Soil heterotrophic respiration; Agricultural ecosystems; Residue management; Temperature; Variability; Respiration hétérotrophe du sol; Ecosystèmes agricoles; Gestion des résidus de culture; Température; Variabilité
Résumé :
[en] Soil heterotrophic respiration (HR) was studied at different spatial and temporal scales in agricultural ecosystems in Belgium (loamy region). Results from both laboratory and field experiments conducted at short and long timescales were analysed with the aim to better understand the influence of driving variables such as temperature, substrate input quantity and quality on HR. Both empirical and semi-mechanistic models were used in order to help interpret experimental results.
Our observations showed that temperature is an important HR driving variable in agricultural ecosystems in temperate regions. HR sensitivity to temperature, characterized by a Q10 differing from 2 in our experiments, was very likely influenced by substrate availability and quality. The impact of these last two factors was however never observed through our measurements. Good agreement between modelled and observed CO2 fluxes in the incubation experiment, where carbon substrate was limited, suggested that temperature played a role both directly (enzymatic response) and indirectly (labile carbon stock depletion) at a relatively short term, and confirmed the hypothesis of occurrence of abiotic fluxes linked to the presence of carbonates in the samples taken from a limed agricultural field.
Crop residue management (in both quantity and quality), as characterized by relatively low input levels in our experiment, influenced soil carbon stocks in the long term. However, HR, microbial biomass, labile carbon and metabolic diversity were not affected by the investigated treatments. Besides, results from both soil carbon budgets and short term HR measurements showed that supposedly large differences were likely to be reduced due to the relatively large proportion of root residues, weeds and residues unexported at harvest. [fr] La respiration hétérotrophe (RH) du sol a été étudiée à plusieurs échelles spatiales et temporelles dans des écosystèmes agricoles situés en Belgique (région limoneuse). Les résultats d’expériences de laboratoire et de terrain à court et long termes ont été analysés afin de mieux comprendre l’influence de variables conductrices telles que la température, la quantité et la qualité du substrat apporté au sol sur la RH. Des modèles empiriques et semi-mécanistes ont aussi été utilisés afin d’aider à l’interprétation des résultats expérimentaux.
Nos observations ont montré que la température s’impose comme une variable conductrice importante de la RH dans les écosystèmes agricoles en région tempérée. La sensibilité de la RH à la température, caractérisée par un Q10 différent de 2 dans nos expériences, a très probablement été influencée par la disponibilité et la qualité du substrat. L’impact de ces deux derniers facteurs n’a toutefois jamais été observé au travers de mesures de laboratoire. Le bon accord entre flux modélisés et observés lors de l’expérience de laboratoire, où le substrat carboné disponible était limitant, a suggéré que la température agissait tant de manière directe (réponse enzymatique) qu’indirecte (réduction des stocks de substrat labile) à relativement court terme, et a confirmé l’hypothèse d’occurrence de flux abiotiques liés à la présence de carbonates dans les échantillons issus d’un sol agricole chaulé.
La gestion des résidus de culture (quantité et qualité de ceux-ci), apportés en relativement faible quantité comparé à d’autres études menées sur le sujet, a influencé les stocks de carbone à long terme. Mais n’a pas eu d’impact sur la RH, la biomasse microbienne, le carbone labile et la diversité métabolique. Tant l’établissement d’un bilan carboné de sol à long terme que les mesures de RH à court terme ont par ailleurs montré que les différences apparentes entre traitements étaient probablement réduites en raison d’une relativement grande proportion de résidus racinaires, d’adventices et de résidus non exportables à la récolte.
Centre/Unité de recherche :
Unit of Biosystem Physics
Disciplines :
Agriculture & agronomie Sciences de l’environnement & écologie
