206 - Les traits racinaires pour rehausser la résilience des agroécosystèmes en contexte de changements climatiques

Le rôle des racines dans le fonctionnement et la résilience des agroécosystèmes

• Communication orale 08 h 40
  Traits fonctionnels des racines : concepts, méthodes et applications
  Florian Fort (l'Institut agro Montpellier)

  L’écologie fonctionnelle est de plus en plus mobilisée dans le cadre d’initiatives de recherche et de développement pour la conception de systèmes agricoles durables et résilients. Cependant, les bases théoriques de cette discipline et les contraintes qu’elles engendrent sont souvent oubliées dans ces processus. Depuis ses origines, l’écologie fonctionnelle s’intéresse aux relations entre les valeurs de traits des organismes et leur adaptation aux contraintes biotiques et abiotiques de leurs habitats. Cette approche permet de classer les espèces relativement les unes aux autres et ainsi de mieux comprendre les patrons de biodiversité à l’échelle de la communauté comme à des échelles globales. Les difficultés d’accès aux racines et de mesure des traits ont longtemps limité notre exploration du compartiment souterrain. Cependant, les développements technologiques et les efforts de recherche ont permis de constituer de larges bases de données de traits dont l’utilisation a fait émerger des axes majeurs de contraintes, l’un relié à la stratégie d’exploration du sol et l’autre relié l’économie des ressources dans la plante. Si ces axes et les traits qui les composent expliquent l’adaptation des plantes aux contraintes environnementales à de larges échelles, le défi de la recherche actuelle est d’évaluer si ces relations se retrouvent parmi les espèces d’intérêt agronomique et permettent la conception d’agrosystèmes mieux adaptés à des environnements contraints et changeants.

• Communication orale 09 h 15
  L’effet du microbiome de la rhizosphère et de la phyllosphère sur la résilience des Fabaceae et Poaceae en situation de sécheresse
  Éliane Bouchard (Université d’Ottawa), Mary-Cathrine Leewis (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Jacynthe Masse (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Marie-Noëlle Thivierge (Agriculture et Agroalimentaire Canada)

  Les Fabaceae et les Poaceae représentent deux groupes fonctionnels importants, dont la productivité est menacée par les perturbations croissantes associées aux changements climatiques, telles que la sécheresse. Considérant le rôle essentiel du microbiome végétal dans la santé et la résilience globale des systèmes culturaux, celui-ci pourrait permettre d’atténuer les effets néfastes de ces perturbations.

  Nous avons synthétisé la littérature autour de deux thèmes : (1) l'effet du groupe fonctionnel végétal (Fabaceae et Poaceae) sur des paramètres du microbiome (diversité, abondance) du sol, de la rhizosphère et de la phyllosphère; et (2) l'effet du microbiome sur la résilience de la plante en situation de sécheresse.

  Nous concluons que le groupe fonctionnel a un effet important sur le microbiome de la rhizosphère et du sol via ses exsudats racinaires, mais un effet plus limité sur celui de la phyllosphère. Les Fabaceae favorisent généralement la diversité et l’abondance microbienne de la rhizosphère et du sol, et l’abondance bactérienne dans la phyllosphère, lorsque comparées aux Poaceae ou aux non-légumineuses. La diversité microbienne du sol semble contribuer à la résilience du microbiome et de la plante à la sécheresse. Cependant, un lien équivalent n'a pas encore été établi pour la phyllosphère. À l’avenir, il sera pertinent d'étudier les effets d’inclure des Fabaceae avec d'autres espèces végétales pour augmenter la diversité microbienne et la résilience des cultures.

