L’objectif général scientifique du projet est de contribuer à l’évaluation des effets des modes d’occupation des sols et de leur gestion sur la séquestration du carbone, et les autres impacts environnementaux (notamment du point de vue de l’azote). Le mode d’occupation des terres (présence et nature des peuplements végétaux) et la gestion des sols (par exemple modalités d’apport de matières organiques fraîches –MOF– en provenance des peuplements ou exogènes, modalités de travail du sol, modalités de fertilisation N) sont des facteurs essentiels des processus de transformation des matières organiques (MO) des sols, et en particulier déterminent la minéralisation du C et de N (émissions de gaz à effet de serre, lessivage) ou sa rétention dans le sol (stockage de MO).

Cette étude est abordée d’une manière concertée par 4 équipes sur 3 situations « types » correspondant aux grandes zones agricoles (cultures annuelles incluant des cultures intermédiaires en période d’inter culture), forêts et prairies permanentes. Il s’agit de mieux comprendre les mécanismes initiaux qui déterminent le devenir des matières organiques entrant dans les sols, sous forme de litières végétales soit épigées soit racinaires. Dans ce projet les facteurs dont l’étude est privilégiée sont les caractéristiques chimiques initiales des résidus végétaux et leur localisation et ce pour l’ensemble des situations. Cette étude est innovante parce qu’elle met en œuvre le développement et l’utilisation de techniques d’enrichissement ou d’appauvrissement artificiel en isotope 13C des litières végétales, y compris forestières, afin de déterminer à court et moyen terme le devenir du carbone introduit dans les sols. Elle associe la quantification des flux d’azote (du sol et des litières) à celle des flux de carbone, afin d’analyser les interactions entre les deux éléments, mais aussi quantifier et/ou simuler les impacts environnementaux liés à la dynamique de l’azote. Ce programme doit aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes qui conduisent au stockage du carbone dans les sols. Il comporte un volet « modélisation » qui consistera d’une part à améliorer, sur les fonctions étudiées dans le projet (qualité des litières, type de sol notamment), le paramétrage du modèle MORGANE de prévision des stocks de carbone des sols, et d’autre part à évaluer avec ce modèle l’impact de scénarios d’occupation des sols (passage grandes cultures -> prairies, afforestation et déforrestation sur les stocks de carbone du sol).

Ce projet a aussi pour vocation de mieux fédérer les concepts et les méthodes de communautés scientifiques jusqu’à présent relativement cloisonées en raison des spécificités des agro- et écosystèmes étudiés. Ce cloisonnement n’est absolument pas justifié en ce qui concerne le fonctionnement des cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote.

Le programme est composé de d’activités communes (caractérisation de la biodégradabilité des litières, développement des méthodes, réflexion sur la modélisation) et de programmes expérimentaux réalisés sur 3 situations correspondant aux trois agro-écosystèmes (cultures annuelles, prairie, forêt).