Akpa-Vinceslas, Marthe,

Aubert, Michaël

Blanchard, Evelyne

Bureau, Fabrice

Chauvat, Matthieu

Henneron, Ludovic

Mignot, Laurent

French

Akpa-Vinceslas, Marthe, M.

HAL - Normandie Université

Étude de l’influence de la densité de peuplement sur le fonctionnement du sol dans des chênaies par la mesuredes rapports isotopiques du carbone (13C/12C) et de l’azote (15N/14N) en EA-IRMS

Archive Ouverte en Sciences de l'Information et de la Communication

HAL Id: hal-02362439
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Étude de l’influence de la densité de peuplement sur le
fonctionnement du sol dans des chênaies par la mesure
des rapports isotopiques du carbone (13C/12C) et de
l’azote (15N/14N) en EA-IRMS
Evelyne Blanchard, Ludovic Henneron, Fabrice Bureau, Matthieu Chauvat,
Marthe Akpa-Vinceslas, Laurent Mignot, Michaël Aubert
To cite this version:
Evelyne Blanchard, Ludovic Henneron, Fabrice Bureau, Matthieu Chauvat, Marthe Akpa-Vinceslas,
et al.. Étude de l’influence de la densité de peuplement sur le fonctionnement du sol dans des chênaies
par la mesure des rapports isotopiques du carbone (13C/12C) et de l’azote (15N/14N) en EA-IRMS.
7ème congrès de la société Française des Isotopes, Nov 2019, Orsay, France. ￿hal-02362439￿
Le dispositif expérimental est constitué d’un réseau de 19 parcelles
de chênes (Quercus petraea) couvrant de :
- large gamme d’âge de 19 à 174 ans
- surfaces terrières du peuplement forestier de 2,5 à 43,7 m².ha-1
- contextes pédoclimatiques : continental à océanique avec des
sols très acides (moder) à légèrement acides (mull)
Introduction
12-15 Novembre 2019 – 7ème congrès de la Société Française des Isotopes – Orsay 
Echantillons :
Standards :
Préparation des capsules en étain
Evelyne Blanchard*, Ludovic Henneron, Fabrice Bureau, Matthieu Chauvat, Marthe Akpa-Vinceslas, Laurent Mignot, Michaël Aubert
Normandie Univ, UNIROUEN, IRSTEA, Ecodiv - F-76000 Rouen - France
*evelyne.blanchard1@univ-rouen.fr
Étude de l’influence de la densité de peuplement sur le fonctionnement du sol dans des chênaies par la mesure 
des rapports isotopiques du carbone (13C/12C) et de l’azote (15N/14N) en EA-IRMS
‐ Déterminer les fractionnements isotopiques des
d13C et d15N issus de la litière foliaire des
chênaies et du sol organo-minéral par couplage
entre un analyseur élémentaire (EA) et la
spectrométrie de masse de rapports
isotopiques (IRMS) (Elementar).
Analyse en EA-IRMS
Conditions analytiques :
- Tube de combustion 920°C
- Tube de réduction 600°C
- Débit d’Hélium 190 mL.min-1
- Débit d’Oxygène 20 mL.min-1
- Gaz de référence : CO2 et N2
𝛿(‰) =
𝑅𝑒𝑐ℎ − 𝑅𝑠𝑡𝑑
𝑅𝑠𝑡𝑑
× 1000
Avec R: rapport isotopique 13C/12C ou 15N/14N mesuré
Références : 
▪ Litière
Les forêts jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat
planétaire à travers leur influence sur l’albédo, le cycle de l’eau et la
composition de l’atmosphère au travers des cycles biogéochimiques
[1]. Avec le réchauffement climatique, l’augmentation de la fréquence
des épisodes de sécheresses devrait provoquer une mortalité massive
des peuplements forestiers et perturber ces différents cycles [2].
Un des moyens pouvant être adopté pour assurer la durabilité de la
forêt est de réduire la densité de peuplements (surface terrière), par
des éclaircies [3].
De précédents travaux consistant à évaluer les conséquences de la
réduction de la surface terrière sur le fonctionnement du sol dans des
chênaies ont été menés dans le cadre du projet IMPREBIO [3].
Contexte : Objectifs : 
Acide aspartique
%C = 36,09 ± 0,38 % 
%N = 10,52 ± 0,15%
Caféine
d13C = -35,05 ± 0,04 ‰
d15N = -2,87 ± 0,04 ‰
N2
CO2
Fractionnement isotopique
Litière (3 mg) Sol (15 mg) 
‐ Apporter des informations supplémentaires sur
le fonctionnement du sol
[1] Bonan G.B. (2008). Science, 320, 1444-1449. [2] Anderegg W.R.L., Kane J.M. & Anderegg L.D.L. (2013). Nature Clim. Change, 3, 30-36.
[3] Henneron L. (2015). Thèse de doctorat. Université de Rouen. [4] Rodrigues C., Maia R., Lauteri M., Brugnoli E., Máguas C. (2013). Comprehensive Analytical Chemistry, Elsevier, 60, 77-99.
[5] Craine J. M., Elmore A.J., Aidar M. P. M. et al. (2009). Review. New Phytologist, 183, 980-992. [6] Balesdent J., Girardin C., Mariotti A. (1993). Ecology, 74, 1713-1721.
[7] Werth M. & Kuzyakov Y. (2010). Review. Soil Biology and Biochemistry, 42, 1372-1384.
Adapté de [4]
Echantillon
O
xy
d
a
ti
o
n
 
