Agroforesterie et projet R&D: BIAFINA

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- ADEME
FINANCEUR

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LOCALISATION

France

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4 PARTENAIRES

CONTEXTE et OBJECTIFS

Les systèmes agroforestiers (SAF) intraparcellaires pourraient améliorer un large panel de services, allant de la productivité végétale au stockage du carbone, et ils représentent un potentiel important de réduction de l’usage des intrants chimiques, engrais en particulier en favorisant l’emploi d’espèces fixatrices d’azote. L’effet de l’utilisation de ces espèces en SAF est mal documenté.
Le projet BIAFINA est orienté vers la production de connaissances nouvelles sur l’utilisation des arbres fixateurs (robinier faux-acacia et aulne) d’azote en SAF intra-parcellaires tempérés. En particulier, le projet se démarque des précédents en proposant d’apporter des nouvelles connaissances sur la capacité des arbres fixateurs à modifier les entrées de carbone et d’azote dans des SAF sur deux sites expérimentaux (DIAMS et Agro-TCR).

BIAFINA vise à mesurer les effets de l’agroforesterie intra-parcellaire avec des arbres fixateurs sur les stocks de carbone et azote sur les composantes de l’agroécosystème comparativement aux systèmes de référence agricoles et plantations d’arbres. Le consortium quantifiera les variations interannuelles des stocks de carbone et azote dans la biomasse aérienne et racinaire, et le sol, ainsi que la fixation symbiotique d’azote par les arbres fixateurs.
Le projet évaluera l’intérêt et les freins à l’adoption de ces systèmes par les agriculteurs sur la base de différents indicateurs. Enfin, le projet permettra d’évaluer l’apport subsidiaire d’azote par les arbres fixateurs, dans la perspective de réductions des fertilisants chimiques, ainsi que les émissions de CO². Le projet apportera des valeurs de références de productivité et de conduites pour des espèces encore peu/pas utilisées en SAF intra-parcellaire tempéré.

ACTIONS

Action 1 : Stocks de C et N dans la biomasse aérienne et racinaire

Cette tâche visera à mobiliser des données existantes et en acquérir de nouvelles pour quantifier in situ la biomasse produite dans les systèmes étudiés depuis leur plantation et au cours des trois premières années du projet. La phénologie des cultures et la diversité floristique du LSA seront documentées, et les biomasses des grains, des parties aériennes et racinaires seront mesurées. Les biomasses aériennes et racinaires des arbres seront calculées à partir d’un échantillon d’arbres prélevés totalement, des équations allométriques prenant en compte le diamètre du tronc et la hauteur totale de l'arbre. L’imagerie multispectrale permettra d’analyser l’hétérogénéité spatiale de la biomasse. Les teneurs en C et en N des feuilles, du bois et des racines seront mesurées afin d'estimer les stocks de C et de N et les retours au sol via les litières de feuilles qui seront mesurées. Le land equivalent ratio (LER) sera calculé pour déterminer si une plus grande productivité est observée en AF qu’en systèmes conventionnels monospécifiques (plantation d’arbres, cultures). Des mesures ponctuelles seront menées dans un réseau de parcelles d’agriculteurs en AF.

Livrables : Base de données des stocks de C et N dans la biomasse ; modèles allométriques actualisés ; cartographie de la biomasse végétale ; données d’entrée pour les modèles AMG (Tâche 4) et MAESPA (Tâche 3).

Action 2 : Stocks et flux de C et N dans les sols

Une première étape consistera à inventorier les mesures disponibles sur les deux sites (localisation, profondeurs d’échantillonnage, antériorité et fréquence), ce qui permettra de cibler les nouvelles valeurs à acquérir. Ensuite, une campagne de terrain aura lieu pour mesurer les teneurs en C et N et la densité apparente du sol. Les stocks de C et N seront calculés à masse équivalente de sol. Les flux d’émission de CO2 et de N2O des sols seront mesurés à différentes périodes in situ. Y seront associés des estimations des taux de minéralisation de C et N par incubation pour mieux comprendre leurs voies de transferts dans le sol. La stabilité du C et N stockés dans les sols sera évaluée en analysant le C lié à la matrice minérale (MAOM, pool stable) par rapport au C lié à la matière organique (MO) particulaire (POM, moins stable). La stœchiométrie de ces fractions sera comparée à la stœchiométrie de la MO de chaque type de sol.

Livrables :Base de données des stocks de C et N du sol ; base de données des GES.

Action 3 : Efficience d'utilisation des ressources

La fixation symbiotique de N atmosphérique par les arbres sera estimée par l‘utilisation des isotopes stables de N. Deux méthodes pourront être comparées : en abondance naturelle ou avec apport de N marqué. Ainsi, il sera possible de dresser des bilans qui donneront accès à l’efficience d’utilisation de N. L'efficience de l'utilisation de la lumière des arbres sera estimée comme la biomasse produite par unité de lumière interceptée. Cette dernière sera estimée en combinant des mesures par des capteurs de lumière (en place sur les sites instrumentés) et des simulations du modèle MAESPA

Livrables : Références de fixation symbiotique des arbres ; bilans de C et N ; valeurs d’efficience.

Action 4 : Simulation de l’évolution des stocks de C et N des systèmes en AF incluant des arbres fixateurs de N

Les données d’entrées de C et N au sol via les plantes et de stocks de C et N du sol (acquises préalablement et dans les tâches 1-3 du projet) serviront à calibrer le modèle AMG. Ce dernier permettra de simuler l’évolution des stocks de C dans le sol afin (i) de comparer ces simulations aux données historiques des sites étudiés (stocks et flux), et (ii) de faire des projections prenant en compte des options de gestion.

Livrables :Simulations des stocks de C des sols pour différents scénarios de gestions.

Action 5 : Etude de faisabilité de l’intégration d’arbres fixateurs de N dans les systèmes de production agricole

Des enquêtes auprès de professionnels de la filière et d’agriculteurs seront menées pour identifier les paramètres clés en termes de conception et gestion des arbres fixateurs, notamment au regard des besoins exprimés pour la fertilité du système, les principaux freins techniques et scientifiques à leur intégration dans les systèmes en AF, et les leviers potentiels (ex : sélection variétale, pratiques de gestion, etc.). En complément, des ateliers seront organisés avec des agriculteurs autour de la conception de systèmes en AF intégrant des arbres fixateurs d’N. Ces ateliers permettront de mobiliser les expertises scientifiques et techniques nécessaires à la définition des meilleures modalités d’implantation et de conduite des arbres fixateurs d’azote pour favoriser l’efficience d’utilisation de N de ces systèmes.

Livrables :Restitutions des résultats d’enquêtes ; systèmes co-conçus.

RESULTATS ATTENDUS

Les principaux résultats attendus sont des données de référence de stockage du carbone et des flux d’azote des compartiments biomasses et sol, et leurs trajectoires dans le temps, ainsi qu’une évaluation de compromis entre trois grands services écosystémiques, i.e. productivité végétale, stockage du carbone et gestion de l’azote.
Une analyse de la stabilité des matières organiques et une estimation des émissions de CO2 par ces systèmes sont également attendues.
Enfin, une vingtaine d’enquêtes par année sera visée auprès d’acteurs de différentes professions afin d’avoir un échantillon représentatif de la filière. Deux ateliers de co-conception seront organisés.

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