demi après déboisement puis une diminution pour atteindre un an plus tard (T2.5 en avril 2011) le niveau des stocks mesurés initialement sous forêt (T0)4. Les systèmes agricoles restent encore trop peu différenciés pour observer des différences significatives de rendements agricoles ou de stocks de carbone. La prairie de Brachiaria ruziziensis, très productive en terme de biomasse aérienne et sous-terraine semble être le système le plus favorable au maintien du stock de carbone du sol.

Les flux de N2O, de CO2 (début des mesures en mai 2010) et de CH4 (début des mesures en mai 2011) mesurés sur le site de Combi ont été estimés à partir de mesures de cinétiques d’émission de ces gaz établies à l’aide de prélèvements manuels (intervalle entre les dates de prélèvements ≤ 15 jours) en chambres statiques (équipement/protocole conformes aux recommandations émises par Rochette et Eriksen-Hamel, 2008). Les flux de GES des 3 modalités agricoles (voir Encart 2.2) ont été comparés à ceux de la forêt attenante. Les résultats figurent dans plusieurs rapports de stage de master 2/Ingénieur (Vermue, 2010 ; Viard, 2010 et Jehanno, 2011) effectués dans le cadre de la thèse de Caroline Petitjean5. Les premières analyses des résultats montrent des flux moyens annuels de CO2 et de N2O du même ordre de grandeur que ceux rapportés en forêt amazonienne (Garcia-Montiel et al., 2004). Les flux de N2O sont très faibles mais néanmoins deux fois élevés dans les modalités sous cultures annuelles (comparées aux modalités prairie et forêt) et les flux de CO2 mesurés sont comparables entre les modalités « maïs/soja en semis direct » et forêt, et sont plus élevés sous prairie. Un modèle de simulation de flux de N2O reconnu

3 Prélèvements par couche de 5 cm : 17 mini-fosses (60cm de profondeur) dont 2 fosses jusqu’à 2m réparties sur les 2 hectares du site expérimental en considérant les lignes de niveau. Mesures de la teneur en C (analyseur CHN) et de la densité apparente (méthode au cylindre manuel) sur chaque échantillon prélevé.

4 Perrin et al., publication en cours - Présentation acceptée au colloque international Eurosoil 20125 Thèse de l’Université des Antilles et de la Guyane, coencadrement INRA : J.C. Roggy UMR EcoFoG Kourou

et C.Hénault, Orléans) – publications en cours, Présentation acceptée au congrès Eurosoil 2012. Soutenance prévue en décembre 2012


pour les conditions de métropoles et alimenté (comme c’est rarement le cas) par des données de température et d’humidité du sol en continu est en cours de paramétrage et de validation pour les conditions Guyanaises (thèse C.Petitjean en cours; Hénault et al., 2001, 2005).

Différents modèles (ex. Century de Parton et al., 1987 ; RothC de Coleman et Jenkinson, 1996, les 2 modèles les plus utilisés et validés dans des conditions pédoclimatiques variées) ont été conçus pour estimer l’évolution des stocks de carbone à moyen et long-terme. Ces modèles déterminent la vitesse de décomposition de la matière organique des sols en fonction des paramètres environnementaux (température, précipitations, texture, stocks initiaux de COS, couverture végétale). Le modèle Century permet de nombreuses combinaisons de pratiques agricoles (fertilisation, irrigation, pâturage, récolte, travail du sol). Cerri et al. (2004, 2007) ont montré que le modèle Century prédisait correctement les teneurs en COS après conversion de parcelles de forêt amazonienne en pâturages ; le modèle doit cependant être testé pour des conversions vers des cultures annuelles avec travail du sol conventionnel ou en semis direct avec couverture végétale et suivant le mode de mise en valeur alternatif des terres mené sur le site expérimental.

1.3. Articulation avec les autres programmes de rechercheDepuis 2002, les expérimentations menées par le CETIOM dans le cadre du Plan de

Développement Durable de l’Agriculture Guyanaise (2002-2007) ont permis de mettre au point des itinéraires techniques adaptés aux conditions naturelles guyanaises difficiles (notamment en raison de la pluviométrie) pour le maïs, le soja et le sorgho (Grimaldi et al., 1993 ; Grimaldi et Boulet, 1989). La rentabilité économique et financière d’une filière de céréales et oléo-protéagineux dimensionnée pour satisfaire les besoins des élevages guyanais a également été étudiée (Beugniet, 2007; Godet, 2007a et 2007b). De bons rendements ont été obtenus sur les sols ferralitiques des barres prélittorales et sur les sédiments détritiques de base des plateaux septentrionaux, du fait d’un bon drainage naturel vertical et d’un taux d’argile supérieur à 10% (Beugniet, 2007). Ces sols qui sont potentiellement les seuls utilisables pour les cultures se trouvent actuellement sous forêt (Boulet et Humbel, 1980; Brossard, 2006; Borron, 2007). Il est donc indispensable de mettre en place un dispositif d’évaluation globale de l’itinéraire de conversion des terres forestières et de gestion agricole (mode de déboisement et devenir de la biomasse forestière, choix des cultures et de leur succession, gestion des intercultures, itinéraires techniques) notamment quant à leurs conséquences sur le bilan global du carbone (IPCC, 2007) et sur l’évolution de la fertilité des sols.

Dans le cadre du projet « Développement d’une production locale de céréales et d’oléoprotéagineux à destination de l’alimentation des élevages guyanais » (2008-2011) (financement FEDER/Région/CETIOM/CNES) comportant différents volets (recherche, transferts de technologie, diffusion des connaissances et de gouvernance), un site dédié a été mis en place. Ce site vise à évaluer une méthode alternative au déboisement avec brûlis pour améliorer le bilan de GES de la conversion de zones de forêts en parcelles agricoles et limiter la dégradation des sols (mulch anti-érosif avec apport de matière organique propice à améliorer la fertilité des sols). La durabilité de différentes modalités agricoles (prairie, cultures de maïs/soja avec ou sans travail du sol) est aussi évaluée (voir Encart sur le site expérimental de Combi en 3.2).

Le site expérimental de Combi est actuellement le seul site en zone tropicale humide sur lequel ce type de déboisement a été mis en œuvre. Des mesures régulières de la variation des stocks de carbone et des émissions de GES des sols du site ont aussi été effectuées entre 2008 et 2012 sous forêt et après déboisement. Il apparaît aujourd’hui essentiel de poursuivre les mesures initiées sur une période plus longue. L’ensemble cohérent des données qui seraient recueillies par le biais de ce projet permettrait notamment, de mieux comprendre la dynamique du carbone dans ces sols convertis pour un usage agricole, et de paramétrer et valider des modèles de simulation de l’évolution des stocks de carbone organique des sols (COS) sur le long terme (cadre de la thèse de Kenji Fujisaki CIFRE CETIOM/IRD débutée le 01/01/12) et de flux de GES. Le dispositif expérimental et les protocoles de mesures ont été préalablement conçus à partir des conseils avisés de partenaires et chercheurs (AgroCampus Rennes, ISTO, INRA, IRD et de l’EMBRAPA-Brésil) avec lesquels un partenariat étroit a été établi depuis 2008. Cette collaboration s’est manifestée notamment par des rencontres scientifiques et techniques deux fois par an entre 2008 et 2011 avec en clôture de chaque rencontre une restitution des avancées aux partenaires locaux du monde de l’agriculture et de la forêt, DRRT, FEDER, association d’agriculteurs etc. (voir Rapport CETIOM Guyane 2008-2011).Les bases solides sur lesquelles repose ce projet devraient aboutir à une estimation rigoureuse des impacts sur les stocks de carbone et les flux de GES des sols de l’itinéraire de conversion forêt/agriculture expérimenté (Voir encart Présentation du site 3.2). Les données recueillies serviront par ailleurs à alimenter les bases de données sur les changements d’usage des sols et à améliorer les connaissances relatives aux facteurs d’émissions de GES par les sols et aux facteurs de stockage/déstockage de carbone des sols.


