PCBB : Prairies, Cycles Biogéochimiques et Biodiversité
Extrait de la Lettre du Changement global n°18 - Programme International Géosphère Biosphère (IGBP) - Programme Mondial de Recherches sur le Climat (WCRP) - Programme International «Dimensions Humaines» (IHDP) - Diversitas - Earth System Science Partnership (ESSP)

Problématique scientifique et objectifs

Les prairies au sens large couvrent environ 36 % des surfaces continentales à l’échelle du globe, soit approximativement autant que les forêts et que les surfaces de cultures arables. Les écosystèmes prairiaux jouent donc un rôle important dans le fonctionnement biogéochimique de la biosphère continentale. On commence à se rendre compte récemment que le fonctionnement des cycles biogéochimiques de ces milieux est affecté d’une grande inertie, surtout liée aux fonctions des matières organiques du sol. C’est le cas pour la production du nitrate, pour la séquestration de CO₂ dans les sols, pour la dynamique des pesticides et des éléments traces métalliques. Pour étudier le fonctionnement biogéochimique de cet écosystème sur le long terme, un ORE a été mis en place afin de mettre en évidence l’impact des modes de gestion des surfaces prairiales sur la dynamique des composantes de l’écosystème et en particulier des MOS.

Cet ORE concerne deux types de prairies : des prairies«naturelles» permanentes à végétation complexe (site de Theix-Laqueuille dans le Massif Central) et des prairies temporaires de durée variables (3 à 6 ans et plus de 20 ans) en rotation avec des cultures arables et avec différents régimes d’exploitation (fauche versus pâturage, apport de fertilisation azotée, niveau de chargement animal). L’hypothèse scientifique qui est à la base de cet ORE est que l’évolution du système en réponse aux perturbations d’origine anthropique est gouvernée par la dynamique d’évolution quantitative et qualitative des MOS, elle-même en forte interaction avec la dynamique des composantes biologiques et physico-chimiques du sol. Il s’agit donc :
• de quantifier l’accumulation du carbone et sa séquestration dans le sol en fonction de différents modes de gestion de la prairie
• d’analyser la transformation, la translocation, et le temps de résidence des éléments dans les différentes composantes des MOS
• de quantifier et modéliser les flux de C, N,… vers l’atmosphère et vers l’hydrosphère,
• d’évaluer la résilience du système sol-végétation en fonction de forçages anthropiques appliqués sur le long terme en tenant compte des changements climatiques en cours.

Stratégie et paramètres mesurés

Les variables suivantes seront mesurées en routine dans l’ORE. Elles permettent de décrire l’évolution du système et à comprendre la dynamique des MOS :
• l’humidité du sol et la température qui conditionnent la dynamique des processus
• les flux vers l’atmosphère (CO₂, H₂O, N₂O…), et vers l’hydrosphère (Nitrate, Carbone Organique Dissous, P, K, Ca, Mg et pesticides)
• la diversité floristique, microbienne et faunistique
• la productivité primaire aérienne et souterraine.

Différentes modalités expérimentales vont être appliquées à partir du printemps 2005 sur des parcelles expérimentales bien déterminées dont l’historique culturale a été suffisamment homogène. On a pu caractériser leurs variabilités spatiales initiales et leurs structurations sur un certain nombre de variables (sol, végétation et microfaune) au cours de l’année 2004.