– CATS

La demande politique et sociale sur les estimations des flux et stocks de carbone est actuellement très forte et se manifeste à l'échelle internationale (GIEC). Dans ce cadre, de par l'importance des arbres et des sols forestiers en tant que réservoirs de carbone en interaction avec le CO2 atmosphérique, les estimations portant sur les écosystèmes forêts sont cruciales. Des modèles sont utilisés pour prédire leurs réponses aux changements climatiques en termes d'échanges de carbone entre biosphère et atmosphère et étudier les boucles de rétrocontrôle entre climat et fonctionnement de l'écosystème. Ces modèles de transferts sol-végétation-atmosphère (SVAT) souffrent d'un manque de connaissance mécaniste sur l'allocation du carbone assimilé et sont de ce fait incapables de prédire précisément le temps de résidence du carbone dans chacun des compartiments de l'écosystème. Par ailleurs, il devient de plus en plus que ces modèles doivent permettre d'établir des bilans isotopiques notamment en 13C et 12C. En effet, ceux-ci sont très utiles d'une part, pour déterminer à une plus large échelle la participation des forêts et des continents à l'ensemble des échanges de carbone avec l'atmosphère (utilisation du 13CO2 dégagé par respiration) et d'autre part, pour la reconstitution des paléoclimats du Quaternaire (utilisation du 13C des cernes). Le projet soumis propose de combler ces manques par une meilleure caractérisation et compréhension de l'allocation du carbone dans les forêts en termes de carbone total et de ses formes isotopiques 13C et 12C. Il repose sur une nouvelle technologie (TDL, spectrométrie à diode laser) permettant de mesurer in situ à haute fréquence les teneurs en 13CO2 et 12CO2 et dont le gros équipement a été récemment acquis ou est en cours d'acquisition par les trois laboratoires partenaires du projet. - - Les ambitions du projet résident i) dans l'ampleur des expérimentations proposées in situ, ii) dans le développement d'une vision intégrative du fonctionnement carboné des forêts en prenant en compte simultanément arbre et sol et ce jusqu'à des compartiments biochimiques fins, et iii) dans un cheminement complet depuis l'expérimentation jusqu'à la modélisation, et ceci grâce aux compétences et complémentarités des équipes. - L'utilisation de la TDL et des isotopes stables est au cœur du projet. Ils seront utilisés en conditions naturelles pour étudier la vitesse de transfert du carbone depuis la plante vers le sol, pour repérer les différentes sources de carbone de CO2 respiré et pour caractériser la maturation des cernes. De plus, des expérimentations lourdes de marquage in situ d'arbres, permettront le suivi du carbone dans les différentes molécules de l'arbre (structure, carbone labile ou de réserve, carbone respiré) et du sol (microorganismes, carbone respiré) pendant plusieurs jours à plusieurs mois suivant le marquage et ainsi de préciser spatialement et temporellement les schémas d'allocation du carbone assimilé. Le travail sera réalisé sur trois sites équipés de tour à flux et portera sur trois espèces forestières largement représentées dans les forêts françaises et caractérisées par des phénologies variées. Plus précisément les objectifs sont (1) de suivre et de quantifier le 13C dans les organes de l'arbre, la biomasse microbienne et les flux respiratoires au dessus et au dessous du sol après un marquage court réalisé in situ à différentes dates durant la saison de végétation sur trois espèces présentant des stratégies de croissance différentes, (2) de mieux décrire le fractionnement isotopique durant la respiration, (3) de résoudre temporellement la déposition radiale du 13C dans le cerne en croissance et d'estimer la mobilisation des réserves pour la formation du nouveau cerne, et (4) d'améliorer nos modèles SVAT en les rendant capable de simuler correctement la signature isotopique du CO2 respiré et des composants structuraux du bois. - Ce projet repose sur notre capacité à concevoir une grande