Un outil pour définir la respiration totale du sol dans un vignoble méditerranéen

Abstract

The total soil respiration (TSR) is the main component of the global flux of CO2. The knowledge of the spatial and temporal variability of TSR is a key in order to understand the ongoing changes in the global climate. The objective of the research was to assess the dynamics of TSR for a long time in a vineyard of southern Italy. A fixed automatic home-made chamber system was used to measure the TSR along three growing seasons. A portable gas-analyzer (Li-Cor 6400-09) was used to study the TSR spatial variability. A non-invasive geophysical technique (electromagnetic induction - EMI) was applied in order to find a significant relationship between TSR and apparent soil electrical conductivity (ECa). The CO2 rates ranged from 0.78 to 43.7 g CO2 m-2 d-1. TSR increased during the spring while it decreased in 45 to 50% throughout the first half of the summer. The daily evolution of the TSR recorded differences between seasonal periods studied, indicating a clear change in the TSR measured on row and inter-rows positions. The irrigation influenced significantly (P <0.001) TSR that increased about 300% during the following week. Significant correlations were found between the TSR and ECa (R2 ranges from -0.43 to -0.83). Spatialization of TSR to the field scale was performed using linear regression between TSR values and EMI signal. The result allowed a more detailed view of the vineyard soil CO2 emissions that could be available and useful for more precise information on the CO2 emission that is complex and difficult to measure component of the carbon balance in the agro-ecosystem.

Keywords : Electromagnetic Induction, ECa, Profiler EMP400, Aglianico, Carbon dioxide

Résumé

La respiration totale du sol (TSR) est la composante principale du flux global de CO2. La connaissance de la variabilité spatio- temporelle de la TSR permet de mieux interpréter cette variable critique pour les changements climatiques mondiaux. L'objectif de la recherche était d'évaluer la dynamique de la TSR durant une longue période dans un vignoble du sud de l'Italie. Un système des chambres automatique fixes (home-made) a été utilisé pour mesurer la TSR pendant une période de trois ans. Un analyseur de gaz portatif (Li-Cor 6400-09) a été utilisé pour étudier la variabilité spatiale de la TSR. Une technique géophysique non invasive (induction électromagnétique - EMI) a été appliquée dans le but de trouver une relation significative entre la TSR et la conductivité électrique apparente du sol (ECa). Les mesures à long terme de la TSR ont permis d’étudier sa dynamique temporelle. Les taux de CO2 ont varié de 0,78 à 43,7 g de CO2 m-2 j-1. La TSR a augmenté durant le printemps alors qu’elle a diminué de 45 à 50% tout au long de la première moitié de l’été. L’évolution journalière de la TSR a enregistré des différences entre les périodes saisonnières étudiés, signalant une nette variation de la TSR mesurée sur la ligne et celle mesurée entre les rangs. L'irrigation supplémentaire a influencée d’une manière significative (P <0,001) l’efflux de CO2 du sol qui a augmenté d’environ 300% durant la semaine suivante. Des corrélations significatives ont été trouvées entre les valeurs de TSR et de ECa (R2 varie de -0,43 à -0,83). La spatialisation de la TSR à l'échelle de terrain a été réalisée en utilisant la régression linéaire entre les valeurs TSR et le signal EMI. La spatialisation de la TSR a permis une vue plus détaillée des émissions de CO2 du sol du vignoble qui pourrait être disponible et utile pour une information plus précise sur l’émission du CO2 qui est une composante complexe et difficilement mesurable de l’équilibre du carbone dans l’agrosystème.

Mots-clés : Induction électromagnétique, ECa, Profiler EMP 400, Aglianico, Carbonne dioxyde