Les plantes sécrètent des composés de carbone dans les sols par leurs racines, affectant les microbes de telle manière que la disponibilité des nutriments dans le sol peut augmenter. Cette exsudation racinaire peut coûter plus de 10 % du carbone fixé par la photosynthèse, mais on pense que ce coût est largement compensé par les avantages de la modification de l'activité microbienne du sol. Compte tenu de la quantité de carbone que les plantes peuvent libérer dans les sols, l'exsudation des racines est un lien important entre le cycle du carbone aérien et souterrain. Malgré l'importance et l'ampleur de ce processus, notre compréhension de la façon dont les stress tels que la sécheresse affectent la quantité de carbone exsudée est relativement faible. Alors, le stress hydrique augmente-t-il ou diminue-t-il le carbone exsudé ?
Récemment dans Physiologie des arbres, Catherine Preece et ses collègues ont cherché à déterminer comment le stress hydrique affecte la quantité de carbone sécrétée par les racines du chêne méditerranéen (Quercus ilex). Le chêne méditerranéen est une espèce répandue dans toute la région méditerranéenne, ce qui signifie que des changements dans l'exsudation racinaire de cette espèce auraient des conséquences sur la biologie du sol et le cycle du carbone de toute la région. À l'aide de semis de chêne, ils ont exposé des groupes d'arbres à une sécheresse allant de 0 à 21 jours, mesurant le carbone exsudé dans le sol après sécheresse et après réarrosage. Le stress hydrique provoque la fermeture des stomates des feuilles, réduisant l'apport de carbone pour la photosynthèse des arbres. On s'attendrait alors à ce que l'exsudation racinaire coûte proportionnellement plus de carbone en cas de stress hydrique, de sorte que les arbres réduiraient l'exsudation racinaire pour conserver le carbone.
Mais Catherine Preece et ses collègues ont constaté la réaction inverse : l’exsudation racinaire a augmenté de plus de 20 % dans les conditions de sécheresse les plus sévères ! Pour les arbres dont les feuilles sont limitées en carbone, ce phénomène est proportionnellement plus coûteux en carbone qu’il n’y paraît à première vue.
Pourquoi les arbres investiraient-ils dans un processus aussi coûteux en situation de stress ? Il est possible que le carbone exsudé facilite la croissance des racines en assurant la lubrification du sol sec, ou qu'il fournisse un apport supplémentaire de nutriments ; ces deux hypothèses pourraient favoriser l'expansion du système racinaire pour trouver de l'eau. Une autre possibilité est plutôt sombre pour la plante : le stress hydrique aurait pu entraîner la mort des racines, favorisant ainsi une fuite accrue de carbone dans le sol. Quoi qu'il en soit, les auteurs ont constaté que l'exsudation racinaire s'est complètement rétablie après six semaines, quelle que soit l'intensité du stress hydrique.
Que signifient ces résultats ? La fréquence des sécheresses augmentant avec le changement climatique, le cycle du carbone entre la végétation et le sol pourrait être de plus en plus influencé par le stress hydrique. Cela pourrait réduire la prévisibilité du flux de carbone vers les sols, son ampleur étant influencée par des épisodes de sécheresse imprévisibles.
