BASE

Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement/Biotechnology, Agronomy, Society and Environment

1370-6233 1780-4507

 

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Dominique Perrin, Eric Laitat, Michel Yernaux & Marc Aubinet

Modélisation de la réponse des flux de respiration d’un sol forestier selon les principales variables climatiques

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Résumé

Cet article vise à modéliser les flux d’émission de dioxyde de carbone (CO2) vers l’atmosphère par la respiration du sol. Dans un premier temps, nous faisons une synthèse des principales composantes des flux de respiration du sol telles qu’analysées dans la littérature. Nous présentons ensuite un système de mesures automatiques installé dans une parcelle forestière de hêtre à Vielsalm (Ardenne, Belgique). Ce système a enregistré une mesure des flux du sol et des variables climatiques toutes les 30 minutes. Sa résolution spatiale était limitée à six anneaux de 20 cm de diamètre disposés en arc de cercle de deux mètres de diamètre. Les mesures ont été analysées selon leurs composantes climatiques : la température et l’humidité relative du sol. Nous avons analysé 22.926 cycles de mesures de flux de respiration du sol, au terme d’une procédure stricte de sélection des données, pour caractériser les flux de respiration du sol selon les principales composantes environnementales. Nous avons modélisé ces flux selon la température du sol par une fonction Q10 et par une loi d’Arrhénius avec l’énergie d’activation variable selon la température, qui donnent toutes deux des résultats très proches. Notre meilleure estimation de Q10 est de 3,86 et celle de Adans la loi d’Arrhénius est de 17.479. Nous avons ensuite ajusté deux segments de droites en deçà et au-delà de 0,27 m3.m-3 d’eau dans le sol pour décrire la réponse des flux de respiration à l’humidité du sol. La température du sol à 4,5 cm explique plus de 86 % des flux de respiration du sol. L’humidité relative peaufine l’ajustement de 2 %.

Mots-clés : modèle, dioxyde de carbone, système racinaire, flore microbienne, flux, sol forestier, respiration du sol, relation sol atmosphère

Abstract

Modelling of the response of forest soil respiration fluxes to the main climatic variables

The objective of this article is to model the carbon dioxide (CO2) efflux to the atmosphere due to soil respiration. First, we will synthesize the main components of soil respiration fluxes as found in the literature. Then, we will present a system of automatic measurements, which was set up in a forest stand in Vielsalm (Ardennes, Belgium). This system recorded measurements of soil efflux and of climatic variables every 30 minutes. Its spatial resolution was limited to six collars of 20 cm diameter in a two-meter diameter curve. The measurements were analyzed according to their climatic components: temperature and relative soil water content. We analyzed 22,926 cycles of soil respiration measurements, and we followed a strict procedure of data selection in order to characterize soil respiration fluxes according to the main environmental components. We modelized those soil temperature-dependent fluxes with a Q10 function and Arrhenius’ law with temperature-adjusted activation energy, which both gave very similar results. Our best estimation for Q10 is 3.86 and for A in Arrhenius’ law, 17,479. We then adjusted two line segments beneath and beyond 0.27 m3.m-3 of water in the soil in order to describe the response of respiration fluxes to soil moisture content. The soil temperature at 4.5 cm could explain over 86% of the soil respiration fluxes. Relative moisture content narrows this by 2%.

Keywords : forest soils, models, carbon dioxide, carbon, flow, soil respiration, root system, microbial flora, soil air relations

Pour citer cet article

Dominique Perrin, Eric Laitat, Michel Yernaux & Marc Aubinet, «Modélisation de la réponse des flux de respiration d’un sol forestier selon les principales variables climatiques», BASE [En ligne], Volume 8 (2004), Numéro 1, 15-25 URL : http://popups.ulg.ac.be/1780-4507/index.php?id=13932.

A propos de : Dominique Perrin

Unité de Biologie végétale. Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux. Avenue de la Faculté, 2A. B-5030 Gembloux (Belgique). E-mail : perrin.d@fsagx.ac.be

A propos de : Eric Laitat

Unité de Biologie végétale. Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux. Avenue de la Faculté, 2A. B-5030 Gembloux (Belgique).

A propos de : Michel Yernaux

Unité de Physique des Biosystèmes. Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux. Avenue de la Faculté, 2A. B-5030 Gembloux (Belgique).

A propos de : Marc Aubinet

Unité de Physique des Biosystèmes. Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux. Avenue de la Faculté, 2A. B-5030 Gembloux (Belgique).