Search

National audience; Si les sols sont indispensables à l'activité humaine et au bon fonctionnement des écosystèmes, ils ne font pourtant l'objet d'aucune mesure de conservation contraignante qui leur soit dédiée. Nous défendons que les difficultés à mettre en place des mesures de conservation du sol ne renvoient pas simplement à l'invisibilité propre au monde souterrain et aux dangers qui le menacent : comprendre ces difficultés demande de retracer la trajectoire de mise à l'agenda du sol comme enjeu environnemental et les répertoires particuliers dans lesquelles elle s'exprime. En déployant une approche pluridisciplinaire alliant sciences sociales et sciences du sol, nous avons cherché à identifier et à caractériser les logiques de requalification environnementale du sol à l'oeuvre depuis le milieu des années 2000. Nous avons notamment cherché à comprendre dans quelle mesure ces logiques de requalification du sol comme enjeu de conservation se démarquaient de l'appréhension agricole dominante qui envisage le sol en termes de support de fertilité et de production agronomique. Sur la base d'une enquête sociologique qualitative approfondie menée en France, incluant exploitation documentaire et entretiens, nous caractérisons deux logiques de requalification environnementale du sol, en termes d'une part de conservation des sols et de leur biodiversité menacés par des processus de dégradation, et en termes d'autre part de conservation et de sécurisation des fonctions et services rendus par les sols. Nous discutons enfin les différences et les relations entre ces deux logiques du point de vue de la manière dont elles interpellent, bousculent, ou au contraire font alliance avec les enjeux et les intérêts agricoles.

International audience; Microbial communities drive soil organic matter (SOM) decomposition through the production of a variety of extracellular enzymes. Climate change impact on soil microbial communities and soil enzymatic activities can therefore strongly affect SOM turnover, and thereby determine the fate of ecosystems and their role as carbon sinks or sources.To simulate projected impacts of climate change on Swiss Jura subalpine grassland soils, an altitudinal soil transplantation experiment was set up in October 2009. On the fourth year of this experiment, we measured microbial biomass (MB), microbial community structure (MCS), and soil extracellular enzymatic activities (EEA) of nine hydrolytic and oxidative extracellular enzymes in the transplanted soils on a seasonal basis.We found a strong sampling date effect and a smaller but significant effect of the climate manipulation (soil transplantation) on EEA. Overall EEA was higher in winter and spring but enzymes linked to N and P cycles showed higher potential activities in autumn, suggesting that other factors than soil microclimate controlled their pool size, such as substrate availability. The climate warming manipulation decreased EEA in most cases, with oxidative enzymes more concerned than hydrolytic enzymes. In contrast to EEA, soil MB was more affected by the climate manipulation than by the seasons. Transplanting soils to lower altitudes caused a significant decrease in soil MB, but did not affect soil MCS. Conversely, a clear shift in soil MCS was observed between winter and summer. Mass-specific soil EEA (EEA normalized by MB) showed a systematic seasonal trend, with a higher ratio in winter than in summer, suggesting that the seasonal shift in MCS is accompanied by a change in their activities. Surprisingly, we observed a significant decrease in soil organic carbon (SOC) concentration after four years of soil transplantation, as compared to the control site, which could not be linked to any microbial data.We conclude that medium term (four years) warming and decreased precipitation strongly affected MB and EEA but not MCS in subalpine grassland soils, and that those shifts cannot be readily linked to the dynamics of soil carbon concentration under climate change.

Contrôle pédologique des stocks de carbone organique des sols sous forêts et cultures. 12. Journées d'Etude des Sols

National audience; Augmenter la diversité des espèces forestières est aujourd'hui un des scénarios envisagés pour adapter la gestion sylvicole face aux changements climatiques et à l'augmentation des besoins en bois et des autres services écologiques rendus par la forêt aux sociétés humaines. En France, sur 15,1 millions d’hectares de surface forestière, 6,3 millions sont composés de peuplements à deux ou trois essences. Un des avantages avancés des peuplements mélangés, serait que ces derniers renfermeraient une plus grande diversité spécifique. Il a été montré qu’une plus grande diversité en arbre favorise l'apparition de différents microhabitats qui peuvent abriter différentes espèces végétales de sous-bois. Néanmoins, très peu d'études ont porté sur la diversité de la faune du sol dans les peuplements mélangés. Bien que certaines études mettent en évidence une réponse positive du mélange sur la biodiversité ou l’abondance de la faune du sol, d’autres montrent un effet peu marqué. De manière générale, l’effet des peuplements forestiers plurispécifiques face aux monospécifiques apparait comme fortement idiosyncratique ainsi que très dépendant du groupe de faune du sol étudié. De plus, il est important de relever que beaucoup d’études de ce type portent sur des effets de conversion forestière ou bien d’autres dispositifs qui ne permettent pas de statuer sur l’effet du mélange car toutes les modalités de peuplements purs et mixtes ne sont pas observées. Au travers ce constat, il est important de renforcer nos connaissances sur l’effet des peuplements mélangés sur la biodiversité et la structure des communautés de faune du sol qui sont des acteurs majeurs de la décomposition et interviennent fortement dans la régulation des cycles biogéochimiques de ces écosystèmes. Ainsi, cette étude vise à déterminer l'impact de la sylviculture en mélange sur la biodiversité des sols. Plus spécifiquement, nous avons étudié l'impact de la sylviculture en mélange en comparant des peuplements mélangés à des peuplements purs sur la diversité biologique des sols et plus spécifiquement sur les microarthropodes, en particulier les collemboles. Nous avons étudié deux massifs forestiers, un site de montagne et un de plaine, situés sur le massif de Belledonne (Isère) et en forêt d’Orléans (Centre), respectivement. Sur ces deux sites, trois compositions du peuplement ont été sélectionnés, à savoir deux peuplements purs (un feuillu et un résineux) et un peuplement mixte (mélange feuillu-résineux), avec 5 et 6 réplicats, pour Belledonne et Orléans, respectivement. Pour le site de montagne, les peuplements sont composés par du hêtre (Fagus sylvatica) et/ou du sapin (Abies alba). Pour le site de plaine, les peuplements sont constitués par du chêne (Quercus petraea) et/ou du pin (Pinus sylvestris). L’échantillonnage de microarthropodes a été réalisé en novembre 2013 pour les deux sites par carottage (Ø : 4,3 cm, 7 cm de profondeur) puis extraction par gradient de chaleur (Berlèse) pendant 8 jours. Les collemboles ont été identifiés à l’espèce. Parallèlement, plusieurs paramètres ont été mesurés tels que l’humidité du sol, le pH, le C/N, la CEC et les formes d’humus. Au total, 1490 individus ont été identifiés, appartenant à 41 espèces différentes. De manière générale, au regard des deux sites, l’abondance et la diversité des communautés de collemboles différent selon le type de peuplement. L’abondance et la richesse spécifique sont supérieures dans les peuplements de feuillus purs, 22 203 ind.m-2 et 10,27 espèces, en comparaison aux peuplements purs de résineux, 9 677 ind.m-2 et 6,54 espèces, respectivement. Les peuplements mélangés présentent des valeurs intermédiaires aux deux autres peuplements avec environ 14 782 ind.m-2 et 8,36 espèces. Comme attendu, l’analyse multivariée (BGA : between group analysis) des communautés de collemboles révèle que la réponse de ces communautés dans les peuplements mélangés diffère entre les deux sites. En effet, pour le site de plaine, les peuplements mélangés montrent une structure plus proche des peuplements résineux que celle des peuplements de feuillus (p simulée : 0,001). Bien que les différences soient nettement moins marquées en montagne (p simulée : 0,055), les communautés de collembole dans les peuplements mélangés semblent à l’inverse plus proches des communautés des peuplements de feuillus. Par l’intermédiaire d’une régression PLS (partial least square regression), nous avons présélectionné des variables explicatives pour chaque site que nous avons inséré de manière passive dans la BGA de chaque site (Figure 1). Il apparaît que les communautés de collemboles ne sont pas prédites par les mêmes facteurs environnementaux pour les deux sites. Ainsi, seulement le C/N apparaît en commun comme facteur explicatif de la variabilité des communautés des microarthropodes. Nous pouvons conclure que les peuplements mélangés ne soutiennent pas une diversité ou une abondance plus importante que les peuplements de feuillus quel que soit le site étudié. Toutefois, ils présentent toujours des valeurs intermédiaires aux deux peuplements purs, que ce soit pour l’abondance ou la diversité des collemboles. De plus, il apparaît évident que les facteurs de contrôle en fonction des sites ne sont pas les mêmes. Pour aller plus loin, il serait intéressant d’analyser les fonctions assurées par les organismes du sol dans les différents peuplements afin de prédire si les peuplements mélangés peuvent soutenir plus de services écosystémiques que les peuplements purs tels que la décomposition et le recyclage du carbone. Enfin, une étude comprenant plus de deux sites, placés sur un gradient climatique permettrait de découpler l'effet du mélange et des facteurs climatiques.

