# Effects of grazing practice and climate variability on annual above(ANPP) and below ground(BNPP) production

Katja Klumpp, Catherine Picon-Cochard, Frédérique Louault, Nathalie Vassal, Magali Mattei, Olivier Darsonville

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## To cite this version:

Katja Klumpp, Catherine Picon-Cochard, Frédérique Louault, Nathalie Vassal, Magali Mattei, et al. "Effects of grazing practice and climate variability on annual above(ANPP) and below ground(BNPP) production. Réseau prairies – Symposium 2017, Mar 2017, Montpellier, France. hal-01606995

HAL Id: hal-01606995

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Submitted on 5 Jun 2020

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INRA
SCIENCE & IMPACT

# Effects of grazing practice and climate variability on annual above (ANPP) and below ground (BNPP) production

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# Contexte et questionnement

## ❖ Services écosystémiques des prairies

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### ❖ Analyse du fonctionnement et des propriétés de l'écosystème prairial

## ❖ Propriétés associées à services Production / Régulation

### ❖ Production/qualité fourrages # Stockage du C dans le sol

→ Compréhension des cycles CN en prairie

Effects of Grassland intensification on C
processes in grassland

Fig. 2. Estimated range and direction of effects of grassland intensification by graz-ing and cutting (horizontal axis) and by N fertilizer application (vertical axis) on C cycle processes in grasslands, and on animal production, enteric CH4and soil N2Oemissions per unit land

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Soussana et Lemaire 2014 AEE
# Contexte et questionnement

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* Stockage C des écosystèmes prairiaux

* Les prairies sont considérées comme « **puits** » pour les GES en Europe (Ciais et al., 2010)

* Parmi les entrées de carbone dans l'écosystème, les **racines**, par la production et la décomposition, jouent un rôle majeur (John & Donnely, 2004)

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# Effet négatif du pâturage sur les stocks C et N du sol mais effet variable selon l'intensité du pâturage

Grazing intensity

L Light

M Medium

H High

C

N

Standing biomass

Litter

Root

Soil

Microbe

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Zhou et al, GCB, 2017 a meta-analysis (119 papers) Effects of grazing intensity on C and N cycles

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Grassland intensification on plant functional traits and plant functional types

<table><tr><td>TxUtil</td><td>0</td><td>51</td><td>86</td></tr><tr><td>%</td><td>41</td><td>52</td><td></td></tr></table>

INN %

67
65

47

LAQ :

Hypothèse : En condition fertile (La.Int), production biomasse importante avec et root:shoot faible (milieu fertile)

La.Int : plus faible production globale mais orientée vers la production racinaire, root:shoot fort

<table><tr><td>Th.Ab<sup>c</sup><br>sequestration</td><td>La.Int<br>Th.Cat-</td><td>Th.Cat+</td></tr><tr><td>Litter<br>lignin</td><td>La.Int<br>sequestration</td><td>Th.Cat+</td></tr><tr><td>Root<br>diameter</td><td>La.Int<br>sequestration</td><td>Th.Cat+</td></tr><tr><td>Litter C:N</td><td>La.Int<br>sequestration</td><td>Th.Cat+</td></tr></table>

THE :

Hypothèse : Production racinaire limitée en fort pâturage car défoliation avec allocations aux parties aériennes) (Ferraro & Oesterheld, 2002)
Production racinaire Ab > Cat- > Cat+
Root/shoot Ab>cat->cat+

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Suivi de la dynamique intra-annuelle de production racinaire
avec la méthode des ingrowth core

2 ans climatiques contrastées (2014 et 2015)
# Méthodes : dispositif expérimental

## Sites

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Laqueuille
1050m</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Theix
880m</figcaption></figure>

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

## Climate

mean T: 8°C
Rain:1000mm

mean T: 8,7°C
Rain:780mm

## Soil
(Top Layer
0-20cm)

Andosols
substrat basalte
(22/ 55/ 33%, Sand /Silt /Clay)
MO = 15,0%

eutric cambisol
granitic socle
(54 / 26/ 20 %, Sand/Silt/Clay)
MO = 7,0%

colluvic cambisol
granitic socle
(50/ 26/ 24%, Sand/Silt/Clay)
MO = 7,4%
❖ **Theix : since 2005**

