Les prairies et les parcours occupent actuellement près d’un tiers du territoire national. A l’horizon 2050, la superficie des prairies (comme celle des cultures) pourrait diminuer de 30 à 50 % et cette baisse serait particulièrement sensible dans la moitié Sud de la France (simulations du projet EC-FP5 ATEAM). Les surfaces concernées par cette réduction de la pression anthropique seront vraisemblablement colonisées par des ligneux. Toutefois, cette dynamique de colonisation pourrait être fortement modulée par le changement climatique (et atmosphérique) au travers de ses trois composantes principales : réchauffement, variation de la pluviométrie et augmentation du CO2 atmosphérique.

L’état de l’art permet de formuler les hypothèses suivantes :

• en 2050, dans le Sud de la France (Massif-Central et Languedoc), le réchauffement atteindrait 3°C environ en moyenne annuelle, la pluviométrie estivale baisserait de 30% et la concentration atmosphérique en CO2 atteindrait 570 ppm (simulations du projet EC-ACACIA).
• la survie des ligneux pionniers juvéniles constitue le stade critique pour le processus de colonisation. Dans des milieux faiblement perturbés par le pâturage, elle dépend surtout de la compétition racinaire pour l’eau et les nutriments, mais aussi de la compétition aérienne pour la lumière.
• les espèces ligneuses répondant généralement plus au CO2 au stade juvénile que les herbacées, la colonisation par les ligneux serait favorisée par l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO2,
• à l’inverse, la baisse de la pluviométrie estivale et le réchauffement pénaliseraient la survie des ligneux invasifs juvéniles, en accentuant la compétition pour l’eau avec la strate herbacée bien implantée.

Afin de tester ces hypothèses, nous proposons d’étudier expérimentalement, in-situ, ces interactions entre ligneux juvéniles et végétation herbacée en deux sites complémentaires (Clermont et Montpellier). Dans chacun de ces deux sites, trois traitements identiques seront comparés : témoin ; réchauffement de 3°C, associé ou non à une baisse de 30 % de la pluviométrie estivale. Un quatrième traitement (ajoutant l’augmentation du CO2 atmosphérique aux facteurs température et pluviométrie) sera testé dans le dispositif nouveau mis en place à Clermont.

Il sera ainsi possible d’étudier, pour la première fois, in situ l’effet combiné des trois principales composantes du changement climatique (température, précipitations et CO2) :

• sur la biodiversité : de la végétation, des microorganismes et de la faune du sol. Cette étude sera menée, à la fois, en termes de structure et de diversité des communautés et en termes de traits fonctionnels,
• sur la colonisation par les ligneux : impacts de changements climatiques sur la dynamique de colonisation par des ligneux pionniers. Dans chaque site, les comportements de trois espèces ligneuses introduites au stade juvénile seront comparés.
• sur le cycle du carbone : évolution des stocks aériens et souterrains de carbone organique, photosynthèse et respiration du sol, décomposition de litières marquées.

Dans le second volet du projet, en utilisant les résultats du volet expérimental, nous testerons par simulation (modèle ORCHIDEE couplé avec des modèles d’écosystèmes prairiaux ou forestiers) les impacts du changement climatique (scénarios régionalisés) sur la colonisation par les ligneux à l’échelle de la France et sur les stocks de carbone aériens et souterrains.