Les projets de recherche menés en Guyane française portent en majeure partie sur les écosystèmes naturels exceptionnels que sont la forêt primaire, la savane ou la mangrove. Le réseau GUYAFOR notamment (cogestion CIRAD, CNRS et ONF) est un réseau de 12 dispositifs forestiers permanents (installés pour certains depuis 1970 comme Paracou) dédié à l’étude à long terme de la dynamique forestière et de la biodiversité et visant notamment à étudier le cycle du carbone de la biomasse aérienne vivante. En revanche, les milieux anthropisés ont été peu étudiés en Guyane française. Des recherches ont été menées sur l’étude des impacts du barrage de Petit-Saut entre 1991 et 2005 (ex. Galy-Lacaux, 1997). Sur le sujet du déboisement et de l’agriculture/la foresterie, dans les années 80 un vaste programme (opération ECEREX 1979-1987 ; Sarrailh, 1980, 1984, 1987) a été initié en parallèle du plan vert (Vivier et al. 1995). Ce programme a porté sur l’effet du déboisement mécanique avec brûlis et l’implantation de prairies et d’essences à croissance rapide (pins et eucalyptus).

Deux projets de recherche liés à l’anthropisation sont actuellement en cours en Guyane. Le projet CARPAGG « Carbone des pâturages de Guyane et gaz à effet de serre » (financement FEDER) (2009-2012) mené par le CIRAD (UMR Systèmes d'élevage en milieux méditerranéens et tropicaux- Selmet) a pour objectif d’évaluer les capacités de stockage de carbone par les prairies installées après déboisement avec brûlis en Guyane. Débuté récemment, le projet GuyaSim (financement FEDER 2011-2013) vise à réunir les résultats acquis notamment dans le cadre du réseau GUYAFOR et de CARPAGG en vue d’« aider les décideurs à trouver le meilleur compromis en leur fournissant un simulateur pour explorer l’impact environnemental des scénarii de développement de la Guyane ». « Le principal produit de ce projet sera un outil d’aide à la décision pour l’aménagement du territoire guyanais ». « Ce projet de recherche permettra de voir la création d’un simulateur d’aide à la décision. » « Un outil adapté qui renseignera la Région dans ces décisions de politique d’aménagement afin de concilier le développement du territoire conduit par la forte croissance démographique avec l’avancement sur la forêt et sa conservation».

Avec le projet que nous proposons, la Guyane pourrait bientôt être capable d’établir un bilan carbone précis de son territoire et de proposer un aménagement réfléchi de ses terres en vue d’atténuer l’impact du déboisement.

1.4. Autres projets ou collaborations conduits par les proposants sur le même sujet

Michel Brossard (IRD/UMR Eco&sols) est le coordinateur (côté français) du projet SEMAGUY : « Les SErvices environnementaux et leur valorisation dans des processus évolutifs de changeMents d’Affectation et d’usages des sols dans des régions soumises à de fortes contraintes (Maranhão-Guyane) ». Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’appel à projets GUYAMAZ : Programme franco-brésilien de coopération scientifique et universitaire entre l’Agence Inter-établissement de Recherche pour le Développement (AIRD), la Région Guyane, l’Ambassade de France au Brésil et les Fondations de soutien à la Recherche des Etats d’Amazonas (FAPEAM), d’Amapá (FAP Tumucumaque) et du Maranhão (FAPEMA), Brésil (Source de financement AIRD-FAPEMA) (financement acquis 35 000 € de l’AIRD).Le groupe thématique SEMAGUY propose la réalisation de recherches communes (Brésil/Guyane) consacrées au rôle qui doit être donné aux fonctions écosystémiques apportées par les sols des régions du Maranhão (Brésil) et de la Guyane. Le réseau apporte des compétences scientifiques sur : l’écologie fonctionnelle et la biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes ; l’analyse de la dynamique des terres ; l'agronomie et l'ingénierie écologique. Le groupe SEMAGUY propose d'appuyer la formation avec l'organisation de deux écoles « services environnementaux », dans le Maranhão (2012) et la Guyane (2013), ces écoles sont destinées à des professionnels d'organismes publics et aux étudiants de troisième cycle.Anne-Sophie Perrin (CETIOM), Kenji Fujisaki (Thèse CIFRE IRD/CETIOM) et le Laboratoire des Moyens Analytiques (Unité de service de l’IRD) sont également impliqués dans le projet SEMAGUY.

Le présent projet OCG a également été soumis à l’appel à projet REACCTIF de l’ADEME le 30/03/12.


2. Plan de recherche détaillé

2.1. Objectif général, question (s) traitée(s)L’impact de la déforestation sur les stocks de carbone du sol et sur les émissions de GES par les

sols reste encore mal connu. Les rejets de GES par les sols après le déboisement sont susceptibles d’être significatifs et ne pas prendre en compte les sols dans les émissions liées à la déforestation risque de sous-estimer les bilans d’émissions (ex. Grassi et al., 2008). L’évolution du stock de carbone des sols après déforestation dépend des techniques de mise en valeur des terres employées. L’agriculture de conservation, qui est notamment basée sur le semis direct et la couverture permanente du sol, pourrait limiter la diminution du stock de C du sol. Il convient donc de mettre au point des techniques d’agriculture de conservation dans les conditions guyanaises et de mesurer l’évolution du stock de C du sol en fonction du mode de mise en valeur des terres déforestées.

Ce projet a pour objectif de suivre l’évolution du stock de C et des flux de GES des sols suite au déboisement, et d’évaluer la durabilité agroenvironnementale de différentes modalités et pratiques agricoles (plantes de couverture, travail/non travail du sol).

Cette étude sera conduite sur un site expérimental en Guyane française déjà équipé et dédié à l’étude d’impacts environnementaux (sur les sols, les eaux de drainage et l’atmosphère) de la conversion de forêt en parcelles agricoles suite à un itinéraire de déboisement alternatif sans brûlis et avec restitution de biomasse aux sols.

2.2. Site et cas retenus

Le site de Combi : une expérimentation et un dispositif prêts pour un observatoire

Dispositif expérimentalDans le cadre du projet de « Développement durable d’une production locale de céréales et

d’oléoprotéagineux à destination de l’alimentation des élevages guyanais» (financement FEDER/Région Guyane/CETIOM/CNES de 2008-2011), le déboisement de deux hectares sous forêt primaire exploitée a eu lieu en octobre 2008 sur la station expérimentale du CIRAD à Combi (5°17’55’’ Nord / 52°55’01’’Ouest), sous l’initiative du CETIOM. Ce site se caractérise par des sols ferralitiques à drainage vertical libre (texture sablo-argileuse en surface à argilo-sableuse à sables grossiers en profondeur) et des pentes inférieures à 10%.

Le déboisement a été effectué en période sèche. La végétation de petite dimension (diamètre<15cm) a été broyée à l’aide d’un gyrobroyeur forestier monté sur une pelle mécanique pour former un paillis ou «mulch», le plus régulier possible, dans le but de protéger le sol déboisé contre l’érosion hydrique et de l’enrichir en matières organiques. La quantité de biomasse incorporée représentait 25 tonnes de matières sèches par hectare. Les bois sans valeur commerciale ont été rassemblés en andains avec une pelle et une pince mécaniques, tous les 40 mètres afin de minimiser le déplacement des engins et ainsi leur impact sur la couche superficielle du sol. Les andains ainsi constitués ont été évacués du site en août 2009 en vue d’être valorisés en biomasse.

