Nouvelles recherches sur le dispositif expérimental de fertilisation à long terme de parcelles forestières aux Nouragues et à Paracou, en Guyane française

Objectif de l'étude : Comprendre l’impact de la fertilisation en forêt tropicale

Depuis 2017, un traitement de fertilisation forestière est mené aux Nouragues et à Paracou, en Guyane française. L'objectif principal est de mieux comprendre la réaction des écosystèmes tropicaux face aux variations de nutriments, en particulier l’azote (N) et le phosphore (P).

Description du dispositif expérimental sur le terrain

Un protocole réparti sur trois zones topographiques

Sur chaque site, douze parcelles de 0,25 ha sont réparties selon un gradient topographique :

• Sommet de colline (terra firme) : sols bien drainés mais pauvres en nutriments.
• Zone de pente : sols aux caractéristiques intermédiaires.
• Bas-fond : sols riches en nutriments et saturés en eau.

Chaque zone comprend quatre types de parcelles :

• Fertilisation avec azote (N)
• Fertilisation avec phosphore (P)
• Fertilisation combinée (N + P)
• Parcelle témoin non fertilisée (Contrôle)

Localisation des sites : Paracou et Nouragues en Guyane française

Les deux sites expérimentaux sont situés en Guyane française. Ils sont proches de parcelles non perturbées, déjà utilisées pour le suivi à long terme des dynamiques forestières.

Un projet initié par IMBALANCE-P et prolongé par FertiGuyane

Le projet européen IMBALANCE-P (2014-2020) a lancé cette expérimentation, en s’intéressant à la séquestration du carbone et à la dynamique des nutriments dans les forêts tropicales.

Ensuite, le projet FertiGuyane, financé par AnaEE-France, a permis de poursuivre les expérimentations de fertilisation jusqu'en 2023, avec un ancrage durable en Guyane.

Suivi des gaz à effet de serre (GES) : un enjeu majeur en 2024

Campagnes de mesure en cours

De nouvelles campagnes sont menées jusqu’à fin 2024 pour analyser les échanges de gaz à effet de serre (GES) :

• CO2 (dioxyde de carbone)
• CH4 (méthane)
• N2O (oxyde nitreux)

Ces flux sont mesurés à la fois à l’interface sol-atmosphère et arbre-atmosphère.

Les sols tropicaux : principaux émetteurs de GES

Les sols forestiers tropicaux jouent un rôle clé dans les émissions de GES. Ces flux dépendent de multiples facteurs :

• Type de végétation
• Humidité et température du sol
• Type et structure du sol
• Activité microbienne
• Disponibilité en azote et phosphore

Projet FertiSoil-GHG : mesurer l’impact de la fertilisation sur les sols

Le projet FertiSoil-GHG (INRAE-EcoFoG, Université d’Anvers) vise à évaluer l’effet de 7 années de fertilisation en N et P sur les flux de CO2, CH4 et N2O à partir des mesures de terrain réalisées depuis 2017.

Les arbres tropicaux : un rôle sous-estimé dans les échanges de GES

Des études récentes montrent que les arbres participent eux aussi aux échanges de GES :

• Le CH4, CO2 et N2O produits dans le sol peuvent remonter via les racines et être relâchés par les troncs.
• Ces émissions peuvent également résulter de processus microbiens internes ou réactions photochimiques.

Projet FertiSoilTree-GHG : une première en forêt tropicale

Le projet FertiSoilTree-GHG (Labex CEBA, INRAE-EcoFoG, CzechGlobe) cherche à mesurer pour la première fois l’effet de 7 années de fertilisation sur les échanges de GES à l’échelle de l’arbre, dans une approche intégrée sol-arbre-atmosphère.

Conclusion : Vers une meilleure compréhension des cycles biogéochimiques en forêt tropicale

Les résultats attendus de ces recherches permettront d’enrichir les connaissances sur les impacts des déséquilibres nutritionnels sur les flux de carbone et de gaz à effet de serre, dans le but de mieux prédire la réponse des forêts tropicales au changement global.

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Références associées :

Bréchet L., Daniel W., Stahl C., Burban B., et al. 2021. "Simultaneous tree stem and soil greenhouse gas (CO₂, CH₄, N₂O) flux measurements: a novel design for continuous monitoring towards improving flux estimates and temporal resolution" New Phytologist (IF = 8.51); doi: 10.1111/nph.17352.

Bréchet L., Courtois E.A., Saint-Germain T., Janssens I.A., et al. 2019. "Disentangling drought and nutrient effects on soil carbon dioxide and methane fluxes in a tropical forest" Frontiers in Environmental Science (IF = 3.88); doi: 10.3389/fenvs.2019.00180.

Courtois E., Stahl C., Van den Berge J., Bréchet L., et al. 2018. "Spatial variation of soil CO₂, CH₄ and N₂O fluxes across topographical positions in tropical forests of the Guiana Shield" Ecosystems (IF = 4.55); doi: 10.1007/S10021-018-0232-6.

Verryckt L.T., Vicca S., Van Langenhove L., Stahl C., et al. 2022. "Vertical profiles of leaf photosynthesis and leaf traits, and soil nutrients in two tropical rainforests in French Guiana before and after a three-year nitrogen and phosphorus addition experiment" Earth System Science Data (IF = 11.90); doi: 10.5194/essd-2021-142.

Vallicrosa H., Lugli L.F., Fuchslueger L., Sardans J., et al. 2023. "Phosphorus scarcity contributes to nitrogen limitation in lowland tropical rainforests" Ecology (IF = 6.43); doi.org/10.1002/ecy.4049.