# 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

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

## 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." Séminaire Réseau Prairies, Mar 2017, Montpellier, France. 17 p. hal-01607812

HAL Id: hal-01607812

https://hal.science/hal-01607812

Submitted on 5 Jun 2020

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_2.png" /></figure>
# Effects of grazing practice and climate variability on annual above (ANPP) and below ground (BNPP) production

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
# Contexte et questionnement

## ❖ Services écosystémiques des prairies

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

### ❖ 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

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Soussana et Lemaire 2014 AEE
# Contexte et questionnement

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

* 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)

<figure><img src="image_7.png" /></figure>
# 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

Livestock grazing

Standing biomass

Litter

Root

Soil

Microbe

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

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

<figure><img src="image_9.png" /></figure>
Grassland intensification on plant functional traits and plant functional types

<table><thead><tr><th>TxUtil<br>%</th><th>0</th><th>51</th><th>86</th><th>INN<br>%</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td>41</td><td>52</td><td></td><td>67</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>+</td><td>65</td></tr><tr><td></td><td></td><td>SLA<br>LNC</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>GPP</td><td></td><td>Shoot:root<br>ratio</td><td></td></tr><tr><td></td><td>NPP</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Th.Ab<sub>c</sub><br>sequestration</td><td>La.Int<br>Th.Cat-</td><td>Competitive, Grazing<br>avoidant/tolerant</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Th.Cat+</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Litter<br>lignin</td><td>Conservative<br>and tall</td><td></td><td>47</td></tr><tr><td></td><td>Root<br>diameter</td><td>La.Ext</td><td>Legumes<br>Conservative</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Litter C:N</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></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+

<figure><img src="image_10.png" /></figure>
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_11.png" /></figure>

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

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

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Laqueuille
1050m</figcaption></figure>

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

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Theix
880m</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.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

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

❖ **LAQ : since 2002**

-- Disturbance regime ++

Distrubance x nutrient availability integration

> Intensive (cattle grazing + with fertilisation 200N)

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

## Mise en place et prélèvement

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

- Destructive

- Répétée au même endroit

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

## Lavage, pesée, scannage

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

**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)
# 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

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

## 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_22.png" /></figure>

<figure><img src="image_23.png" /></figure>
### THEIX

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

Somme P-ETP annuel

158

-181

### LAQUEUILLE

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

Somme P-ETP annuel

+545

-25

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

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

2014

LAQUEUILLE

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

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

THEIX

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

LAQUEUILLE

<figure><img src="image_30.png" /></figure>

Production
racinaire
BNPP

Production
aérienne
ANPP

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

THEIX

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

Pas d'effet Traitement significatif

LAQUEUILLE

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

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

<figure><img src="image_33.png" /></figure>
<figure><img src="image_34.png" /></figure>

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

Merci de votre attention

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

Dim 2 (18.37%)

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

<figure><img src="image_41.png" /></figure>