Un mois plus tard un amendement calco-magnésien a été apporté au sol afin d’en corriger l’acidité. Un travail du sol, effectué au pulvériseur à disque « cover crop » sur 20-25cm de profondeur, a été immédiatement suivi du semis de plantes de couverture (mélange de riz paddy, de Brachiaria ruziziensis, de Stylosanthes Cap. CV Campo Grande et de Calopogonium mucunoides) et d’une fertilisation NPK. Aucune intervention n’a eu lieu durant les dix mois suivants, phase d’homogénéisation des sols. En novembre 2009, un automoteur équipé d’un broyeur forestier a été utilisé afin de réduire la taille des résidus de bois restants sur les parcelles et de les incorporer dans les 5 à 10 premiers centimètres de sol et de permettre le semis des cultures.

Différents systèmes de culture ont alors été implantés (novembre 2009) en bloc de Fischer en suivant les courbes de niveau sur des zones de sol dont l’homogénéité a été vérifiée. Trois systèmes de culture ont été implantés : i) une prairie (fauchée deux fois par an) comme référence régionale ii) une culture de maïs puis de soja (2 cycles/an) en semis direct sous plantes de couverture (Brachiaria ruziziensis) iii) une culture de maïs puis de soja (2 cycles/an) précédée d’un travail superficiel du sol (~15 cm). Quatre répétitions (parcelles de 10m x 20m) ont été implantées pour chaque système.

Amendements et fertilisation selon les modalités


- Prairie : 1.5 tonnes ha de dolomie (30%CaO et 20%MgO) et 51 kg/ha de N, P2O5 et K2O tous les deux ans

- Cultures annuelles : 1.5 tonnes/ha/an de dolomie (30%CaO et 20%MgO) ; maïs : 130, 80 et 80 kg/ha/cycle de N, P2O5 et K2O ; soja : 0, 110 et 120 kg/ha/cycle de N, P2O5 et K2O.

Compétences agronomiques : depuis septembre 2011, ce site est géré par 3 personnes à temps complet dont un technicien/expérimentateur qualifié, un technicien agricole (grandes cultures) de la Chambre d’Agriculture de Guyane (détaché auprès du CETIOM depuis 2008) et un technicien agricole en appui (CDD) : implantation des cultures, amendements, surveillance face aux prédateurs/maladies, et prélèvements d’échantillons de GES et d’eaux de drainage, maintenance des équipements etc.

Equipements présents sur le site- 26 lysimètres à mèche (2 par parcelle agricole x 4 répétitions et 2 sous forêt) - 32 chambres statiques de prélèvements de gaz à effet de serre (2 par parcelles agricole et forestière x4

répétitions)- sondes de mesures en continu de la température (0-10cm) et de l’humidité des sols dans chaque

parcelle (0-15cm) et sous forêt (16 sondes). Données traitées depuis leur mise en fonctionnement en juillet 2010 (centrales d’acquisition CR1000 et sonde 108 et CS616 (étalonnée sur site) de chez Campbell Scientifics)

- 2 pluviomètres à augets basculants

Résultats obtenus (2008-2011) Conduite d’un itinéraire de déboisement alternatif sans brûlis Mise en place de parcelles agricoles un an après le déboisement Equipement fonctionnel dès 2009 pour le suivi des impacts environnementaux Itinéraires techniques agricoles, bons rendements dès la première année de mise en culture6 Caractérisation complète des sols du site avant et après déboisement (texture, homogénéité) Évolution de la fertilité physico-chimique entre T0 (forêt) et T3 (2 années culturales) Bilans annuels d’éléments minéraux, d’azote et de carbone selon les modalités Flux de CO2 et de N2O, flux d’azote et de carbone par les eaux de drainage sous forêt et selon les

modalités agricoles (flux de résidus de produits phytosanitaires dans les systèmes sous cultures annuelles)

2.3. Résultats escomptés

Résultats escomptés (2012-2015) Mesure des variations des stocks de carbone des sols du site expérimental à plus long terme Évolution de la fertilité des sols 6 années après le déboisement (5 années culturales) Analyse de la dynamique des résidus de bois incorporés au sol lors du déboisement et du carbone

organique du sol (COS) forestier dans l’itinéraire expérimenté Analyse des facteurs d’émissions de GES par les sols tropicaux

Produits finaux escomptés (2015)- Modèles pertinents paramétrés et de validés en conditions guyanaises pour l’estimation à long terme des

stocks de carbone du sol en zone tropicale humide,- Bilan des flux de GES (N2O, CO2 et CH4) des sols convertis selon les itinéraires techniques et les

pratiques agricoles expérimentées,- Bilan de flux de GES (CO2, N2O et CH4) complété pour les sols sous forêt en Guyane française, - Amélioration des connaissances sur les facteurs d’émissions de GES,- Evaluation de la durabilité des modalités agricoles expérimentées, - Base de données rassemblant 6 années de mesures simultanées incluant des flux de carbone et d’azote

des sols vers l’atmosphère et les eaux de drainage.

6 Rendements en grains (variétés non OGM): maïs 3.5t de matière sèche par hectare (hybride, 30F35, Pioneer-Brésil) et soja 2.5tMS/ha (variété EMBRAPA-Brésil: Sambaïba)


Une comparaison pourra être effectuée avec la pratique de « slash and burn » (déboisement avec brûlis) pour laquelle il existe de nombreuses données dans la littérature.

Gouvernance : - Collaborations solides avec des équipes de recherches au niveau local et en métropole : INRA, IRD

(conventions en cours) et EMBRAPA (convention en cours de renouvellement)- Thèse université Antilles-Guyane C. Petitjean (encadrement INRA) - soutenance en déc. 2012- Thèse CIFRE (CETIOM/IRD) débutée le 01 janvier 2012- Echanges réguliers avec les partenaires guyanais de l’agriculture et de la forêt, la région Guyane, les

agriculteurs et coopératives agricoles.

2.4. Programme de travail

La gestion durable des sols doit combiner la préservation de leurs aptitudes productives et la régulation des services écologiques qu'ils rendent. Ce projet propose ainsi d’établir un « bilan agroenvironnemental » des sols dont l’usage a été modifié avec la conversion de surfaces sous forêt en zones agricoles en Guyane française. Cette étude est basée sur un site expérimental ayant subi un itinéraire de déboisement sans brûlis, avec incorporation de biomasse forestière aux sols, et sur lequel des parcelles agricoles sont exploitées selon diverses pratiques.

Ce projet propose avant tout un bilan de gaz à effet de serre (CO2, N2O et CH4) des sols et des stocks de carbone des sols à partir des mesures effectuées durant les 5 années suivant le déboisement du site. Ces mesures permettront le paramétrage et la validation de modèles de simulation sur le moyen/long-terme des stocks de carbone et des flux de GES des sols. La base de données sera également incrémentée des mesures régulières de nombreux paramètres connus comme de potentiels facteurs d’émissions de GES et des pratiques agronomiques. La capacité des sols à produire durablement après la conversion des sols forestiers sera également évaluée (comparaison des différentes modalités agricoles installées sur le site).

La démarche envisagée dans ce projet est la suivante :

- Tâche 1 : Mesures des variations de stock de carbone des sols jusqu’à 5 années après le déboisement du site et étude de la dynamique du carbone organique des sols initiaux (forêt), des résidus de bois et des résidus de culture (Action 1-1). Paramétrisation et validation de modèles de prédiction de stocks de carbone sur le long-terme (Action 1-2).

- Tâche 2 : Mesures des flux de gaz à effet de serre des sols (CO2, N2O et CH4) des modalités agricoles et sous forêt incluant des cinétiques journalières (mesures jour & nuit). Estimations annuelles des émissions de GES. Etude des facteurs d’émissions de GES (teneurs en azote minéral, température et humidité des sols, pratiques agricoles).

