Objectif & hypothèse : L’objectif de la thèse est d’identifier la (ou les) structure(s) du couvert arboré qui permettent d’optimiser la disponibilité en ressources et le microclimat au sein des écosystèmes arborés (forestiers, agroforestiers) afin de concevoir et optimiser des écosystèmes cultivés plus résilients à la contrainte climatique. L’hypothèse principale testée dans la thèse serait qu’il existe une ou des structures arborées (ni trop ouvertes, ni trop fermées, étagées) qui permettent d’optimiser le partage des ressources sous différentes hypothèses de forçage climatique.
Démarche : Cette approche théorique et systémique s’appuie sur la connaissance de processus génériques impliqués dans le partage des ressources entre espèces végétales, dans un écosystème arboré adulte. Comme il est quasiment impossible de tester in vivo de multiples structures arborées, en particulier adultes, l’outil de modélisation sera privilégié. La démarche générale est de paramétrer le modèle sur la base de quelques placettes expérimentales[1], de l’évaluer sur la base de l’enregistrement des ressources sur le terrain et de le valider sur quelques placettes indépendantes. L’écosystème type étudié sera composé d’une ou quelques espèces arborées et d’une strate herbacée de graminées. Les sorties du modèle seront des incréments de croissances, en hauteur et en couvert sur quelques années, et proxy de la biomasse pour la végétation d’une part et l’établissement du bilan en eau, azote et lumière pour les ressources, d’autre part. Le plan d’expérimentation numérique s’attachera à tester deux variables : la densité d’arbres ainsi que leur arrangement spatial (répartition homogène ou hétérogène sur la parcelle), et ce de façon combinée (e.g. Barrère et al., 2024). Une comparaison de l’effet de structures arborées ayant des niveaux de complexité croissante sera menée. Le modèle prendra en compte de façon explicite le partage des ressources entre les différentes strates de l’écosystème, élément fondamental de l’approche systémique. La thèse utilisera la plateforme de modélisation Capsis que l’équipe MEA du PIAF utilise déjà et dans laquelle le modèle RReShar (Regeneration and Resource Sharing, e.g. Balandier et al., 2013 ; Barrère et al., 2024) est implémenté. Il simule la croissance de différentes strates végétales en interaction pour la lumière et l’eau au sein d’un même écosystème. Il nécessitera des développements, notamment l’introduction du cycle de l’azote et de l’effet de variables de forçage climatique autres que l’eau ou la lumière (températures extrêmes notamment). La thèse bénéficiera des compétences scientifiques et techniques de l’équipe d’accueil en termes de caractérisation des processus écologiques, écophysiologiques et de l’environnement microclimatique (température, rayonnement perçu) et en termes de modélisation.