➤ **Disturbance gradient :**

- From no perturbation (Ab) to
strong perturbation (grazing +)

- 5 grazing periods (april to
november)

- Cattle (Bo) and Sheep (Ov)

> **Nutrient availability :**

- From no input (0) to High
inputs (NPK)

- Three cuts per year

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❖ **LAQ : since 2002**

Distrubance x nutrient availability integration

> Intensive (cattle grazing + with fertilisation 200N)

➤ Extensive (cattle grazing – No fertilisation)
# Méthodes : « ingrowth core »

## Mise en place et prélèvement

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- Destructive

- Répétée au même endroit

- Permet de mesurer la croissance potentielle racinaire sur la période séparant 2 prélèvements

## Lavage, pesée, scannage

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**Masses racinaires => Production**

g ms m⁻² / période

g ms m⁻² / an : BNPP

$$ = \sum_{n} (g \text{ ms m}^{-2}\text{/période}) $$

**Traits racinaires :**

Taux de matière sèche (RDMC, g.g⁻¹)

<figure><img src="image_23.png" /></figure>
# Méthodes : Autres mesures

## Stock racinaire

- Lavage carottes de sol (0-20 cm)

- Séparation des racines et des rhizomes : gms.m⁻²

- Theix : 3 dates (décembre, Mars, Juin)

- Laq : 2 dates

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## ANPP : production biomasse aérienne

- Repousse sur emplacements préalablement arasés

- Theix, pâturage rotatif, 5 mesures / an, Laqueuille, pâturage continu (5-7 mesures /an, Abandon (3/an)).

- g ms m⁻² / période

- g ms m⁻² / an : ANPP = Σₙ (g ms m⁻²/période)

<figure><img src="image_25.png" /></figure>
### THEIX

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Somme P-ETP annuel
158

2015
-181

### LAQUEUILLE

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Somme P-ETP annuel
+545

-25

<figure><img src="image_28.png" /></figure>
### THEIX

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2014

### LAQUEUILLE

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2015
• Production annuelle racinaire et aérienne (g/m2/an)

THEIX

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

LAQUEUILLE

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

Production
racinaire
BNPP

Production
aérienne
ANPP

Ratio
BNPP/ANPP
* Stocks racinaires (g/m2)

THEIX

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Pas d'effet Traitement significatif

LAQUEUILLE

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La.Int > La.Int
# Discussion

- Effets du pâturage

- Entre niveaux de fertilité contrastés, i.e. La.Int / La.Ext :

- Résultats en accord avec hypothèses

- Production racinaire La.Ext > Laq Int

- Root:Shoot (production) La.Ext > La.Int

- Stock La.Ext > La.Int

- Entre niveau d'utilisation, i.e. perturbation, à INN comparable, plutôt élevé

- Résultats non conformes aux hypothèses

- Pas d'effet sur la production racinaire, ni sur le ratio Root:Shoot de production, ni sur stock

*Grande disparité dans la littérature concernant les effets du pâturage sur la production racinaire : ➔ à relier à une description incomplète des conditions de pâturage et confusion d'effets défoliation # fertilité

*Effet « fertilité » « fertilisation » > effet « défoliation ; perturbation » ?

- Effet des conditions climatiques

- Affectent de façon différenciée selon les traitements la production racinaire, aérienne et le root/shoot

- Quelle gestion pour favoriser la stabilité des fonctions production / stockage ?

- Suivi long terme

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<figure><img src="image_36.png" /></figure>

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Merci de votre attention

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## Les traits rendent ils compte des processus ?

Diamètre moyen
(diam, mm)

Longueur spécifique
(SRL, m.g⁻¹)

Surface spécifique
(SRA, m².g⁻¹)

Densité des tissus
(RTD, g.cm⁻³)

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