International audience; Marly badlands, showing active eroded gullies and low soil fertility, are found in the French Southern Alps since around 250 years. Negative ecological, social and and economical consequences of such intense erosion historically promoted the ecological restoration of these terrains. In a small catchment of 390 ha (Saignon catchment, France), a first wave of restoration was run in 1876-78, mainly through Austrian black pine plantation on eroded gully sides. A second wave occurred in 2002 and focused on gullies partly vegetated on their sides but still showing active gully beds. Bioengineering works, made of barriers of Salix cuttings, were implanted in gully beds to increase sedimentation and in turn to re-initiate soil formation. This strategy proved to be efficient to retain sediment and to favor plant colonization. The aim of this study was to investigate soil fertility of sediment mounds retained in gully beds 9 to 136 years after their rehabilitation. To answer this question, we compared the topsoil (0-10 cm depth) chemical fertility of 6 gully beds restored in 2002 with bioengineering works to the one of 5 gully beds belonging to gullies stabilized by pine plantation 136 years ago. As a control, sediment mounds found in 15 bare gully beds were also studied. In each gully, basic soil characteristics of composite samples were assessed. Vegetative cover, plant richness and litter accumulation were also measured. We found that soil organic carbon and total nitrogen content significantly increased with the time since gully bed rehabilitation (4.3±0.4 / 12±1 / 21±2 g.kg-1 and 0.80±0.02 / 1.4±0.02 / 1.7±0.07 g.kg-1) for bare gully beds and gully beds rehabilitated 9 and 140 years ago, respectively. Carbonate content was lower in restored gullies (average value of 242±5 g.kg-1) compared to control ones (547±13 g.kg-1). These results suggest that pedogenesis was engaged in both sets of restored gullies (decarbonatation process). Available phosphorus was lowest in gully beds restored in 2002 (8.3±4 mg.kg-1; ANOVA test, p

International audience; Aims: Sediment retention by plant barriers initiates common strategies to conserve soil fertility or restore degraded terrains, including gullied ones. Differences in species performance for sediment retention have been studied but little is known about plant performance in retention when upscaling to plurispecific barriers. We investigated the role of morphological diversity of plant barriers in sediment retention in the context of eroded marly gullies. Methods: Fifteen plant barriers, composed of combinations of four morphologically contrasting species (grass, shrub, dwarf-shrub and juvenile tree) were tested for their sediment retention potential in an innovative life-size artificial concentrated runoff experiment. We studied the net effect of biodiversity and the role of morphological traits on sediment retention. Results: We found that grass barriers performed best to retain sediment and morphological diversity significantly impaired sediment retention. This negative effect may be due to runoff concentrating in the least flow-resistant areas (shrubs or trees), resulting in a localized increase in flow velocity and thus an overall decrease in sediment deposition. Conclusion: To initiate gully restoration by increasing sediment retention in their bed, morphologically homogeneous plant barriers should be favored. Plant diversity, useful for mid- and long-term restoration goals, should be considered later in the process.

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SEDYVIN; International audience; We studied the dynamics of earthworm populations in a fire prone forest environment in Mediterranean France from 2005 to 2011. Species diversity, worm number, size and biomass and worm casts size, number and spatial distribution were measured in an experimental design including 33 plots, with various fire regimes combining 2 fire frequencies (few fires vs many fires in 50 years) and 3 dates for the last fire (1, 4 and 15 years ago) and unburnt control plots. The follow up included a period of repeated drought (2003-2007) followed by a period of normal climate (2008-spring 2011). The two last fires (2003 and 2007 occurred respectively at the beginning and at the end of the dry period, which allowed assessing the drought-fire stress interaction. Worm populations, diversity and activity were reduced by fire as well by repeated drought. The reduction was higher in case of repeated fires. Fire and drought mutually increased their respective impact, showing a strong interaction. Worm activity, size and spatial distribution gradually recovered in 4 years after the end of drought but remained lower than normal in recently or frequently burned plots. Population spreading from refugees was studied too and proved to be slow (2-3 m/year).

[Notes_IRSTEA]Présenté au nom de 50 co-auteurs impliqués dans le projet européen IRISE (Impact de la Répétition des Incendies Sur l'Environnement) [Departement_IRSTEA]GT [TR1_IRSTEA]SET / RICOMED [TR2_IRSTEA]SET / DYMON; International audience; Between 2005 and 2008, a group of 10 research teams studied vegetation, litter, earthworms, microfauna, bacteria, soil physics, nutriments, organic matter (quality and quantity) and toxic compounds in a multidisciplinary research program dealing with the impact of repeated forest fires on biodiversity and the soil in mediterranean forests. Plots were laid in old growth forests and in sites burned between 1 and 4 times in the last 50 years. For each fire regime, fires dating 1, 3, 5, 15 and 25 years were chosen. The goals were: (1) to look for biodiversity indicators for the assessment of the ecosystem status and functioning, (2) to understand interactions between biotic and abiotic factors in ecosystem resistance and resilience, (3) to look for critical fire frequency thresholds. Taking advantage of the exceptional drought which occurred during the experiment, we studied the interaction between fire and drought. Two thresholds appeared in fire frequency (1 and 4 fires in 50 years) leading to deep changes in the ecosystem biodiversity and functioning. Few differences were observed 3 and 15 years after fire between plots burned 1, 2 or 3 times, the ecosystem being used for millenniums to such fire frequencies. Earthworms and bacteria diversity and activity appeared critical for ecosystem functioning and recovery after fire. Due to drought, this activity was severely reduced and strong interactions were found between fire and drought, each of these disturbances amplifying the impact of the other. High disturbance frequency by fire or drought reduced biological diversity, increasing the resistance but reducing the resilience of communities. Some obligate seeders tree species disappeared when fire occurred at less than 15 to 20 years interval, changing the ecosystem structure. Trees mortality due to drought was far higher in recently burned areas, degrading vegetation from forest to matorals. The quantitative resilience of several physical and chemical parameters is achieved within 15 to 25 years after fire, but 50 years are necessary to fully recover the qualitative values and balance for these parameters as well as for most of the biological factors. Most of the critical biological, physical and chemical processes were concentrated in the topsoil (0-5 cm), deeper horizons being impoverished by a long fire history, except in old growth forests. These ecosystems are fragile and their dynamics may shift to desertification with increasing drought due to climate change.

