Agronomie 19 (1999) 365-377
DOI: 10.1051/agro:19990504

Modelling soil carbon dynamics with various cropping sequences on the rolling pampas

Adrian Andriulo^a, Bruno Mary^b and Jérôme Guerif<sup>b

a</sup>  INTA, Estación Experimental de Pergamino, CC 31 (2700), Pergamino, Argentina
^b  Inra, Unité d'Agronomie de Laon-Péronne, Rue Fernand Christ, 02007 Laon cedex, France

Abstract - The two-compartment model of Hénin-Dupuis (1945) was tested to track the medium-term (13 years) evolution of C reserves in the silty soils of the rolling pampas in Argentina for various crop rotations. The coefficient of annual mineralisation, theoretically constant in the model, depends in fact on the amount of organic residues returned. The model is thus open to question. A simple model with three carbon fractions (harvest residues, active fraction and stable fraction) is proposed. It enables the changes in the soil organic reserves to be well simulated. However, a simple statistical fit of the three parameters of the model gives an infinite number of solutions. Use of the ¹³C natural abundance method allows evolution of the young and old soil carbon fractions to be separated and tracked, and to determine the three parameters unambiguously. The results show that the stable fraction represents most of the initial soil organic C reserve: 60-68 %. The humification parameter increases in proportion to the lignin concentration of the crop residues. Intensification of soil tillage accelerates the mineralisation of the soil organic matter. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Modélisation des l'évolution des stocks de carbone des sols de la Pampa argentine pour différentes rotations culturales. Le modèle bicompartimental de Hénin-Dupuis (1945) a été évalué pour suivre l'évolution à moyen terme (13 ans) des stocks de C dans des sols limoneux de la Pampa ondulée en Argentine, pour diverses rotations de culture. Le coefficient de minéralisation annuel, théoriquement constant dans le modèle, dépend en fait du niveau des restitutions organiques. Le modèle est donc ainsi remis en cause. Un modèle simple à trois compartiments carbonés (résidus de récolte, fraction active et fraction stable) est proposé. Il permet de bien simuler l'évolution des stocks organiques du sol. Cependant, un simple ajustement statistique des trois paramètres du modèle donne une infinité de solutions. L'utilisation de la méthode d'abondance naturelle en ¹³C permet de séparer et de suivre les évolutions de carbone jeune et du carbone ancien du sol, et de pouvoir déterminer les trois paramètres de façon univoque. Les résultats obtenus indiquent que la fraction stable représenterait la plus grande partie du stock de C organique initial: 60 à 68 %. Le rendement d'humification augmente proportionnellement à la concentration en lignine des résidus de récolte. L'intensification du travail du sol induit une accélération de la minéralisation de la matière organique du sol. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: soil carbon / model / ¹³C abundance / rolling pampas / cropping

Mots clés : carbone du sol / modélisation / abondance ¹³C / pampa ondulée / mise en culture