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OSUG - Terre Univers Environnement OSUG

Dépôt des nitrates atmosphériques dans les prairies subalpines du Lautaret

par BRONDEX Julien - 22 octobre 2014 - ( maj : 27 mars 2015 )

Ilann BOURGEOIS

Date de début et de fin : octobre 2014 - septembre 2017

Financement : bourse Rhône-Alpes

Directeurs : Jean-Christophe Clément (LECA) et Joël Savarino (LGGE)

Résumé :

L’accroissement des dépositions de nitrates atmosphériques (NO3 atm) sur les bassins versants d’altitude entraîne des changements nets de disponibilité d’azote (N). Ces apports, sur des écosystèmes montagnards limités en azote, modifient la végétation et les sols faisant varier d’importants services fournis par ces écosystèmes (alimentation en eau, qualité fourrage, contrôle de l’érosion, biodiversité...). Cependant, l’impact de ces entrées croissantes de NO3 atm reste peu étudié et peu compris en particuliers lorsqu’il se combine avec les changements d’utilisation des terres. Nous proposons de tester un nouvel outil pour mieux identifier cette synergie de changements d’usages et de déposition de NO3 atm. Pour ce faire, les variations spatio-temporelles du NO3 atm des eaux de différents sols et aux exutoires d’un bassin d’altitude seront quantifiées en utilisant, pour la première fois dans les Alpes Françaises, une technique multi-isotopique (17O, 18O, 15N) à haute résolution, laquelle inclut la mesure du Δ17O excess (Δ17O=δ17O–0.52 x δ18O) du nitrate, traceur isotopique univoque des dépôts atmosphériques. L’analyse conjointe isotopique et géochimiques entre les apports d’origine atmosphérique (aérosols, neige, pluie) et le cycle de N dans le compartiment sol/végétation de prairies agricoles devrait permettre un suivi précis des temps de résidence de N et des processus de nitrification/dénitrification dans les sols suivant de topologie du milieu (caractéristiques physico-chimiques, utilisation passée et actuelle des sols, type de végétation, populations bactériennes).

Abstract :

Increasing rates of atmospheric nitrate (NO3-atm) deposition in mountainous basins, now well documented by alpine ice cores and emission inventories of the European countries (Civerolo et al. 2008), involve critical changes in nitrogen (N) availability with consequences on biodiversity (plants, herbivores and microbes), soils, and waters nutrients (C, N) status leading to vulnerability of critical ecosystem services (i.e., provision of clean freshwater, erosion control, biodiversity) (Aber et al. 1998 ; Vitousek et al. 1997 ; Voss et al. 2006). These impacts of higher NO3-atm deposition remain poorly studied and understood in N-limited mountainous watersheds (Ohte et al. 2004), and its potential synergetic effect when combined with agricultural land-uses changes is not studied. In this context, new tools are necessary to better predict mid and long-term consequences of simultaneous changes in agricultural land-use and NO3-atm deposition. Using a high-resolution multi-isotopic technique combining 17O, 18O, and 15N signatures of NO3-atm in aerosols, precipitations, soils, vegetation and stream waters, we will track and quantify the temporal and spatial evolution of NO3-atm deposition partitioning in the N budget of a mountainous basin. Field-scale studies will evaluate the interaction between land-use change and N deposition. Using ice cores and isotopes, the student will reconstruct past regional N deposition to compare with current rates of N deposition. The evolution of 15N and 18O of NO3-atm will provide key information on the main biotic and abiotic processes involved in N dynamics under pristine and anthropogenic influences. Finally, the 17O-NO3-/15N-NO3-signal in water, together with natural 15N abundances in vegetation and soils, have the potential to provide good indices of the "N saturation" status for a given ecosystem because it should allow discrimination between allochthonous NO3-atm and NO3-from natural sources.

Mots-clef : nitrate atmosphérique, isotopes, écosystèmes alpins, suivi spatio-temporel//atmospheric nitrate, isotopes, alpine ecosystems, spatio-temporal monitoring.

Sous la tutelle de :

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tutellesCNRSUniversité Joseph Fourier