Fertilization is a common, cost effective treatment for increasing forest productivity within managed forests of the southeastern United States. However, little is known about how fertilization affects the below-ground processes that drive soil CO2 efflux in loblolly pine (Pinus taeda L.). A thorough understanding of below-ground carbon dynamics is necessary for the estimation of net ecosystem productivity and the carbon storage potential of these managed systems. In April 2004, we began monitoring total soil CO2 efflux (EC), heterotrophic (RH), and root respiration (RR) in response to fertilization with diammonium phosphate (DAP). Respiratory components were measured prior to fertilization, weekly following fertilization, and bi-weekly after respiratory components stabilized using a dynamic closed chamber and an infrared gas analyzer. We found that EC differed significantly (P<0.0001) between fertilized and unfertilized plots, but the direction was dependent on date. In the early period of the study, fertilized plot values were lower than control plots. However, by the latter periods fertilized plot values returned to control levels except for one sampling date in March 2005 when fertilized plot values were greater then control plots. Heterotrophic respiration was consistently and significantly (P=0.0002) lower in fertilized plots. Root respiration was significantly (P=0.0597) increased in fertilized plots when analyzed over the study and showed a 20% increase due to fertilization. We concluded that an increase in RR and possibly root biomass was enough to balance the decrease in RH leading to no difference in EC later in the growing season. We performed a pair of greenhouse studies to observe the effects of fertilization in the form of diammonium phosphate (DAP) on RR. The objectives were to determine how nutrient additions initially affect RR in one-year-old loblolly pine seedlings. Secondly, we wanted to determine if Captan [N-(trichloromethylthio) cyclohex-4-ene-1, 2-dicarboximide], a mild fungicide, could be used to reduce or eliminate ecto-mycorrhizae upon visual inspection. Both studies showed that initially, at a high rate (100 ppm N and 49 ppm P) of fertilization, RR was significantly (P<0.10) increased relative to seedlings that did not receive fertilization. This increase was only temporary with rates returning to, or decreasing below, control levels by the end of the study. No consistent trend was found between low (25 ppm N and 13 ppm P) and moderate (50 ppm N and 25 ppm P) rates of fertilization. Captan was shown to generally have no affect on RR. Captan and fertilization both showed (visual inspection) a decrease in fine-roots and mycorrhizae, which could explain the reduction in respiration rates observed in these treatments by the end of the studies. / Master of Science

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.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19032号 / 農博第2110号 / 新制||農||1031(附属図書館) / 学位論文||H27||N4914(農学部図書室) / 31983 / 京都大学大学院農学研究科地域環境科学専攻 / (主査)教授 谷 誠, 教授 北山 兼弘, 教授 本田 与一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DGAM

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