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Submitted on 6 Jun 2020
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Grassland plant trait responses to change in
management practices and link with plant production:
results of a 6 years experiment
Frédérique Louault, Katja Klumpp, Priscilla Note, Isabelle Bosio, Bernard Pons, Olivier Darsonville, Vincent Guillot, Pascal Carrère
To cite this version:
Frédérique Louault, Katja Klumpp, Priscilla Note, Isabelle Bosio, Bernard Pons, et al.. Grassland plant trait responses to change in management practices and link with plant production: results of a 6 years experiment. ECOVEG 9 Colloque d’Ecologie des Communautés Végétales, 2013, Tours, France.
2013. �hal-02810886�
y = -14723x + 4277.5 R2 = 0.94
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3
LDMC g g-1
Production MS g m-2an-1 y = 10.452x - 1838
R2 = 0.87
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
175 200 225 250 275 300 325
SLA cm² g-1
Production MS g m-2an-1
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
50 60 70 80 90 100
Haut Rep cm
Production MS g m-2an-1
Grassland plant trait responses to change in management practices and link with plant production: results of a 6 yr experiment
UREP
Grassland Ecosystem Research
Clermont-Ferrand
Centre INRA Clermont-Ferrand-Theix-Lyon
Louault, F.
(1), Klumpp, K., Note, P., Bosio, I., Pons, B., Darsonville, O., Guillot, V. et Carrère, P.
INRA, UR874 Unité de Recherche sur l’Ecosystème Prairial, F-63039, Clermont-Ferrand, France, louault@clermont.inra.fr
Matériel et Méthode
Une meilleure compréhension des propriétés des écosystèmes prairiaux et de leur dynamique peut être approchée par une analyse du rôle fonctionnel de la diversité et de ses effets sur les processus.
Cela nécessite une identification des traits fonctionnels des espèces rendant compte de la réponse des communautés aux changements des conditions environnementales (pédoclimatiques) ou de gestion et de leur rôle dans le fonctionnement de l’écosystème (Lavorel and Garnier, 2002).
Nous développons cette approche dans des milieux prairiaux soumis à des gradients de disponibilité de nutriments ou de perturbation en modulant les pratiques de gestion des prairies (fertilisation ou mode de pâturage).
Notre objectif est de suivre l'évolution des communautés végétales, de tester si les traits mesurés à l'échelle des communautés répondent aux facteurs de gestion et s'ils peuvent rendrent compte de propriétés, comme la productivité des couverts prairiaux.
Problématique
Mesures de production annuelle de biomasse par coupes successives (5 en traitement pâture, 3 en traitement fauche et Ab) de placettes.
Traits sur les espèces dominantes (contributions spécifiques cumulées ≥85%) de chacune des parcelles.
Traits foliaires : surface spécifique foliaire (SLA) (m² kg-1) et teneur en matière sèche de limbes (LDMC) après réhydratation pour 180 populations, soit 6 à 7 espèces dominantes par parcelle (Garnier et al, 2001)
Date de floraison : numéro de jour calendaire par suivi hebdomadaire des stades de développement des espèces sur des placettes mises en défens
Hauteur maximum des espèces (H_Rep, cm) mesurée sur individus au stade reproducteur sur placettes mise en défens
Trait moyen pondéré (CWM Community Weighted Mean ) : pour chaque parcelle et chacun des 4 traits, calcul de la valeur moyenne du trait pondérée par l’abondance des espèces dominantes?
Dispositif expérimental sur prairies permanentes de moyenne montagne : site du SOERE- ACBB Système d’Observation et d’Expérimentation pour la Recherche en Environnement.
45 43’43’’N, 03 1’21’’E. Altitude : 880 m ; Tm annuelle : 8.7 C ; Précipitation annuelle : 780 mm.
Prairies issues de l'intensification fourragères présentant en 2004, avant applications des traitements expérimentaux, un faible niveau de diversité végétale (13-23 espèces).
Le dispositif expérimental
Traitements appliqués depuis 2005 dans un dispositif composé de deux blocs complets avec 2 répétitions par bloc.
Gradient de perturbation (niveau d'utilisation de la biomasse) non fertilisé
- Pâturage Bovin chargement fort (Bo+) - Pâturage Bovin chargement faible (Bo-) - Pâturage Ovin chargement faible (Ov-) - Abandon (Ab)
Gradient de nutriments
- Fauche, sans restitution (Fnul) (0,0,0) - Fauche avec restitutions PK (0,50,150)
- Fauche avec restitutions NPK (240,60,200)
0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28
2006 2007 2008 2010
LDMC_CWM_ (g g-1)
180 200 220 240 260 280 300 320
2006 2007 2008 2010
SLA_CWM cm2 g-1
120 130 140 150 160
2006 2007 2008 2010
DatFlo_CWM Num_Jour
50 60 70 80 90 100
2006 2007 2008 2010
Haut_RepMx_CWM (cm)
B o + B o - Ov- A b
0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28
2006 2007 2008 2010
LDMC_CWM_ (g g-1)
180 200 220 240 260 280 300 320
2006 2007 2008 2010
SLA_CWM cm2g-1
120 130 140 150 160
2006 2007 2008 2010
DatFlo_CWM Num_Jour
50 60 70 80 90 100
2006 2007 2008 2010
Haut_RepMx_CWM_ (cm)
F_Nul F_P K F_NP K
T
ns ns ** *** ns ns ns * ns ns ns ns ns ns * *B
* ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns * ns ns ns *T
*** *** ** ** ** ns ns * * ns ns ns ns *** * **B
ns ns ns ns ns ns ns ns * ns ns * ** ns ns *a a
b ab b
b
bb
b
a a
b b ab a
bb b a
bb b
b
b b
b
a a
a a
a a a
a a
a a
bb
b
a a a
a a b b b
ab a
Un même trait peut répondre sur les deux gradients et rendre compte ainsi de mécanismes différents de sélection des espèces.
