Marqueurs chimiques et isotopiques (dans le bois) de la ... - Inra

Marqueurs chimiques et isotopiques
(dans le bois) de la réponse des
arbres adultes à l'ouverture du
couvert.
Stéphane Ponton

Marqueurs avérés et potentiels
• Composition chimique organique
• Composition isotopique du carbone : d 13 C
• Composition isotopique de l’oxygène : d 18 O (& dD)
• Composition isotopique de l’azote : d 15 N
• Composition élémentaires : Ca, Mg, K…
CHON = 99.5-99.9% masse bois sec (tempéré)
N = 0.01-0. 1 % masse bois sec
Ca,Mg,K = 80% masse inorganique

d 13 C bois = f(lumière)
Variation de d 13 C dans le bois des tiges de chênes sessiles (⃝) et de chênes pédonculés ()
durant la 1 ère et 2 nde année de croissance en fonction du régime lumineux.
N=10
Ponton et al. 2002 Tree Physiol.
↗ WUE 80 %

d 13 C bois = f(lumière,…)
Environnement
Lumière, humidité du
sol, vpd, température,
disponibilité en N,
salinité, [CO 2] atm,…
Génétique
Conductance
mésophyllienne,
résistance de couche
limite, conductance du
xylème, longueur de
branche, densité
stomatique,…
CO2 chloroplas
te
CO2 atmosphère 1. Photosynthèse
2. Conductance stomatique
d 13 C
d 13 C

d 18 O bois = f(lumière,…)
Conductance stomatique
Humidité & température
de l’air
Signal des précipitations
Evaporation
Type de sol
d 18 O f
d 18 O b
d 18 O s

d 13 C bois = f(lumière,…)
Pinus ponderosa - 250 ans (Oregon) McDowell et al. 2003 PCE
Augmentation de la ressource hydrique
et de la conductance stomatique
N=5

d 13 C/d 18 O bois = f(lumière,…)
Plantation de sapin Douglas - 1948
(Vancouver Island)
Eclaircie en 1971 (retrait des 2 / 3 de
la surface terrière)
Brooks & Mitchell 2010 NewPhytol.

d 13 C/d 18 O bois = f(lumière,…)
Plantation de sapin Douglas - 1948
(Vancouver Island)
Eclaircie en 1971 (retrait des 2 / 3 de
la surface terrière)
Résultat 1 : pas d’effet de l’éclaircie sur
d 13 C
Compensation de facteurs :
1. ↗ Lumière ↗ A d 13 C
2. ↗ eau sol ↗ g ↗ d 13 C
N=6
Idem pour Pinus nigra (Martin-Benito et al. 2010 FEM)
Résultat 2 : éclaircie ↗ d 18 O
Brooks & Mitchell 2010 NewPhytol.
Compensation de facteurs :
1. ↗ eau sol ↗ g d 18 O
2. RH & ↗ t° feuille ↗ d 18 O
Effet éclaircie (sur d 13 C) = effet « hydrique » + effet « lumière »

d 15 N bois = f(…)
- Réallocation
- GS:GOGAT
- NR:NiR
Remobilisation de N lors de
la duraminisation
- Rapport influx N / assimilation N
- Origine de N (i.e. fixation biologique, dépôts atm.)
- Forme de l’azote (i.e. organique, NH 4 + , NO3 - )
- Profondeur de prélèvement racinaire
- Présence de mycorhizes
d 15 N
9

d 15 N bois = f(lumière,…)
Evolution temporelle hypothétique de d 15 N dans les feuilles.
~50ans
Hogberg 1997 New Phytol.
1. d 15 N « du sol » est modifié par l’ouverture du couvert (effet climatique + apport mo)
2. d 15 N dans le bois permettrait de suivre la dynamique de l’azote dans l’écosystème

d 15 N bois = f(lumière,…)
Plantations Quercus rubra – 70 ans
(Ontario)
Pas d’augmentation sign. de la
croissance radiale après 1976
Augmentation de la nitrification
et de la lixiviation des nitrates
(changement de communauté
microbienne, etc.)
N=3
Bukata & Kyser 2005 EST

d 15 N bois = f(lumière,…)
Plantations Pinus pinaster - 1965-1970
(Perth)
Augmentation de la nitrification
et de la lixiviation des nitrates
Détection a posteriori de l’évènement
malgré la mobilité de N
Etude (d 15 N dans le bois) en cours
sur chênes sessiles croissant sur
anciens TSF.
(difficulté de mesure)
Stock et al. 2012 FEM
N=3
N=3
~ 2000 s.ha -1 ~ 200 s.ha -1

Marqueurs dendrochimiques = f(lumière)
Marquage isotopique - Fagus sylvatica - avril 2010
(Breuil)
Van der Heijden 2013
Fév. 2012 Fév. 2012