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Intitulé et acronyme du projet: Évaluer les services écosystémiques dans les agro-écosystèmes en transition - ASSETS

Le projet ASSETS est un projet phare de la phase 2 du LabEx (2016-2020).

Porteurs du projet : Benoît GABRIELLE & Patricia GARNIER (ECOSYS: Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes)

• Partenaires
  • dans BASC : ESE (Ecologie, systématique, évolution), LSCE (Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement), Economie Publique, SAD-APT (Sciences, action, développement - activités, produits, territoires)
  • académiques hors BASC : GEOPS (Geosciences Paris Sud), INRAP (Institut national de recherches archéologiques préventives), CEREMA-DTRF IdF (centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement - Documentation des techniques routières françaises).
  • non académiques : Terre et Cité, l'Etablissement public d'aménagement Paris Saclay (EPAPS), Agence des espaces verts d'Ile-de-France (AEV). Ce projet phare a bénéficié de cofinancement LEADER.

Contexte et objectifs

Les services écosystémiques fournissent un cadre unique et holistique permettant de saisir les interactions entre les changements globaux (réchauffement de la planète, changements d'affectation des terres, espèces envahissantes, pollution de l'environnement) et les écosystèmes. Pour les systèmes agricoles en particulier, il permet d'évaluer les impacts multiples de la gestion des agro-écosystèmes sur l'environnement local, y compris les changements de la biodiversité par l'altération des réseaux trophiques et de la dynamique proie-prédateur. Toutefois, il n'existe actuellement aucun consensus méthodologique sur la manière dont les services écosystémiques devraient être évalués et, par conséquent, il est urgent d'adopter des approches quantitatives fondées sur des paramètres mesurables du fonctionnement des écosystèmes.

Le projet ASSETS vise à quantifier les services écosystémiques par des méthodes quantitatives, de l'échelle des parcelles à celle du territoire (surveillance sur le terrain, modélisation, indicateurs), et à examiner comment ils sont influencés par les facteurs biophysiques, la gestion des écosystèmes et l'aménagement du territoire. Le projet se concentre sur une série de services pertinents pour les moteurs du changement global considérés, englobant les services d'approvisionnement (en nourriture et en eau douce), de régulation et de maintenance (du climat, des inondations et de l'approvisionnement en nutriments), et les services culturels (archives récréatives et archéologiques). En tant que composante essentielle des agro-écosystèmes, les changements de la biodiversité et leurs impacts sur les services d'approvisionnement en biomasse seront examinés.

Le projet se concentre sur les transitions dans l'utilisation des terres et les pratiques de gestion agricole dans une zone d'étude de cas connue sous le nom de "plateau de Saclay", une zone périurbaine de 80 km2 actuellement en cours d'urbanisation dans le cadre du développement du principal pôle de recherche, d'innovation et d'affaires de France. Une attention particulière sera accordée à une section de la frange sud du plateau où les champs arables sont susceptibles de subir des changements d'utilisation du sol d'ici quelques années. Une approche expérimentale sera développée sur un champ commercial subissant des changements dans la gestion des engrais par l'utilisation de composts de déchets urbains provenant d'une installation de traitement des déchets située à proximité. Le taux d'évacuation de l'eau des drains du champ et les concentrations en éléments nutritifs et en pesticides seront surveillés. Un ensemble plus large de parcelles sera surveillé pour les variables biophysiques et écologiques et dérivera un ensemble de services fournis par différents types d'agro-écosystèmes, et leur évolution après avoir subi un changement d'utilisation ou de gestion sera évaluée.

La perception des services écosystémiques et des questions liées à la biodiversité par les parties prenantes locales est également susceptible d'affecter la gestion de certaines espèces et d'entraîner des changements dans la gestion des agro-écosystèmes ou l'utilisation des terres, en réponse aux nouvelles attentes de ces dernières. ASSETS étudiera les représentations et les attentes des acteurs locaux, y compris les gestionnaires des terres, en ce qui concerne les services écosystémiques et proposera des outils pour les susciter et les prendre en compte lors de l'élaboration de projets dans un contexte périurbain. Les indicateurs développés au cours du projet sur les services écosystémiques et la biodiversité serviront de critères aux développeurs et aux parties prenantes pour l'évaluation des changements dans l'utilisation et la gestion des terres, que ce soit ex ante ou ex post. Des scénarios de changement d'utilisation des terres impliquant la conversion en agroforesterie ou en vergers peuvent être explorés par le biais de la modélisation de simulation et sur la base des données collectées sur les parcelles arables de la frange du plateau.