Parmi les traits testés, deux taits de réponse sont aussi des traits d’effet sur la production : lien positif entre SLA et production et lien négatif entre LDMC et production.
Ces traits opèrerent donc de façon différente en terme de traits de réponse, mais de manière similaire comme traits d’effet.
Les régressions restent significatives si on intègre les deux gradients. Ces traits LDMC et SLA apparaissent ainsi comme indicateurs de production sur une gamme large de modes de gestion des prairies.
La régression non significative entre SLA ou LDMC et production sur le gradient de perturbation pourrait tenir à une différentiation significative de la production mais récente et restant de faible amplitude entre les traitements. Sur ce gradient, ne reçevant pas de fertilisation, la différentication de la production aérienne pourrait tenir à : 1- une modification des stratégies, au profit d’espèces ayant une alloaction plus importante vers les parties aériennes en réponse à une plus forte défoliation, 2- une hétérogénéité du couvert sous exploité, avec des zones rases à faible IF et de zones hautes accumulant des tissus sénescents qui ombragent les tissus plus récents, conduisant à une activité photosynthétique inférieure à celle d'un couvert homogène de même hauteur moyenne (Parsons et al, 2001), 3- une modification de la disponibilité des nutriments induite par une modification des voies de recyclage (déjections ou tissus végétaux sénescents),et influencée aussi par des intrants azotés via les légumineuses devenues plus importantes dans les parcelles fortement pâturées (résultats non montrés).
La hauteur_Max des espèces est un trait de réponse sur les deux gradients, mais n’est pas significativement liée à la production. Les tendances semblent de plus opposées selon les gradients, les communautés les plus hautes sont les plus productives sur le gradient de nutriment, le contraire s’observe sur le gradient de perturbation.
Les traits aggregés permettent d’exprimer la diversité fonctionnelle des prairies permanentes et leurs changements de structure selon les modes de gestion. Ils peuvent pour certains d’entre eux rendre compte des propriétés des couverts. Cependant, le rôle respectif des traits de celui, direct, des facteurs de gestion, sur la production, restent à discriminer et expliciter.
Discussion et Perspectives
Production MS annuelle en 2010 (an 6) (gm-2 an-1)
La production de biomasse aérienne en cumul annuel (2010) augmente avec la fertilisation sur les parcelles fauchées. Ce résultat a été engeristré dès la seconde année de mise en oeuvre des traitements sur le gradient de disponibilité des nutriments.
Sur le gradient de perturbation, la production se différencie pour la première fois entre traitements en 2010 (an6). Elle présente des valeurs plus importantes dans les parcelles pâturées à fort chargement (Bo+) en comparaison des parcelles moins pâturées (Bo-, Ov-) ou non exploitées (Ab).
LDMC, SLA et Hauteur_Max apparaissent à partir de 4 ou 6 ans de traitement comme des traits de réponse à la perturbation. Le milieu, ouvert par le pâturage présente des communautés d’espèces plus petites et présentant des organes foliaires à teneur en matière sèche plus faible et SLA plus élevée que les communautés peu ou pas exploitées.
Sur le gradient de fertilisation, LDMC, SLA et Hauteur_Max sont aussi des traits de réponse après seulement 1 ou 2 ans de différenciation des traitements. Les milieux à forte disponibilité des nutriments présentent des communautés d’espèces de plus haute stature et de SLA élevée, associés à des LDMC plus faibles.
Gradient perturbation, traitement Bo+, Bo-, Ov-, Ab
Gradient Nutriments, traitement F_Nul, F_PK, F_NPK
Des relations significatives entre la production (2010) et la valeur agrégée des traits SLA (positive, r²=0.87) et LDMC (négative, r²=0.94) de la communauté sont montrées sur le gradient de nutriments. Ces relations n’apparaissent pas en pâturage sur le gradient de perturbation.
Les régressions restent significatives si on intègre les deux gradients (r²=0.80 pour LDMC et r²=0.68 pour SLA)
P N
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
120 130 140 150 160
Date Flo Jour
Production MS g m-2 an-1
Résultats
Pert
Nut
Lavorel et Garnier, 2002, Func Ecol, 16, 545-55, Garnier et al, 2001, Func Ecol, 15, 688-695, Parsons et al, 2001, GFS, 56, 21-34.
Production annuelle 2010 moy+se (n=4) Pour pature cumul 5R (MS_TOT_BRUT_g_m-2)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Bo+ Bo- Ov- AB NUL PK NPK
g ms m-2
