Couplage de de l Eau et et de de l Azote dans les Peuplements Cultivés

Transcription

1 Couplage de de l Eau et et de de l Azote dans les Peuplements Cultivés J. L. Durand, C. Gary, N. Brisson, T. Bariac,, C. Doussan,, C. Picon-Cochard Cochard,, V. Gonzalez Dugo,, F. Célette,, P. Biron, P. Richard, M. Vauclin,, I. Braud INRA (UEPF, CSE, SYSTEM, FGEP) CNRS (BioEMCo( BioEMCo,, LTHE) CEMAGREF (Grenoble)

2 Le cycle de l azote

3 L efficience de l eau annuelle pour le prélèvement d azote varie e selon les cultures: simulation (STICS) sur 10 années, sols ORE Lusignan n et Domaine du Chapitre Montpellier) N N WUE = exp = N% ETR W UE mais irrigué mais sorgho fetuque 70 fetuque 150 vigne pure vigne enherbée vigne seule de vigne enherbée WUE2 en g/l (biomasse/tr) 0 NWUE2 en mg/l

4 Quel est le rôle des plantes dans le couplage entre l eau et l azote en période sèche (été)? Quels processus sont-ils sensibles au déficit hydrique? Comment cela interfère-t-il il avec le partage des ressources entre espèces?

5 2 types de cultures Prairie Vigne enherbée

6 Montpellier Lusignan

7 Demande N Crce. tige État hydrique des feuilles Humidité du sol? Absorption d azote Etat de nutrition azotée (INN) Concentration en azote minéral Flux d eau et diffusion vers les racines

8 Prairies sans contrainte hydrique de ray-gras anglais ou fétuque élevée N up (g kg -1 DM) Peut on mesurer l état de nutrition azotée des espèces cultivées en mélange? ,2 0,6 1,0 1,4 Nitrogen Nutrition Index Faruggia Gastal et Schoffield 2004

9 1,6 1,4 Nitrogen nutrition index 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Sec Irrigué 0,2 0 Ray grass d Italie 8/6 13/6 18/6 23/6 28/6 3/7 8/7 13/7 Predawn water potential (MPa) 8/6 13/6 18/6 23/6 28/6 3/7 8/7 13/7 18/ Lm Rainfalls (mm) Potentiel hydrique foliaire

10 3 ensembles de processus Racine Minéralisation Absorption, translocation Transport dans le sol

11 Demande N Crce. tige État hydrique des feuilles Humidité du sol? Absorption d azote Etat de nutrition azotée (INN) Concentration en azote minéral Flux d eau vers les racines

12 Absorption d azote sous contrainte hydrique Teneurs en azote des feuilles après 8 jours de traitement CENTRAL PERIPHERIQUE Espèce Traitement Dg Fa Lm jour N/N 5.9 a 4.3 a 5.7 a PN/PN 5.8 a 3.9 ab 5.0 b PN/0 5.8 a 3.1 c 4.9 b + 15 N + 18 O + 18 O + 18 O + 18 O P C N/N PN/PN PN/0 0/N Fort N Fort N 0 N 0 PEG(0 bar) +PEG(6 bars) 0 PEG(0 bar) 0 N + P L état de nutrition azotée de certaines espèces se dégrade, indépendamment de la disponibilité en azote en solution. Réduction de l absorption Blocage dans les racines

13 Transfert dans le sol

14 PASTIS Pluie PET Climat Rg, T air Modèle de bilan Eau Θ, q Θ, q Modèle Thermique T surf T soil LAI, Uptake Θ ψ demande N Modèle de culture Modèle C/N Disponibilité N Modèle Transport Solutés

15 Stock d'azote (gn/m2) Quantité cumulée d'azote (gno3/m2) Azote sol Demande N de la plante Quantité N prélevée N fourni par remontée capillaire jours julien L impact du déficit hydrique est cependant plus précoce que ne le simule le modèle. Profondeur (cm) 0.00E E E E+00 Résultats de simulation sur Fétuque élevée, Lusignan. 2.00E+00 31/07/ /07/ E+00 11/07/ /07/ E+00 21/06/ E+00

16 Partage des ressources Mineraux Eau

17 précipitations (mm) Pot. Base (M Pa) Compétition cultures en rang 21/06/04 11/07/04 31/07/04 20/08/04 09/09/04 29/09/ MF MR MD INN ( Nc Fa) DESHERBEE ENHERBEE FETUQUE m 0 18/4 28/4 8/5 18/5 28/5 7/6 17/6 27/6 7/7 Date MF 1 MF2 MD1 MD2 Fa (MF1) Fa (MF2) 2 m 3 m

18 N sup :L état de nutrition azotée de la plante dans le peuplement Rapide Non destructif du peuplement Accéde à l INN de chaque composante du peuplement Résolutions spatiale et temporelle élevées Passage des conditions contrôlées au champ

19 Compétition interspécifique dans la prairie temporaire 8-juin 13-juin 18-juin 23-juin 28-juin 3-juil 8-juil 13-juil La signature isotopique de l eau de la base des talles de Fétuque élevée indique une origine plus superficielle en présence de Ray-Grass d Italie Mélange Culture pure Fétuque -4.6 a -5.4 b RG d Italie -4.9 a -4.6 a δ 18 O ( o / oo ) dans la base des talles (collet), indicateur de la profondeur d extraction Fa mélange Fa pure Potentiel hydrique de base de la fétuque en culture pure ou en présence de raygrass

20 I NN Compétition pour l azote IRRIGUE SEC /6 13/6 18/6 23/6 28/6 3/7 8/7 13/ /6 13/6 18/6 23/6 28/6 3/7 8/7 13/7 FaLm Fa N+/Irr Fa N+/Irr FaLm Lm N+ irr Lm N+ irr FaLm Fa N+/Sec Fa N+/Sec La compétition entre plantes est plus forte en culture pure qu en présence du ray-grass Dans le mélange, le déficit hydrique rend l azote indisponible pour la fétuque

21 Conclusions L I NN mesuré par la teneur en azote des feuilles éclairées permet de quantifier l impact du déficit hydrique dans les peuplements complexes. Il existe une variabilité interspécifique forte sur la sensibilité de l INN à la contrainte hydrique. (Fétuque vs dactyle, maïs vs sorgho ) L absorption et/ou le blocage de l azote dans les racines jouent un rôle non négligeable Les racines sont non seulement une source d azote en tant que capteur mais aussi comme réservoir.

22 Perspectives Mesurer et simuler le poids de ces périodes estivales dans des cycles pluriannuels Variabilité inter/intra intra spécifique de la sensibilité de l INN: caractère adaptatif? Modélisation mécaniste de la compétition entre espèces (rayonnement / carbone). Intégrer les processus de minéralisation. Préciser les relations entre flux d eau et transport d azote dans la plante pour.

23 MERCI DE VOTRE ATTENTION