National audience; Pourquoi mesurer la résistivité électrique des sols ? L'hétérogénéité spatiale des sols forestiers doit être prise en compte tant par le gestionnaire que par le scientifique, notamment lorsqu'il s'agit d'étudier d'éventuelles modifications sur le long terme. Actuellement, les méthodes qui permettent de rendre compte de cette hétérogénéité sont peu nombreuses et conduisent la plupart du temps à l'altération, voire la destruction, du milieu étudié. Au cours des dernières décennies, plusieurs études ont montré des relations entre les propriétés physiques et chimiques du sol et la résistivité électrique. La résistivité électrique (ρ) est définie comme suit : ρ = K.ΔV/I où K est un facteur géométrique qui dépend de la configuration utilisée lors de la mesure, ΔV la différence de potentiel et I l'intensité (donc ΔV/I la résistance). La majorité des études actuelles sont menées sur les sols agricoles alors que les études sur les sols forestiers sont très rares. Le but de notre étude est : (i) d'identifier dans quelle mesure les propriétés des sols forestiers influencent la résistivité électrique ; (ii) de préciser les éventuelles implications pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale du sol lors de la mise en place de protocoles expérimentaux. Comment mesure-t'on la résistivité électrique des sols ? Les mesures de résistivité sur une maille de 5x10m sur l'ensemble de la placette nous a permis de tracer une carte de résistivité électrique du sol. Cette carte est ensuite utilisée pour définir un protocole d'échantillonnage du sol équilibré entre les différentes classes de résistivité et relier ainsi les propriétés mesurées du sol à une valeur de résistivité in situ. La campagne de mesure se déroule sur 2 jours : la mesure de résistivité le premier jour ; le prélèvement des 24 échantillons de sol le second jour, la localisation des points d'échantillonnage étant définie à partir de la carte de résistivité. Pour que ces mesures soient valables, il ne doit pas pleuvoir entre les 2 phases de travail. Les résultats présentés ont été obtenus sur la placette RENECOFOR EPC74, située dans la forêt domaniale des Voirons, en Haute-Savoie. Deux exemples de caractérisation des variations des propriétés du sol : la teneur en argile et la forme d'humus On observe des corrélations significatives entre certaines propriétés du sol et la résistivité mesurée sur la placette. Ainsi, la résistivité traduit 57% des variations de la teneur en argile du sol et 41% des variations des formes d'humus.La résistivité représente une mesure indirecte et non destructive des propriétés du sol qui permet d'établir une cartographie assez précise de ces propriétés. Sur la placette EPC74, les zones de forte résistivité (brun foncé) correspondent à des sols sableux drainants, pauvres en cations échangeables et à humus peu actifs (Dysmull), probablement issus de la désagrégation de moraines glaciaires. Les zones de faible résistivité (jaune) correspondent à des sols argileux riches en cations et à formes d'humus actives (Eumull). Nos résultats confirment ceux obtenus en terrains agricoles pour les propriétés intrinsèques du sol (texture, chimie). La corrélation avec la forme d'humus est plus originale et permet une cartographie ce compartiment clé du milieu forestier qui assure de nombreuses fonctions de l'écosystème. Cependant, la calibration des mesures de résistivité par au minimum 6 échantillons de sol doit être reproduite pour chaque site étudié car les variations spatiales et temporelles de propriétés telles que l'humidité influencent fortement les mesures et ne permettent pas de construire un modèle général de relation résistivité / propriétés du sol. Implications pour le réseau RENECOFOR: L'utilisation de la résistivité électrique a un triple intérêt car elle permet : (i) d'obtenir des informations spatialisées sur la placette étudiée ; (ii) de définir des protocoles expérimentaux qui prennent en compte la variabilité spatiale des propriétés du sol ; (iii) de réaliser des suivis dans le temps dans le but de détecter des modifications de fertilité.

Goals: This project aimed at assessing the impact of forest fire repetition on vegetation and the soil, in terms of biodiversity, carbon balance and the global ecosystem potential. The study area is the Maures massif (Mediterranean area in the Southeast of France), an ecosystem developed on crystalline rocks. Because of the persistent drought during all the project, we studied the interaction between of fire recurrence and drought recurrence. Protocols: The sampling design includes 3 fire regimes during the last 50 years (many fires = 3-5, medium = 1-2 fires, control = no fire) and 3 time spans since the last fire (very recent = 9-12 months, recent = 3-5 years, old = 15-25 years). Control plots did not burn since either 50 years, or 200 years. 31 plots were laid out, five by treatment except for the old growth control forest (1 plot). The follow-up of the same plots during 3 years allowed furthermore studying the short-term dynamics of the environment after fire. We studied the functional relations between various aerial and soil compartments of the ecosystem at several spatial and temporal scales, combining physical, chemical and biologic factors, to identify key processes and species controlling the resilience of the environment or its resistance to disturbances. Results: Globally, the time since the last fire, thus the ecosystem resilience dynamics, were more influent on most of the measured parameters than the number or the frequency of fires. However, these last ones often play a functionally significant role, their relative importance increasing with the number of fires. The absence of fires for 150 - 200 years allowed a dramatic recovery of the fertility and biological activity. The repletion of the carbon stock in the superficial soil horizons (0 15 cm) and important modifications in flora structure and composition were particularly significant. With a mean fire frequency of one fire every 25 to 50 years, a good global resilience of the ecosystem, its flora and its functioning was observed, but at a low level of potential and at the shrinkage limit: most of the organic matter was limited to the first centimeters of the topsoil (0-5cm) where the biologic activity concentrated at fire's mercy. Most of the parameters which are modified by the fire recovered quantitatively in 15 to 25 years. But 50 years were generally necessary for the resilience of qualitative aspects, notably for the organic matter, biogeochemical cycles, microbiologic functioning of the soil and plant diversity.With higher fire frequencies (4 fires or more in 50 years, or fires occurring at less than 10 years interval), many parameters are durably altered, showing a global degradation of the ecosystem potential: it was particularly true for vegetation composition and structure, soil fauna and the loss of organic matter and its qualitative transformation. This last change led to drop in the activity, the resistance and the resilience of microbial communities. The nitrogen cycle was particularly disturbed. With one to 3 fires in 50 years, these forests do not store nor lose significantly carbon in the superficial soil horizons nor in the living biomass; a higher frequency led the forest to be a carbon source. With no fires over 50 years, and particularly after more than 150 years, these forests become a good carbon sink. The conjunction of numerous fires and repeated droughts led to a collapse of the biological functioning of the ecosystem. Fire and drought amplified mutually their deleterious impact. The persistent drought from 2003 to 2007 stopped the normally fast recovery dynamics in the first year after the fire of year 2003, and even made some biologic parameters decline. Plots with the higher fire frequency up to 2003 were the most impacted by drought. The preliminary effect of drought also dramatically increased the impact of the fires of year 2007. A threshold of 4 successive years of severe drought seems to be a critical threshold for the ecosystem, as well as 4 fires would be a critical threshold for the number of fires in 50 years., Objectifs : Ce projet avait pour objectif d'évaluer l'impact de la répétition des feux de forêt sur le sol et la végétation en termes de biodiversité, de bilan de carbone et de dégradation générale des potentialités de l'écosystème. La zone d'étude se situe dans le massif des Maures (zone méditerranéenne au Sud-Est de la France, écosystème développés sur roches cristallines). Nous avons simultanément étudié l'interaction entre récurrence des feux et récurrence des sécheresses. Protocoles : Le plan d'échantillonnage comprend 3 régimes d'incendies au cours des 50 dernières années (nombreux = 3-5 feux, peu nombreux = 1-2 feux, témoin) et 3 modalités de date du dernier feu (très récent = 9 mois -1 an, récent =3 ans, ancien = 15-25 ans), les témoins n'ayant pas brûlé depuis soit 50 ans, soit 200 ans ou plus. Il y a 5 placettes par modalité sauf témoin très ancien, soit au total 31 placettes. Le suivi sur plusieurs années des mêmes placettes a permis de plus d'étudier la dynamique à court terme du milieu après le feu. Nous avons étudié les relations fonctionnelles entre différents compartiments aériens et souterrains à plusieurs niveaux des échelles spatiale et temporelle de l'écosystème, en combinant des facteurs physiques, chimiques et biologiques, afin d'identifier des processus et espèces clefs de la résilience du milieu ou de sa résistance aux perturbations. Résultats : Globalement, le temps depuis le dernier feu, donc la dynamique de reconstitution de l'écosystème, influence plus les paramètres mesurés que le nombre ou la fréquence des feux, mais ces derniers jouent cependant un rôle souvent significatif et fonctionnellement important, plus rarement dominant. L'absence de feux durant 150 à 200 ans permet une spectaculaire remontée biologique et du potentiel de l'écosystème, marquée par la reconstitution d'un stock significatif de carbone dans les horizons superficiels du sol (0 à 15 cm) et une modification importante de la structure et composition floristique. Une fréquence moyenne d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans permet une bonne résilience globale de l'écosystème, de sa flore et de son fonctionnement, mais à un niveau faible de potentialités et en limite de la rupture. L'essentiel du stock de matière organique est limité aux premiers centimètres du sol (0-5cm) où se concentre l'activité biologique. La plupart des paramètres qui sont modifiés par le feu récupèrent quantitativement au bout de 15 à 25 ans. Mais il faut en général 50 ans pour les aspects qualitatifs, notamment au niveau de la matière organique, des cycles biogéochimiques, du fonctionnement microbiologique du sol et de la biodiversité végétale. Avec des fréquences plus élevées, aboutissant à 4 feux ou plus en 50 ans ou à quelques feux très rapprochés (5-10 ans), de nombreux paramètres chimiques et biologiques sont durablement altérés, et marquent une dégradation globale des potentialités du système. On note un changement durable de la composition et de la structure de la végétation et une perte significative de matière organique et sa transformation qualitative, responsables d'une baisse sensible de l'activité, de la résistance et de la résilience microbiologique. Le cycle de l'azote est particulièrement touché. Pour les fonctions de séquestration de carbone : dans un régime moyen d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans, ces forêts ne stockent pas ni ne perdent significativement de carbone dans les horizons superficiels du sol et dans la biomasse vivante ; elles en perdent par contre en cas de feux répétés plus souvent. Elles possèdent un grand potentiel de stockage (effet puits de CO2) en cas ne non-brûlage sur des durées de 150 à 200 ans. La conjonction de nombreux feux et de sécheresses répétées conduit à un effondrement du fonctionnement biologique de l'écosystème dans ses parties aérienne comme souterraine. Chacune des perturbations (feu et sécheresse) amplifie les effets néfastes de l'autre. La sécheresse persistante a non seulement totalement arrêté la dynamique normalement rapide de l'écosystème entre la 3ème et la 5ème année après le feu, mais a fait largement régresser certains paramètres biologiques. Les placettes les plus impactées par le feu (incendies récents ou nombreux) ont été les plus touchées. L'effet préalable de la sécheresse a aussi considérablement aggravé l'impact d'un feu survenu en 2007. Un seuil de 4 années successives de sécheresse marquée semble constituer un seuil critique pour l'écosystème, de la même manière que 4 feux seraient un seuil critique pour le nombre de feux en 50 ans. Le changement climatique ne peut donc que le fragiliser d'avantage ces écosystèmes, en accentuant les effets néfastes des incendies et en les multipliant.

