Publication issue des travaux du projet CARBOSOIL

La réponse de la respiration hétérotrophe du sol à la teneur en eau : interaction avec les propriétés du sol

Résumé
La teneur en eau des sols est d'une importance primordiale pour prédire l'évolution des stocks et des flux de carbone des sols, à la fois parce qu'elle affecte fortement la décomposition des matières organiques et parce que le régime hydrique des sols devrait être modifié à l'échelle mondiale au cours des prochaines décennies.
Toutefois, les fonctions utilisées pour modéliser la réponse de la respiration hétérotrophe des sols à la teneur en eau ont peu de bases empiriques et introduisent une incertitude d'au moins 4% dans les prévisions de stock de carbone dans les sols d'ici 2100.
Des travaux récents ont donc insisté sur les progrès nécessaires dans ce domaine.Nous présentons ici une analyse focalisée sur les relations teneur en eau du sol-respiration basée sur 90 sols. En utilisant des modèles linéaires, nous montrons comment les propriétés du sol affectent de façon importante la relation entre la respiration hétérotrophe du sol et sa teneur en eau, exprimée par différentes grandeurs et unités.Les modèles empiriques dérivés intègrent les effets principaux ainsi que les effets en interaction avec la teneur en eau de la texture des sols, de leur teneur en carbone organique et de leur densité apparente.
Lorsqu'on les compare aux fonctions actuellement utilisées dans différents modèles biogéochimiques, nous constatons que nos résultats peuvent corriger des biais et permettent d'expliquer les différences au sein et entre ces fonctions.
En fin de compte, des estimations précises de la réponse du carbone du sol à des scénarios climatiques futurs nécessiteront l'intégration de fonctions liant la respiration du sol à sa teneur en eau, sol dépendantes, qui soient couplées avec des représentations réalistes de la dynamique de l'eau dans les sols.

Abstract
Soil moisture is of primary importance for predicting the evolution of soil carbon stocks and fluxes, both because it strongly controls organic matter decomposition and because it is predicted to change at global scales in the following decades. However, the soil functions used to model the heterotrophic respiration response to moisture have limited empirical support and introduce an uncertainty of at least 4% in global soil carbon stock predictions by 2100. The necessity of improving the representation of this relationship in models has been highlighted in recent studies. Here we present a data-driven analysis of soil moisture-respiration relations based on 90 soils. With the use of linear models we show how the relationship between soil heterotrophic respiration and different measures of soil moisture is consistently affected by soil properties. The empirical models derived include main effects and moisture interaction effects of soil texture, organic carbon content and bulk density. When compared to other functions currently used in different soil biogeochemical models, we observe that our results can correct biases and reconcile differences within and between such functions. Ultimately, accurate predictions of the response of soil carbon to future climate scenarios will require the integration of soil-dependent moisture-respiration functions coupled with realistic representations of soil water dynamics.

Document(s) joint(s) : 

Moyano, bg-9-1173-2012.pdf