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Pathways to persistence: plant root traits alter carbon accumulation in different soil carbon pools

Authors :
Alexia Stokes
Stephane Fourtier
Florian Fort
Rémi Cardinael
Maria Del Rey-Granado
Luis Merino-Martín
Zhun Mao
Nathalie Fromin
Catherine Roumet
Tiphaine Chevallier
Hassan Boukcim
Olivier Taugourdeau
Lorenzo Rossi
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
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VALORHIZ SAS
Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles (UPR AIDA)
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TALVEG2 ‘An innovative approach for the management and monitoring of ecosystems’ (Programme Opérationnel Languedoc Roussillon 2014-2020
FEDER-FSE-IEJ 2015009142
European Project: 675762,H2020,H2020-MSCA-ITN-2015,TERRE(2015)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
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Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Source :
Plant and Soil, Plant and Soil, Springer Verlag, 2020, 452, pp.457-478. ⟨10.1007/s11104-020-04469-5⟩, Plant and Soil, 2020, 452, pp.457-478. ⟨10.1007/s11104-020-04469-5⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Aims: Mineral-associated organic matter, mainly derived from microbial by-products, persists longer in soil compared to particulate organic matter (POM). POM is highly recalcitrant and originates largely from decomposing root and shoot litter. Theory suggests that root traits and growth dynamics should affect carbon (C) accumulation into these different pools, but the specific traits driving this accumulation are not clearly identified.Methods: Twelve herbaceous species were grown for 37 weeks in monocultures. Root elongation rate (RER) was measured throughout the experiment. At the end of the experiment, we determined morphological and chemical root traits, as well as substrate induced respiration (SIR) as a proxy for microbial activity. Carbon was measured in four different soil fractions, following particle-size and density fractionation.Results: Root biomass, RER, root diameter, hemicellulose content and SIR (characteristic of N2-fixing Fabaceae species), were all positively correlated with increased C in the coarse silt fraction. Root diameter and hemicellulose content were negatively correlated with C in the POM fraction, that was greater under non N2-fixing Poaceae species, characterized by lignin-rich roots with a high carbon:nitrogen ratio that grew slowly. The accumulation of C in different soil pools was mediated by microbial activity.Conclusions: Our results show that root traits determine C input into different soil pools, mediated primarily by microbial activity, thus determining the fate of soil organic C. We also highlight that C in different soil pools, and not only total soil organic C, should be reported in future studies to better understand its origin, fate and dynamics.

Details

Language :
English
ISSN :
0032079X and 15735036
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant and Soil, Plant and Soil, Springer Verlag, 2020, 452, pp.457-478. ⟨10.1007/s11104-020-04469-5⟩, Plant and Soil, 2020, 452, pp.457-478. ⟨10.1007/s11104-020-04469-5⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....567448f330562ede15e70a14f4138e09
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s11104-020-04469-5⟩