Goals: This project aimed at assessing the impact of forest fire repetition on vegetation and the soil, in terms of biodiversity, carbon balance and the global ecosystem potential. The study area is the Maures massif (Mediterranean area in the South-East of France), an ecosystem developed on crystalline rocks. Because of the persistent drought during the project, we studied the interaction between fire recurrence and drought recurrence. Protocols: The sampling design includes 3 fire regimes during the last 50 years (many fires = 3-5, medium = 1-2 fires, control = no fire) and 3 time spans since the last fire (very recent = 9-12 months, recent = 3-5 years, old = 15-25 years). Control plots did not burn since either 50 years, or 200 years. 31 plots were laid out, five by treatment except for the old growth control forest (1 plot). The follow-up of the same plots during 3 years allowed furthermore studying the short-term dynamics of the environment after fire. We studied the functional relations between various aerial and soil compartments of the ecosystem at several spatial and temporal scales, combining physical, chemical and biologic factors, to identify key processes and species controlling the resilience of the environment or its resistance to disturbances. Results: Globally, the time since the last fire, thus the ecosystem resilience dynamics, were more influent on most of the measured parameters than the number or the frequency of fires. However, these last ones often play a functionally significant role, their relative importance increasing with the number of fires. The absence of fires for 150 - 200 years allowed a dramatic recovery of the fertility and biological activity. The repletion of the carbon stock in the superficial soil horizons (0 15 cm) and important modifications in flora structure and composition were particularly significant. With a mean fire frequency of one fire every 25 to 50 years, a good global resilience of the ecosystem, its flora and its functioning was observed, but at a low level of potential and at the shrinkage limit: most of the organic matter was limited to the first centimetres of the topsoil (0-5cm) where the biologic activity concentrated at fire's mercy. Most of the parameters which are modified by the fire recovered quantitatively in 15 to 25 years. But 50 years were generally necessary for the resilience of qualitative aspects, notably for the organic matter, biogeochemical cycles, microbiologic functioning of the soil and plant diversity.With higher fire frequencies (4 fires or more in 50 years, or fires occurring at less than 10 years interval), many parameters are durably altered, showing a global degradation of the ecosystem potential: it was particularly true for vegetation composition and structure, soil fauna and the loss of organic matter and its qualitative transformation. This last change led to drop in the activity, the resistance and the resilience of microbial communities. The nitrogen cycle was particularly disturbed. With one to 3 fires in 50 years, these forests do not store nor lose significantly carbon in the superficial soil horizons nor in the living biomass; a higher frequency led the forest to be a carbon source. With no fires over 50 years, and particularly after more than 150 years, these forests become a good carbon sink. The conjunction of numerous fires and repeated droughts led to a collapse of the biological functioning of the ecosystem. Fire and drought amplified mutually their deleterious impact. The persistent drought from 2003 to 2007 stopped the normally fast recovery dynamics in the first year after the fire of year 2003, and even made some biologic parameters decline. Plots with the higher fire frequency up to 2003 were the most impacted by drought. The preliminary effect of drought also dramatically increased the impact of the fires of year 2007. A threshold of 4 successive years of severe drought seems to be a critical threshold for the ecosystem, as well as 4 fires would be a critical threshold for the number of fires in 50 years. A set of indicators of the health status and dynamics of the ecosystem was selected among biological, physical and chemical parameters.; Objectifs : Ce projet avait pour objectif d'évaluer l'impact de la répétition des feux de forêt sur le sol et la végétation en termes de biodiversité, de bilan de carbone et de dégradation générale des potentialités de l'écosystème. La zone d'étude se situe dans le massif des Maures (zone méditerranéenne au Sud-Est de la France, écosystème développés sur roches cristallines. Nous avons simultanément étudié l'interaction entre récurrence des feux et récurrence des sécheresses. Protocoles : Le plan d'échantillonnage comprend 3 régimes d'incendies au cours des 50 dernières années (nombreux = 3-5 feux, peu nombreux = 1-2 feux, témoin) et 3 modalités de date du dernier feu (très récent = 9 mois -1 an, récent =3 ans, ancien = 15-25 ans), les témoins n'ayant pas brûlé depuis soit 50 ans, soit 200 ans ou plus. Il y a 5 placettes par modalité sauf témoin très ancien, soit au total 31 placettes. Le suivi sur plusieurs années des mêmes placettes a permis de plus d'étudier la dynamique à court terme du milieu après le feu. Nous avons étudié les relations fonctionnelles entre différents compartiments aériens et souterrains à plusieurs niveaux des échelles spatiale et temporelle de l'écosystème, en combinant des facteurs physiques, chimiques et biologiques, afin d'identifier des processus et espèces clefs de la résilience du milieu ou de sa résistance aux perturbations. Résultats : Globalement, le temps depuis le dernier feu, donc la dynamique de reconstitution de l'écosystème, influence plus les paramètres mesurés que le nombre ou la fréquence des feux, mais ces derniers jouent cependant un rôle souvent significatif et fonctionnellement important, plus rarement dominant. L'absence de feux durant 150 à 200 ans permet une spectaculaire remontée biologique et du potentiel de l'écosystème, marquée par la reconstitution d'un stock significatif de carbone dans les horizons superficiels du sol (0 à 15 cm) et une modification importante de la structure et composition floristique. Une fréquence moyenne d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans permet une bonne résilience globale de l'écosystème, de sa flore et de son fonctionnement, mais à un niveau faible de potentialités et en limite de la rupture. L'essentiel du stock de matière organique est limité aux premiers centimètres du sol (0-5cm) où se concentre l'activité biologique. La plupart des paramètres qui sont modifiés par le feu récupèrent quantitativement au bout de 15 à 25 ans. Mais il faut en général 50 ans pour les aspects qualitatifs, notamment au niveau de la matière organique, des cycles biogéochimiques, du fonctionnement microbiologique du sol et de la biodiversité végétale. Avec des fréquences plus élevées, aboutissant à 4 feux ou plus en 50 ans ou à quelques feux très rapprochés (5-10 ans), de nombreux paramètres chimiques et biologiques sont durablement altérés, et marquent une dégradation globale des potentialités du système. On note un changement durable de la composition et de la structure de la végétation et une perte significative de matière organique et sa transformation qualitative, responsables d'une baisse sensible de l'activité, de la résistance et de la résilience microbiologique. Le cycle de l'azote est particulièrement touché. Pour les fonctions de séquestration de carbone : dans un régime moyen d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans, ces forêts ne stockent pas ni ne perdent significativement de carbone dans les horizons superficiels du sol et dans la biomasse vivante ; elles en perdent par contre en cas de feux répétés plus souvent. Elles possèdent un grand potentiel de stockage (effet puits de CO2) en cas ne non-brûlage sur des durées de 150 à 200 ans. La conjonction de nombreux feux et de sécheresses répétées conduit à un effondrement du fonctionnement biologique de l'écosystème dans ses parties aérienne comme souterraine. Chacune des perturbations (feu et sécheresse) amplifie les effets néfastes de l'autre. La sécheresse persistante a non seulement totalement arrêté la dynamique normalement rapide de l'écosystème entre la 3ème et la 5ème année après le feu, mais a fait largement régresser certains paramètres biologiques. Les placettes les plus impactées par le feu (incendies récents ou nombreux) ont été les plus touchées. L'effet préalable de la sécheresse a aussi considérablement aggravé l'impact d'un feu survenu en 2007. Un seuil de 4 années successives de sécheresse marquée semble constituer un seuil critique pour l'écosystème, de la même manière que 4 feux seraient un seuil critique pour le nombre de feux en 50 ans. Le changement climatique ne peut donc que le fragiliser d'avantage ces écosystèmes, en accentuant les effets néfastes des incendies et en les multipliant. Un jeu d'indicateurs de l'état et de l'évolution de l'écosystème a été retenu, basé sur des paramètres biologiques, physiques et chimiques.

