CO2 uptake and ecophysiological parameters of the grain crops of midcontinent North America: Estimates from flux tower measurements.

Gilmanov, T.G., Wylie, B.K., Tieszen, L.L., Meyers, T.P., Baron, V.S., Bernacchi, C.J., Billesbach, D.P., Burba, G.G., Fischer, M.L., Glenn, A.J., Hanan, N.P., Hatfield, J.L., Heuer, M.W., Hollinger, S.E., Howard, D.M., Matamala, R., Preuger, J.H., Tenuta, M., et Young, D.G. (2013). « CO2 uptake and ecophysiological parameters of the grain crops of midcontinent North America: Estimates from flux tower measurements. », Agriculture, Ecosystems and Environment, 164, p. 162-175. doi : 10.1016/j.agee.2012.09.017  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Nous avons analysé les données d’échange net de CO2 recueillies par 13 tours de flux, selon 27 combinaisons d’année et de localité, dans des champs de maïs et de blé de tout le centre de l’Amérique du Nord. Nous avons employé une méthode robuste, s’appuyant sur des mesures de lumière, de température du sol et de déficit de saturation, pour départager les deux composantes de cet échange, l’assimilation photosynthétique et la respiration de l’écosystème. Nous avons pu cerner numériquement puis interpoler ou extrapoler, à l’échelle d’une année complète, divers paramètres écophysiologiques des cultures de maïs et de blé (rendement quantique apparent, capacité photosynthétique, convexité de la réaction à la lumière, paramètres respiratoires, efficacité écologique d’utilisation de la lumière et courbure de la réaction de la photosynthèse au déficit de saturation). Nous avons ainsi pu obtenir les données manquantes sur les deux composantes et calculer des sommes et des bilans annuels. Dans les cultures céréalières de la région, le déficit de saturation avait un effet limitatif systématique sur la photosynthèse, survenant 20 à 120 jours durant la saison de culture, selon l’année et la localité; cet effet dépendait du régime de déficit de saturation et du paramètre σVPD, décrivant la courbure de la réaction de la photosynthèse au déficit de saturation. Dans le cas de 78 % des 27 combinaisons d’année et de localité, la photosynthèse brute annuelle des deux cultures a dépassé de beaucoup la respiration de l’écosystème, ce qui a entraîné une production nette pouvant atteindre 2100 g CO2 m-2 an-1 pour l’ensemble de l’écosystème. Les données de photosynthèse, de respiration et de production nette de l’écosystème obtenues au moyen de mesures ainsi que les estimations des divers paramètres écophysiologiques fournissent un cadre empirique pour le paramétrage et la validation de modèles mécanistes de la production céréalière, dans cette région d’Amérique du Nord ayant une grande importance écologique et économique.

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