Publications du Service canadien des forêts

Soils isolated during incubation underestimate temperature sensitivity of respiration and its response to climate history. 2016. Podrebarac, F.A.; Laganière, J.; Billings, S.A.; Edwards, K.A.; Ziegler, S.E. Soil Biology and Biochemistry 93 : 60–68. http://doi.org/10.1016/j.soilbio.2015.10.012

Année : 2016

Disponible au : Centre de foresterie de l'Atlantique

Numéro de catalogue : 36405

La langue : Anglais

Disponibilité : PDF (demande par courriel)

Disponible sur le site Web de la revue ou du journal.
DOI : 10.1016/j.soilbio.2015.10.012

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Résumé

Même si la théorie veut que la réponse positive des taux de décomposition de la matière organique du sol à la température diminue avec la bioréactivité (respiration normalisée par le carbone) de la matière organique, les études ne soutiennent pas toujours cette idée. Il est possible que les différences entre les études résultent de l’isolation des horizons de sol dans les expériences d’incubation, qui pourrait limiter l’échange de substrats entre les horizons qui se produit in situ et dans les expériences d’incubation employant des carottes intactes à horizons multiples, limitant ainsi la stimulation des activités microbiennes.

À quel degré l’isolation des horizons de sol individuels influence-t-elle notre capacité à prévoir la sensibilité de la respiration à la température? La réponse à cette question est importante, car les études d’incubation sont fréquemment utilisées pour paramétrer les modèles des processus écosystémiques et pour formuler, à tout le moins, des prévisions qualitatives de la déstabilisation potentielle du COS dans les scénarios climatiques futurs. Pour aborder cette question, nous avons réalisé trois expériences parallèles d’incubation employant du sol recueilli sur des sites podzoliques de la forêt boréale dans deux régions semblables sur le plan de la végétation et du type de sol, mais différentes sur le plan du climat. Les expériences ont été les suivantes : 1) horizons L, F, H intacts et inaltérés regroupés en une seule unité (ci après appelée LFH); 2) horizons isolés du groupe LFH; 3) groupe LFH reconstruit à partir de ces horizons isolés. Les sols ont été incubés à 5 °C, 10 °C et 15 °C pendant plus de 430 jours, et la respiration a été mesurée à 6 points dans le temps.

La respiration cumulative était plus grande dans les sols recueillis dans la région de latitude plus élevée (ci après appelée la région froide) que dans les sols recueillis dans la région de latitude moins élevée (ci après appelée la région chaude), peu importe la température d’incubation ou l’expérience, ce qui laisse croire que les sols des régions chaudes sont moins biodisponibles. La sensibilité à la température (Q10) de la respiration du sol, cependant, a été influencée par le caractère intact, isolé ou reconstruit des horizons organiques. Les réponses respiratoires du groupe LFH calculées d’après la somme des horizons isolés n’étaient pas différentes entre les deux régions (Q10 de 2,84 ± 0,10 et 2,72 ± 0,07 pour les régions froide et chaude, respectivement). Par contre, les réponses respiratoires du groupe LFH reconstruit, plus réaliste, étaient considérablement plus élevées et différentes entre les régions pendant toute l’expérience (3,52 ± 0,12 et 4,68 ± 0,16 pour les régions froide et chaude, respectivement). Ces résultats concordent avec les tendances observées dans le groupe LFH intact et inaltéré, et soulignent l’importance de l’échange de substrats entre les horizons de sol comme facteur déterminant des réponses respiratoires agrégées à la température. Le flux de substrats labiles dans les horizons ou entre ceux ci pourrait faciliter la décomposition de substrats relativement complexes exhibant une énergie d’activation de la décomposition plus élevée. Cet échange de substrats labiles pourrait favoriser des réponses à la température relativement plus grandes des pertes respiratoires de CO2 du sol. D’après ces résultats, nous avançons qu’une pleine compréhension de la sensibilité à la température des transformations du COS exige l’utilisation d’échantillons de sol qui englobent des horizons multiples.

Résumé en langage clair et simple

Les chercheurs tentent de mieux comprendre le rôle de la décomposition de la matière organique du sol dans le réchauffement du climat, notamment en ce qui a trait à la respiration des sols produisant du CO2, qui constitue une composante importante de l’écosystème et du cycle du carbone mondial. Les taux de respiration des sols ont tendance à augmenter dans des conditions de réchauffement; cependant, la compréhension des facteurs qui sous-tendent cette relation et les raisons des variations dans l’espace et le temps demeurent insaisissables. Le présent article étudie les effets du réchauffement sur les sols de surface dans la forêt boréale de l’ouest de Terre-Neuve à l’aide d’échantillons provenant de deux sites ayant des climats différents, mais le même type de forêt. Il porte aussi sur la pratique courante qui consiste à mener des expériences sur des horizons pédologiques (couches distinctes) par rapport à des profils pédologiques intacts non séparés durant le réchauffement expérimental. Les sols des sites où le climat est plus chaud respiraient moins de carbone lors du réchauffement comparativement aux sols des sites où le site est plus froid, mais cette observation n’était évidente que dans les carottes expérimentales qui regroupaient tous les horizons pédologiques. Par conséquent, l’échange de matières entre les différents horizons est un aspect important du processus respiratoire dans ces sols; il remet également en question la pratique courante qui consiste à traiter les horizons pédologiques distincts comme des entités indépendantes. L’étude démontre que dans les conditions les plus réalistes, les sols des sites de la forêt boréale où le climat est froid semblent être particulièrement susceptibles aux pertes de carbone respiré attribuables au réchauffement.