(c
o
m
b
u
st
io
n
 
fl
as
h
)
R
éd
u
ct
io
n
P
ié
ge
ag
e 
H
2
O
Gaz de référence
source
Séparation 
(GC)
44 45 46
28 29 30
m/z
m/z
IRMS
Analyseur Elémentaire
O2He
TCD
He
Acquisitions des données :
- 3 répliques/site 
- 2 séries de mesures
Intensité de l’éclaircie
+
-
Densité du peuplement
Pas d’éclaircie Eclaircie modérée Eclaircie forte
Horizon OL (feuilles entières)
Horizon OF (litière fragmentée)
Horizon OH (litière humifiée)
Structure grumeleuse due à
l’activité des vers de terre
Horizon minérale
Moulins-Bonsmoulins
Réno-Valdieu
Bellême
Montrichard
Tronçais
Contexte 
Pédoclimatique
Moder
Mull
OLn
(OLv)
A
Mull
0
5
OLn
OLv
OF
OH
0
Moder
5
0 10 20 30 40
-2
9
,5
-3
0
,0
-2
9
,0
-2
8
,5
-2
8
,0
-2
7
,5
δ
1
3
C
(‰
)
Surface terrière (m².ha-1)
Éclaircie ns
Global 
bst= 0,08
ns
r²<0,01
Statistique
Litière foliaire
0 10 20 30 40
δ
1
5
N
(‰
)
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-1
0
Éclaircie: Succession forestière*
Éclaircie ns
Succession forestière ns Biostatique
βst = 0,06 
ns
r² < 0,01
Aggradation
βst = -0,38 *
r² = 0,10
Type d’humus **
Éclaircie ns
Mull
βst = 0,32 
ns
r² = 0,10
Moder
βst = 0,06 
ns
r² < 0,01
0 10 20 30 40
-2
8
,5
-2
9
,0
-2
8
,0
-2
7
,5
-2
7
,0
-2
6
,5
δ
1
3
C
(‰
)
-2
6
,0
0 10 20 30 40
Éclaircie ns
Global
βst = -0,19 
ns
r² =0,05
δ
1
5
N
(‰
)
2
0
-1
-2
-3
-4
-5
1
Avec Aggradation mull - n=3          Aggradation moder - n=6        Biostatique mull - n=4        Biostatique moder - n=6 
- Régression du δ(‰) par la surface terrière en
interaction avec le stade successionel et le type
d’humus (mull/moder)
- Prise en compte des effets sites comme variables
aléatoires (Modèle Linéaire Mixte).
EA IRMS
L’augmentation du d15N lorsque le nombre d’individus de chênes diminue peut indiquer un
changement dans le mode de nutrition azotée des arbres. Il est démontré que le d15N des feuilles
d’arbres mycorhizés est plus faible que celui d’arbres ayant une nutrition azotée non associée à un
champignon [5]. L’augmentation du d15N peut donc rendre compte d’une nutrition azotée moins
dépendante de l’association mycorhizienne due à une moindre compétition pour la ressource
azotée entre individus « chêne » lorsque leur nombre est moindre. L’absence de réponse à
l’intensité d’éclaircie du d13C peut s’expliquer par le fait que la végétation dominante (ligneuse) ne
change pas et que le d13C du sol reste alors proche de celui de la végétation en place [6].
Les mesures isotopiques permettent de démontrer que l’intensification des éclaircies favorise une meilleure disponibilité de l’azote minéral pour les chênaies dans les jeunes peuplements.
Une perspective à ce travail est d’étudier les processus de recyclage de l’azote dans le sol (sol minéral et organique) pour valider ainsi la tendance observée. 
Par contre la différence significative marquant un enrichissement du C total du sol en 13C est plus
difficile à expliquer. La première hypothèse serait une utilisation du sol passée autre que
forestière pour les sol de type mull (i.e. une autre végétation dominante au cours de l’histoire du
site e.g. culture/prairie). Toutefois, les humus de types mull sont reconnus pour être le siège
d’une activité biologique dans les horizons organo-minéraux plus importante que les moder.
Cette activité biologique plus importante est essentiellement sous la dépendance des
communautés microbiennes. Or la biomasse microbienne du sol peut être enrichie en 13C d’un
d13C de +1,2‰ par rapport à la matière organique du sol ce qui pourrait expliquer le résultat
obtenu [7].
Méthode
Résultats
Conclusion/perspective
Sol organo-minéral
Intensité de l’éclaircie
+
-
Surface terrière (m².ha-1)
Intensité de l’éclaircie
+
-
Surface terrière (m².ha-1)
Intensité de l’éclaircie
+
-
Surface terrière (m².ha-1)


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Étude de l’influence de la densité de peuplement sur le fonctionnement du sol dans des chênaies par la mesuredes rapports isotopiques du carbone (13C/12C) et de l’azote (15N/14N) en EA-IRMS

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