Bien que la pénétration des racines dans les sols solides ait été étudiée de manière intensive à l'échelle des axes racinaires individuels, les interactions entre les propriétés physiques du sol et la recherche de nourriture dans le sol par des plantes entières sont moins claires. Christopher Strock et ses collègues ont enquêté comment la variation de la capacité de pénétration de classes de racines distinctes et de profils de densité apparente communs aux sols du monde réel affecte les stratégies de recherche de nourriture dans le sol.
La capacité d'une plante à pénétrer dans le sol varie selon le compactage du sol. Lorsque les pores du sol sont mal connectés et qu'il y a peu de trous dans le sol, il est difficile pour une racine de repousser les particules de sol. Lorsque les racines sont gênées, elles atteignent un volume plus petit et ont accès à moins de nutriments dans la terre. Ceci, à son tour, réduit la productivité de l'agriculture. Il serait donc utile de comprendre comment les racines interagissent avec les sols. Strock et ses collègues disent dans leur article qu'il y a eu des recherches à ce sujet, mais ils vont plus loin.
«Bien que de nombreux processus entourant la pénétration des axes racinaires individuels soient bien étudiés, les interactions plus larges entre la structure du sol, les coûts métaboliques de l'exploration du sol et la forme physique des plantes sont moins claires. Actuellement, les données empiriques concernant la structure du sol et la densité de la longueur des racines sont rares en raison de la nature complexe et laborieuse des mesures sur le terrain nécessaires pour évaluer correctement ces interactions.
L'équipe a utilisé un nouveau module pour le modèle d'usine OuvrirSimRoot qui tient compte des interactions entre les propriétés physiques du sol, la croissance des racines et les coûts métaboliques, permettant la simulation de scénarios de croissance plus réalistes. Ils ont utilisé ce modèle pour examiner comment différentes classes de racines variaient dans leur capacité à pénétrer des sols de dureté différente.
Strock et ses collègues ont découvert que les sols avec des semelles de labour et des gradients de densité apparente affectaient la taille globale, la distribution et les coûts en carbone du système racinaire. Les sols à forte densité apparente en profondeur ont entravé la profondeur d'enracinement et réduit le lessivage du nitrate, améliorant ainsi la coïncidence de l'azote et de la longueur des racines.
Strock et ses collègues concluent : "Alors que l'augmentation de la capacité de pénétration des classes de racines axiales ou latérales a produit des systèmes racinaires de longueur nette comparable, l'amélioration de la pénétration des racines axiales a augmenté l'allocation de la longueur des racines dans les domaines plus profonds, amplifiant ainsi l'acquisition de N et la biomasse des pousses. Bien que la capacité de pénétration accrue des deux classes de racines ait été associée à des coûts de carbone plus élevés pour le système racinaire, l'avantage pour la forme physique des plantes de l'amélioration de l'exploration des sols et de la capture des ressources les a compensés. Alors que les racines latérales constituent l'essentiel de la longueur du système racinaire, les racines axiales fonctionnent comme un échafaudage déterminant la distribution de ces latérales. Dans les sols à forte résistance et lessivage, les systèmes racinaires avec une capacité de pénétration accrue des racines axiales ont une plus grande distribution de la longueur des racines en profondeur, améliorant ainsi la capture des ressources mobiles.
LIRE L'ARTICLE
Strock, CF, Rangarajan, H., Black, CK, Schäfer, ED et Lynch, JP (2022) « Preuve théorique que la capacité de pénétration des racines interagit avec les régimes de compactage du sol pour affecter la capture des nitrates », Annals of Botany, https://doi.org/10.1093/aob/mcab144