(trad auto)Soils in mountain regions are facing strong climate and use changes that make them particularly vulnerable to three threats: erosion, loss of organic matter and biodiversity. This thesis addresses the issue of soil quality from the perspective of key processes (decomposition and aggregation of organic matter) within different compartments of the surface part of the living soil (epipedon). These key processes are involved in the intensity of soil services such as carbon sequestration, soil fertility and the maintenance of biological activity. Among the indicators used in soil quality assessment, we chose to test simple and composite indicators related to the key processes of two types of ecosystems under severe environmental constraints. Two study sites located in the Dévoluy (Isère) and Maures (Var) mountains were used. Both are marked by a strong vegetation gradient induced by natural (permafrost soils for the Dévoluy site) or anthropogenic (fires for the Maures site) constraints. In this work, we formulate three hypotheses: (i) there is an original signature at the soil level of environmental changes influencing the functioning of forest ecosystems; (ii) this signature is related to soil quality and covers a largely underestimated biological part; (iii) the reflectance of the soil summarizes this signature and allows its characterization under contrasting conditions. The results of the thesis show that constraints related to soil climate and fire induce significant changes in the variables describing decomposition and aggregation processes in soils. The biological compartment of the soil (microflora or microfauna) is particularly affected by these constraints, revealing changes in processes related to soil food chains (preferential pathways of biological decomposition and aggregation, potential nitrification and denitrification). Near infrared spectroscopy is proving to be a relevant tool for reporting changes in the physico-chemical and biological quality of soils under high stress", Les sols des régions de montagne sont confrontés à de fortes modifications climatiques et d'usages qui les rendent particulièrement sensibles à trois menaces : l'érosion, la perte de matière organique et de biodiversité. Cette thèse aborde la question de la qualité des sols sous l'angle de processus clés (décomposition et agrégation de la matière organique) au sein de différents compartiments de la partie superficielle du sol vivant (épipédon). Ces processus clés interviennent dans l'intensité des services rendus par les sols comme la séquestration de carbone, la fertilité des sols et le maintien de leur activité biologique. Parmi les indicateurs utilisés dans l'évaluation de la qualité des sols, nous avons choisi de tester des indicateurs simples et composites reliés aux processus clés de deux types d'écosystèmes subissant de fortes contraintes environnementales. Deux sites d'étude situés dans les massifs du Dévoluy (Isère) et des Maures (Var) ont été utilisés. Tous deux sont marqués par un fort gradient de végétation induit par des contraintes naturelles (sols à permafrost pour le site du Dévoluy) ou anthropiques (incendies pour le site des Maures). Dans ce travail, nous formulons trois hypothèses : (i) il existe au niveau des sols une signature originale des modifications environnementales influençant le fonctionnement des écosystèmes forestiers ; (ii) cette signature est liée à la qualité des sols et recouvre une partie biologique largement sous estimée ; (iii) la réflectance du sol résume cette signature et permet sa caractérisation dans des conditions contrastées. Les résultats de la thèse démontrent que les contraintes liées au pédoclimat et aux incendies induisent de fortes modifications des variables décrivant les processus de décomposition et d'agrégation dans les sols. Le compartiment biologique du sol (microflore ou microfaune) est particulièrement affecté par ces contraintes, révélant des modifications dans les processus liés aux chaînes trophiques des sols (voies préférentielles de décomposition et d'agrégation biologique, nitrification et dénitrification potentielles). La spectroscopie proche infrarouge se révèle être un outil pertinent pour rendre compte des modifications de qualité physico-chimiques mais aussi biologiques des sols soumis à de fortes contraintes.

