Une valeur moyenne par dispositif par site a été calculée. Nous avons mesuré le poids de la biomasse racinaire fine dans le dispositif, que nous avons divisé ensuite par le volume de sol
contenu dans le cylindre (variable en fonction de la compaction du matériel dans le dispositif et du diamètre des carottes de sol indigène). Nous avons ensuite calculé la moyenne des valeurs pour les dispositifs des trois distances à chacun des plants (3 par sites). La valeur obtenue tenait donc compte en partie de l’hétérogénéité spatiale au sein de la plantation et au sein des rangs. L’extrapolation de la biomasse de racines fines à l’échelle de l’hectare à été calculée mais doit être considérée à titre indicatif seulement puisque l’hétérogénéité de la production de racines fines dans le sol est très grande.
3.2 Analyses des racines
Pour répondre adéquatement aux questions permettant d’atteindre les objectifs du projet, nous avons dû collecter une série de données sur la biomasse racinaire ligneuse, la biomasse racinaire fine ainsi que des données environnementales associées aux différents sites et a des placettes spécifiques.
3.2.1 Analyse de carbone et d’azote sur la biomasse
Nous avons préparé une première série de tests à partir desquels les racines ont été analysées à raison d’un plant par site et compartimentées par profondeurs, diamètres racinaires, plants et sites. Ces compartimentations étaient ensuite testées pour justifier leur utilisation comme variable permettant de discriminer statistiquement les concentrations de C et de N. Avec les classifications jugées efficaces pour compartimenter la biomasse en fonction de sa concentration en C et en N, nous avons effectué une deuxième vague d’analyses pour obtenir, cette fois, les contenus en C et en N pour 3 plants par site.
Un sous-échantillon de racines finement broyées de chaque compartimentation était préparé pour les analyses de C et de N avec une réplication pour chaque 10 échantillons pour s’assurer de la constance des mesures. Un échantillon contrôle de l’institut national des standards et de la technologie (NIST) était également ajouté à chaque 10 échantillons comme contrôle de qualité. Des échantillons de 10 µg étaient placés dans une cupule d’étain et traités avec un analyseur de C et N total de marque Shimadzu TOC 5000A procédant par détection à l’infrarouge suite à une combustion à 700°C sur catalyseur de platine (Roy et al., 2009; Garcia et al., 2005).
Enfin, les valeurs mesurées de concentration en C et en N des divers compartiments des trois plants analysés par site ont été extrapolés aux trois plants échantillonnés restant pour chaque
site pour calculer la réserve de C et de N dans leur biomasse. Pour ce faire, nous avons utilisé les valeurs moyennes de classe diamétrale pour chacun des trois plants analysés en fonction de sa profondeur pour ensuite l’appliquer aux trois plants restants.
En plus de la biomasse et de la réserve de C et de N dans la biomasse, nous avons extrait quelques informations d’ordre topologique. Nous avons calculé le nombre de segments racinaires en faisant la séparation de chaque souche selon la topologie de Ozier-Lafontaine et al. (1999), c'est-à-dire que les racines provenant directement de la souche composent le premier ordre et que l'ordre se prolonge, en suivant le plus gros diamètre, jusqu’à l’apex de la racine. Lorsqu’un embranchement survient sur une racine de premier ordre, l’embranchement de la racine ayant le plus faible diamètre à la base devient une racine de deuxième ordre, et se poursuit comme deuxième ordre en suivant le diamètre supérieur jusqu’à l’apex. Les racines s’embranchant d’un deuxième ordre deviennent alors des racines de troisième ordre. Le nombre de segments racinaires représentant des ordres 1, 2 ou 3 sur chaque souche a été compilé et la quantité moyenne de segments racinaires par souche a été notée à chaque site. Enfin, la longueur racinaire totale d’une souche par site a été calculée en additionnant les longueurs de chacun des segments racinaires (erreur de plus ou moins 10 cm par segment). Ces variables permettent de bien décrire la topologie racinaire des souches.
3.2.2 Modélisation de la biomasse racinaire perdue à l’échantillonnage
La biomasse racinaire des souches échantillonnées a dû être amputée de plusieurs racines à long défilement excédant le volume de sol excavé. Pour aider à mieux estimer la production racinaire des sites, deux placettes par site ont été excavées sur les sites ABI, SJPJ, STR et HTG qui ont été choisis parce qu’ils couvrent la plus grande variabilité dans le dispositif expérimental. Chacune de ces placettes comprenaient un volume de sol d’environ 0,3 m3 (1
m2 sur une profondeur de 0,3 m). Grâce à ces placettes, nous avons pu obtenir une mesure
plus juste de la biomasse racinaire produite sur une unité étalon de sol de volume connu. La quantité de biomasse obtenue sur ces sites était donc plus proche de la réalité que les souches excavées à chacun des sites puisqu’elle tenait en compte toute la biomasse récupérée dans une unité de sol connue. Ces biomasses ont donc servies à modéliser la relation entre le diamètre au collet des souches et la biomasse racinaire (Niiyama et al., 2010; Enquist, 2002) de ces placettes témoin. On se sert du diamètre au collet (D0) plutôt que
racinaire des arbres matures. Selon Niiyama et al, (2010), pour de plus petits arbres ou des arbustes tel que le saule, le diamètre mesuré aux positions plus basses (D0) est mieux
indiqué pour évaluer la production racinaire que le DBH. De plus, à cause du port de l’arbuste et des recépages fréquents de la biomasse, le DBH était impossible à obtenir pour le saule. Le diamètre au collet de chacune des souches a donc été mesuré avec un vernier électronique de marque Delcast avec une précision de 0,02 mm. La relation allométrique entre le diamètre au collet des souches et la biomasse excavée dans les placettes de 1 m2 a pu être testée.
