Impact of root traits on components of carbon storage : from species to community functioning

Abstract

L'objectif principal de cette thèse est de comprendre l'impact de la diversité des racines fines sur les composantes du stockage de carbone à différents niveaux d'organisation. Nous avons fait l'hypothèse que les traits des racines fines, mesurés au niveau de l'espèce ou de la communauté, influencent trois processus majeurs liés aux entrées et sorties de C dans le sol : la production, la respiration et la décomposition racinaires et ont ainsi des conséquences sur les stocks de C du sol. Nos résultats montrent que les traits fonctionnels racinaires sont de bons proxys des processus de décomposition et de respiration au niveau de l'espèce. Un compromis de gestion de la ressource carbonée a été mis en évidence entre des espèces caractérisées par de fortes densités racinaires et de forts ratio C/N ou lignine/N qui ont de faible vitesse de respiration et de décomposition et celles caractérisées par de fortes longueurs spécifiques racinaires et teneurs en azote, qui ont un métabolisme rapide. Au niveau de la communauté, ce schéma n'est pas vérifié. La décomposition d'un mélange racinaire ne peut pas être prédite à partir de la décomposition des espèces qui le composent ou des traits du mélange. Les variations de stocks de carbone dans le sol sont expliqués par la quantité et la productivité des racines mais pas par leur qualité ou le turnover. Ces travaux ont révélé la difficulté d'extrapoler les résultats trouvés au niveau de l'espèce, au niveau de communautés in situ pour prédire le fonctionnement de l'écosystème.The main objective of this thesis is to understand the impact of fine root functional diversity on carbon storage components at different levels of organization. We hypothesized that fine root traits, measured at the species and community levels, influence three major processes of carbon inputs and outputs : root production, respiration and decomposition and thus have consequences on soil carbon stocks. Ours results show that root functional traits are good proxies of processes of decomposition and respiration at the species level. A carbon resource trade-off exist between species characterized by high root tissue density, C/N and lignin/N ratio with a low rate of respiration and decomposition and those characterized by high specific root length and nitrogen content with a rapid metabolism. At the community level, this scheme is not confirmed. Root mixture decomposition is not predicted by decomposition of species composing it or by root traits. Variations of soil carbon stocks are explained by root quantity and productivity but not by their quality or turnover. Those studies revealed the difficulty to scale up results found at the species level to the community level to predict ecosystem functioning