- Tâche 3 : Flux de carbone et d’azote dans les eaux de drainage des modalités agricoles et sous forêt, mesures poursuivies en vue d’améliorer la compréhension de la dynamique de C et de N dans ces sols.

- Tâche 4 : Evaluation de la durabilité agronomique des modalités agricoles- Tâche 5 : Communication des résultats sur les bilans des flux de GES et des stocks de COS de la

méthode de déboisement sans brûlis et impact sur la fertilité des sols de différentes pratiques agricoles.


Figure 1- Organigramme technique du projet

C&Nsol sous forêt

(Tâche 1)

Flux de C&Npar les eaux de

drainage(Tâche 3)

C&N Biomasse incorporée

&sol sous forêt

(Tâche 1)

Flux de C&Npar les eaux de

drainage(Tâche 3)

Flux de GESCO2, CH4 & N2O

(Tâche 2)

Bilan de GES et des stocks de C des sols après déboisement sans brûlis(Tâche 5)

Flux de GESCO2, CH4 & N2O

(Tâche 2)

SOLS

ATMOSPHERE

EAUX

Durabilité agronomique

(Tâche 4)

Resp. CETIOM

Resp.IRD (UMR Eco&Sols)

Resp. CETIOM

Resp. CETIOM

Resp. IRD UMREco&Sols / CETIOM

2.5. Composition et descriptif des travaux par tâche

2.5.1. Tâche 1 - Evolution temporelle des stocks de carbone des sols (COS)Responsables de la tâche : M. Brossard / K. FujisakiPartenaires impliqués : M. Sarrazin (LAMA-IRD)

Objectif : étudier la dynamique du COS initial sous forêt, du carbone des résidus de biomasse forestière et des cultures dans les sols en traitant les mesures à court-terme et la simulation à moyen/long terme des variations de stocks de carbone des sols.

Les teneurs en isotopes 13C et 12C des échantillons (sols, résidus de bois et résidus de cultures) seront mesurées pour définir des rapports isotopiques (exprimés sous la forme ∂13C en relation à un standard). Les analyses isotopiques ont été fréquemment employées pour étudier la dynamique du carbone dans le cas de chronoséquences simples de plantes en C3 (forêt) vers des cultures de plantes en C4 (maïs, prairie de graminées ou canne à sucre) (Cerri et al., 1985 ; Balesdent et al., 1987 ; Bernoux et al., 1998a ; Desjardins et al., 2004 ; Perrin et al., 2003). Les mesures de ∂13C des sols et des végétaux permettent de discriminer dans le sol les contributions des deux sources de carbone (forêt et culture). Sur le site de Combi, la chronoséquence forêt - prairie offre de ce point de vue une situation classique en contexte tropical, avec la particularité que les sols sous forêt ont été échantillonnés avant le déboisement. Cependant dans notre cas, le sol cultivé en semis direct reçoit 3 apports de carbone par an avec des signatures isotopiques différentes (le soja est une plante en C3, le maïs et Brachiaria ruziziensis en C4), ce qui ne permet pas de distinguer la contribution des plantes cultivées et de la forêt sur la base des mesures isotopiques, Il serait néanmoins possible de coupler analyses isotopiques et modélisation pour quantifier les contributions des sources de carbone apportées au sol (Diels et al., 2004 ; Perrin et al., 2003). La dynamique du carbone d’origine forestière ou agricole serait ainsi mieux contrainte.Le temps de résidence des MO est lié à leur association avec la matière minérale. Les matières organiques particulaires (MOP) libres (> 20 µ) sont les plus labiles, tandis que la MO associée aux limons fins et argiles a un temps de résidence plus long (Christensen, 2001). Les fractionnements granulométriques permettent


d’obtenir une distribution de la matière organique selon sa taille (Feller et Beare, 1997). Les MOP sont généralement plus abondantes sous forêt que sous culture (Christensen, 2001). Dans notre cas, l’apport massif de résidus forestiers lors du déboisement pourrait compenser cette diminution des MOP, au moins à court-terme. La déforestation fait également diminuer les fractions organiques humifiées liées aux argiles, indiquant une déprotection généralisée du carbone suite à la mise en culture (Balesdent et al., 1998).

Action 1.1. Mesure des variations de stocks de carbone à court terme et analyses de la dynamique de différentes formes/sources de carbone dans le sol

Les stocks de carbone initiaux du site sous forêt ont été caractérisés juste avant le déboisement (T0) par une méthode reconnue par la communauté scientifique internationale7. Par la suite, dans les parcelles agricoles délimitées (4 répétitions pour chacune des 3 modalités agricoles), après un an d’homogénéisation suite à la déforestation (site sous plantes de couverture) puis tous les 6 mois après chaque cycle de culture (T1 à T3), ces stocks de COS ont été mesurés jusqu’à 30cm8 de profondeur. Dans ce projet, nous proposons de poursuivre les mesures de stocks de COS en T4 sur la profondeur 0-60cm et en T5 jusqu’à 1m de profondeur. La dynamique des différentes sources de carbone des sols sera particulièrement étudiée (quantification des résidus végétaux et mesures isotopiques).

Sous-action 1.1.1. Prélèvements d’échantillons- Sols : Les prélèvements de sols auront lieu comme précédemment en fin de saison sèche

(octobre/novembre) pour limiter les risques de tassement des parcelles. Les couches de sols prélevées en T4 et T5 sont les suivantes : 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60cm en T4 auquel sera ajoutera la couche 60-100cm en T5.

- Restitutions végétales : La biomasse végétale restituée au sol après le broyage des bois de petite dimension (lors du déboisement), par les résidus de plantes de couverture (année d’homogénéisation) et les résidus de culture a été prélevée par la méthode des quadrants lancés de manière aléatoire dans les parcelles.Les résidus de culture ont été échantillonnés pour chacune des cultures passées. Ils seront échantillonnés dans ce projet de la même manière à raison de deux échantillons de biomasse aérienne pour chacune des 4 parcelles de répétitions pour les 3 modalités agricoles (après chaque cycle cultural soit 2fois/an). La production de biomasse racinaire sera estimée à partir des masses de refus de tamisage (résidus végétaux>2mm) et des données de la littérature.

Sous-action 1.1.2. Traitement des échantillons de sols et végétauxLe traitement sera effectué au Laboratoire des Moyens Analytiques (LAMA-IRD Cayenne).

Après séchage à l’air, les échantillons de sol seront pesés et tamisés à 2mm. Les fractions minérales et végétales du refus de tamis (>2mm) des échantillons seront (comme entre 2008 et 2012) soigneusement séparées, pesées et conservées pour analyse avec pesées séparées des fragments de bois (résidus de la biomasse forestière) et de cultures. Les échantillons de végétaux seront séchés à 65°C avant leur broyage et analyse.La méthode de fractionnement granulométrique utilisée sur les échantillons de sols sera fortement inspirée du protocole de Gavinelli et al. (1995) appliqué aux sols sableux, sur des échantillons de surface à T0 (forêt) puis (sur chaque modalité agricole) à T1.5 et T4.

Sous-action 1.1.3. Analyse des échantillons de sols et végétauxLes teneurs en carbone des échantillons de sols, fractions isolées, des résidus végétaux (fraction

végétale du sol>2mm), des litières seront mesurées par combustion sèche (analyseur élémentaire CHNS Thermoquest AS2100) au LAboratoire des Moyens Analytiques de Cayenne (LAMA-IRD) par le personnel de l’IRD (soit 936 échantillons de sols, 375 fractions de sol et 56 échantillons de végétaux pour la durée du projet).

