La contribution des racines des plantes \u00e0 l\u2019accumulation de MO dans les sols<\/strong> doit \u00eatre mieux \u00e9valu\u00e9e. L’objectif est alors de faire la promotion de pratiques agricoles qui maximisent le stockage du carbone dans tout le profil du sol explor\u00e9 par les racines. Mais le carbone des sols vient-il plut\u00f4t des racines ou de la biomasse a\u00e9rienne ?<\/p>\n\n\n\n Les sols repr\u00e9sentent le plus large puits de carbone organique des \u00e9cosyst\u00e8mes terrestres<\/strong>, contenant trois fois plus de carbone que dans la v\u00e9g\u00e9tation qu\u2019il porte. Si de nombreux travaux \u00e9tudient les pratiques agricoles pouvant augmenter la s\u00e9questration de carbone dans les sols, les connaissances des facteurs cl\u00e9s d\u00e9terminant le stockage de carbone \u00e0 long terme dans les sols restent limit\u00e9es. La relative contribution au pool de carbone des sols issue des racines versus issue de la biomasse a\u00e9rienne est un aspect qui a \u00e9t\u00e9 la plupart du temps n\u00e9glig\u00e9. <\/strong>Bien qu\u2019il apparaisse comme un \u00e9l\u00e9ment cl\u00e9.<\/strong> Il oriente <\/strong>donc le carbone des tissus des plantes<\/strong> : <\/strong><\/p>\n\n\n\n Cet article r\u00e9sume les recherches sur les effets des parties racinaires et a\u00e9riennes sur le stockage de carbone des sols.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Historiquement, la question du niveau de carbone dans un sol \u00e0 un niveau durable a \u00e9t\u00e9 abord\u00e9e en termes de quantit\u00e9 et de qualit\u00e9 des r\u00e9sidus de cultures retournant au sol chaque ann\u00e9e. Cette approche s\u2019est faite au d\u00e9triment de l\u2019\u00e9tude de la contribution des racines. Pourtant, de r\u00e9centes \u00e9tudes sugg\u00e8rent que la contribution relative des racines au stockage de carbone est bien plus importante que celle issue des parties a\u00e9riennes<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n Campbell et al<\/em> (1991) montre que 30 ann\u00e9es de restitution de pailles de bl\u00e9 ne modifient pas la concentration en C des sols. Des r\u00e9sultats d\u2019un essai ma\u00efs de 30 ans ne montrent aucune diff\u00e9rence de concentration de SOC entre une restitution des r\u00e9sidus et une pratique d\u2019ensilage. Clapp et al <\/em>(2000) observe que 13 ann\u00e9es de restitution de r\u00e9sidus de ma\u00efs dans un syst\u00e8me conventionnel labour non fertilis\u00e9 r\u00e9duit la contribution du ma\u00efs au stock de carbone organique des sols de 9,1 Mg\/ha pour les racines seules \u00e0 8,7 Mg\/ha pour racines + tiges. <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Ces trois \u00e9tudes montrent que la contribution des r\u00e9sidus de culture est comparativement plus faible que celle des racines<\/strong>. Une simulation montre notamment que le syst\u00e8me racinaire du ma\u00efs contribue au stockage du carbone 1,8 fois plus que sa biomasse a\u00e9rienne. Ces r\u00e9sultats pose la question du niveau de r\u00e9sistance du carbone issu des racines par rapport \u00e0 celui issu des parties a\u00e9riennes. Une autre question est quels sont les m\u00e9canismes impliqu\u00e9s dans cette protection vis \u00e0 vis de la min\u00e9ralisation ?<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Des \u00e9tudes disponibles avec des donn\u00e9es compl\u00e8tes, a \u00e9t\u00e9 construit un ratio de la contribution relative des racines versus des tiges au SOC = (Carbone du sol issu des racines \/ stock total de carbone dans les racines) \/ (Carbone du sol issu des tiges \/ stock total de carbone dans les tiges)<\/strong> <\/p>\n\n\n\n L’analyses se r\u00e9alise sur des essais in situ et en incubation. Les essais in situ indiquent que la contribution au stock de carbone des racines est en moyenne 2,4 [1,5 \u00e0 3,7] fois plus \u00e9lev\u00e9e que celle des tiges. Cela semble confirmer le r\u00f4le dominant du carbone issu des racines dans les sols. Les essais en incubation mettent en \u00e9vidence un chiffre un peu plus faible de 1,3.<\/strong> Mais ces essais ne reproduisent pas certains m\u00e9canismes de stabilisation de la MO qui favorise la pr\u00e9servation du carbone issu des racines<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Les essais et la biblio montrent \u00e9galement que le temps de r\u00e9sidence du carbone issu des racines est plus long que celui du carbone des tiges<\/strong>. Cela pose la question des m\u00e9canismes sp\u00e9cifiques qui prot\u00e8gent ce carbone racinaire de la min\u00e9ralisation dans les sols<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n La rhizod\u00e9position des exsudats racinaires peut mener \u00e0 une accumulation ou \u00e0 une consommation de carbone.