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Submitted on 6 Jun 2020
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Impacts du changement climatique et de la diversité végétale souterraine sur la démographie racinaire et la
respiration du sol d’une prairie permanente
Remi Pilon, Philippe Balandier, Catherine Picon-Cochard, Sandrine Revaillot, Robert Falcimagne, Jean-François Soussana
To cite this version:
Remi Pilon, Philippe Balandier, Catherine Picon-Cochard, Sandrine Revaillot, Robert Falcimagne, et al.. Impacts du changement climatique et de la diversité végétale souterraine sur la démographie racinaire et la respiration du sol d’une prairie permanente. Xème journées d’Ecologie Fonctionnelle, Apr 2008, La Grande-Motte, France. �hal-00964511�
Impacts du changement climatique et de la diversité végétale Impacts du changement climatique et de la diversité végétale
souterraine sur la démographie racinaire et la respiration du souterraine sur la démographie racinaire et la respiration du
sol d’une prairie permanente sol d’une prairie permanente
Matériel & Méthodes Matériel & Méthodes
IMAGINE IMAGINE
DDisisposposiitif Mini-Face tif Mini-Face (2005-2010)
(2005-2010)
Rémi Pilon Rémi Pilon
PhD Student (1
PhD Student (1èreère année) année) Bourse cofinancée Région Bourse cofinancée Région
Auvergne / INRA (EFPA) Auvergne / INRA (EFPA)
rpilon@clermont.inra.fr rpilon@clermont.inra.fr
Pilon R, Ba
Pilon R, Ballandier Pandier P1*1*, Picon-Cochard C, Picon-Cochard C22, Revaillot-Saccomano S, Falcimagne R, Soussana J-F, Revaillot-Saccomano S, Falcimagne R, Soussana J-F33
Unité de Recherche sur l’écosystème prairial, Clermont-Ferrand, France Unité de Recherche sur l’écosystème prairial, Clermont-Ferrand, France
* CEMAGREF (demande a Philippe l’adresse et le nom de l’unite)
* CEMAGREF (demande a Philippe l’adresse et le nom de l’unite) 1: directeu
1: directeurr de thèse, 2: encadrant principal, 3: directeur unité de thèse, 2: encadrant principal, 3: directeur unité
Introduction Introduction
Le changement climatique (
Le changement climatique (CO2, +3°C, sécheresse estivale -20%, scénario A2, IPCC2007) a des effets sur la diversité spécifique, la qualité des tissus, CO2, +3°C, sécheresse estivale -20%, scénario A2, IPCC2007) a des effets sur la diversité spécifique, la qualité des tissus, les flux de C et N au niveau aérien. Les impacts sur la partie souterraine sont peu connus en terme de diversité spécifique, de démographie racinaire.
les flux de C et N au niveau aérien. Les impacts sur la partie souterraine sont peu connus en terme de diversité spécifique, de démographie racinaire.
Pourtant les racines permettent l’accès aux nutriments et apportent 80% de la litière dans le sol. Comprendre leur dynamique est important pour améliorer Pourtant les racines permettent l’accès aux nutriments et apportent 80% de la litière dans le sol. Comprendre leur dynamique est important pour améliorer
les connaissances sur l’évolution globale des stock
les connaissances sur l’évolution globale des stockss de C. de C.
COCO22 T (°C)T (°C) HH22OO Processus aérienProcessus aérienss Processus souterrainProcessus souterrainss
+ NPP+ NPP
Diversité
Diversité (+ dicot, – graminées)(+ dicot, – graminées)
+ Croissance + Croissance + Respiration + Respiration + C/N (
+ C/N (n‘est pas un n‘est pas un processus)
processus) + Stockage C + Stockage C
+ NPP+ NPP
Diversité
Diversité (fct acclimatation)(fct acclimatation)
- CroissanceCroissance + Respiration + Respiration
- C/N - C/N
- Stockage C - Stockage C
- 20% (été)- 20% (été) - NPP- NPP - RespirationRespiration + Stockage C + Stockage C
- 20% (été)- 20% (été)
Effets probables : Effets probables :
+ NPP + NPP Diversité
Diversité (+ graminées)(+ graminées)
Interactions inconnues Interactions inconnues Effets indirects >
Effets indirects > effetseffets directs
directs
Etat de l'art des effets directs de paramètres abiotiques sur des processus Etat de l'art des effets directs de paramètres abiotiques sur des processus
Hypothèses Hypothèses
► ► L’interaction desL’interaction des facteurs biotiques (diversité spécifique) et abiotiques (climat) aura un effet (direct+indirect) facteurs biotiques (diversité spécifique) et abiotiques (climat) aura un effet (direct+indirect) plus marquéplus marqué sur la morphologie, la sur la morphologie, la croissance, la décomposition et la diversité des racines que sur les processus aériens.
croissance, la décomposition et la diversité des racines que sur les processus aériens.
► ► Des espèces (groupe d'espèces) tolérantes au changement de climat auront des racines ayant une durée de vie longue, un turnover faible, des tissus Des espèces (groupe d'espèces) tolérantes au changement de climat auront des racines ayant une durée de vie longue, un turnover faible, des tissus denses et riches en lignine qui diminueront la minéralisation des MOS et ainsi permettront d’augmenter les stocks de C dans les sols.
denses et riches en lignine qui diminueront la minéralisation des MOS et ainsi permettront d’augmenter les stocks de C dans les sols.