7 Cylindres de sol de volume calibré extraits manuellement en veillant à éviter toute compaction des sols (prélèvement en escalier) et de manière à mesurer la densité apparente des sols). Teneurs en carbone des sols (terre fine <2mm) mesurées par combustion sèche. Les variations de stocks de carbone sont établies en veillant à considérer les changements dans l’état de compaction des sols avec la mise en culture et de façon à ce que les stocks se rapportent à la même masse de sol que les stocks initiaux sous forêt (ex. Ellert et Bettany, 1995; Ellert et al., 2002; Blanchart et al., 2007)

8 Mesures des teneurs en carbone et de la densité apparente (tarière à cylindre) en 6 points par parcelle soit 24 points par modalité agricole


Les teneurs en isotopes 13C et 12C des échantillons (fractions de sols, résidus de bois et résidus de cultures) seront mesurées chez un prestataire (141 échantillons), de même que l’analyse des fractions biochimiques des résidus de bois et de cultures (12 échantillons).

Action 1-2- Simulation de l’évolution des stocks de carbone des sols à long terme

L’un des objectifs de la thèse de Kenji Fujisaki est de modéliser la dynamique du COS dans les conditions guyanaises en fonction des pratiques culturales, à l’aide notamment des modèles existants (ex. Century et RothC). Ces modèles calculent la vitesse de décomposition de la matière organique du sol (MOS) en fonction de paramètres environnementaux (température, précipitations, texture, stocks initiaux de COS, couverture végétale). Ils pourront être validés par les mesures de stocks de COS obtenus sur le site expérimental jusqu’à T5, ce qui permettra leur extrapolation sur des pas de temps plus longs. La qualité des sorties du modèle dépend notamment de la qualité des données d’entrée. Certaines données agronomiques d’entrée des modèles (rendements, restitutions de biomasse aérienne) sont d’ores et déjà acquises sur le site en routine (voir sous-section 1.1 et Tâche 4). Des sondes de mesure en continu de la température et de l’humidité des sols sont installées dans chacune des 4 parcelles de répétition/modalité agricole depuis juillet 2010 ainsi que sous forêt. L’initialisation des modèles Century et RothC requiert une caractérisation qualitative des matières organiques apportées au sol.

Méthodologie et résultats attendus :

Les teneurs des fractions solubles, lignine, cellulose, hémicellulose et cutine seront mesurées sur des échantillons de résidus de broyage forestier ainsi que sur les résidus de culture (Brachiaria ruziziensis, maïs, soja). Ces données viendront compléter les analyses biochimiques déjà disponibles de ces MO. Différents scénario de gestion des sols pourront ensuite être évalués à moyen et long terme, suivant le mode de déboisement (avec/sans restitution organique) et les rotations implantées (travail du sol, plante de couverture, jachère) Les performances des modèles Century et RothC seront comparées sur la base de leur validation jusqu’en T5.

Livrables de la tâche : Base de données (teneurs en C et N total et densité apparente des sols en profondeur sous forêt puis jusqu’à 5 années après déboisement, etc), turn-over des différents pools de carbone des sols (incluant la fraction >2mm des résidus forestiers et des racines des cultures), analyses biochimiques des échantillons de sols et végétaux. Modèles de carbone paramétrés et validés. Simulations des stocks de carbone à moyen/long-terme.

Indicateurs de succès : Incertitudes sur les mesures réduite de manière à obtenir des analyses statistiques pertinentes et de conclure sur les variations de stocks de C entre les modalités, compréhension des dynamiques du COS forestier, des résidus de bois incorporés au sol et des résidus de cultures dans l’itinéraire de déboisement expérimenté.

2.5.2. Tâche 2 - Flux des gaz à effet de serre CO2, N2O et CH4

Responsable de la tâche : S. Gervois

Dans le cadre de la thèse de Caroline Petitjean9 (nov. 2009 à déc.2012), des mesures ponctuelles d’émissions gazeuses ont été réalisées « in situ » sur le site expérimental par la méthode des chambres statiques (Hénault et al., 1998 ; Rochette et Eriksen-Hamel et al., 2008). Les mesures régulières (intervalle <15jours) de cinétiques d’émission de CO2 et de N2O ont été réalisées pour les différentes modalités durant un cycle de soja en 2010 et un cycle de maïs (2010-2011) (8 chambres par modalité, y compris la forêt native). La méthodologie utilisée ainsi qu’une partie des résultats de ce travail figurent dans deux rapports de stages de master 2 (Vermue, 2010 ; Jehanno, 2011) et un rapport de fin de cycle d’ingénieur (Viard, 2010). L’adaptation, la paramétrisation et la validation d’un modèle existant de simulation des flux de N2O (modèle NOE, Hénault et al., 2005) est en cours de finalisation (Thèse C. Petitjean). Les mesures de flux de GES ont été poursuivies (CO2 et N2O) et complétées (CH4) entre mai 2011 et décembre 2012 grâce à l’intégration du dispositif de Combi dans le réseau des sites d’études du projet NO-GAS (CASDAR 2010-2012), porté par le CETIOM et l’Unité Mixte Technique UMT GES-N2O (CETIOM/INRA/ARVALIS/ITB/Université Paris VI).

9 Cette thèse de l’Université des Antilles et de la Guyane résulte d’une collaboration entre le laboratoire MSE (microbiologie du sol et de l’environnement) de l’UMR 1229 (INRA/Université de Bourgogne) et le laboratoire EcoFoG (Ecologie des Forêt de Guyane) de l’UMR 8172 (CIRAD/CNRS/ENGREF/INRA/UAG) établie lors d’un conseil scientifique du CETIOM en Guyane en février 2009 (voir Rapport CETIOM Guyane 2008-2011).


Objectif : établir un bilan réel des GES émis par les sols suite à l’itinéraire de conversion mis en œuvre basé sur des mesures de GES (CO2, N2O et CH4) dans les trois modalités agricoles et sous forêt.

Action 2.1. Prélèvements d’échantillons

- Prélèvements de GES : les échantillons de GES sont prélevés manuellement par l’équipe du CETIOM. La méthode de prélèvement (utilisée entre mai 2011 et décembre 2012) qui sera utilisée dans ce projet est détaillé dans le document joint « Protocole 1 »).Les flux de GES établis jusqu’à présent se basent sur des mesures qui ont eu lieu depuis 2010 aux mêmes heures du matin (ex. Baggs et al., 2003). Différents auteurs (ex. Passianoto et al., 2004 ; De Bortoli Teixeira et al., 2011), soulignent en effet que les flux de gaz peuvent montrer une variation diurne importante. Ainsi, dans ce projet, nous proposons d’ajouter des cinétiques journalières afin de s’assurer que les flux mesurés sont bien représentatifs de la journée. Etant donné les fortes contraintes liées à l’isolement et à l’environnement du site, nous proposons d’effectuer au moins trois cinétiques journalières la première année : milieu de saison des pluies, saison sèche et reprise des pluies (séries de prélèvements espacés de 6 heures). Les séries de mesures qui seront effectuées la deuxième année seront ajustées à partir des premiers résultats obtenus.

- Prélèvements de sols : des échantillons de sol (0-15cm) seront de même au cours de ce projet prélevés lors de chaque série d’échantillonnage des GES. Ces sols seront conservés en glacière (avec pain de glace) et acheminés rapidement vers le LAMA (IRD-Cayenne).

Action 2.2. Analyse des échantillons de GES et de sols

- Echantillons de GES : les concentrations des GES seront mesurées au sein du laboratoire de l’UMR Environnement et Grandes Cultures INRA/AgroParisTech-Thiverval-Grignon (comme depuis mai 2011). L’équipement utilisé est un chromatographe en phase gazeuse (co-financement INRA et ITB/Arvalis/Sofiprotéol/CETIOM) équipé de deux détecteurs (FID et ECD) et permettant le dosage des trois gaz recherchés (ex. van der Laan et al., 2009).

- Echantillons de sols : l’humidité relative des échantillons de sols sera mesurée ainsi que les teneurs en nitrates et ammonium (après extraction au KCl 1N) selon les méthodes utilisées en routine au LAMA de l’IRD à Cayenne.

