Production de racines fines : Carotte de sol indigène

Un échantillonnage portant sur la production de racines fines était requis en complément de l’échantillonnage de la biomasse racinaire ligneuse par l’excavation de souches entières. En effet, une proportion importante de la biomasse de racines fines ainsi qu’une partie des racines ligneuses qui sont arrachée à la souche sont perdues dans le processus d’excavation des souches.

La productivité des racines fines peut également être liée à des facteurs environnementaux différents que ceux associés à la productivité racinaire ligneuse. Un échantillonnage séparé a

ainsi permis de faire ressortir les différences entre les deux types de racines. De là, l’échantillonnage de la biomasse racinaire fine à donc deux objectifs 1) estimer la quantité de racines perdues et 2) comparer le rôle des facteurs environnementaux sur la production de deux types (ligneuses et fines) de racines.

Plusieurs méthodes existent pour échantillonner la biomasse des racines fines. L’un des dispositifs les plus communément répandus pour l’estimer est le carottage séquentiel (carottage systématique d’une surface pour mesurer la production de biomasse de racines fines de celle-ci). Cette méthode, bien que simple d’exécution, ne permet pas d’adéquatement mesurer la production racinaire pour une période de temps donnée. Selon les analyses comparatives menée par plusieurs auteurs (Publicover & Vogt, 1993; Vogt et al., 1998; Hendricks et al., 2006), une méthode produisant des résultats plus rapprochés de la réalité est l’implantation de minirhizotrons. Ces tubes transparents implantés dans le sol, permettent de mesurer la croissance racinaire avec un suivi temporel par la prise de photographies de l’intérieur du tube au fil de la saison de croissance. Cette méthode, bien qu’efficace et éprouvée, nécessite une période d’implantation et d’acclimatation des dispositifs et des visites fréquentes sur les sites. Dans le cadre de ce projet, un échéancier court ne nous permettait pas d’utiliser cette méthode. Enfin, la méthode des carottes de sol indigène permettait, elle, de mesurer, pour une saison de croissance, la production racinaire fine de placettes sélectionnées. Cette technique est similaire au carottage séquentiel mais utilise, en début de saison de croissance, un sol exempt de racines (tamisé lors de l’implantation) comme temps référence. En fin de saison, un échantillonnage doit être mené sur la carotte d’origine pour obtenir la biomasse de racines fines ayant cru à l’intérieur du dispositif en une saison de croissance. On calcule, pour le volume défini, la quantité de biomasse racinaire produite par unité de temps (Steingrobe et al., 2001). La méthode présente, toutefois, certaines limitations associées à la variation du taux de mortalité des racines pendant la saison. Une fraction des racines s’étant développée dans le dispositif au fil de la saison de croissance aura eu le temps de mourir et se décomposer causant un biais négatif possiblement significatif. Il s’agit toutefois de la méthode présentant le plus d’avantages dans le contexte de ce projet de recherche. La rapidité d’implantation des dispositifs, la résolution temporelle à l’échelle d’une année de croissance et la possibilité d’obtenir une valeur de biomasse par volume unitaire de sol en font la meilleure méthode disponible pour cette étude.

L’installation de carottes de sol indigène (ingrowth cores) sur cinq des huit sites a été menée durant l’été 2013 sur trois plants par site et à trois distances par plants. Les cinq sites ont été

choisis pour couvrir le plus grand gradient climatique possible parmi les sites et ainsi bien représenter la variation de productivité au sein des sites. Les sites de Abitibi, Mont-Laurier, Laval, Saint-Roch et Saint-Jean-Port-Joli ont ainsi été choisis. Il est à noter que des informations microclimatiques ont également été collectées sur ces cinq sites, ce qui a permis de mettre en lien le microclimat de chaque placette à sa production racinaire. Les formats des carottes de sol indigène implantées étaient de 7,7 à 7,9 cm de diamètre par 22 cm de profondeur et leurs mailles étaient de 1 mm.

Les carottes de sol indigène ont été positionnées verticalement de façon à couvrir environ les 20 premiers centimètres du profil de sol, zone où la plupart de la biomasse racinaire fine se développe (Heinsoo et al., 2009). La zone où la carotte de sol indigène avait été implantée couvrait presque entièrement le profil jusqu’à la semelle de labour, un horizon compacté sous la zone labourée. On retrouvait sur plusieurs sites cet horizon formé par l’activité agricole avant l’implantation de la culture de saule. La semelle de labour a rendu dans certains cas la pénétration des racines plus laborieuse. Au contraire, le labour a provoqué un changement des propriétés des sols dans les 20 à 30 centimètres, fournissant ainsi de meilleures conditions pour le développement racinaire (ex. densité, fertilisation et taux de Corg plus élevé). L’horizon labouré était celui dans lequel la majorité des racines fines de saules s'étaient développées et celui dans lequel l’échantillonnage devait être fait.

Une sélection aléatoire des plants sur lesquels on souhaitait faire un suivi de la production de biomasse de racines fines a été effectuée parmi les plants avoisinant les stations météorologiques. Ces dernières sont installées également de façon aléatoire au sein des placettes mais en tentant de maximiser le gradient intra-plantation (éloignées les unes des autres). Nous avons donc installé trois carottes de sol indigène pour chaque plant étudié. Un premier était positionné à 10 cm du plant, un deuxième à 30 cm du plant, et le dernier à 60 cm du plant de façon à couvrir l’ensemble de l’espace compris entre le plant et la moitié du rang et ainsi produire une valeur moyenne de ceux-ci. Selon Heinsoo (2006), toutefois, la distance au plant n’est pas significativement liée à la production de biomasse. Sur un même plant, les dispositifs couvrant les trois distances étaient positionnés en diagonal du plant de façon à ne pas obstruer la croissance dans un axe préférentiel menant à des sous-estimations des quantités de racines se développant dans les deux carottes de sol indigène les plus éloignés du plant. Les dispositifs ont été excavés à la fin de la saison de croissance et ont ensuite été triés à l'état humide pour faciliter l’extraction des racines du substrat. Ce faisant, une attention particulière a été portée à retirer les racines de graminées, facilement identifiable, qui auraient

pu pousser au travers du dispositif afin de ne conserver que les racines de saule. Enfin, les racines extraites du volume trié ont été lavées à l’eau courante, séchées à 65°C jusqu’à poids constant, puis pesées. Elles ont été broyées en une fine poudre pour ensuite doser les contenus en C et en N. Nous avions ainsi, pour les échantillons récoltés après une saison de croissance (de avril à octobre), des valeurs calculées en masse de racines fines produites par dispositif par saison de croissance (g / carotte de sol indigène / saison de croissance).