1. Préparation des arbres
Les arbres utilisés sont des scions (arbre âgé d’un an) de peupliers hybrides Populus tremula x alba clone INRA 717-1B4. Les scions ont été obtenus par enracinement de boutures issues micro-pieds-mères et faites l’année précédente sous serre. La croissance des plantes a été assurée dans des conditions équivalentes à celles de l’expérimentation. Les plantes ont été initialement cultivées toute une saison de végétation sous serre, dans le système de culture en solution recyclée et dans des pots cylindriques et en PVC de 10L qui ont été remplis de perlite (substrat chimiquement neutre, sans capacité d’échange cationique et à bonne capacité de rétention en eau). En fin de période de végétation et à partir du 15 octobre 2011, les jeunes arbres ont été transférés à l’extérieur de la serre avec une isolation faite au niveau des pots avec de la pouzzolane afin de limiter les échanges thermiques entre l’atmosphère et le
Matériels et méthodes
11 système racinaire pendant l’hiver et donc, en partie, pour limiter les effets du gel. Le stockage hivernal en extérieur a alors permis de lever naturellement la dormance des bourgeons. Après cette période de stockage les arbres ont été replacés sous serre, (7 Février 2012) pour engager les expérimentations. Elles ont été faites en système de culture en solution nutritive recyclée car ce système permet de maîtriser l’environnement ionique des racines. Il permet d’élaborer précisément des cinétiques d’absorption des éléments minéraux, et d’appliquer des techniques de marquage isotopique qui donne accès aux calculs de bilans de flux élémentaires (plus spécifiquement l’azote dans ces essais).
L’hiver 2011-2012 (annexe 1) a été particulièrement doux jusqu’en début février puis les températures ont chuté brutalement avec une phase de fort gel (mini-16°C). Pour limiter de possibles conséquences du gel, les plantes ont été rentrées sous serre et stockées hors gel en serre froid pendant 6 jours. Ensuite en conservant des températures froides (5°C nuit, 10°C jour), les plantes ont été placées sur les dispositifs de culture en solution recyclée et alimentées avec une solution nutritive (annexe 2) sans azote (6 arrosages par jour de 45 min, chacun). Cela afin d’homogénéiser les environnements ioniques racinaires au niveau de chaque plante. Après cette phase finissant l’acclimatation des plantes, la température de la serre a été augmentée pour démarrer les essais en nutrition minérale (10°C nuit et 15°C jour). Les fréquences d’arrosage (6 par jour de 45 min) ont été conservées pendant toute la durée des expériences.
2. Caractérisation initiale des arbres et sélection de lots homogènes
Les expériences ont été de courte durée (environ 2 mois) car elles ne concernent que la phase de transition entre la dormance et le départ de croissance des jeunes pousses au printemps. Afin d’augmenter la sensibilité pour l’analyse des résultats, les plantes ont été sélectionnées parmi une petite population de 36 scions hivernés pour constituer 5 lots de 5 plantes rendus le plus homogène possible. Pour cela toutes les plantes ont été caractérisées par leur hauteur et le volume de leur scion. L’élancement des scions a alors été restitué avec la détermination du volume qui fait appel à deux troncs de cône superposés et de hauteur égale pour chacun. Les diamètres des scions nécessaires aux calculs ont été mesurés deux fois à trois niveaux (bas, milieu et haut). Les arbres ont alors été sélectionnés de telle sorte que la variabilité biologique soit répartie de manière uniforme dans les séries (Test de Levene, pval=0.98) mais également à l’intérieur d’une même série (Test de Shapiro et Wilk, 0.45<pval<0.91). Les plantes mises en essais avaient ainsi une hauteur moyenne de 200 +- 10 cm et un volume moyen de 120 +- 20cm3.
Figure 4 : dispositif expérimental montrant les peupliers installés sur les dispositifs de culture en solution recyclée.
Figure 5: protocole expérimental reposant sur un marquage de chasse (15N) utilisé présentant
les différents traitements appliqués. Le protocole utilisé repose sur l’étude de Suraphon Thitithanakul (thèse réalisée au PIAF, 2012)
Matériels et méthodes
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3. Dispositif expérimental
L’objectif de cette expérimentation est de quantifier grâce à l’azote nitrique marqué au 15N, l’effet de l’apport de nitrate avant le débourrement, en particulier sur la qualité de la jeune pousse, et de préciser alors le devenir de cet azote absorbé. L’apport d’azote marqué est effectué suffisamment longtemps avant le débourrement pour qu’il soit nettement discriminé de l’azote non marqué et absorbé après le débourrement. Dans cette étude concernant la transition entre « dormance » et « reprise de croissance », la première phase a durée 16 jours et la deuxième, concernant l’étalement et la croissance des feuilles, a durée 10 jours. Pour comparer l’absorption d’azote à sa non absorption, le dispositif expérimental (figure 4) a consisté à traiter et récolter 5 lots de 5 plantes chacun conduit sur des systèmes de culture en solution nutritive recyclée (figure 5) : (I) un premier lot pour déterminer les caractéristiques biométriques (architecture et biomasse) et l’état des réserves azotées et carbonées des plantes au départ des expériences ( récolte du 22/02) , (II) deux lots pour traiter d’une nutrition sans azote (contrôle) et (III) deux lots pour traiter de l’apport d’azote. Les lots mis en culture, avec ou sans azote, ont été récoltés d’une part quelques jours (récolte du 8/03, 10 jours) avant le débourrement et d’autre part après une période de croissance limitée (récolte du 29/03, 10 jours) qui constitue aussi la fin de la partie expérimentale. Les dynamiques d’absorption cumulées du nitrate ont été élaborées par la mesure des volumes de liquide présent dans les réserves de solution nutritive et les prélèvements d’échantillon pour la détermination au laboratoire de la détermination des concentrations ioniques (Chromatographie ionique Metrohm avec colonnes de séparation : Metrosep C 3 (cations) et Metrosep A Supp 4 (anions)). Ces mesures ont été effectuées quotidiennement pendant toute la durée des essais.