Mapping soil water holding capacity over large areas to predict the potential production of forest stands

International audienceEcological studies need environmental descriptors to establish the response of species or communities to ecological conditions. Soil water resource is an important factor but is poorly used by plant ecologists because of the lack of accessible data. We explore whether a large number of plots with basic soil information collected within the framework of forest inventories allows the soil water holding capacity (SWHC) to be mapped with enough accuracy to predict tree species growth over large areas. We first compared the performance of available pedotransfer functions (PTFs) and showed significant differences in the prediction quality of SWHC between the PTFs selected. We also showed that the most efficient class PTFs and continuous PTFs compared had similar performance, but there was a significant reduction in efficiency when they were applied to soils different from those used to calibrate them. With a root mean squared error (RMSE) of 0.046 cm3 cm-3 (n = 227 horizons), we selected the Al Majou class PTFs to predict the SWHC in the soil horizons described in every plot, thus allowing 84% of SWHC variance to be explained in soils free of stone (n = 63 plots). Then, we estimated the soil water holding capacity by integrating the stone content collected at the soil pit scale (SWHC') and both the stone content at the soil pit scale and rock outcrop at the plot scale (SWHC") for the 100.307 forest plots recorded in France within the framework of forest inventories. The SWHC" values were interpolated by kriging to produce a map with 1 km² cell size, with a wider resolution leading to a decrease in map accuracy. The SWHC" given by the map ranged from 0 to 148 mm for a soil down to 1 m depth. The RMSE between map values and plot estimates was 33.9 mm, the best predictions being recorded for soils developed on marl, clay, and hollow silicate rocks, and in flat areas. Finally, the ability of SWHC' and SWHC" to predict Ecological studies need environmental descriptors to establish the response of species or communities to ecological conditions. Soil water resource is an important factor but is poorly used by plant ecologists because of the lack of accessible data. We explore whether a large number of plots with basic soil information collected within the framework of forest inventories allows the soil water holding capacity (SWHC) to be mapped with enough accuracy to predict tree species growth over large areas. We first compared the performance of available pedotransfer functions (PTFs) and showed significant differences in the prediction quality of SWHC between the PTFs selected. We also showed that the most efficient class PTFs and continuous PTFs compared had similar performance, but there was a significant reduction in efficiency when they were applied to soils different from those used to calibrate them. With a root mean squared error (RMSE) of 0.046 cm3 cm-3 (n = 227 horizons), we selected the Al Majou class PTFs to predict the SWHC in the soil horizons described in every plot, thus allowing 84% of SWHC variance to be explained in soils free of stone (n = 63 plots). Then, we estimated the soil water holding capacity by integrating the stone content collected at the soil pit scale (SWHC') and both the stone content at the soil pit scale and rock outcrop at the plot scale (SWHC") for the 100.307 forest plots recorded in France within the framework of forest inventories. The SWHC" values were interpolated by kriging to produce a map with 1 km² cell size, with a wider resolution leading to a decrease in map accuracy. The SWHC" given by the map ranged from 0 to 148 mm for a soil down to 1 m depth. The RMSE between map values and plot estimates was 33.9 mm, the best predictions being recorded for soils developed on marl, clay, and hollow silicate rocks, and in flat areas. Finally, the ability of SWHC' and SWHC" to predict height growth for Fagus sylvatica, Picea abies and Quercus petraea is discussed. We show a much better predictive ability for SWHC" compared to SWHC'. The values of SWHC" extracted from the map were significantly related to tree height growth. They explained 10.7% of the height growth index variance for Fagus sylvatica (n = 866), 14.1% for Quercus petraea (n = 877) and 10.3% for Picea abies (n = 2067). The proportions of variance accounted by SWHC" were close to those recorded with SWHC" values estimated from the plots (11.5, 11.7, and 18.6% for Fagus sylvatica, Quercus petraea and Picea abies, respectively). We conclude that SWHC" can be mapped using basic soil parameters collected from plots, the predictive ability of the map and of data derived from the plot being close. Thus, the map could be used just as well for small areas as for large areas, directly or indirectly through water balance indices, to predict forest growth and thus production, today or in the future, in the context of an increasing drought period linked to a global change of climatic conditions

Mise en valeur des Ferralsols de la région du Cerrado (Brésil) et évolution de leurs propriétés physiques : une étude bibliographique