• Communication orale 09 h 35
  Caractéristiques de la communauté bactérienne de la rhizosphère des cultures allorhiziques comme le soya
  Thiago Gumiere (Université Laval), Caroline Halde (Université Laval), Carl Lalonde-Haman (Université Laval)

  La composition de la communauté microbienne recrutée par la rhizosphère (CMRR) varie qualitativement selon la source et les conditions d’irrigation, l’espèce végétale cultivée et même le stade de maturation de la rhizosphère. Qui plus est, les fonctions écosystémiques jouées par la composition de la CMRR peuvent aussi changer selon les conditions environnementales de ce microcosme. Même si ces informations suggèrent que le type de pratiques agricoles (conventionnel, biologique, en transition ou en semis direct) doit aussi affecter la composition de la CMRR et les fonctions jouées par celle-ci, il y a une lacune à ce propos dans la littérature. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’effet des pratiques agricoles sur le recrutement de la communauté fonctionnelle microbienne de la rhizosphère de grandes cultures du Québec, tel que Glycine max Les résultats permettront de comparer les pratiques agricoles sur la base de la composition de la CMRR et de sa diversité fonctionnelle. Un aperçu du réseau écologique hypothétique porté par la CMRR de chaque pratique agricole servira de support visuel pour faire le pont entre les différents éléments de la présentation. La portée de cette expérience tient en ce que les fonctions écosystémiques jouées par la CMRR, une fois révélées, pourront servir à guider le choix des politiques agricoles dans une optique de développement durable et de transition écologique.

• Communication orale 09 h 45
  Des souches d’Ensifer meliloti qui améliorent la tolérance au gel de la luzerne : les multiples aspects d’une symbiose efficace
  Patrice Audy (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Annick Bertrand (Agriculture et agroalimentaire Canada), Annie Claessens (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Jean Cloutier (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Emmanuelle D'amours (Université McGill), Solen Rocher (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Philippe Seguin (Université McGill)

  Les périodes de gel sans neige devraient être plus fréquentes en raison des changements climatiques, compromettant la persistance de la luzerne. La symbiose avec des souches de rhizobium tolérantes au froid peut améliorer la capacité à survivre et à croître sous des conditions de stress. L’objectif de ce projet est d'identifier l'association souche/luzerne la plus performante, basé sur le regain de la luzerne après un stress de gel. Six souches d’Ensifer meliloti combinées à 2 populations de luzerne de tolérance au gel contrastée (A-TF0 vs A-TF7) ont été comparées. Les plants ont été cultivés en cabinet de croissance à 21/17ºC, jour/nuit pour 8 semaines, ils ont ensuite été acclimatés au froid (2 semaines à 2ºC et 2 semaines à -2ºC) avant d’être exposés à un stress de gel de -11ºC et remis en croissance à 21/17ºC. Le taux de photosynthèse, la biomasse aérienne, racinaire et des nodules ont été mesurés avant l'acclimatation au froid et 3 semaines après le stress de gel. Après le gel, la population de luzerne A-TF7 sélectionnée pour une meilleure tolérance au gel avait une biomasse aérienne et racinaire de 19 % et de 15 % supérieure à A-TF0. Le regain de la luzerne inoculée avec la souche NRG34 isolée du Nord-Ouest canadien était supérieur à celui avec les autres souches, en lien avec la biomasse des nodules. Nos résultats démontrent que les 2 approches (choix des plantes et choix des souches) sont complémentaires pour augmenter la persistance de la luzerne.

• Communication orale 10 h 35
  Caractérisation de l'assise génétique de l'architecture du système racinaire chez le soja et son rôle dans la résistance aux changements climatiques
  François Belzile (Université Laval), Rahul Chadnani (University of Saskatchewan), Pierre Dutilleul (McGill University), Liwen Han (University of Saskatchewan), Leon Kochian (University of Saskatchewan), Waldiodio Seck (Université Laval)

