Chargé de Recherche   INRA, Centre de Nancy, Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers Route d'Amance, 54280 Champenoux, France   0033 (0)3 83 39 40 73 0033 (0)3 83 39 40 69 arnaud.legout@inrae.fr

Formation :

• 2005-2008 Doctorat, INRA UR 1138 BEF, encadrée par Etienne DAMBRINE et Claude Nys, Directeurs de Recherche INRA: “Cycles biogéochimiques et bilans de fertilité minérale en hêtraies de plaine”.
• 2003-2004 DEA National de Science du Sol à l'Institut National d'Agriculture de Paris-Grignon.
• 1998-2003 Cursus d'Ingénieur en Agriculture à l'Ecole Supérieure d'Ingénieurs et de Techniciens Pour l'Agriculture (ESITPA) de Rouen.

Activités de recherche

Thématique de recherche:

"Dynamique à long terme des éléments minéraux dans les écosystèmes forestiers".

Mon projet de recherche se décline en deux volets : i) modéliser la réponse (fertilité, nutrition) d'écosystèmes forestiers à des changements de dépôts atmosphériques et de sylviculture et ii) étudier la dynamique de l'eau et des éléments minéraux dans ces mêmes écosystèmes.
Le premier volet (i) vise à utiliser la modélisation des cycles des éléments en forêt comme outil de questionnement et de prévision. Je travaille sur des écosystèmes forestiers à faible fertilité minérale, ceux-ci étant par définition plus sensibles aux perturbations extérieures. Les simulations démontrent que dans bon nombre de ces écosystèmes, les pressions extérieures (baisses des nutriments apportés par les dépôts atmosphériques, sylviculture intensive) entrainent des baisses critiques de la fertilité minérale. La communauté scientifique prédit une augmentation de la croissance des peuplements forestiers sous nos latitudes, liée aux changements globaux. Mes travaux montrent clairement que dans des contextes de fertilité minérale faible, il faut aussi considérer les ressources nutritives à disposition comme un facteur clé régissant la croissance, au même titre que le climat.
Le deuxième volet (ii) de mon projet vise à approfondir les processus sous-jacents dans les bilans environnementaux, en particulier l'origine des éléments minéraux, en m'appuyant notamment sur de nouveaux outils (traçage isotopique...). La modélisation permet de formaliser l'ensemble des processus connus, pour reproduire les grandes tendances observées. Lorsque le modèle est utilisé à des fins prédictives, les processus mal renseignés ou inconnus peuvent faire échouer les prédictions. Il s'agit donc dans ce volet d'exploiter d'une part les bases de données (BEF, RENECOFOR) issues de sites bien étudiés afin d'approfondir les processus mal connus et identifier les variables de contrôle, et d'autre part d'utiliser un nouvel outil, le multi-marquage isotopique in situ (2H, 18O, 15N, 26Mg, 44Ca), pour identifier et renseigner les processus qui nous échappent (ex : la contribution relative des échanges foliaires et des dépôts atmosphériques à la composition des pluviolessivats, l'incorporation des éléments dans les tissus de l'arbre, le prélèvement par les racines profondes, etc…).

Projets de recherche en cours

• Expérimentations de marquage in situ (Financements : FEDER, Région Lorraine) :
  • Multi marquage 2H, 15N, 26Mg, 44Ca lancé en avril 2010 sur une plantation de hêtre de 30 ans (Breuil, 58). L'objectif est d'estimer au cours du temps les flux bruts des éléments d'intérêt dans les différents compartiments de l'écosystème grâce à des mesures de variations isotopiques.
  • Marquage Cl et 2H sur deux hêtraies (Hesse, 57 et Fougères, 35). L'ensemble des données collectées permettra d'améliorer la calibration des modèles hydriques utilisés sur ces 2 sites.
• FERMISOL (Financement : GIP ECOFOR). Le projet vise à mieux caractériser la fertilité minérale des sols forestiers qui jusqu'à présent a été souvent traitée d'une manière agronomique. L'objectif est de redéfinir les concepts, identifier les variables d'influence en vue d'obtenir des indicateurs fiables de la fertilité minérale. L'étude s'appuie en autre sur le SOERE F-ORE-T.
• Modélisation de la réponse (fertilité, nutrition) de 3 écosystèmes forestiers à des changements de dépôts atmosphériques et de sylviculture : Fougères (hêtre, Bretagne), la Croix-Scaille (épicéa, Ardennes) & Renecofor SP57 (épicéa, Vosges).
•     Responsable scientifique du site atelier SOERE F-ORE-T Fougères (35). L'objectif du projet général est d'étudier l'effet de l'âge des peuplements sur le fonctionnement biogéochimique et biologique de l'écosystème. Le dispositif expérimental, très instrumentés, comprend 5 peuplements de hêtre pur d'âge différent qui compose une chronoséquence.
•     Co-responsable scientifique du site SOERE F-ORE-T Breuil (58). L'objectif du projet général est d'étudier l'effet de la substitution d'essence sur le fonctionnement biogéochimique et biologique de l'écosystème. Le dispositif expérimental comprend plusieurs plantations comparatives de feuillus et résineux en substitution à la forêt feuillue native et fortement instrumentées.

