Mise en oeuvre de carottages de sol et de minirhizotrons pour l'étude à long terme de la réponse des fines racines d'épicéa (Picea abies (L.) Karst.) à l'augmentation de la concentration en CO_2 dans l'atmosphère et la nutrition minérale

摘要

La biomasse racinaire fine de l'épicéa (Picea abies (L.) Karst) se développant en chambres de culture à ciel ouvert sous CO_2 élevé depuis 1987 a été estimée à Vielsalm (Ardenne, Belgique) à l'aide de carottages du sol et par des mesures réalisées avec des minirhizotrons. Quatre niveaux de concentration en CO_2 atmosphérique (700, 580, 470 et 350 μmol center dot mol~(-1) CO_2) ont été considérés, en combinaison avec deux niveaux de nutrition minérale: l'optimum nutritionnel des arbres et l'alimentation minérale naturelle sur le site expérimental. Les premiers carottages du sol ont été réalisés en 1997 pour décrire le système racinaire en place au début de notre étude. Un nouveau carottage a été réalisé à la fin del'expérimentation en 2003. Entre ces deux campagnes de mesures destructives destinées à décrire la distribution spatiale et quantifier la biomasse racinaire dans nos conditions expérimentales, nous avons réalisé deux campagnes d'observation et demesure par minirhizotrons en 2001 et 2002. C'est ainsi que nous avons mis en évidence l'importance des très fines racines, parmi les classes de diamètres classiquement rapportées dans la littérature: ]0--1 mm], ]l-2 mm], ]2--5 mm] et > 5 mm. L'observation régulière de 2.252 racines a montré que plus de 92 % des racines autour des minirhizotrons ont un diamètre inférieur à 0,5 mm et que le maximum de fréquence des diamètres observés culmine à 0,28 mm. Enfin, 2 % seulement des racines observées dans les minirhizotrons ont un diamètre compris entre 1 et 3 mm. Aucune racine visible dans les minirhizotrons n'avait un diamètre supérieur à 3 mm. La biomasse racinaire estimée à l'aide des minirhizotrons sous les concentrations élevées en CO_2 atmosphérique (580 et 700 μmol center dot mol~(-1) CO_2) est au moins deux fors plus grande que sous la concentration en CO2 ambiante (.350 μmol center dot mol~(-1) CO_2). Dans la mesure où ces estimations sont basées sur la longueur racinaire spécifique (SRL), elles sont largement sous-estimées. La distribution de ces racines est plus superficielle sous CO_2 élevé. L'épicéa présente un seul cycle annuel de production des fines racines, qui n'est pas influencé par la concentration enCO_2. L'augmentation de la concentration en CO_2 atmosphérique affecte par contre la ramification racinaire. Sous CO_2 élevé les fines racines sont plus courtes et quatre fois plus ramifiées qu'à la concentration ambiante actuelle. Ces différencesne sont pas confirmées pour les racines de plus gros diamètre et n'ont pas été mises en évidence avec les carottages. L'optimum nutritionnel réalisé dans cette expérimentation a induit un développement racinaire plus ramifié, quel que soit leniveau de concentration en CO_2 atmosphérique.