Résultats

===> Les porteurs vous expliquent des RESULTATS en VIDEO (journées scientifiques du LabEx, décembre 2020)

Publications

> Choquet P., Gabrielle B., Chalhoub M., Michelin J., Sauzet O., Scammacca O., Garnier P., Baveye P.C. and Montagne D., 2021. Comparison of empirical and process-based modelling to quantify soil-supported ecosysem services on the Saclay plateau (France). Ecosystem Services. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2021.101332. Résumé: "Following the rapid development of models to assess and map ecosystem services (ES) in the last decades, there is an increasing need for comparative studies testing their efficiency and accuracy against field data. The representation of soils in these models is often oversimplified and remains a major source of uncertainty in ES assessment and mapping. In this context, a first objective of the present article is to develop two approaches of increasing complexity (empirical versus process-based) integrating a realistic representation of soils, to map two provisioning (biomass and water) and two regulating (water quality and global climate) soil-supported ES on the Saclay plateau (France). A second objective is to compare them according to their relative ability to replicate direct measurements (absolute accuracy) in a cultivated soil and to translate gradients in soil properties into differences in levels of the soil-supported ES (relative accuracy). On the basis of currently available models, the soil-supported ES can be assessed only under a homogeneous simplified crop rotation. For the fixed land management used in this research, the soil type significantly influences the levels of the considered services. The process-based modelling is effective only in deep, homogeneous, and cultivated soils. By contrast, the empirical modelling is effective over a larger range of soils, but mostly for provisioning services. The ability to integrate a realistic representation of soils in ES assessment and mapping with common tools and models is currently limited in terms of land-use, soil diversity, or types of ES. Increasing the accuracy of ES assessment and mapping requires pursuing the effort towards developing and validating models that explicitly take into account soil processes and properties."

> Chalhoub, M., Gabrielle, B.,  Tournebize, J., Chaumont, C., Maugis, P., Girardin, C., Montagne, D.,  Baveye, P.C., Garnier, P., 2020. Direct measurement of selected soil services in a drained agricultural field: Methodology development and case study in Saclay (France), Ecosystem Services Vol. 42, April 2020, 101088. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2020.101088. Résumé: "Over the last decade, many researchers around the world have realized the importance for society of the many services provided by soils, and a significant body of research has been devoted to estimating them using various types of proxies or relying on models. However, the field has suffered so far from a complete lack of actual measurements with which to evaluate available estimation methods. In this context, the key objective of the present research was to obtain, for the first time, direct measurements of several services provided by soils. The experimental site at which the research was carried out is an agricultural field located southwest of Paris (France), which presents the unique advantage that is it artificially drained, and therefore allows accurate mass balances to be computed over time for rain water, nutrients, and herbicides applied to the soil. A detailed methodology is presented to extract, from these data, quantitative measurements of 3 provisioning services (supply of water to nearby stream, provision of food by supplying, respectively, water and nitrogen to wheat crop), and 3 regulating services (flood mitigation, and filtration of, respectively, nutrients and herbicides). The results obtained with this methodology, and the relative significance of the different services are discussed. In particular, it is shown that, given the industrial-type of agriculture practiced at the site and its heavy reliance on fertilizers, the service related to the supply of nitrogen to the crops by the soil is not marginal, accounting for 22% of the total nitrogen consumption by the wheat. The availability of quantitative measures of selected soil services now paves the way for a detailed assessment of the various estimation methods currently in use, and the development of improved approaches."

> Thèse en cours: Mise au point, validation et première application d'une approche par indicateurs pour une quantification multiservices, spatialement explicite et dynamique des services écosystémiques rendus par les sols- Pauline CHOQUET (financement ADEME - LabEx BASC à 50%)