[Departement_IRSTEA]GT [TR1_IRSTEA]SET / RICOMED [TR2_IRSTEA]SET / DYMON; Goals: This project aimed at assessing the impact of forest fire repetition on vegetation and the soil, in terms of biodiversity, carbon balance and the global ecosystem potential. The study area is the Maures massif (Mediterranean area in the South-East of France), an ecosystem developed on crystalline rocks. Because of the persistent drought during the project, we studied the interaction between fire recurrence and drought recurrence. Protocols: The sampling design includes 3 fire regimes during the last 50 years (many fires = 3-5, medium = 1-2 fires, control = no fire) and 3 time spans since the last fire (very recent = 9-12 months, recent = 3-5 years, old = 15-25 years). Control plots did not burn since either 50 years, or 200 years. 31 plots were laid out, five by treatment except for the old growth control forest (1 plot). The follow-up of the same plots during 3 years allowed furthermore studying the short-term dynamics of the environment after fire. We studied the functional relations between various aerial and soil compartments of the ecosystem at several spatial and temporal scales, combining physical, chemical and biologic factors, to identify key processes and species controlling the resilience of the environment or its resistance to disturbances. Results: Globally, the time since the last fire, thus the ecosystem resilience dynamics, were more influent on most of the measured parameters than the number or the frequency of fires. However, these last ones often play a functionally significant role, their relative importance increasing with the number of fires. The absence of fires for 150 - 200 years allowed a dramatic recovery of the fertility and biological activity. The repletion of the carbon stock in the superficial soil horizons (0 15 cm) and important modifications in flora structure and composition were particularly significant. With a mean fire frequency of one fire every 25 to 50 years, a good global resilience of the ecosystem, its flora and its functioning was observed, but at a low level of potential and at the shrinkage limit: most of the organic matter was limited to the first centimetres of the topsoil (0-5cm) where the biologic activity concentrated at fire's mercy. Most of the parameters which are modified by the fire recovered quantitatively in 15 to 25 years. But 50 years were generally necessary for the resilience of qualitative aspects, notably for the organic matter, biogeochemical cycles, microbiologic functioning of the soil and plant diversity.With higher fire frequencies (4 fires or more in 50 years, or fires occurring at less than 10 years interval), many parameters are durably altered, showing a global degradation of the ecosystem potential: it was particularly true for vegetation composition and structure, soil fauna and the loss of organic matter and its qualitative transformation. This last change led to drop in the activity, the resistance and the resilience of microbial communities. The nitrogen cycle was particularly disturbed. With one to 3 fires in 50 years, these forests do not store nor lose significantly carbon in the superficial soil horizons nor in the living biomass; a higher frequency led the forest to be a carbon source. With no fires over 50 years, and particularly after more than 150 years, these forests become a good carbon sink. The conjunction of numerous fires and repeated droughts led to a collapse of the biological functioning of the ecosystem. Fire and drought amplified mutually their deleterious impact. The persistent drought from 2003 to 2007 stopped the normally fast recovery dynamics in the first year after the fire of year 2003, and even made some biologic parameters decline. Plots with the higher fire frequency up to 2003 were the most impacted by drought. The preliminary effect of drought also dramatically increased the impact of the fires of year 2007. A threshold of 4 successive years of severe drought seems to be a critical threshold for the ecosystem, as well as 4 fires would be a critical threshold for the number of fires in 50 years. A set of indicators of the health status and dynamics of the ecosystem was selected among biological, physical and chemical parameters.; Objectifs : Ce projet avait pour objectif d'évaluer l'impact de la répétition des feux de forêt sur le sol et la végétation en termes de biodiversité, de bilan de carbone et de dégradation générale des potentialités de l'écosystème. La zone d'étude se situe dans le massif des Maures (zone méditerranéenne au Sud-Est de la France, écosystème développés sur roches cristallines. Nous avons simultanément étudié l'interaction entre récurrence des feux et récurrence des sécheresses. Protocoles : Le plan d'échantillonnage comprend 3 régimes d'incendies au cours des 50 dernières années (nombreux = 3-5 feux, peu nombreux = 1-2 feux, témoin) et 3 modalités de date du dernier feu (très récent = 9 mois -1 an, récent =3 ans, ancien = 15-25 ans), les témoins n'ayant pas brûlé depuis soit 50 ans, soit 200 ans ou plus. Il y a 5 placettes par modalité sauf témoin très ancien, soit au total 31 placettes. Le suivi sur plusieurs années des mêmes placettes a permis de plus d'étudier la dynamique à court terme du milieu après le feu. Nous avons étudié les relations fonctionnelles entre différents compartiments aériens et souterrains à plusieurs niveaux des échelles spatiale et temporelle de l'écosystème, en combinant des facteurs physiques, chimiques et biologiques, afin d'identifier des processus et espèces clefs de la résilience du milieu ou de sa résistance aux perturbations. Résultats : Globalement, le temps depuis le dernier feu, donc la dynamique de reconstitution de l'écosystème, influence plus les paramètres mesurés que le nombre ou la fréquence des feux, mais ces derniers jouent cependant un rôle souvent significatif et fonctionnellement important, plus rarement dominant. L'absence de feux durant 150 à 200 ans permet une spectaculaire remontée biologique et du potentiel de l'écosystème, marquée par la reconstitution d'un stock significatif de carbone dans les horizons superficiels du sol (0 à 15 cm) et une modification importante de la structure et composition floristique. Une fréquence moyenne d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans permet une bonne résilience globale de l'écosystème, de sa flore et de son fonctionnement, mais à un niveau faible de potentialités et en limite de la rupture. L'essentiel du stock de matière organique est limité aux premiers centimètres du sol (0-5cm) où se concentre l'activité biologique. La plupart des paramètres qui sont modifiés par le feu récupèrent quantitativement au bout de 15 à 25 ans. Mais il faut en général 50 ans pour les aspects qualitatifs, notamment au niveau de la matière organique, des cycles biogéochimiques, du fonctionnement microbiologique du sol et de la biodiversité végétale. Avec des fréquences plus élevées, aboutissant à 4 feux ou plus en 50 ans ou à quelques feux très rapprochés (5-10 ans), de nombreux paramètres chimiques et biologiques sont durablement altérés, et marquent une dégradation globale des potentialités du système. On note un changement durable de la composition et de la structure de la végétation et une perte significative de matière organique et sa transformation qualitative, responsables d'une baisse sensible de l'activité, de la résistance et de la résilience microbiologique. Le cycle de l'azote est particulièrement touché. Pour les fonctions de séquestration de carbone : dans un régime moyen d'incendie de l'ordre d'un feu tous les 25 à 50 ans, ces forêts ne stockent pas ni ne perdent significativement de carbone dans les horizons superficiels du sol et dans la biomasse vivante ; elles en perdent par contre en cas de feux répétés plus souvent. Elles possèdent un grand potentiel de stockage (effet puits de CO2) en cas ne non-brûlage sur des durées de 150 à 200 ans. La conjonction de nombreux feux et de sécheresses répétées conduit à un effondrement du fonctionnement biologique de l'écosystème dans ses parties aérienne comme souterraine. Chacune des perturbations (feu et sécheresse) amplifie les effets néfastes de l'autre. La sécheresse persistante a non seulement totalement arrêté la dynamique normalement rapide de l'écosystème entre la 3ème et la 5ème année après le feu, mais a fait largement régresser certains paramètres biologiques. Les placettes les plus impactées par le feu (incendies récents ou nombreux) ont été les plus touchées. L'effet préalable de la sécheresse a aussi considérablement aggravé l'impact d'un feu survenu en 2007. Un seuil de 4 années successives de sécheresse marquée semble constituer un seuil critique pour l'écosystème, de la même manière que 4 feux seraient un seuil critique pour le nombre de feux en 50 ans. Le changement climatique ne peut donc que le fragiliser d'avantage ces écosystèmes, en accentuant les effets néfastes des incendies et en les multipliant. Un jeu d'indicateurs de l'état et de l'évolution de l'écosystème a été retenu, basé sur des paramètres biologiques, physiques et chimiques.

Spatial heterogeneity of forest soils has to be taken into account both by managers and scientists, particularly for studying long term modifications. The current methods that allow taking this heterogeneity into account are rare and, most of the time, imply the destruction of the studied object. During the last decades, several studies have shown relationships between soil properties and electrical resistivity. This non-invasive method allows designing response surface sampling designs based on the variations of the resistivity measured in situ and to map certain properties of soils. Most of the current studies involving electrical resistivity concern agricultural soils, whereas the studies concerning forest soils are rare. The aim of our study is twofold: (i) to identify to what extent forest soil properties influence electrical resistivity; (ii) to eventually propose implications for experimental design and monitoring of forest ecosystems. We measured electrical resistivity on a 5x10m grid (5x5 on certain plots) with a Wenner array (arrow of 4 probes spaced of a distance of 25cm). This allowed us to create a soil resistivity map which was used to design a sampling design based on the variations of electrical resistivity within the plot. We thus aimed at correlating soil properties with in situ resistivity. The results we presented were obtained on three different RENECOFOR plots. These plots cover a large range of correlation levels between resistivity and observed (humus) and analyzed (physico-chemical) properties. We present: (i) a plot where we obtained strong correlations between resistivity and soil properties; (ii) a plot where correlations are weaker but still significant; (iii) a plot where no significant correlation could have been found. Our results confirmed those obtained in agricultural soils for intrinsic soil properties (texture and chemical variables). Within one of our plots, we obtained an original correlation between humus form and resistivity. This method hence allowed us to map this essential component of forest ecosystem without chemical analysis, with few disturbances of the soil and with a low number of samples. On the other plots, the correlations are weaker or less significant and other factors of influence, as vegetation ground cover or management, have to be analyzed. Moreover, resistivity measures have to be calibrated with soil properties for each study plot because temporal and spatial variations in certain soil properties (e.g. humidity) do not allow building a general calibration model that could be relevant in every study case. This method appeared to be efficient on humid soils with low content of stones. Although our first results are interesting, further analyses on the link between ground vegetation and resistivity at different scales have to be conducted. The use of electrical resistivity has a triple interest because it allow to: (i) obtain spatial information on soil properties of the plot without disturbing to a large extent the function of soil; (ii) define experimental designs that take into account the spatial variability of soil properties; (iii) monitor and detect possible changes in soil fertility., L'hétérogénéité spatiale des sols forestiers doit être prise en compte tant par le gestionnaire que par le scientifique, notamment lorsqu'il s'agit d'étudier d'éventuelles modifications sur le long terme. Actuellement, les méthodes qui permettent de rendre compte de cette hétérogénéité sont peu nombreuses et conduisent la plupart du temps à l'altération, voire la destruction, du milieu étudié. Au cours des dernières décennies, plusieurs études ont montré les relations entre les propriétés du sol et la résistivité électrique. Cette méthode non destructive permet à la fois de définir des protocoles d'échantillonnage équilibrés en fonction des variations de résistivité in situ et de cartographier certaines propriétés du sol. Actuellement, la majorité de ces études sont menées sur les sols agricoles alors que les études sur les sols forestiers sont très rares. Le but de notre étude est donc : (i) d'identifier dans quelle mesure les propriétés des sols forestiers influencent la résistivité électrique ; (ii) de proposer les éventuelles implications pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale du sol lors de la mise en place de protocoles expérimentaux d'étude et de suivi des écosystèmes forestiers. Les mesures de résistivité sur une maille de 5x10m (ou 5x5m suivant les placettes) par la méthode Wenner (4 éléctrodes en ligne espacées d'une distance de 25cm) nous ont permis de tracer une carte de résistivité électrique du sol. Cette carte est ensuite utilisée pour définir un protocole d'échantillonnage du sol équilibré entre les différentes classes de résistivité et relier ainsi les propriétés mesurées du sol à une valeur de résistivité in situ. Nous présentons les résultats obtenus sur trois placettes RENECOFOR. Elles couvrent un large gradient de corrélations entre la résistivité mesurée et les variables édaphiques observées (humus) ou analysées (physico-chimie). Sont présentées : (i) une placette où les corrélations avec les descripteurs du sol et les formes d'humus sont bonnes, (ii) une placette où les corrélations avec les descripteurs du substrat sont encore prégnantes mais où les formes d'humus sont déconnectées, (iii) enfin une dernière placette où l'ensemble des corrélations avec l'édaphon sont faibles. Nos résultats confirment ceux obtenus en terrains agricoles pour les propriétés intrinsèques du sol (texture, chimie). Sur une des placettes présentées, nous avons obtenu une corrélation originale entre forme d'humus et résistivité. La résistivité permet ainsi de cartographier ce compartiment-clé du milieu forestier sans analyses chimiques, sans altération du sol et avec un nombre réduit d'échantillons. Sur les autres placettes présentées, les corrélations plus faibles entre résistivité et propriétés du sol nous amènent à rechercher d'autres facteurs d'influence, comme le couvert de la végétation ou l'impact de la gestion. Par ailleurs, la calibration des mesures de résistivité par les propriétés du sol doit être reproduite pour chaque site étudié car les variations spatiales et temporelles de propriétés telles que l'humidité influencent fortement les mesures et ne permettent pas de construire un modèle général de relation résistivité / propriétés du sol. Cette méthode s'applique plus particulièrement sur des sols plutôt frais à faible charge en cailloux. Si nos premiers résultats sont intéressants, des analyses plus poussées doivent être menées sur les relations entre couvert végétal (arboré et herbacé) et résistivité, à différentes échelles spatiales. L'utilisation de la résistivité électrique a un triple intérêt car elle permet : (i) d'obtenir des informations spatialisées sur les propriétés du sol de la placette étudiée sans perturber le fonctionnement du sol ; (ii) de définir des protocoles expérimentaux qui prennent en compte la variabilité spatiale des propriétés du sol ; (iii) de réaliser des suivis dans le temps dans le but de détecter des modifications de fertilité.

