Usages et changements d'usages des sols agricoles : impacts sur les stocks de carbone organique du sol en milieu volcanique tropical. Approche spatiale et bilan des gaz à effet de serre à l'Ile de La Réunion

Allo Myriam. 2019. Usages et changements d'usages des sols agricoles : impacts sur les stocks de carbone organique du sol en milieu volcanique tropical. Approche spatiale et bilan des gaz à effet de serre à l'Ile de La Réunion. Montpellier : Université de Montpellier, 252 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Université de Montpellier

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Titre anglais : Land uses, land use changes and agricultural soils: impacts on soil organic carbon stocks for tropical volcanic areas. Spatial approach and greenhouse gases balance at Réunion Island

Résumé : Le sol est un compartiment clé dans le cycle global du carbone, à la fois par son réservoir, 2 à 3 fois supérieur à celui de l'atmosphère, et par ses flux entre terres émergées et atmosphère. Dans le cadre de la mise en place de politiques d'atténuation du changement climatique, il est nécessaire de mieux connaitre les stocks de carbone organique du sol (COS) et leurs variations lors de changements d'usages. L'évaluation du stock du carbone organique du sol à l'échelle territoriale étant un enjeu méthodologique, il est proposé une méthodologie simple et à bas coût de mesure de la teneur en COS, de la densité apparente et du stock de COS par spectroscopie proche et moyen infrarouge in situ et au laboratoire. Afin de cartographier et quantifier les stocks de carbone organique des sols agricoles de La Réunion, une méthodologie de stratification du territoire en unités pédoclimatiques a été développée. La spectroscopie moyen infrarouge, couplée à une classification non supervisée, a montré son efficacité pour définir des unités pédologiques homogènes (discriminantes) selon un gradient d'altération caractéristique de la pédogenèse en zone volcanique tropicale de La Réunion. En s'appuyant sur les résultats de la stratification du territoire, le calcul des stocks de COS a montré des stocks de carbone organique très élevés pour les sols agricoles de La Réunion (sous canne à sucre, culture majoritaire de l'île, le stock moyen de COS est de 131 MgC ha-1) mais vulnérables aux changements d'usages, notamment lors de changement d'usage de la canne à sucre vers une culture maraichère ou une culture d'ananas (déstockage de COS allant de -14 à -41 % du stock initial de COS). Afin d'évaluer les bilans de gaz à effet de serre (GES) de différents scénarios de changement d'usage des terres agricoles, les variations de stocks de carbone organique du sol selon les changements d'usages agricoles ont été calculées par unité pédoclimatique puis utilisés comme facteur d'émissions Tier 2 dans le calculateur EX-ACT. Les résultats des bilans de GES ont montré qu'une approche spatiale était indispensable pour évaluer les variations de stocks de carbone organique du sol selon les changements d'usages agricoles afin de ne pas modifier l'ampleur et/ou le sens des émissions de GES, notamment pour le compartiment sol. Il est ainsi démontré que la mise en place de systèmes de suivi (Mesure, Rapport, Vérification) fiables pour le carbone organique du sol nécessite de prendre en compte l'hétérogénéité spatiale des stocks de COS et de leurs déterminants.

Résumé (autre langue) : Soil is a key compartment in the global carbon cycle, both by its pool, two or three times higher than the atmosphere, and by its fluxes between land and atmosphere. As part of the implementation of climate change mitigation policies, it is essential to have a better understanding of soil organic carbon (SOC) stocks and land use change impacts. Since the evaluation of SOC stock at the territorial scale is a methodological issue, a simple and low-cost methodology for measuring SOC content, bulk density and SOC stock by near- and mid-infrared spectroscopy in the field and in the laboratory has been developed. In order to map and quantify SOC stocks of agricultural soils in 'La Réunion' island, a stratification methodology to divide the territory into pedoclimatic units has been developed. Mid infrared spectroscopy, coupled with an unsupervised classification, has shown its relevance for defining pedological units along the weathering gradient from Andosol to Ferralsol and Cambisol. Based on stratification results, SOC stocks calculation has shown very high SOC stocks in agricultural soils of 'La Réunion' (under sugarcane, main crop on the island, mean SOC stock is 131 MgC ha-1) but vulnerable to land use change, especially when land use shifting occurred from sugarcane to market gardening or pineapple crop (SOC stock can drop by 14 to 41 %). In order to evaluate the greenhouse gas (GHG) balances under different land use change scenarios, changes of SOC stocks according to land use changes, by pedoclimatic unit, were reported as Tier 2 emission factors in EX-ACT tool. The results of GHG balances showed that a spatial approach was essential to evaluate the impacts of land use change on SOC stocks in order to not modify the magnitude and / or the direction of GHG emissions, especially for the soil compartment. To put in place reliable monitoring systems (Monitoring, Reporting, Verification) for soil organic carbon, the spatial variability of SOC stocks and their drivers need to be taken into account.

Mots-clés Agrovoc : utilisation des terres, changement dans l'usage des terres, sol agricole, terre agricole, carbone organique du sol, spectroscopie infrarouge, cycle du carbone, sol tropical, sol volcanique, gaz à effet de serre

Mots-clés géographiques Agrovoc : La Réunion, France

Mots-clés libres : Stock de carbone, Sols agricoles, Spectroscopie MIR, Spatialisation, Bilans GES

Classification Agris : P33 - Chimie et physique du sol
P30 - Sciences et aménagement du sol

Auteurs et affiliations