suivi de l'azote dans une hêtraie tempérée avant et après traçage isotopique 15N-NO3 (Morvan, France) - Université de Lorraine Access content directly
Master Thesis Year : 2011

Monitoring of nitrogen in a temperate beech forest before and after isotope tracing 15N-NO3 (Morvan, France

suivi de l'azote dans une hêtraie tempérée avant et après traçage isotopique 15N-NO3 (Morvan, France)

Abstract

In forest ecosystems, nitrogen cycling is complex because it involves many processes closely related to the turnover of microbial metabolites and to plant uptake (Dannenmann et al., 2009). In the Morvan area (France) an experimental site had been dedicated to compare the effect of different trees species on the main biogeochemical cycles. All experimental plots had been equipped to monitor the different nutrient fluxes in the whole soil-plant system. According to nitrogen, previous studies have shown that nitrification was strong in the upper mineral soil in beech, pine and Douglas fir, intermediate in oak and low in Nordmann fir and spruce (Zeller et al., 2007). However, despite a strong mineralization and nitrification in the beech stand, nitrates are not found in the drainage water contrary to those observed in Douglas (Andrianarisoa, 2009). To understand the dynamics of nitrate on this plot, an isotope tracing was performed with 15N (application of 15N-NO3 100 mg / m²). In the upper mineral soil [0-15cm], applied 15N was assimilated immediately by soil microorganisms. One day after tracer application about 45% of 15N had been incorporated into the microbial biomass. But this percentage of applied 15N into the microbial biomass decreased rapidly with time. A week after tracing, microorganisms contain only 15% of the 15N and 7% after two months. In addition, the amount of 15N decreased with depth, indicating that the vertical transfer was slow and that microorganisms acted as efficient competitors for nitrate. The 15N that is not recovered in the microbial biomass can be found in the aerial plant biomass or stabilized as soil organic N in aggregates of different sizes. At least some 15N was probably transferred vertically in the soil profile. Tree uptake of applied 15N was rapid and high, one month after tracing, 40% of 15N was in the leaves and branches of beech trees and this amount remained fairly constant during the whole growing season. Spring uptake of nitrate seems to be an important source for structural compounds of the leaves. Nitrate leaching is low under this species; however 15N data are not yet available. Microorganisms play a major role in the retention and conversion of nitrates (organization process). Much of the nitrates are converted into immobile organic nitrogen (probably amino acids, amino sugars and proteins), which partly explains the poor drainage of nitrates in such a beech soil.
Le cycle de l'azote dans les écosystèmes forestiers est complexe car il implique des processus étroitement liés entre l'absorption par les plantes et le turn-over microbien de métabolites de l'azote (Dannenmann et al., 2009). Une parcelle expérimentale dans le Morvan (France) est instrumentée pour suivre les différents flux d'azote sous différentes essences forestières. Des études sur la comparaison d'essences forestières sur ce site, ont montré que la nitrification est forte sous peuplement de hêtre, pin et douglas, intermédiaire sous chêne et faible sous sapin de Nordmann et épicéa (Zeller et al., 2007) ; cependant, malgré une nitrification et une minéralisation forte sous hêtre, les nitrates ne se retrouvent pas dans les eaux de drainage contrairement à celles sous peuplement de douglas (Andrianarisoa, 2009). Afin de comprendre la dynamique du nitrate sur cette parcelle, un traçage isotopique a été réalisé avec du 15N (application de 15N-NO3 à 100mg/m²). Le 15N apporté est très rapidement assimilé par les microorganismes du sol [0- 15cm]. En effet, 45% du 15N se trouve dans la biomasse microbienne le lendemain du traçage. Cette immobilisation de 15N diminue rapidement avec le temps. Une semaine après le traçage, les microorganismes ne contiennent plus que 15% du 15N et 7% après deux mois. De plus, le 15N diminue avec la profondeur, ce qui indique qu'il est retenu en partie dans le profil, puis rapidement transformé. Le 15N qui n'est pas dans la biomasse microbienne peut donc se trouver dans la biomasse végétale ; ou être contenu dans d'autres fractions du sol après transformation biologique, comme dans les agrégats ; ou encore être transféré verticalement dans le profil de sol. En effet, un mois après le traçage, 40% du 15N apporté se trouve dans les feuilles et les branches des hêtres et semble rester stable jusqu'à la chute des feuilles. Les teneurs constantes en 15N dans les parties aériennes de hêtre semblent indiquer un prélèvement constant. La lixiviation des nitrates est faible sous cette essence, cependant les données 15N ne sont pas encore disponibles. Les microorganismes jouent un rôle majeur dans la rétention et la transformation des nitrates (processus d'organisation). Une grande partie des nitrates sont transformés en azote organique (probablement acides aminés, sucres aminés et protéines) non mobile, ce qui explique en partie le faible drainage de nitrates en profondeur sous cette essence.

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Earth Sciences
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hal-01880569 , version 1 (25-09-2018)

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  • HAL Id : hal-01880569 , version 1

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Cite

Léa Bédel. suivi de l'azote dans une hêtraie tempérée avant et après traçage isotopique 15N-NO3 (Morvan, France). Sciences de la Terre. 2011. ⟨hal-01880569⟩
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