► ► La diversité aérienne sera différente de la diversité souterraine en proportion relativeLa diversité aérienne sera différente de la diversité souterraine en proportion relative
► ► La NPP diminuera à cause de l’augmentation de la mortalité des racines en été La NPP diminuera à cause de l’augmentation de la mortalité des racines en été
► ► Les litièreLes litièress à C/N élevé (>12) favoriseront les champignons qui dégradent les MOS récalcitrantes à C/N élevé (>12) favoriseront les champignons qui dégradent les MOS récalcitrantes
C/N faible (<12) favoriseront les bactéries (gram-) qui dégradent les MOS fraîchesC/N faible (<12) favoriseront les bactéries (gram-) qui dégradent les MOS fraîches
Axes étudiés
L’impact du changement climatique sur L’impact du changement climatique sur
► ► les processus racinaires (croissance, mortalité, turnover) les processus racinaires (croissance, mortalité, turnover) d’und’une prairie permanente.e prairie permanente.
► ► la décomposition des litières (≠ en qualité et en espèce) et la décomposition des litières (≠ en qualité et en espèce) et la respiration souterraine (racines, m
la respiration souterraine (racines, microbesicrobes). ).
► ► la symétrie des différentes stratégiesla symétrie des différentes stratégies au niveau aérien et au niveau aérien et souterrain en terme de % d’espèces et des traits fonctionnels souterrain en terme de % d’espèces et des traits fonctionnels
Expérimentation principale Expérimentation principale
Expérimentation secondaire Expérimentation secondaire
20 anneaux de 4 monolithes (3 enherbé + 1 sol nu) 20 anneaux de 4 monolithes (3 enherbé + 1 sol nu)
5 anneaux par traitement (dispositif additif) 5 anneaux par traitement (dispositif additif)
Ventilateur de soufflage d’air Ventilateur de soufflage d’air
Prélèvement pour [CO Prélèvement pour [CO22]]
Monolithe en végétation Monolithe en végétation
Sonde d’humidité Sonde d’humidité
Monolithe en sol nu Monolithe en sol nu
Tube perforé Tube perforé
Tube de minirhizotron Tube de minirhizotron
Traitements : C (Control), T (Température +3°C) Traitements : C (Control), T (Température +3°C)
(moyenne montagne
(moyenne montagne 900900m à plaine 350m), -Hm à plaine 350m), -H220 (-0 (- 20% été), CO
20% été), CO22 (+200ppm de 400 à 600) (+200ppm de 400 à 600)
7 espèces (majoritaire sur 7 espèces (majoritaire sur
IMAGINE
IMAGINE) ) dede graminées : graminées : Agrostis Agrostis capillaris, Arrh
capillaris, Arrheenaterum elatnaterum elatiius, us, Dactylis glomerata, Elymus Dactylis glomerata, Elymus repens, Festuca arundinacea, repens, Festuca arundinacea,
Festuca rubra, Poa angustifolia Festuca rubra, Poa angustifolia
9 mélanges : 4 binaires et 5 9 mélanges : 4 binaires et 5
ternaires ternaires
Méthodes et intérêts Méthodes et intérêts
Méthodes
Méthodes Exp n°1Exp n°1 IntérêtsIntérêts Exp n°Exp n°22 IntérêtsIntérêts
Minirhizotron
Minirhizotron ++
Suivi longue durée Suivi longue durée Croissance, Mortalité, Croissance, Mortalité,
Turnover
Turnover des racinesdes racines
++ Traits spécifiquesTraits spécifiques
NIRSNIRS ++ Prédiction diversitéPrédiction diversité
Qualité tissus (Van Soest)
Qualité tissus (Van Soest) ++ Calibration diversité Calibration diversité Qualité tissus
Qualité tissus Incubation
Incubation litières
litières ++ DécompositionDécomposition
Effets des traitements
Effets des traitements ++ DécompositionDécomposition Effets espèces Effets espèces Ingrowth cores
Ingrowth cores ++ Croissance, morphologie Croissance, morphologie des des racines
racines Analyse 13C
Analyse 13C ++ Suivi de la décomposition des Suivi de la décomposition des litières
litières racinairesracinaires Température
Température ++ Suivi longue duréeSuivi longue durée Climat
Climat
[CO2]
[CO2] ++ Suivi longue duréeSuivi longue durée Climat
Climat Humidité
Humidité (TDR)
(TDR) ++ Effets sécheresseEffets sécheresse ++ Conditions non limitantesConditions non limitantes Respiration
Respiration (Licor)
(Licor) ++
Émissions saisonnières + Émissions saisonnières +
évènementielles évènementielles
Resp autotrophe (croissance, Resp autotrophe (croissance,
maintien), hétérotrophe maintien), hétérotrophe Prairie de moyenne montagne
Prairie de moyenne montagne ancien
anciennement gérée nement gérée et amendée, et amendée, composée de 90% de graminées composée de 90% de graminées