<\/strong> Les exsudats racinaires solubles sont des composants labiles. Ils sont donc pr\u00e9f\u00e9rentiellement d\u00e9compos\u00e9s. La vie microbienne les utilise comme source de carbone par la vie microbienne. La lib\u00e9ration de ces substances peut changer le taux de d\u00e9composition des MO du sol et entra\u00eener un priming effect.<\/p>\n\n\n\n Une \u00e9tude sugg\u00e8re que le priming effect d\u00fb \u00e0 la rhizod\u00e9position est moins important que celui d\u00fb \u00e0 \u00e0 l\u2019incorporation des r\u00e9sidus<\/strong>. Ce qui expliquerait la moindre pr\u00e9sence de carbone issu des tiges dans le sol. Mais cela n\u2019explique pas la majorit\u00e9 des r\u00e9sultats obtenus dans les essais ci dessus.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n La r\u00e9calcitrance chimique est g\u00e9n\u00e9ralement attribu\u00e9 \u00e0 la pr\u00e9sence de lignine<\/strong>. La d\u00e9composition de la lignine par les microorganismes n\u00e9cessite des agents oxydants puissants. Or, seulement un nombre limit\u00e9 de microorganismes des sols sont capables de le faire.<\/p>\n\n\n\n Les racines et les tiges contiennent des mol\u00e9cules similaires de lignine mais en quantit\u00e9 diff\u00e9rente<\/strong>. L\u2019\u00e9tude du ratio lignine\/azote montre que le ratio des tissus racinaires est en moyenne 3 fois celui des tissus a\u00e9riens. En plus de la lignine et de l\u2019azote, d\u2019autres \u00e9l\u00e9ments peuvent augmenter la r\u00e9calcitrance chimique : phosphore, tannins<\/strong>. Les tannins sont les constituants les plus abondants apr\u00e8s la cellulose, l’h\u00e9micellulose et la lignine. Ils sont \u00e9galement r\u00e9sistants \u00e0 la d\u00e9gradation biologique et tr\u00e8s abondants dans les racines. Idem pour la sub\u00e9rine. Elle est un bon indicateur de l’activit\u00e9 des racines. Car, elle se trouve principalement dans les racines quand la cutine se trouve uniquement dans les tiges. R\u00e9cemment dans les prairies comme dans for\u00eats, un des contributeurs majeurs aux MO de ces sols<\/strong> identifi\u00e9 est la sub\u00e9rine<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Les essais en incubation montre que le taux de min\u00e9ralisation des tissus racinaires est intrins\u00e8quement plus faible que celui des tissus a\u00e9riens<\/strong>. La r\u00e9sistance chimique sp\u00e9cifique des tissus racinaires explique ce taux. De plus, les tissus racinaires peuvent se d\u00e9composer aussi vite que les tissus a\u00e9riens dans les sols. Mais les produits de leur transformation restent plus longtemps dans les sols. A cela, s\u2019ajoute \u00e9galement une r\u00e9calcitrance chimique plus \u00e9lev\u00e9e des tissus racinaires<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Les interactions entre tissus racinaires et les min\u00e9raux du sol seraient le principal mode de protection du carbone racinaire<\/strong>. Au del\u00e0 de leur simple localisation dans le sols, les racines ont des activit\u00e9s sp\u00e9cifiques qui stimulent les interactions entre les composants des racines et les min\u00e9raux du sol.<\/p>\n\n\n\n Cela se passe notamment au niveau de la coiffe racinaire.<\/strong> Cette derni\u00e8re joue alors un r\u00f4le importante pour la lib\u00e9ration de compos\u00e9s \u00e0 l\u2019interface sol\/racine<\/strong>. Les racines d\u00e9composent deux types de mat\u00e9riaux : <\/p>\n\n\n\n Ainsi, l\u2019exsudation racinaire repr\u00e9sente 7 \u00e0 8 % du carbone produit par la photosynth\u00e8se<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Les acides organiques sont labiles et min\u00e9ralis\u00e9s en quelques heures apr\u00e8s leur s\u00e9cr\u00e9tion. Mais ces acides, du fait de leur charge n\u00e9gative, peuvent aussi \u00eatre rapidement adsorb\u00e9s sur des min\u00e9raux par des ponts cationiques. L\u2019adsorption est d\u2019autant plus importante dans les sols pauvres en MO. Car, la surface des min\u00e9raux n\u2019est pas encore satur\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n Les polysaccharides extracellulaires issus du mucilage racinaire sont labiles et joue un r\u00f4le majeur dans l\u2019agr\u00e9gation des sols<\/strong>. Ils sont tr\u00e8s r\u00e9actifs et peuvent former de solides complexes avec les min\u00e9raux et autres mol\u00e9cules organiques.