Activités d’enseignement et encadrement de thèse

Supervision de thèses de doctorat :

• Mélanie Court 2014-2017, "Apport des variations isotopiques naturelles et du multitraçage isotopique à la connaissance des cycles du Ca et Mg et des modifications induites par l’amendement calco-magnésien."
• Gregory van der Heijden 2009-2012, "Apports du multi-traçage isotopique (26Mg, 44Ca, 2H) à la connaissances des flux d'éléments minéraux dans les écosystèmes forestiers"

Publications récentes:

Pour voir toutes les publications, cliquer ici >>>

van der Heijden, G., Legout, A., Pollier, B., Brechet, C., Ranger, J., Dambrine, E., 2013. Tracing and modeling preferential flow in a forest soil - Potential impact on nutrient leaching. Geoderma 195, 12-22.


van der Heijden, G., Legout, A., Midwood, A., Craig C-A., Pollier, B., Ranger, J., Dambrine, E., 2013. Mg and Ca root uptake and vertical transfer in soils assessed by an in situ ecosystem-scale multi-isotopic (26Mg & 44Ca) tracing experiment in a beech stand (Breuil-Chenue, France). Plant Soil 369(1-2): 33-45.


van der Heijden, G., Legout, A., Pollier, B., Mareschal, L., Turpault, MP., Ranger J, Dambrine, E., 2013. Assessing Mg and Ca depletion from broadleaf forest soils and potential causes - A case study in the Morvan Mountains. Forest Ecol Manag 293: 65-78

Jonard, M., Legout, A., Nicolas, M., Dambrine, E., Nys, C., Ulrich, E., van der Perre, R., Ponette, Q., 2012. Deterioration of Norway spruce vitality despite a sharp decline in acid deposition: a long-term integrated perspective. Glob Change Biol 18, 711-725.


Louis, J., Genet, H., Meyer, S., Soudani, K., Montpied, P., Legout, A., Dreyer, E., Cerovic, Z.G., Dufrene, E., 2012. Tree age-related effects on sun acclimated leaves in a chronosequence of beech (Fagus sylvatica) stands. Functional Plant Biology 39, 323-331.


Van der Perre, R., Jonard, M., Andre, F., Nys, C., Legout, A., Ponette, Q., 2012. Liming effect on radial growth depends on time since application and on climate in Norway spruce stands. Forest Ecol Manag 281, 59-67.


Genet, A., Wernsdorfer, H., Jonard, M., Pretzsch, H., Rauch, M., Ponette, Q., Nys, C., Legout, A., Ranger, J., Vallet, P., Saint-Andre, L., 2011. Ontogeny partly explains the apparent heterogeneity of published biomass equations for Fagus sylvatica in central Europe. Forest Ecol Manag 261, 1188-1202.


van der Heijden, G., Legout, A., Nicolas, M., Ulrich, E., Johnson, D.W., Dambrine, E., 2011. Long-term sustainability of forest ecosystems on sandstone in the Vosges Mountains (France) facing atmospheric deposition and silvicultural change. Forest Ecol Manag 261, 730-740.


Legout, A., Legout, C., Nys, C., Dambrine, E., 2009a. Preferential flow and slow convective chloride transport through the soil of a forested landscape (Fougeres, France). Geoderma 151, 179-190.


Legout, A., Nys, C., Picard, J.F., Turpault, M.P., Dambrine, E., 2009b. Effects of storm Lothar (1999) on the chemical composition of soil solutions and on herbaceous cover, humus and soils (Fougeres, France). Forest Ecol Manag 257, 800-811.