Action 2.3. Estimation des flux de GES

Le suivi des flux de gaz en continu étant particulièrement difficile à mettre en œuvre (en raison des coûts et des contraintes liées aux mesures en continu), des outils de modélisation seront utilisés pour évaluer les flux de GES sur l’ensemble de la période expérimentale, c'est-à-dire pour réaliser l’interpolation entre les points de mesure. L'estimation de ces flux effectuée sur de longues périodes peut être obtenue par les outils de modélisation basés sur la connaissance des paramètres du milieu (teneur en eau, quantité de nitrate, température, matière organique...). Les valeurs simulées sont confrontées aux mesures obtenues in situ permettant de valider les modèles.

Des flux annuels de N2O par les sols pourront ainsi être estimés pour les différentes modalités (agricoles et forêt) à partir d’un modèle paramétré et doublement validé ; dans le cadre de la thèse de C. Petitjean (2009-2012) et du projet NO-GAS (CASDAR 2010-2012) porté par l’UMT GES-N2O et porté par le CETIOM.

Des flux annuels de CO2 et CH4 par les sols des modalités testées seront estimés à partir d’un modèle simple se basant sur les relations qui devraient être mises en évidence entre les flux de ces gaz et les conditions agro-environnementales des milieux (voir action 3.4.). Si aucune relation nette n’est observée entre les flux et les conditions du milieu, les flux annuels seront calculés sur la base d’interpolations linéaires entre les jours d’échantillonnages successifs (ex. Métay et al., 2007 ; Hergoualc’h et al., 2008).

Action 2.4. Etude des déterminants des flux de GES

Depuis juillet 2010, les précipitations sont mesurées en continu sur le site (pluviomètre à auget basculant). La température et l’humidité du sol sont également mesurées en continu (horizon 0-15cm) pour les quatre répétitions de chacune des modalités agricoles et sous forêt. De même à la fin de ce projet, les teneurs en nitrate et en ammonium dans les sols seront disponibles pour chaque date de prélèvement de GES (depuis mai 2010). L’espace poral occupé par l’eau ou « water-filled-pore-space » (ex. Linn et Doran, 1984 ; Hénault et al., 2005, Hergoualc’h et al., 2008) pourra également être calculé à partir des mesures régulières des densités apparentes des sols. Ces résultats pourront être complétés avec les descriptions précises des itinéraires agricoles sur les parcelles et les résultats de mesures physico-chimiques des


paramètres du sol. La base de données ainsi établie sera solide et permettra probablement de mettre en évidence les relations entre ces différents paramètres agroenvironnementaux et les flux de GES par le biais des régressions linéaires multiples notamment. Cette étude des déterminants des flux de GES devrait aussi permettre l’amélioration des connaissances de l’impact des changements climatiques (température, humidité) sur les flux de GES par les sols en Guyane française.

RQ : Les actions 2.3 et 2.4 feront l’objet d’un Stage Master 2 ou de fin de cycle d’ingénieur.

Livrables de la tâche : Base de données de mesures de cinétiques d’émissions de GES dont plusieurs cinétiques journalières, de teneurs en azote minéral des sols, de mesures d’humidité volumique et température des sols en continu, de flux de GES à différents pas de temps (mensuels ou annuels) en fonction des modalités agricoles et sous forêt.

Indicateurs de succès : pourcentage de remplissage de la base de données et réduction des incertitudes sur les mesures.

2.5.3. Tâche 3 – Flux de carbone et d’azote dans les eaux de drainageResponsable : A.S. PerrinPrestataire : Institut Pasteur de Cayenne - LHE (Laboratoire Hygiène et Environnement)

Les solutions de percolation des eaux dans les sols des parcelles agricoles du site et sous forêt sont systématiquement récoltées depuis décembre 2009 grâce à des lysimètres passifs. Le dispositif de lysimètre à mèche choisi maintient une pression sur le sol grâce au matériau inerte de la mèche en fibre de verre (ex. Holder et al., 1991 ; Gee et al., 2009). Cette mèche est en contact avec le sol sus-jacent et son extrémité inférieure est à pression atmosphérique : elle agit donc comme une colonne d’eau suspendue, et génère ainsi une succion sur le sol sus-jacent sans recourir à une source extérieure de vide. En effet les fibres exercent de par leur promiscuité des forces capillaires à la manière d’un milieu poreux (ex. Holder et al., 1991 ; Knutson et Selker, 1994 ; Mertens et al., 2007). Un tel lysimètre permet une mesure hautement significative des flux percolés (Brandi-Dohrn et al. 1996 ; Louie et al., 2000 ; Zhu et al., 2002 ; Mertens et al., 2007 ; Jabro et al., 2008 ; Meissner et al., 2010) puisqu’il recueille l’eau mobile de la matrice solide et de l’eau des macropores (Landon et al., 1999). Ce dispositif a été conçu avec des matériaux adaptés (inox, téflon et verre) à l’étude des molécules recherchées (Weihermüller et al., 2007). Des plaques lysimètriques ont été installées à 60cm de profondeurs dans toutes les parcelles en novembre 2009 et octobre 2010 dans les 4 répétitions des trois systèmes afin de récolter régulièrement les eaux de percolation des sols (2 plaques lysimètriques de 25x25cm par parcelle) (Rapport CETIOM Guyane 2008-2011). Entre 2009 et 2012, les teneurs en C, N et résidus de produits phytosanitaires ont été analysées. Dans le cadre de ce projet seul le suivi des flux de carbone et azote dans les eaux sont concernés. Objectif : Cette tâche a pour objectif de compléter les bilans de C et N des sols par la mesure des flux de carbone dans les eaux de percolation afin d’améliorer ces bilans.

Action 3.1. Prélèvements d’échantillons

Les échantillons d’eaux de drainage seront récoltés en suivant un protocole utilisé précédemment (document joint « Protocole 2 ») qui a été conçu pour limiter toutes pollutions. Les flacons utilisés pour l’échantillonnage sont adaptés à chaque type d’analyse (normes AFNOR). Ils sont fournis (propres) par le Laboratoire Hygiène et Environnement (LHE) de l’Institut Pasteur de Cayenne qui est chargé des analyses. Les quantités d’eau seront mesurées. Les échantillons seront conservés en glacière dans la glace jusqu’à leur transport au LHE.

Action 3.2. Mesure des teneurs en carbone et en azote

Les analyses de carbone organique (dissout et particulaire) et d’azote (nitrate et ammonium) seront effectuées par le LHE de l’Institut Pasteur de Cayenne selon les méthodes utilisées en routine (Normes AFNOR, Accréditation COFRAC). Le LHE est le seul laboratoire en Guyane française ayant les équipements nécessaires aux analyses de carbone organique dans les eaux.

Action 3.3. Estimations des flux de carbone et d’azote

Grâce aux caractéristiques propres des sols (sols à drainage vertical libre), au bon fonctionnement du dispositif de prélèvement des eaux de drainage, et aux données de pluviométrie enregistrées sur le site (voir


sur le dispositif de Combi - Encart 2.2.), des flux d’éléments seront établis à partir des quantités d’eaux recueillies et des concentrations mesurées dans les échantillons.

2.5.4. Tâche 4 – Durabilité agronomique des modalitésResponsables de la tâche : B. Garric / A.S. Perrin Partenaires impliqués : M. Sarrazin (LAMA-IRD)

Objectif : évaluer la durabilité des modalités agricoles établies sur le site en se basant sur le suivi de la fertilité physico-chimique des sols et des productions agricoles.

