Récupération d’une prairie permanente à un extrême climatique induit par l’enrichissement en CO2 de l’air.

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Submitted on 5 Jun 2020

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Récupération d’une prairie permanente à un extrême climatique induit par l’enrichissement en CO2 de l’air.

Catherine Picon-Cochard, Marine Zwicke, Angela Augusti, Marie-Lise Benot, Jacques Roy, Damien Landais, Jean-François Soussana, Florence Volaire

To cite this version:

Catherine Picon-Cochard, Marine Zwicke, Angela Augusti, Marie-Lise Benot, Jacques Roy, et al..

Récupération d’une prairie permanente à un extrême climatique induit par l’enrichissement en CO2 de l’air.. Réseau prairies – Symposium 2017, Mar 2017, Montpellier, France. �hal-01604777�

Récupération d’une prairie permanente à un extrême climatique : rôle de

l’enrichissement en CO

de l’air

Catherine Picon-Cochard

Marine Zwicke, Angela Augusti, Marie-Lise Benot, Jacques Roy, Alex Milcu, Damien Landais, Nathalie

Fromin, Florence Volaire, Jean-François Soussana

Séminaire Réseau Prairies, 8 mars 2017, Montpellier

Changement climatique en cours et à venir

IPCC 2014

CO₂

Température

Sécheresse Humidité

Aridité

Dieleman et al 2012

Biomasse totale Biomasse aérienne Biomasse racinaire Biomasse racines fines Biomasse microbienne C sol

Respiration du sol

N minéral

Effets connus du CO2, T sur les plantes effets simples ≠ effets combinés

CO

T CO

x T

Risques liés au manque d’eau pour les prairies

Pertes de production

Brookshire et Weaver 2015, Nature Comm

Prairie naturelle C3 (USA)

Harrison et al 2015, PNAS

Pertes d’espèces

Peu fertiles (42) Fertiles (38)

total

Native annual forbs

Native perennials Exotics

80 prairies naturelles Californie

Concept d’évènements climatiques extrêmes (ECE)

Définition de l’ECE

Smith, 2011, J Ecology

Récupération des prairies

suite à une sécheresse « extrême »

Hypothèse oscillation :

• changement dominance des espèces

• R/S ratio

Haddad, Tilman, Knops. 2002. Ecology Letters, 5, 110-120

Objectif-Question

• Etudier le fonctionnement d’une prairie permanente sous climat futur plus chaud et plus sec avec ou sans enrichissement en CO

de l’air

• L’enrichissement en CO

de l’air peut-il atténuer les effets < 0 d’un évènement extrême estival (canicule-sécheresse) ? Comment ?

Flux aériens de l’écosystème Sénescence du couvert

Croissance des racines

Production aérienne

1m

0,6m 1m

Groupes Graminées Légum Dicots non fixatrices

A 65 29 6

B 50 49 1

C 67 29 4

D 62 31 7

Total 61 35 5

Prélèvement in situ des blocs de prairie

Redon, 800 m

Ecotron de Montpellier

• 12 dômes

• Par dôme : 4 blocs de prairie (4m

)

• 4 traitements sous réchauffement (+3.6°C) et avec réduction des apports d’eau (-74 mm)

380 et 520 ppm (scénario 2050)

Avec et sans extrême estival : 2 semaines : +3.1°C et aucun apport d’eau

Flux

Precip.

reduction

Heat wave

Rehydration Pre-stress

period

Cut Cut

Cut Cut

Spring Year 2

390 C

520 C

520 E 520 C

Protocole expérimental

Année 1 : mise en place dans les dômes : 1 traitement : 390 C Année 2 : 4 traitements

390 C 390 E

Humidité du sol - % vert

Relative extractable water (REW)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

380 C 380 E 520 C 520 E

(0-60 cm)

390 C 390 E 520 C 520 E

Flux aériens

GPP (g CO 2 m-2 d-1 )

0 2 4 6 8 10 12

Before

380 C 380 E 520 C 520 E

Stress After

WUE (g CO 2 kg-1 H 2O)

0 10 20 30

0 4 8 12 16 20

Soil water content (%)

0 10 20 30 0 10 20 30 40

390 C 390 E 520 C 520 E

Récupération des flux aériens

1 mois après l’extrême climatique

Croissance des racines

Root growth rate (g m^-2 day^-1)

Dates

Apr May

Jun Jul Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

380 C 380 E 520 C 520 E

*

*

*

390 C 390 E 520 C 520 E

0 50 100 150 200 250 300

380 C 380 E 520 C 520 E

*

BNPP (g m

an

)

390 C 390 E 520 C 520 E

Pools N plantes et nitrification du sol

Roy, Picon-Cochard et al, 2016, PNAS

Bilan de C de l’écosystème

Roy, Picon-Cochard et al, 2016, PNAS

Masse aérienne (g m

)

0 50 100 150 200 250 300

380 C 380 E 520 C 520 E

26/04 09/06 02/11

0 100 200 300 400 500 600 390 C

390 E 520 C 520 E

Qualité du fourrage

CO2: ***, extrême : *** CO2: *, extrême : *

NDF (%)

before after

40 45 50 55 60 65

before after

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

380C 380E 520C 520E

a b bc

cd

a

ab ab b A B

a ab

ab b

N (%) NDF (%)

390 C 390 E 520 C 520 E

Conclusions

• Effet de l’enrichissement en CO₂ sous climat futur plus chaud et plus sec

– Augmentation photosynthèse et économie de l’eau – Sénescence plus faible

– Augmentation production des racines

– MAIS pas d’effet sur la production aérienne

• En réponse à l’extrême estival

– Effet CO₂ : compensation totale de l’extrême sur l’assimilation nette de carbone par la prairie. Rôle des sucres dans cette récupération ?

– Fourrage plus digestible : ↑ N, ↓ NDF

• MAIS effets observés à court terme ≠ des effets à plus long terme (cf exp IMAGINE)

– Risque élevé ↓ graminées, ↑ dicotylédones

• Etudier à plus long terme les écosystèmes prairiaux et considérer les facteurs climatiques combinés pour améliorer les modèles afin de prédire et comprendre l’évolution des prairies