Le Cerrado recouvre 206 millions d'hectares et représente environ un quart du territoire Brésilien. Cette région correspond originellement à des écosystèmes de type savane tropicale. Le développement de l'agriculture n'y débute réellement qu'à la fin du XIXE siècle, s'accélère au XXE siècle durant les années trente et atteint son maximum entre les années 60 et 80. Aujourd'hui, cette région, où les surfaces affectées à l'activité agricole n'augmentent plus que très lentement, voit sa structure foncière évoluer avec le développement des grandes exploitations et le potentiel agricole de ses sols de plus en plus fréquemment dégradé par des pratiques agricoles extractivistes. Dans ce contexte, les Ferralsols qui couvrent environ la moitié de la surface du Cerrado constituent un modèle très sensible, leurs propriétés chimiques et physiques pouvant être rapidement affectées par les pratiques agricoles. S'il est bien établi que la fertilité chimique est rapidement affectée par la mise en culture, cela apparaît être nettement moins bien établi pour la fertilité physique. En effet, l'analyse détaillée de la littérature montre que si la gestion de la fertilité chimique des Ferralsols pour de nombreuses cultures repose aujourd'hui sur de nombreux travaux, la gestion de la fertilité physique est en revanche moins bien établie. Les études révèlent que la mise en culture s'accompagne d'une importante et rapide évolution de la porosité en surface qui se traduit fréquemment par une augmentation de la masse volumique alors que celle-ci est faible sous végétation naturelle, en particulier dans les Ferralsols argileux. On observe alors une diminution de la stabilité structurale, un accroissement de la proportion d'argile dispersable dans l'eau, une augmentation de la résistance à la pénétration et une plus faible conductivité hydraulique. Enfin, si un certain nombre d'études ont bien montré comment évoluaient les propriétés physiques en fonction de l'usage des Ferralsols, il n'en reste pas moins que la qualité des résultats obtenus est encore très inégale et que les études sont très partielles. Il en résulte que ces résultats sont difficilement généralisables à l'ensemble des Ferralsols du Cerrado. Par conséquent, le rôle de l'évolution des propriétés physiques dans celle de l'évolution globale de la fertilité de Ferralsols lorsqu'ils sont mis en culture reste difficile à cerner

Tassement des sols ferrallitiques podzolico vermelho amarelo sous culture de canne à sucre (Etat de Rio de Janeiro, Brésil) : apport d'une analyse de la porosité associée à une connaissance détaillée de la phase minérale

Trois parcelles ont été sélectionnées pour étudier le tassement des sols podzolico vermelho amarelo sous culture de canne à sucre. L'une est une culture de canne à sucre depuis de nombreuses années, la deuxième est une ancienne culture de canne à sucre utilisée depuis plusieurs années comme pâturage et la troisième une forêt choisie comme situation non tassée de référence. Des échantillons ont été prélevés à la profondeur potentiellement la plus tassée pour les deux situations cultivées et à la profondeur correspondante pour la situation de référence. Les valeurs de densité apparente ne sont pas diflérentes entre les trois situations, mais elles ne peuvent être discutées sans une étude détaillée de la nature des constituants minéraux et de leur mode d'assemblage. Une analyse granulométrique et minéralogique a été effectuée. Elle a mis en évidence des différences de teneur en argile entre les trois situations mais, en revanche, l'absence de différence de composition minéralogique. L'analyse de la porosité a montré la présence de deux volumes poraux distincts qui résultent, l'un de l'assemblage des particules d'argile, et l'autre d'un ensemble de pores de beaucoup plus grande taille sans qu'il soit possible de distinguer les différents types de pores qui le composent. Ces deux volumes poraux varient d'une situation à l'autre mais ces variations se compensent, expliquant ainsi l'absence de variation de densité apparente. Quant à la présence d'un horizon tassé sous culture de canne à sucre, cette analyse de la porosité a permis de montrer que le volume poral correspondant aLu: pores les plus grands est effectivement plus faible après culture de la canne à sucre. Ainsi, ce n'est qu'après une analyse détaillée de la porosité que nous avons pu mettre en évidence un effet de la culture de canne à sucre sur la structure du sol, et cela alors que les mesures de densité apparente ne faisaient pas apparaître de différence suivant le mode d'utilisation

Modifications structurales (assemblage élémentaire) liées à l'activité racinaire au sein de sols limono-argileux

Ary Bruand : Present address : Institut des Sciences de la Terre d'OrléansInternational audienceThe groundmass porosity was studied in scanning electron microscopy by using the back-scattered electrons. The image analysis showed the groundmass fabric as altered around pores owing to root activity. This alteration of the groundmass fabric concerns the lacunar porosity which was decreased by a third around the studied pores. The results showed that the latter differentiated themselves within a groundmass fabric more porous than the one currently surrounding the

Stabilite structurale et replication des plasmides des bacteries a gram positif

SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : T 78617 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

The Bacillus subtilis dnal gene is part of the dnaB operon

International audienc

Identification et caractérisation de facteurs sigma impliqués dans le contrôle de réponses aux stress chez Sinorhizobium meliloti

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF

Transcription-driven DNA replication of plasmid pAMbeta1 in Bacillus subtilis

53 ref. 1 tables 5 graph.International audienc

A method for detecting unidirectional theta replication in Bacillus subtilis plasmids

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