Action 4.1 Mesure des paramètres physico-chimiques des solsLes caractéristiques physico-chimiques des sols (phosphore assimilable, pH, acidités potentielle et

d’échange, bases échangeables et capacité d’échange cationique, Al3+) ont été et seront dans ce projet analysées au LAMA de Cayenne). Ces analyses seront effectuées sur un échantillon composite par parcelle et par couche (échantillon formé à partir des échantillons prélevés et tamisés pour les mesures du carbone).

Action 4.2 Performances de production des culturesLes rendements des cultures annuelles seront mesurés pour chaque culture juste avant la récolte

avec le prélèvement de deux rangs contigus de 2 mètres linéaires (maïs et soja). Pour la prairie de Brachiaria ruziziensis, la productivité sera évaluée à partir de la quantité de biomasse aérienne contenue dans deux quadrants de 1m2 avant les coupes de restitution ou fenaisons. Le mulch en semis direct sera évalué par cette même méthode juste avant sa dessiccation précédant un semis. Les composantes de rendements ont été et seront analysées ainsi que les teneurs en éléments minéraux, C, N dans les différentes parties des plantes. RQ : Les analyses se rapportant à cette tâche seront effectuées selon les méthodes utilisées en routine au Laboratoire des Moyens Analytiques LAMA de l’IRD (US 122) à Cayenne.

Livrables de la tâche : Base de données ; mesures des paramètres physico-chimiques des sols, rendements, composantes de rendements.

Indicateurs de succès : pourcentage de remplissage de la base de données et réduction des incertitudes sur les mesures.

RQ : Un suivi des modifications survenant dans les populations microbiennes a été mené entre 2008 et 2011 dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire de Microbiologie des sols de l’UMR EcoFoG (Kourou) (Projet Qualisol : Micro-organismes bio-indicateurs de la qualité des sols guyanais et du bassin amazonien - Resp. Anne-Marie Domenach et Jean-Christophe Roggy). Les résultats sont en cours de traitement (résultats partiels dans Petitjean, 2009).

2.5.5. Tâche 5 - Communication des résultats sur le bilan carbone de la conversion forêt/agriculture

Responsable d’action : AS Perrin / M. Brossard / Kenji Fujisaki

Action 5.1. Synthèse des résultatsBilan global en équivalent CO2 (flux de GES, stocks de C des sols) et comparaison avec les

pratiques de « slash and burn » (données de la littérature).Evaluation de la durabilité agronomique selon les modalités.

Action 5.2. Communication / valorisation des résultatsLes résultats seront communiqués à la communauté scientifique internationale mais également aux

décideurs guyanais et nationaux pour qu’ils se les approprient et les utilisent pour définir leurs stratégies de développement agricole du territoire et des zones tropicales humides.

Sous action 5.2.1. Communication : En Guyane : - Réunions/comité de pilotage rassemblant les financeurs, les partenaires et les équipes de

recherches locales (INRA,CIRAD) ainsi que les collaborateurs brésiliens de l’EMBRAPA (au moins une fois par an).

- Séminaire de présentation du projet et de restitution des résultats à destination du PRME, des partenaires locaux, de la Direction de l’Agriculture et de la Forêt de Guyane, agriculteurs, etc.


Dans le cadre de communications à des congrès nationaux et internationaux

Sous action 5.2.3. Publications scientifiques :Notamment dans le cadre de la thèse de Kenji Fujisaki, publications à portée internationale.

2.6. Calendrier Charge à ~1/3 temps

MOISACTION

0 02 03 04 0 06 07 0 09 10 1 12 13 1 15 16 1 18 19 2 21 22 2 24 25 2 27 28 29

Date (année) 2012 2013 2014 2015

Date (mois) 1 12 01 02 0 04 05 0 07 08 0 10 11 1 01 02 0 04 05 0 07 08 0 10 11 1 01 02 03

Pilotage AS PERRIN

Réunions de projet x x x x x

Tâche 1 – SOLSM. BROSSARD

Action 1.1. X X X X X X X X

Action 1.2. X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Tâche 2 - GESS. GERVOIS

Action 2.1. * * x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Action 2.2. * * x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Action 2.3. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Action 2.4. x x x x x x x x x

Tâche 3 - EAUXA.S. PERRIN

Action 3.1. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Action 3.2. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Action 3.3. x x x x x x x x x x x

Tâche 4 - AGROB. GARRIC

A.S. PERRIN

Action 4.1. X X X X X X X X

Action 4.2. x x x x x x x x

Tâche 5 - BILANA.S. PERRIN

M. BROSSARD

Action 5.1. x x x x x x x x x x x

Action 5.2. x x x x x x x x

* financé dans le cadre du projet NO-GAS (CASDAR 2009-2012) porté par le CETIOM dans le cadre de l’Unité Mixte Technique GES-N2O

3. Expérience et moyens des équipes dans le domaine considéréLe CETIOM est à l’initiative de l’itinéraire de déboisement sans brûlis mis en œuvre sur le site de Combi

pour la conversion de zones sous forêt en parcelles agricoles avec restitution de biomasse au sol. Il a piloté la mise en place du dispositif de mesures agro-environnementales menées sur ce site entre 2008 et 2011. Le CETIOM organise et met en œuvre le travail d’observation et apporte son expérience en Guyane dans l'expérimentation agronomique sur oléoprotéagineux sur des terres après déforestation. En tant qu’institut technique d’une filière impliquée dans la production de biocarburant, le CETIOM est fortement concerné par la prise en compte des changements d’usage des terres dans la réalisation des évaluations environnementales. Il considère qu’il est intéressant de s’impliquer dans l’acquisition de données en raison du manque de références disponibles.


L’IRD/UMR Eco&Sols travaille sur les processus permettant de décrire et de comprendre le devenir du carbone dans le sol. L’étude fine des différentes formes du carbone dans les sols contribuera à améliorer l’état des connaissances sur la dynamique du carbone en milieu tropical. Les partenaires de l’IRD (chercheurs, et techniciens) sont de bons connaisseurs de l'Amazonie brésilienne et guyanaise. Cette équipe française est consolidée, de reconnaissance internationale et d'expérience en matière organique des sols, propriétés physiques, changements globaux, bases de données et spatialisation des données. En plus du développement de la connaissance des sols guyanais entrepris en collaboration avec l’UMR Eco&Sols, ce projet s’intègre parfaitement dans le thème 3 de l’UMR « Carbone et changements globaux ». La dimension internationale du comité scientifique avec les échanges fréquents instaurés autour des expérimentations avec des équipes de l’EMBRAPA consolide la vocation de recherche de l’IRD en rapport avec les pays du Sud.(Voir CV et bibliographie en Annexe 1)

4. Valorisation envisagéeLes résultats seront valorisés sous la forme d’une base de données regroupant les données acquises

sur les sols, les gaz et les eaux de drainage sur le site expérimental.Des réunions/comités scientifiques seront organisés pour établir des discussions autour des résultats plusieurs fois durant le projet (voir 3.3). Les résultats obtenus seront également communiqués dans le cadre du projet SEMAGUY (voire 1.4).Des communications scientifiques sont prévues dans le cadre de colloques internationaux et nationaux (notamment dans le cadre de la thèse CIFRE CETIOM/IRD - Kenji Fujisaki). La valorisation des résultats sous la forme de publications scientifiques est également visée.Par ailleurs un séminaire autour du carbone pourra être organisé au cours ou en fin de ce projet, en collaboration avec les autres équipes locales traitant ce domaine (projets GUYASIM, CARPPAG, GUYAFOR).Une présentation du projet (premier semestre du projet) et une restitution aux acteurs et décideurs locaux sera effectuée en fin de projet (1er trimestre 2015).