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Les substances organiques exsud\u00e9es par les racines jouent un r\u00f4le majeur dans les interactions entre les racines<\/strong>, les microorganismes et les min\u00e9raux du sol. Les racines augmentent l\u2019agr\u00e9gation en enchev\u00eatrant les particules de sol ensemble et en favorisant la biomasse microbienne. Cette biomasse produit des polym\u00e8res servant d\u2019agents de liaison. La taille de certaines composantes des racines (notamment les poils racinaires) et l\u2019intensit\u00e9 de l\u2019activit\u00e9 racinaire jouent un r\u00f4le important dans la protection physique sp\u00e9cifique des mat\u00e9riaux d\u00e9rivant des racines. Les propri\u00e9t\u00e9s des champignons mycorhiziens jouent aussi un r\u00f4le important dans la stabilisation de carbone racinaire dans les sols<\/strong>. La taille des microagr\u00e9gats de de 1 \u00e0 10\u03bcm est \u00e9galement un facteur cl\u00e9. La protection physique des MO r\u00e9sulte de deux m\u00e9canismes principaux : <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Les MO des racines sont pr\u00e9f\u00e9rentiellement incorpor\u00e9es aux ions m\u00e9talliques des mat\u00e9riaux issus de la liti\u00e8re racinaire<\/strong>. C’est le cas d’Al et de Fe particuli\u00e8rement dans les sols acides de for\u00eats (conif\u00e8res). Al est un inhibiteur potentiel de la d\u00e9gradation microbienne<\/strong>. En particulier, s’il est directement li\u00e9 \u00e0 de la MO. Dans les sols acides, il y a aussi un haut potentiel pour du relargage de Fe dans la solution du sol. Les MO dans la rhizosph\u00e8re peuvent former des oxydes de fer, idem Pb, Cu et Ni. Cela vient en compl\u00e9ment au r\u00f4le important des cation comme Mn, Ca et Mg. Ces derniers ont un r\u00f4le important dans la stabilisation des MOS, quelle que soit leur origine a\u00e9rienne ou racinaire.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n La contribution dominante des mat\u00e9riaux issus des racines aux MO stables s\u2019explique pa<\/strong>r :<\/p>\n\n\n\n C\u2019est particuli\u00e8rement vrai dans les agro\u00e9cosyst\u00e8mes en particulier dans les prairies<\/strong>. La contribution pr\u00e9dominante des racines au pool de carbone des sols augmente avec la profondeur de sol est largement issue de la sub\u00e9rine. Dans les horizons superficiels, la proportion entre carbone issu des racines et issu des tiges d\u00e9pend pour beaucoup des pratiques de travail du sol et du temps de r\u00e9sidence des r\u00e9sidus<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Source : Daniel P. RASSE, Cornelia RUMPEL et Marie-France DIGNAC, Is soil carbon mostly root carbon ? Mechanismes for specific stabilisation<\/a><\/em> Plant and Soil (2005) 269 : 341-356<\/p>\n\n\n\n\n
La contribution relative des racines au stockage de carbone est bien plus importante que celle de la biomasse a\u00e9rienne<\/h4>\n\n\n\n
La contribution des r\u00e9sidus de culture est comparativement plus faible que celle des racines<\/h4>\n\n\n\n
La protection sp\u00e9cifique du carbone des racines dans les sols : \u00e9tudes quantitatives<\/h2>\n\n\n\n
Les m\u00e9canismes sp\u00e9cifiques de protection du carbone racinaire<\/h2>\n\n\n\n
Diff\u00e9rence de niveau de \u201cPriming effect\u201d issu de la rhizod\u00e9position et issu de l\u2019incorporation de r\u00e9sidus de cultures<\/h3>\n\n\n\n
R\u00e9calcitrance chimique<\/h3>\n\n\n\n
Protection physicochimique par les interactions avec des min\u00e9raux<\/h3>\n\n\n\n
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Protection physique vis \u00e0 vis des d\u00e9composeurs microbiens gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019agr\u00e9gation<\/h3>\n\n\n\n
Le carbone racinaire joue un r\u00f4le plus important que le carbone des tiges dans la formation des agr\u00e9gats stables<\/strong>. La stabilit\u00e9 accrue des agr\u00e9gats peut \u00eatre attribu\u00e9e \u00e0 la production de polysaccharides rhizosph\u00e9rique et\/ou \u00e0 l’association des hyphes de champignons avec les racines. En plus de la composition chimique du mucilage, le r\u00e9gime hydrique du sol joue un r\u00f4le dans la formation et la stabilit\u00e9 des sols adh\u00e9rant aux racines<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n\n
Protection par les ions m\u00e9talliques dans les sols acides <\/h3>\n\n\n\n
Implications pour le stockage du carbone tout le long du profil de sol<\/h4>\n\n\n\n
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