Etude de la photosynthèse du cocotier : paramètrage du modèle de photosynthèse de Farquhar à l'aide de mesures à l'échelle foliaire. Modélisation de la photosynthèse à l'échelle de la canopée

Le stage s'inscrit au sein de deux projets ATP (Actions Thématiques Programmées) financés en interne par le Cirad, l'un concernant l'étude des bilans de carbone dans deux écosystèmes plantés (ATP Carbone), l'autre s'intéressant à la gestion et à la mise en réserve des assimilats par les plantes pérennes tropicales, l'ATP Réserves. Le but du projet ATP Carbone est de mesurer le bilan de carbone de plantations industrielles (cocotier au Vanuatu et eucalyptus au Congo) à l'échelle de l'écosystème et de ses compartiments (sol, campée, troncs...). Cette étude s'inscrit dans le cadre des accords signés lors du protocole de Kyoto, en particulier du Mécanisme de Développement Propre (MDP) qui prévoit la mise en place d'un marché du carbone dans lequel des pays émetteurs de grandes quantités de CO2 pourraient acheter à des pays dits «fixateurs de carbone», un volume de CO2 donné. Le Vanuatu se situe dans ce second groupe de pays, avec un potentiel fort de séquestration de carbone grâce à ses nombreuses plantations de cocotiers. Cette culture pérenne possède en effet un fort rendement et serait capable de fixer des quantités record de carbone (bilan net de l'écosystème, NEE avoisinant les 7 tonnes de C par hectare et par an. Pour pouvoir bénéficier du marché potentiel du carbone il est préférable que chaque pays volontaire puisse estimer scientifiquement sa capacité de fixation. C'est dans ce but qu'un projet a été établi entre le gouvernement du Vanuatu et le Cirad pour évaluer la capacité de fixation de carbone par les plantations de cocotier qui représentent 90 000 ha dans ce pays. A terme le modèle issu du projet doit permettre de prédire les capacités de fixation des plantations en fonction de leurs caractéristiques agronomiques et des conditions climatiques. La construction de ce modèle général de bilan de carbone à l'échelle de l'écosystème nécessite en particulier de décrire la voie d'entrée du carbone, soit la photosynthèse à l'échelle de la canopée . Cette approche nécessite de renseigner les paramètres photosynthétiques de la plante (vitesse maximale de carboxylation, vitesse maximale de transfert des électrons, respiration, contenu foliaire en azote, réponse aux facteurs climatiques...) à l'échelle foliaire. L'objectif ultime est de pouvoir prédire les échanges de CO2 et de H2O de la canopée en utilisant uniquement un fichier de données climatiques, quelques caractéristiques de description physique de la plantation, et un fichier de caractéristiques photosynthétiques des feuilles de cocotier. Ces différents paramètres ont donc été mesurés sur des feuilles de cocotiers en conditions naturelles. Le second programme, l'ATP Réserves, consiste à estimer les réserves du cocotier et leur utilisation en fonction des conditions du milieu par une étude biochimique de la composition des différents organes. Le couplage des mesures de fixation du carbone (ATP Carbone) et de l'étude du stockage des assimilats (ATP Réserves) permet d'intégrer les principaux aspects de la physiologie de l'arbre afin de modéliser la croissance et le rendement des arbres en fonction de leurs conditions de culture. Ces résultats apporteraient des applications agronomiques: prédiction du rendement en fonction du type de culture, gestion des déficits hydriques... Des mesures de photosynthèse et de conductance stomatique ont été réalisées sur des feuilles de cocotiers. Elles ont ensuite permis d'extraire les paramètres photosynthétiques qui ont été injectés dans des modèles de photosynthèse et de conductance stomatique à l'échelle foliaire puis à l'échelle du couvert. Les modèles ainsi construits ont été validés grâce à des mesures indépendantes. (Résumé d'auteur