Une approche fonctionnelle pour l'estimation des taux de décomposition racinaire et flux de carbone associés contribution à l'estimation du potentiel de séquestration du carbone dans les sols agroforestiers

摘要

Dans un contexte de changement climatique et d'augmentation des teneurs en gaz à effet de serre, notamment du CO2 atmosphérique, il est crucial que les efforts de recherche soit ciblés sur les composantes encore peu connues du cycle du carbone (C). Notamment, les flux de C depuis les racines vers le sol, dont les généralisations sont encore très limitées, proviennent de 3 mécanismes : la respiration des racines, la rhizodéposition pendant la vie des racines (sécrétions racinaires, desquamation) et leur décomposition. Or les taux de décomposition des racines, et plus spécifiquement des racines fines, partie la plus active des systèmes racinaires, sont une composante encore peu connue mais importante des cycles de C terrestres. En effet, bien que la biomasse végétale souterraine représente souvent plus de la moitié de la biomasse végétale totale de l'écosystème, seulement 2% des études traitant du processus de décomposition portent sur les racines. Une meilleure compréhension des composantes racinaires des flux de C dans les sols pourrait permettre une optimisation de la séquestration de C dans les sols, notamment dans les sols agricoles, qui ont perdu environ la moitié de leur teneur en C par les changements d'utilisation des terres. L'objectif général de ce projet est de mieux appréhender les capacités de séquestration de C dans les sols agricoles, à partir d'une approche comparative utilisant les traits racinaires des espèces qui composent ces agrosystèmes. Plus précisément, cet objectif présenté dans un contexte de marché international du C, pourrait permettre de fournir une motivation économique aux cultivateurs pour planter des arbres dans leurs champs, et ainsi favoriser leur transition vers des systèmes agroforestiers (association d'arbres et de productions agricoles annuelles). Dans un premier temps, pour un suivi dynamique et in situ des processus racinaires, une méthode non invasive et non destructive d'estimation de la biomasse du système racinaire complet d'un individu a été testée. Cette technique par mesure de capacitance électrique est prometteuse car rapide et peu coûteuse. Le peu d'études l'ayant testée utilisaient principalement des plantes poussant en milieu hydroponique ou à base de sable. L'objectif de cette étude était de déterminer le potentiel de cette technique à estimer la biomasse racinaire de 10 espèces de plantes fourragères ou de culture poussant dans le sol et à différents stades de croissance. La relation entre capacitance et biomasse racinaire a été trouvée significative, mais trop faible pour des prédictions fiables. D'autre part, l'effet des interactions racinaires inter- ou intra-individuelles affectent la précision des mesures, et cet effet est d'autant plus marqué que les racines de l'espèces en question sont fines. Dans un deuxième temps, cette étude rapporte les taux de décomposition in situ d'une grande variété d'espèces d'arbres et d'herbacées utilisables en agroforesterie en lien avec leurs traits biochimiques et morphologiques, dans le but de mieux décrire les flux de C des racines vers le sol en s'affranchissant des références taxonomiques. L'accès aux données de pertes de biomasses racinaires peut se faire de manière relativement rapide et sur un large spectre fonctionnel grâce aux traits racinaires initiaux (i.e. mesurés sur des racines intactes) d'une part, mais aussi à partir des taux de décomposition des fractions de C pondérés par leurs proportions respectives. Dans un troisième temps, et pour mieux comprendre cette dynamique de décomposition du C organique racinaire, la dynamique de décomposition des fractions de C a été étudiée, mettant en évidence la décomposition préférentielle de certaines fractions de C facilement assimilables par rapport aux plus récalcitrantes. Les variations observées des taux de décomposition des fractions de C peuvent être prédites assez précisément par les traits racinaires initaux. Finalement, la combinaison des données de dynamique des fractions de C et des proportions de composés récalcitrants vs. facilement assimilables a permis d'obtenir un modèle prédictif précis de perte de C racinaire au cours du processus de décomposition. Les traits racinaires initiaux facilement mesurables ont montré un potentiel très prometteur de prédiction des taux de décomposition racinaires, mais aussi des différentes fractions de C et devraient se révéler utiles dans les modèles généraux de cycle de C du sol, notamment pour leur application aux systèmes agroforestiers.