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ANNEXE 1 - Biographies / CV

Coordinateur CETIOM

PERRIN Anne-Sophie33 ans

Tél. 04 99 61 21 47 / 06 86 67 77 [email protected]

Adresse professionnelle

En accueil au sein de l’UMR Eco&SolsBât. 12, 2 place Viala34060 Montpellier, Cédex 2

Depuis 2008

Ingénieur de Recherche CETIOM – CDI- 2008 à 2011 - localisée en Guyane : Pilotage et mise en œuvre des études sur les

impacts environnementaux de la conversion forêt/agriculture sur le site expérimental de Combi

- Fin 2011 : en accueil au sein de l’UMR Eco&Sols

2007-2008 ATER (1/2 temps) Sciences du sol - ENSAT Toulouse

2004-2008Doctorat en Biogéochimie de l’environnement de l’Université Toulouse 3

Observatoire Midi Pyrénées (LMTG & ENSAT)Monitorat - Enseignements Sciences du sol / Géochimie - CIES Midi Pyrénées

2001-2003Master in Environmental Sciences à l’EPFL (Lausanne-Suisse)

Travail de recherche (10 mois) au Brésil : CENA (Université de Sao Paulo) avec l’IRD de Montpellier Thème d’étude : Stockage de carbone organique et biomasse microbienne : comparaison entre le semis direct et le labour conventionnel (Sinop - Mato-Grosso)

Principales publications

Bernoux M., Cerri C.C., Cerri C.E.P., Neto M.S., Metay A., Perrin A-S., Scopel E., Razafimbelo T., Blavet D., Piccolo M.D.C., Pavei M., Milne E. (2006) Cropping systems, carbon sequestration and erosion in Brazil, a review. Agronomy for Sustainable Development, 26 (1), 1-8.

Perrin A-S.; Probst A.; Probst J-L. (2008) Impact of nitrogenous fertilizers on carbonate dissolution in small agricultural catchments: Implications for weathering CO2 uptake at regional and global scales. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 13, 3105-3123.

Gandois, L., A. S. Perrin, Probst A. (2011) Impact of nitrogenous fertiliser-induced proton release on cultivated soils with contrasting carbonate contents: A column experiment. Geochimica Et Cosmochimica Acta 75(5): 1185-1198

Dans le cadre du projet « Développement durable d’une production locale de céréales et d’oléoprotéagineux à destination de l’alimentation des élevages guyanais», le coordinateur de ce projet (Dr en Géochimie) a été responsable du volet « Recherche des impacts environnementaux de la mise en valeur agricole de terres sous forêt en Guyane » sur le site de Combi entre 2008 et 2012 (voir Encart 3.2).

Il a ainsi une expérience de près de 4 années en tant que coordinateur sur le même type de projet :

Conception puis pilotage/réalisation du dispositif de mesure des impacts environnementaux de la mise en valeur agricole de zones forestières sur le site de Combi,

Conception/rédaction des protocoles en relation étroite avec des chercheurs spécialistes des domaines d’étude. Participation aux divers prélèvements d’échantillons de sols, de gaz à effet de serre, de végétaux, d’eaux de drainage sur le terrain et au traitement des échantillons de sol en laboratoire en vue d’améliorer/adapter les protocoles de prélèvements et d’analyse.

Coordination des recherches sur le site de Combi avec des travaux d’équipes extérieures (UMR EcoFoG, Kourou): Thèse de Caroline Petitjean (Université Antilles Guyane) et travaux de recherches sur les bio-indicateurs de la qualité des sols (JC Roggy- INRA EcoFoG)

Organisation de conseils scientifiques et techniques en Guyane :


Participation de chercheurs d’équipes locales : INRA et CIRAD (UMR-EcoFoG-Kourou), IRD (LAMA Cayenne) et métropolitaines ISTO, INRA, IRD, CIRAD, AgroCampus Rennes ainsi que brésiliennes (EMBRAPA)Discussion autour des protocoles (août 2008 et février 2009), des résultats (août 2009, février 2010, août 2010, février 2011 et août 2011). A la clôture de chaque conseil scientifique : Comité de pilotage avec présentation aux financeurs (DAF, DRIRE, FEDER, CETIOM) et chercheurs/ingénieurs/techniciens INRA, CIRAD, IRD, DAF, Coopératives agricoles, SPV/DAF, Directeur d’exploitation, professeurs du lycée agricole et du CFPPA, chambre d’agriculture, délégués régionaux (vice-président du CR ou représentant), Agriculteurs et représentants des Jeunes Agriculteurs de Guyane, SGAR/Préfecture, GEVES, Techniciens agricoles, stagiaires, doctorant

Partenaire IRD – UMR Eco&Sols

BROSSARD Michel

Tél. 04 99 61 30 [email protected]

Adresse professionnelle

UMR Eco&SolsBât. 12, 2 place Viala34060 Montpellier, Cédex 2

Michel Brossard est pédologue à l’IRD (Institut de recherche pour le développement, France). Après son DEA en pédologie (Université de Poitiers, France) il entre à l’ORSTOM et soutien son doctorat dans la même université. Il a travaillé plusieurs années dans les Petites Antilles dans des programmes de recherches agro-pédologiques. Il a dirigé pour la partie française au Brésil un programme conjoint IRD-Universidade de Brasilia et IRD-Embrapa Cerrados sur le déterminisme des sols dans le déclin de pâturages cultivés. Il retourne en France où il dirigera une unité de service IRD, Valpédo. Les objectifs de cette unité ont été de créer un système d’information pour les sols des régions cartographiées par l’ORSTOM puis l’IRD, afin de fournir en interne des supports à d’autres unités et en externe aux partenaires. Les thèmes sont liés aux méthodologies sol-système d’informations et la création d’outils pour les bases de données sol-environnement et bases de connaissances associées pour des travaux de recherches en cours. Ces travaux sont actuellement intégrés dans la nouvelle unité Eco&Sols qu’a rejoint Brossard, ces travaux associent actuellement différents pays africains et la la participation de l'IRD au GIS Sol. Il a été membre du Conseil scientifique de l’IRD et de la Commission Hydrologie-Pédologie de l’Institut.Ses publications sont consultables sur [http://www.documentation.ird.fr].

Principales publications

Chapuis Lardy L., Brossard M., Lopes Assad M.L. & Laurent J.Y. 2002 - Carbon and phosphorus stocks in clayey ferralsols (Cerrados, Brazil). Agriculture, Ecosystems & Environment, 92, 147-158.

Brunet D., Brossard M., Oliveira M.I.L. Organic carbon associated with eroded sediments from micro-plots under natural rainfall from cultivated pastures on a clayey ferralsol in the Cerrados (Brazil). In: Soil erosion and carbon dynamics. E. Roose, R. Lal, C. Feller, B. Barthès, and B.A. Stewart, eds. Boca Raton, Floride: CRC Press, 2006, p. 157-166 (Chapter 11) (Advances in Soil Science).

Marchão R.L., Becquer T., Brunet D., Balbino L.C., Vilela L., Brossard M. 2009. Carbon and nitrogen stocks in a Brazilian clayey Oxisol: 13-year effects of integrated crop-livestosk management systems. Soil and Tillage Research 103,2, 442-450.

Grinand C., A. Rajaonarivo, M. Bernoux, V. Pajot, M. Brossard, T. Razafimbelo, A. Albrecht, H. Le Martret – 2009 - Estimation des stocks de carbone dans les sols de Madagascar. Étude et Gestion des Sols : 16, 1, 23-33.

Feller C., Brossard M., Chen Y., Landa E.R., Trichet J. 2010 – Selected pionnering Works on humus in soils and sediments during the 20th century: a retrospective look from the Internacional Humic Substances Society view. Physics and Chemistry of the Earth, 35, 903-912.


Fait à Paris le 04 avril 2012, Fait à Montpellier le 04 avril 2012,

André POUZET Jean-Luc CHOTTE

Documents

· Web viewGuyane française, déboisement sans brûlis, changement d’affectation des sols, forêt tropicale humide, broyage de biomasse forestière, cultures à destination locale,