Projected climate change may alter soil carbon dioxide (CO2) efflux from terrestrial ecosystems; yet disentangling effect of plant species from climate drivers remains a key challenge. We explored the effects of the dominant plant species, warming, and precipitation distribution on soil CO2 efflux, its underlying components, and mycorrhizal abundance in southern post oak savannah. Post oak savannah in the south-central US are dominated by three contrasting plant functional types: Schizachyrium scoparium (Michx.) Nash. (little bluestem) a C4 grass, Quercus stellata Wangenh.(post oak)a C3 deciduous tree, and Juniperus virginiana L. (eastern redcedar) a C3 evergreen tree. Monocultures and tree-grass plots were warmed using infrared heaters and precipitation events were manipulated to intensify summer drought and augment cool season precipitation. Soil CO2 efflux, the root, bacterial and hyphal components of CO2 efflux, and mycorrhizal abundance were measured. Soil CO2 efflux varied with seasonal changes in soil VWC and temperature, with higher soil CO2 efflux rates in the spring and lower rates in both the cooler winter season and at the end of the dry summer period. There was no relationship between root length density or root mass density and soil CO2 efflux during the short term precipitation distribution campaigns. Partitioning of root, fungal, and bacterial component contribution to soil CO2 efflux indicated a substantial contribution of bacterial respiration to soil CO2 efflux within this system. There was no relationship between microbial biomass [microbial dissolved organic carbon (DOC)] and soil CO2 efflux, or root length (or mass) density and microbial biomass. This suggests that species and climatic effects on root and microbial activity drive soil CO2 efflux. As plant species within this system differed in their association with mycorrhizal fungi and had a strong effect on the individual components of soil CO2 efflux, we conclude that shifts in vegetation cover and growth and the response of vegetation to long term warming and potential future extreme precipitation events (e.g., large preciptation events, prolonged drought) will be major drivers of changes in soil carbon (C) dynamics and associated soil CO2 efflux.

Le bilan carboné d'une rotation culturale de quatre ans a été établi entre 2004 et 2008 sur le site expérimental de Lonzée, Belgique. La région se caractérise par un climat tempéré océanique avec une température moyenne de l'air de 10°C et des précipitations annuelles de l'ordre de 800 mm. Le sol de la parcelle est un Luvisol. Les cultures composant la rotation sont des cultures de betterave, froment dhiver, pomme de terre et froment dhiver. Dans le but détablir un bilan carboné, des mesures ont été effectuées à différentes échelles spatiales et temporelles. Un système de mesure par eddy covariance fournit une estimation par demiheure de l'échange net en CO2 de l'écosystème (NEE). La qualité des procédures de sélection et de traitement des flux de NEE a été contrôlée. A partir de ces mesures, la productivité primaire brute (GPP) et la respiration totale de l'écosystème (TER) sont déduites. Plusieurs procédures basées sur les mesures diurnes ou nocturnes de NEE sont comparées. L'intérêt d'utiliser un court pas de temps dans ces procédures et la température du sol comme température de référence a été mis en avant, ainsi que la nécessité de déterminer une valeur seuil de la vitesse de friction (u*) pour chaque culture et les longues inter-cultures. Pour la culture de froment d'hiver 2005, une estimation de la GPP déduite des mesures d'eddy covariance est comparée à une estimation basée sur une modélisation de mesures réalisées, une fois par semaine, à l'échelle de la feuille. La conception initiale de l'appareil de mesure a permis de réaliser les mesures sur les feuilles uniquement. Les évolutions des deux estimations sont proches à l'échelle de la saison et à l'échelle journalière. La mise en oeuvre de la méthode basée sur les mesures à léchelle de la feuille a apporté dimportantes informations en termes de réponse de la GPP aux facteurs climatiques et non climatiques et a permis une validation de lestimation basée sur les mesures deddy covariance. Toutefois, dans le cadre de létablissement dun bilan carboné, la méthode basée sur les mesures d'eddy covariance est préférée. Des mesures de la respiration de sol, réalisées à l'échelle de la miniparcelle de sol, et des mesures du contenu en carbone des plantes sont aussi réalisées. Combinées aux mesures d'eddy covariance, ces mesures permettent de déduire les parts autoet hétérotrophiques de la respiration. Sur l'ensemble de la rotation, la parcelle apparait être une source significative de carbone de 0.17 (+/- 0.14) kg C m-2. Cela suggère que, durant la rotation, le contenu en carbone du sol a diminué. Ceci peut sexpliquer par labsence dapport de fertilisation organique durant les 10 dernières années ainsi que par la récolte systématique des pailles des céréales.

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