Impacts de la préparation du sol lors de la phase de plantation sur la dynamique des matières organiques et la fonction de stockage du Carbone dans les sols forestiers

Impacts of soil préparation at planting phase on the dynamic of organic matter and carbon storage function on forests soils

• Auteur / Autrice : Edouard Quibel
• Direction : Michaël Aubert, Yoann Copard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 08/09/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Étude et compréhension de la biodiversité (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Matthieu Chauvat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Derrien, Noémie Goutal, Catherine Collet-Levy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Augusto, Marie-France Dignac
• DOI : 10.70675/eb02353bz925fz49cbz9ceeze0e01d634856

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols forestiers

Puits de dioxyde de carbone (chimie de l'atmosphère)

Mots clés libres

Sols forestiers

Stock de carbone

Travail du sol

Qualité de matière organique

Forest soils

SOC stock

Prepared soils

Organic matter quality

Résumé

Dans le contexte actuel de changement climatique, la forêt est vue comme un puits de carbone, c’est-à-dire qu’elle contribue à stocker du C. Ce stockage peut s’effectuer à moyen terme dans la biomasse ligneuse et à plus long terme dans les sols. Afin de préserver les forêts et leur capacité de stockage, les gestionnaires forestiers se voient contraints d’effectuer de la régénération artificielle, c’est-à-dire de la plantation pour adapter les peuplements aux conditions futures. Pour assurer le succès de cette étape de plantation, il est parfois nécessaire de lever certaines contraintes comme la présence de végétation bloquante, de tassement ou d’engorgement en eau des sols. Pour ce faire, une Préparation Mécanique des Sols (PMS) peut être effectuée avant la plantation. Ces travaux de PMS sont susceptibles de provoquer une perte de Carbone Organique du Sol (COS). Afin de limiter les effets négatifs de la PMS, des outils ont été développés afin de ne préparer le sol que de manière localisée, sur la future ligne de plants. Ces outils ont été développés pour répondre à certaines situations. Les outils Scarificateur Réfersible® et le sous-soleur multifonction® (MFSS) sont faits pour préparer des sols tassés et/ou envahis par la fougère aigle (Pteridium aquilinum). Les outils Razherb® (RAZ) et Culti 3B® (C3B) sont, quant à eux, utilisés pour préparer des sols tassés et/ou engorgés en eau envahis par la molinie (Molinia caerulea). Dans un premier temps, appuyé sur 6 sites du réseau ALTER, l’impact de l’outil RS, seul ou en combinaison avec MFSS, sur le COS a été évalué 5 ans après la PMS. Leur impact a été évalué sur le COS de manière quantitative et qualitative mais également sur le fonctionnement microbien du sol. Cette étude a montré, sur la zone travaillée, une baisse du stock de C sur le profil de sol complet (L-60 cm) et du C minéralisé par la communauté microbienne en conditions contrôlées. Cependant, il a également été démontré que les caractéristiques du sol modulent l’impact de ces outils à l’échelle de la parcelle forestière. Dans un deuxième temps, appuyé sur 3 sites du réseau PILOTE, l’impact de la combinaison d’outils RAZ+C3B a été évalué sur les stocks de COS et sur la minéralisation potentielle. Sur ces sols à engorgement temporaire, une baisse de stock de COS a été observée dans la zone travaillée uniquement dans le topsoil (L-30 cm). En revanche, le stock de COS sur le profil complet comme la minéralisation potentielle ne présentaient pas d’effet significatif sur la zone travaillée. A l’échelle de la parcelle forestière, la combinaison RAZ+C3B n’a pas présenté d’effet sur les stocks de COS ni sur la minéralisation potentielle. Dans son ensemble, ce travail de thèse suggère que bien qu’ayant un impact sur la zone préparée, les outils utilisés dans cette étude n’influençaient que peu le sol à l’échelle de la parcelle forestière. Toutefois, ces observations peuvent varier selon le type de sol en présence et avoir un impact important.

In the current context of climate change, forests are seen as a carbon sinj, i. e. they can contribute to C storage. This storage can take place in the medium term in woody biomass and in the longer term in soils. In order to preserve forests and their C storage capacity, foresters have to carry out artificial regeneration (i. e. planting) to adapt stands to future conditions. To ensure the success of this planting stage, it is sometimes necessary to remove some constraints such as the presence of blocking vegetation, compaction or waterlogging of soil. To do this, a Mechanical Soil Preparation (MSP) can be carried out prior to plantin. This PMS work may cause a Soil Organic Carbon (SOC) loss by mineralization. In order to limit the negative effects of PMS, tools have been developed to prepare the soil only in a localized area, on the future line of plants. These tools have been developed to respond to some situations. The Reversible Scarifier® (RS) tool and the Multifunction Subsoiler (MFSS) are designed to prepare soils compacted and/or invaded by eagle fern (Pteridium aquilinum). The Razherb® (RAZ) and the Culti 3B® (C3B) tools are designed to prepare compacted and/or waterlogged soils invaded by Molinia caerulea (Molinia caerulea). First, based on 6 sites belonging to the ALTER network, the impact of the RS tool alone and in combination with MFSS on COS was evaluated 5 years after the PMS. This evaluation therefore focused on the quantity and quality of SOC. The impact of the tools on the microbial functioning of the soil was also tested. This part showed a decrease in the stock of C and mineralized C by the microbial community under controlled conditions localized to the prepared area but impacts at the forest stand scale depend on soil characteristics. Second, based on 3 sites belonging to the PILOTE network, the impact of the combination of RAZ+C3B tools on SOC stocks and potential mineralization was evaluated. On these soils with temporary waterlogging, adecrease in SOC stock was observed in the prepared area only in the topsoil (0-30 cm). On the other hand, both SOC stock on the full profile and the potential mineralization did not have a significant effect on the prepared area. At the forest stand scale, the RAZ+C3B combination had no effect on SOC stock or potential mineralization. This thesis work suggests that although they had an impact on the prepared area, the tools used in this study had low influence on the soil at the forest plot scale. However, these observations may vary according to the soil type and have a significant impact on the forest plot.