Méthodologie améliorée de quantification de la sensibilité à la température dans la respiration hétérotrophe du sol en culture
Citation
Delogu, E., Le Dantec, V., Mordelet, P., Ceschia, E., Aubinet, M., Buysse, P., Pattey, E. (2017). Improved methodology to quantify the temperature sensitivity of the soil heterotrophic respiration in croplands. Geoderma, [online] 296 18-29. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.02.017
Résumé en langage clair
Les microbes du sol libèrent habituellement du dioxyde de carbone dans l’atmosphère pendant la décomposition de la matière organique des sols. Comme les mesures de la respiration du sol visent la double respiration des microbes et des racines des plantes, il est essentiel de pouvoir estimer la seule respiration microbienne pour établir un budget précis de carbone terrestre. On modélise d’ordinaire la respiration microbienne des sols cultivés à l’aide d’équations de dépendance à l’égard de la température, celle-ci variant selon les propriétés pédologiques et les conditions climatiques. La sensibilité à la température s’exprime en fonction du débit de base de la respiration microbienne (en 0 oC) et du taux de variation de la respiration correspondant à une hausse de 10 oC de la température. Une équipe de scientifiques de la France, de la Belgique et du Canada a conçu une méthode permettant de mieux chiffrer ces deux paramètres. Elle a vérifié les résultats de son application à l’aide de sept ensembles de données sur une année ayant porté sur la respiration du sol dans des champs de blé de trois sites européens à mi-latitude et d’un site nord-américain aux conditions climatiques contrastées. On a utilisé des chambres de pédorespiration et des tours à flux turbulents pour l’acquisition des mesures de respiration du sol. Cette recherche a permis de relever des résultats cohérents entre ces sites pour ce qui est d’un taux commun de variation respiratoire de 2,2 pour une valeur de 10 oC d’accroissement de la température. Avec cette valeur, on a obtenu des données de modélisation qui étaient assimilables aux débits de base de respiration microbienne d’autres sites dans le temps et qui concordaient avec les résultats d’autres études publiées. On pouvait constater un rapport étroit entre le débit de base de respiration microbienne et la lente décomposition carbonée dans la couche supérieure de 30 cm du sol. Ce modèle est un bon outil de prévision quotidienne de la respiration microbienne des sols dans des sites multiples.
Résumé
On modélise habituellement la respiration hétérotrophe (RH) des sols par de simples équations de dépendance à l’égard de la température où la sensibilité à ce facteur peut varier selon les sols et les conditions climatiques. On exprime la sensibilité à la température en fonction du débit de base de la respiration hétérotrophe et du débit respiratoire sur un intervalle de variation de 10 % (Q10). On a mis au point une méthode permettant de mieux quantifier ces deux paramètres et on l’a vérifiée à l’aide de sept ensembles de données contrastés année-lieu sur la respiration des sols recueillis dans des champs de blé. L’acquisition de ces données s’est faite au moyen de chambres de pédorespiration et de tours de flux turbulents dans trois sites européens à mi-latitude et un site nord-américain. En première étape, on a paramétrisé et initialisé un modèle em base de processus semi-mécaniste, puis vérifié le rendement prévisionnel à l’aide des deux tiers des ensembles de données en question. Le coefficient de détermination entre les prévisions et les observations quotidiennes de respiration des sols (Rs) s’établissait à 0,71 et il était de 0,73 pour sa composante hétérotrophe (RH). En seconde étape, on s’est servi des prévisions journalières du modèle semi-mécaniste de la respiration hétérotrophe pour chaque saison de croissance et chaque site et on a étalonné un modèle empirique simple décrivant la réaction RH à la température du sol et à sa teneur en eau. On a démontré avec ces ensembles contrastés année-lieu que des résultats cohérents se dégageaient uniquement quand on établissait une moyenne commune Q10 avant l’ajustement du coefficient du débit de base de la respiration hétérotrophe. Avec une valeur commune Q10 de 2,2, on obtenait une valeur RH-0 plus stable pour chaque site dans le temps. Il fallait y voir un lien étroit entre RH-0 et la présence de carbone en décomposition lente dans la couche supérieure de 30 cm du sol. Ce simple modèle empirique, qui a été vérifié avec le tiers des données, expliquait de 42 à 92 % de la variabilité de la RH entre les sites en question.