Maintenance and monitoring of soil quality has recently become a major issue of conservation since worldwide dramatic changes in soil fertility occurred. The assessment of soil quality requires the definition of synthetic indicators, quick and easy to sample using, if possible, non-destructive methods. In forests, numerous indicators exist among which humus forms appear to be interesting because of their sensitivity to changes in climate and management and their link with other soil properties only accessible through costly physico-chemical analyses. Among the in situ study methods of soil properties, electrical resistivity stands as a non-invasive method that allows precise delineation of soil properties within the field. This method has been widely used in agriculture to design experiments and adapt management methods to site specific properties but scarcely used in forests. The aim of our study was to test the efficiency of the electrical resistivity method to delineate properties of forest soils. In particular, we focused on the potential correlation between electrical resistivity and humus form as a specific property of forest soil. Our results showed contrasted results between the 5 RENECOFOR plots we studied. On some plots, we obtained significant correlations between soil properties, humus forms and electrical resistivity. On the contrary, some other plots showed lesser levels of significance or no response at all. The possible explanations for these differences are discussed in the present report, but further data analyses are necessary to better understand drivers of electrical resistivity in forest soils. All in all, the electrical resistivity method has an interesting potential in terms of monitoring and mapping soil properties but further researches are necessary before applying it at a wider range.

Maintenance and monitoring of soil quality has recently become a major issue of conservation since worldwide dramatic changes in soil fertility occurred. The assessment of soil quality requires the definition of synthetic indicators, quick and easy to sample using, if possible, non-destructive methods. In forests, numerous indicators exist among which humus forms appear to be interesting because of their sensitivity to changes in climate and management and their link with other soil properties only accessible through costly physico-chemical analyses. Among the in situ study methods of soil properties, electrical resistivity stands as a non-invasive method that allows precise delineation of soil properties within the field. This method has been widely used in agriculture to design experiments and adapt management methods to site specific properties but scarcely used in forests. The aim of our study was to test the efficiency of the electrical resistivity method to delineate properties of forest soils. In particular, we focused on the potential correlation between electrical resistivity and humus form as a specific property of forest soil. Our results showed contrasted results between the 5 RENECOFOR plots we studied. On some plots, we obtained significant correlations between soil properties, humus forms and electrical resistivity. On the contrary, some other plots showed lesser levels of significance or no response at all. The possible explanations for these differences are discussed in the present report, but further data analyses are necessary to better understand drivers of electrical resistivity in forest soils. All in all, the electrical resistivity method has an interesting potential in terms of monitoring and mapping soil properties but further researches are necessary before applying it at a wider range.

Dans les Alpes et le Jura, des éboulis de moyenne altitude (1100 à 1500 m) abritent des peuplements de Pin à crochets et d'Epicéa nains accompagnés d'un riche cortège floristique original typique des hautes altitudes et latitudes. En France, la biodiversité exceptionnelle de ces biotopes (plus de 180 espèces végétales dont de nombreuses espèces protégées ont été recensées sur un site d'une superficie de 2 hectares) et leur rareté (6 sites répertoriés en 2006) a notamment contribué à leur classement en Habitats Prioritaires (Natura 2000, n° 9430*, code Corine 92.4223). Ces enclaves boréo-alpines se maintiennent grâce à des circulations d'air au sein de l'éboulis générant des températures négatives du sol. En hiver, cette anomalie négative de température est responsable de la formation d'une lentille de glace en profondeur, constituant un véritable permafrost lorsque celle-ci est pérenne. Vestiges de la dernière période glaciaire, ces écosystèmes représentent des paléo-refuges d'espèces relictes, géographiquement et climatiquement isolés de leur aire actuelle normale de répartition, i.e. l'étage alpin. Ainsi, dans le cas d'un changement climatique et suivant l'intensité du phénomène ces enclaves pourraient avoir deux réponses possibles leur conférant un rôle majeur pour la surveillance des écosystèmes : une dérive de la spécificité boréo-alpine leur conférant un rôle d'écosystème sentinelle: en particulier, dans le cas d'un changement drastique des conditions climatiques ces habitats sont susceptibles de perdre leur spécificité alpine et constituer des avertisseurs précoces d'un changement climatique en moyenne montagne par rapport aux écosystèmes voisins. une résistance leur conférant un rôle d'écosystème refuge: en particulier, le maintien des conditions microclimatiques périglaciaires leur confèrerait une stabilité face au réchauffement climatique leur permettant ainsi d'être des abris pour les espèces des milieux froids au cours du prochain siècle. Actuellement, différentes mesures de protection ont été prises pour ces sites, telles que des mesures de non intervention, l'intégration à une réserve naturelle, ou encore des arrêtés préfectoraux de biotope. Ainsi, dans ce contexte, nous proposons de constituer un réseau de sites de surveillance à l'échelle nationale et européenne et de former les gestionnaires de ces espaces au suivi de leur biodiversité.

We present undercooled scree slope ecosystems as : -Possible refuges from climate changes for cold species in mountain regions -In-situ laboratories for temperature change research Undercooled scree slopes ecosystems are low-altitude blocky debris characterised by a reversible air circulation that split the scree area in ground thermal zones corresponding to a mosaic of adjacent ecosystems from island biotopes of boreo-alpine flora with dwarf trees on sporadic permafrost to the climacic forests. Numerous sites have been studied in Europe.

Dans les Alpes et le Jura, des éboulis de moyenne altitude (1100 à 1500 m) abritent des peuplements de Pin à crochets et d'Epicéa nains accompagnés d'un riche cortège floristique original typique des hautes altitudes et latitudes. En France, la biodiversité exceptionnelle de ces biotopes (plus de 180 espèces végétales dont de nombreuses espèces protégées ont été recensées sur un site d'une superficie de 2 hectares) et leur rareté (6 sites répertoriés en 2006) a notamment contribué à leur classement en Habitats Prioritaires (Natura 2000, n° 9430*, code Corine 92.4223). Ces enclaves boréo-alpines se maintiennent grâce à des circulations d'air au sein de l'éboulis générant des températures négatives du sol. En hiver, cette anomalie négative de température est responsable de la formation d'une lentille de glace en profondeur, constituant un véritable permafrost lorsque celle-ci est pérenne. Vestiges de la dernière période glaciaire, ces écosystèmes représentent des paléo-refuges d'espèces relictes, géographiquement et climatiquement isolés de leur aire actuelle normale de répartition, i.e. l'étage alpin. Ainsi, dans le cas d'un changement climatique et suivant l'intensité du phénomène ces enclaves pourraient avoir deux réponses possibles leur conférant un rôle majeur pour la surveillance des écosystèmes : une dérive de la spécificité boréo-alpine leur conférant un rôle d'écosystème sentinelle: en particulier, dans le cas d'un changement drastique des conditions climatiques ces habitats sont susceptibles de perdre leur spécificité alpine et constituer des avertisseurs précoces d'un changement climatique en moyenne montagne par rapport aux écosystèmes voisins. une résistance leur conférant un rôle d'écosystème refuge: en particulier, le maintien des conditions microclimatiques périglaciaires leur confèrerait une stabilité face au réchauffement climatique leur permettant ainsi d'être des abris pour les espèces des milieux froids au cours du prochain siècle. Actuellement, différentes mesures de protection ont été prises pour ces sites, telles que des mesures de non intervention, l'intégration à une réserve naturelle, ou encore des arrêtés préfectoraux de biotope. Ainsi, dans ce contexte, nous proposons de constituer un réseau de sites de surveillance à l'échelle nationale et européenne et de former les gestionnaires de ces espaces au suivi de leur biodiversité.

