Effet de l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère sur la libération de carbone et d’azote dans la rhizosphère d’une graminée prairiale : le ray-grass (Lolium perenne)

Stephane Bazot (1) , Lina Ulff (1) , Herbert Blum (2) , Christophe Nguyen (1) , Christophe Robin (1)

1 Laboratoire Agronomie et Environnement Nancy
2 Institute of Plant Science

Les prairies recouvrent 50 % de la Surface Agricole Utile et ont une grande importance agronomique. De plus, elles stockent une part importante du carbone des écosystèmes terrestres (16%). Les premiers centimètres de sol étant fortement colonisés par les racines, la rhizosphère a un rôle essentiel dans le cycle du carbone des écosystèmes prairiaux. La rhizosphère est liée au fonctionnement des parties aériennes des plantes et à leurs interactions avec l’environnement. L’effet de l’augmentation de la concentration en CO2 sur le bilan de carbone du système plante-sol a fait l’objet de nombreuses études. Il a notamment été montré que ce bilan n’était pas équilibré, les entrées de carbone dans le système plante-sol sont supérieures aux sorties. Dans ce contexte la rhizosphère est très peu prise en compte. Pourtant en raison de la libération de composés organiques par les racines (rhizodéposition), la rhizosphère contribue à la dynamique du carbone dans le sol. L’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique peut modifier la rhizodéposition, en quantité et nature des composés libérés dans la rhizosphère (rapport C/N). Il en résulte des éventuelles compétitions entre la plante et les microorganismes vis à vis de l’azote, pouvant conduire à son immobilisation et à une moindre disponibilité pour la plante. L’azote étant un élément nutritif important, sa disponibilité au niveau de la rhizosphère est peu étudiée et doit être considérée. Dans ce contexte nous nous intéressons aux effets du CO2 sur la libération de carbone et d’azote dans la rhizosphère du ray-grass en conditions naturelles. Nous avons utilisé le dispositif d’enrichissement en CO2 à l’air libre (système FACE) situé à la station expérimentale de l’ETH de Zürich à Eschikon en Suisse. Dans ce système, certaines parcelles sont soumises à des niveaux ambiants en CO2 (360 vpm) et d’autres à des niveaux élevés en CO2 (600 vpm). Un dispositif distribue le CO2 de manière homogène sur l’ensemble de la parcelle. Deux niveaux de fertilisation sont également apportés (140 et 560 KgNha-1). Ce système permet de se placer dans des conditions naturelles proches d’une réalité agronomique où les plantes sont soumises aux aléas environnementaux. La répartition du carbone et de l’azote dans les différents compartiments composant le système plante-sol est suivie grâce à l’utilisation du carbone 14 et de l’azote 15. La production de biomasse végétale est déterminée. La répartition du 14C et de 15N est analysée dans les plantes, le sol adhérant aux racines (rhizosphérique), le sol non adhérant, la biomasse microbienne, permettant d’établir des bilans de répartition du C et de N dans le système plante-sol. Le sol est un puits pour le CO2. Peut-il contrebalancer l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique ? A travers la rhizodéposition et son action sur le sol, le fonctionnement de la rhizosphère pourrait jouer un rôle majeur dans la séquestration du C par les sols et constituer le chaînon manquant au bilan de carbone.

Mots clés: Concentration en CO2 atmosphérique, carbone, azote, rhizodéposition, rhizosphère, ray-grass, Lolium perenne

Domaines: Biologie végétale; Agronomie

Stephane Bazot, Lina Ulff, Herbert Blum, Christophe Nguyen, Christophe Robin. Effet de l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère sur la libération de carbone et d’azote dans la rhizosphère d’une graminée prairiale : le ray-grass (Lolium perenne). 5èmes journées d'écologie fonctionnelle, Mar 2004, Nancy, France. Recueil de résumés, 2P02, pp.76, 2004. ⟨hal-04504302⟩