L’équation de cette régression linéaire simple a permis d’estimer la biomasse des arbres sur les sites où on a extrait la souche uniquement à partir de leur diamètre au collet.
3.3 Analyse des sols
Les données physicochimiques associées à cinq placettes de sols sur chacun des huit sites (n=40) ont été produites à l’été 2012 et étaient préalablement fournies par l'équipe de recherche. Nous avons sélectionné un ensemble de variables de sol reconnues comme ayant une influence documentée sur la productivité racinaire du saule (Ens et al., 2013).
A) Densité
La densité apparente a été mesurée sur le terrain par l’insertion de cylindres métalliques dans le sol à 12,5 cm de profondeur (soit à l’intérieur de l’horizon Ap où le sol est labouré, d’environ 25 cm d’épaisseur). Le volume de sol récolté dans le cylindre était ensuite pesé à sec (chauffé à 65°c jusqu’à poids constant). La masse de sol était divisée par le volume de l’intérieur du cylindre pour obtenir la densité du sol (g/cm3).
B) pH
La mesure du pH du sol s’est effectuée dans un extrait à l’eau déionisée avec un ratio sol:solution de 1:2 pour les horizons minéraux et de 1:10 pour les horizons organiques. Une période de brassage des extraits d’une durée de 30 minutes, suivie d’un repos de 30 minutes, a été administrée pour permettre de bien mettre en contact la solution avec le sol (Hendershot et al., 2008). Un pH-mètre de marque Fisher Scientific Accumet équipé d’une électrode combinée en verre a été utilisé pour réaliser les analyses de pH.
C) Granulométrie
Un prétraitement a été administré à plusieurs échantillons de sol pour détruire la matière organique (MO) et les oxydes secondaires pour éviter les interférences lors de l’utilisation de l’analyse granulométrique par diffraction laser. Les échantillons de Roxton Pond dont la teneur en MO surpassait le seuil de 60% ont été traités par perte au feu en les chauffant durant 18 h à 550°C. Les échantillons ont été traités à l’eau de javel pour confirmer que l’entièreté de la MO était bien détruite. Les échantillons de Boisbriand, Mont-Laurier et St- Jean-Port-Joli (Perte au feu >7%) ont également été traités à l’eau de Javel (pH 8) par trempage d’une heure à 25°C, suivis d’une centrifugation à 500 g pour 15 minutes. Ils ont enfin été rincés à l’eau.
Pour détruire les sesquioxydes des échantillons de sol, un traitement avec 20 ml de citrate- bicarbonate et 0,8 g de dithionite chauffé 15 minutes au bain-marie (75°c) a été employé. Nous avons ensuite centrifugé les échantillons à 400 g pour 15 minutes pour ensuite les rincer à l’eau. Un rinçage final à l’acétone a permis de réduire la quantité d’eau, suivi d’une seconde centrifugation de 400 g pour 15 minutes avant de sécher l’échantillon à l’incubateur à 45-50°C. L’échantillon nettoyé et séché était ensuite broyé avec un mortier d’agate. Un minimum d’un gramme a été tamisé (<2mm) par échantillon pour l’analyse.
Granulométrie Laser
La granulométrie a été établie grâce à une analyse par diffraction laser. À chaque site, un échantillon de la fraction fine a été analysé pour les classes granulométriques suivantes : sables (2 mm à 0,05 mm), limons (50 µm à 2 µm) et argiles (< 2 µm). Une quantité de 0,2 à 0,6 g d’échantillon a été prélevé et soumise à l’analyseur laser de tailles de particules Horiba Partica LA-950. Une période d’approximativement 20 secondes sous l’ultrason a été utilisée pour séparer les agrégations restantes, mais cette période pouvait varier en fonction de la teneur en argile de l’échantillon. La mesure a été prise après la sonication et enregistrée numériquement. Des triplicatas ont été produits pour chaque échantillon et une moyenne en a été extraite. Les contrôles de qualité indiquaient un recouvrement oscillant entre 92 et 118%, ce qui est acceptable.