We present the use of nematode-based community indices for assessing ecosystem health and sustainability. The impact of soil contamination by heavy metals, mine waste restoration and farming practices on soil food web conditions are briefly discussed.

L'étude porte sur des érablaies de vesant situées dans le Parc Naturel régional de Chartreuse. Son objectif est d'apporter des connaissances sur la biodiversité et la dynamique de ces formaitons boisées;considérées au niveau européen comme des habitats d'intérêts prioritaires. Le premieur volet de l'étude concerne le statut dynamique des érablies. Une analyse synchronique par l'étude des âges des principales espèces forestières observées, à l'intérieur et à proximité des érablies, fourni des indications. Les résultats manquent cependant de précisions. Le rapport donne également un descriptif de dix placettes permanentes dont le suivi à l'avenir pourra donner des informations précises sur la dynamique de ces formations. La description de l'écosystème éboulis à érables est donnée dans le deuxième volet de l'étude. Les résultats indiquent une activité biologique importante et une diversité intéressante en espèces de la macrofaune et de la mésofaune du sol. Il a ainsi été observé une nouvelle espèce lombricienne et un genre rare de collembole.

La variabilité spatiale avérée des formes d'humus forestiers rend difficile leur analyse rigoureuse et constitue un nouveau challenge dans l'étude des milieux forestiers. L'objectif de la recherche, présentée dans ce rapport, est de définir une méthode d'échantillonnage originale, la moins destructive possible et la plus représentative, afin de prendre en compte la variabilité spatiale des humus forestiers au sein de placettes RENECOFOR. Cette méthode a pour but de définir des unités ECOTORE homogènes au niveau de paramètres ECOlogiques, géomorphologiques (microTOpographie) et électriques (REsistivité du sol). En effet, il s'agit de tester une nouvelle technique d'échantillonnage utilisant la résistivité des sols pour définir des zones homogènes de même résistivité et ainsi palier à l'hétérogénéité des milieux. Ce rapport d'avancement présente la première phase de notre recherche qui correspond à la mise en place de la méthode de prospection géo-écologique.

La variabilité spatiale avérée des formes d'humus forestiers rend difficile leur analyse rigoureuse et constitue un nouveau challenge dans l'étude des milieux forestiers. L'objectif de la recherche, présentée dans ce rapport, est de définir une méthode d'échantillonnage originale, la moins destructive possible et la plus représentative, afin de prendre en compte la variabilité spatiale des humus forestiers au sein de placettes RENECOFOR. Cette méthode a pour but de définir des unités ECOTORE homogènes au niveau de paramètres ECOlogiques, géomorphologiques (microTOpographie) et électriques (REsistivité du sol). En effet, il s'agit de tester une nouvelle technique d'échantillonnage utilisant la résistivité des sols pour définir des zones homogènes de même résistivité et ainsi palier à l'hétérogénéité des milieux. Ce rapport d'avancement présente la première phase de notre recherche qui correspond à la mise en place de la méthode de prospection géo-écologique.

Une analyse bibliométrique de la recherche française sur les sols a été effectuée par le Groupe Thématique sur les sols d'AllEnvi, à la fois sur le plan quantitatif (nombre d'articles, taux de citations) et qualitatif (place de la recherche française sur la scène internationale, type de collaborations nationales inter-organismes ou internationales, thèmes de recherche abordés…). Cette étude a été réalisée en intégrant également une analyse des dynamiques temporelles. Les résultats montrent que la production française sur les sols représente 4,3% de la production mondiale, classant la France au 7e rang des pays publiant sur ce thème au cours des 15 dernières années En terme qualitatif, la France se situe dans le peloton de tête au niveau mondial, avec des taux de citations légèrement inférieurs à ceux de l'Angleterre, équivalents à ceux de l'Allemagne et de l'Australie, légèrement supérieurs à ceux des Etats-Unis et loin devant ceux des pays émergents. Le pourcentage d'articles co-signés avec des collaborateurs internationaux montre une progression significative, de 45% dans les années 90-2000 à 59% dans les années récentes. Plusieurs institutions françaises contribuant aux recherches sur les sols ont, du fait de leur taille, une excellente visibilité (le CNRS est la 3e institution mondiale publiant sur les sols et l'INRA est la 5e). L'analyse thématique de la production française montre que l'ensemble des grands enjeux liés au sol est pris en charge, avec une réactivité similaire à celle de la communauté internationale pour les enjeux émergents et une qualité de la production scientifique équivalente pour toutes les thématiques (3e ou 4e rang mondial pour le taux de citations, quelle que soit la thématique considérée). L'évolution des supports de publications (principalement des revues d'agronomie et de sciences du sol dans les années 70-80-90 ; majoritairement des revues sur l'environnement depuis les années 2000) et celle des mots-clés associés aux recherches sur les sols sont révélatrices du très fort élargissement tant des enjeux liés aux sols que des communautés scientifiques s'y intéressant. Il en résulte que la recherche sur les sols est désormais portée par un grand nombre d'organismes. L'analyse des thématiques traitées révèle un profil relativement généraliste pour les institutions les plus importantes (CNRS, INRA, grandes Universités) et des profils parfois plus spécialisés pour les organismes ou Universités de taille moyenne. L'analyse de l'origine géographique des publications fait apparaitre une dizaine de pôles majeurs de recherche sur les sols au niveau français.

Since the last glacial maximum, soil formation related to ice‐cover shrinkage has been one major sink of carbon accumulating as soil organic matter (SOM), a phenomenon accelerated by the ongoing global warming. In recently deglacierized forelands, processes of SOM accumulation, including those that control carbon and nitrogen sequestration rates and biogeochemical stability of newly sequestered carbon, remain poorly understood. Here, we investigate the build‐up of SOM during the initial stages (up to 410 years) of topsoil development in 10 glacier forelands distributed on four continents. We test whether the net accumulation of SOM on glacier forelands (i) depends on the time since deglacierization and local climatic conditions (temperature and precipitation); (ii) is accompanied by a decrease in its stability and (iii) is mostly due to an increasing contribution of organic matter from plant origin. We measured total SOM concentration (carbon, nitrogen), its relative hydrogen/oxygen enrichment, stable isotopic (13C, 15N) and carbon functional groups (C‐H, C=O, C=C) compositions, and its distribution in carbon pools of different thermal stability. We show that SOM content increases with time and is faster on forelands experiencing warmer climates. The build‐up of SOM pools shows consistent trends across the studied soil chronosequences. During the first decades of soil development, the low amount of SOM is dominated by a thermally stable carbon pool with a small and highly thermolabile pool. The stability of SOM decreases with soil age at all sites, indicating that SOM storage is dominated by the accumulation of labile SOM during the first centuries of soil development, and suggesting plant carbon inputs to soil (SOM depleted in nitrogen, enriched in hydrogen and in aromatic carbon). Our findings highlight the potential vulnerability of SOM stocks from proglacial areas to decomposition and suggest that their durability largely depends on the relative contribution of carbon inputs from plants., In glacier forelands all over the world, the organic matter build‐up during the initial stages of topsoil development is strongly modulated by climate: a warmer climate accelerates accumulation of organic matter. We also detected a decreasing thermal stability of soil organic matter along the chronosequences. The observed changes in soil organic matter elemental stoichiometry, aromaticity and stable isotope signature with soil organic matter accumulation suggest an increasing contribution of organic matter from plant origin during the first centuries of topsoil development.