Productivity and carbon dioxide exchange of the leguminous crops: Estimates from flux tower measurements.

Gilmanov, T.G., Baker, J., Bernacchi, C.J., Billesbach, D.P., Burba, G.G., Castro, S., Chen, J., Eugster, W., Fischer, M.L., Gamon, J.A., Gebremedhin, M.T., Glenn, A.J., Griffis, T.J., Hatfield, J.L., Heuer, M.W., Howard, D.M., Leclerc, M.Y., Loescher, H.W., Marloie, O., Meyers, T.P., Olioso, A., Phillips, R.L., Prueger, J.H., Skinner, R.H., Suyker, A.E., Tenuta, M., et Wylie, B.K. (2014). « Productivity and carbon dioxide exchange of the leguminous crops: Estimates from flux tower measurements. », Agronomy Journal, 106(2), p. 545-559. doi : 10.2134/agronj2013.0270  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Au moyen de 20 tours de flux, dont 17 situées en Amérique du Nord et 3 situées en Europe, nous avons recueilli des données sur l’échange net de CO2 de cultures de légumineuses dans 29 combinaisons d’année et de localité, et nous avons départagé les deux composantes de cet échange, correspondant respectivement à la photosynthèse brute et à la respiration de l’écosystème, en utilisant une méthode fondée sur la fonction hyperbolique non rectangulaire de la réponse à la lumière. Nous avons ainsi obtenu des données sur l’échange net de CO2 et de nouvelles estimations de divers paramètres écophysiologiques à l’échelle de l’écosystème, pour les cultures de légumineuses, à intervalles journaliers et hebdomadaires. Nous avons calculé la dynamique et la valeur cumulative annuelle de la photosynthèse brute, de la respiration de l’écosystème et de la production nette de l’écosystème en comblant les lacunes au moyen d’une régression multivariée non linéaire. Une comparaison avec les données obtenues par la même méthode dans le cas de cultures de céréales a révélé que les taux d’échange de CO2 et les paramètres écophysiologiques des cultures de légumineuses étaient moins élevés ceux des cultures de maïs (Zea mays L.) mais plus élevés que ceux des cultures de blé (Triticum aestivum L.). En termes de total annuel, la production nette de l’écosystème variait grandement selon les diverses cultures de légumineuses, allant d’un puits de 760 g CO2 m–2 an–1 à une source de ‑2100 g CO2 m‑2 an‑1, pour une production nette moyenne de ‑330 g CO2 m‑2 an‑1. Globalement, ces cultures semblent donc constituer des sources modérées de CO2 dont l’activité est reliée à la période de prélèvement photosynthétique relativement courte et au coût métabolique de la fixation du N2. Inversement, les cultures de légumineuses vivaces (dans ce cas-ci de luzerne, Medicago sativa L.) constituaient de forts puits de CO2 atmosphérique, la production nette de l’écosystème se situant entre 550 et 1200 g CO2 m‑2 an‑1 et s’établissant en moyenne à 980 g CO2 m‑2 an‑1.

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