  Le soja est une culture attrayante à de nombreux égards mais elle est très sensible à la sécheresse, un stress abiotique appelé à augmenter en raison des changements climatiques. Un système racinaire bien adapté pourrait aider à surmonter ce stress. Notre équipe cherche à définir les déterminants génétiques de l'architecture du système racinaire (ASR) chez le soja et à associer ces caractères à la tolérance à la sécheresse mesurée au champ. Des caractères clés de l'ASR ont été mesurés en rhizoboîtes (en 2D) parmi une collection de 137 cultivars. Des locus de caractère quantitatif (QTL) et des gènes candidats associés à l'ASR ont été identifiés par analyse d'association pangénomique (GWAS). Des travaux en cours ont pour but de valider la fonction de ces gènes candidats au moyen de la mutagénèse ciblée (CRISPR/Cas) et de la transformation à l'aide d'Agrobacterium rhizogenes. De plus, nous caractérisons la cinétique du développement racinaire en 2D (culture en pochettes) et l'ASR en 3D au moyen de la tomodensitométrie (CT-scan). Des résultats préliminaires suggèrent que plusieurs aspects de l'ASR sont partagés entre les systèmes en 2D et ceux en 3D. La même collection de cultivars a été caractérisée au champ pour mesurer la tolérance à la sécheresse en comparant le rendement dans des parcelles irriguées vs non-irriguées. À terme, nous souhaitons identifier les déterminants de l'ASR en 2D et 3D qui sont associés à une plus grande tolérance à la sécheresse au champ.

• Communication orale 11 h 10
  L’analyse de traits racinaires de lignées de blé révèle des haplotypes associés à la résistance aux sols acides autour des gènes MATE1B et ALMT1
  François Belzile (Université Laval), Willem C. Botes (Stellenbosch University, South Africa), Vincent-Thomas Boucher-St-Amour (Université Laval), Aletta Ellis (Stellenbosch University, South Africa), Martine Jean (Université Laval), Honoré Tekeu (Université Laval)

  L’acidité du sol est une contrainte mondiale pour la production du blé, car elle induit des carences en nutriments essentiels et la présence de cations d'aluminium toxiques dans la zone racinaire des plantes. Afin de développer des variétés de blé résistantes aux sols acides, une collection internationale de 56 lignées a été évaluée en serre pour la longueur racinaire et l'efflux de citrate racinaire, puis génotypée par la technologie de génotypage par séquençage pour identifier des polymorphismes d’un seul nucléotide (SNP) ainsi qu'au moyen d'amplifications spécifiques des gènes de résistance connus (MATE1B et ALMT1). Une bonne concordance a été notée entre les longueurs racinaires et les valeurs d'efflux de citrate, ce qui a permis d’identifier 18 lignées montrant une forte résistance. L'analyse de 105K SNP, répartis sur l'ensemble du génome du blé hexaploïde, a permis d'identifier trois et deux haplotypes, respectivement, à proximité des gènes de résistance. L'analyse de ces mêmes gènes au moyen d'amplifications de réaction en chaîne par polymérase, a mis en évidence cinq des six variants connus pour ces gènes, dont deux (I, II) étaient rencontrés chez 30 lignées qualifiées de sensibles et trois autres (IV, V et VI) ont été rencontrés chez 24 lignées modérément à fortement résistantes. Parmi les lignées qualifiées de résistantes, trois présentent un allèle caractérisé par la présence d'un élément transposable, lequel est associé avec une grande tolérance aux sols acides.

• Communication orale 11 h 30
  Espace phénotypique aérien et souterrain et productivité d'une culture majeure
  Florian Fort (CEFE/CNRS), Hélène Fréville (INRAE), Taïna Lemoine (CNRS CEFE ECOPAR), Germain Montazeaud (Université de Lausanne), Cyrille Violle (CNRS/CEFE)

  La diversité fonctionnelle joue un rôle primordial dans le fonctionnement et la productivité des écosystèmes. Augmenter la diversité de stratégies écologiques dans les champs apparait comme une piste intéressante pour construire des systèmes alimentaires et agricoles productifs et résilients face aux changements globaux. Dans cette étude, nous avons exploré la variabilité fonctionnelle de 179 lignées de blé dur, Triticum turgidum ssp. durum, ainsi que la structuration de cette variabilité dans un espace multivarié. Pour ce faire, nous avons mesuré en conditions de culture des traits aériens, souterrains et la performance des lignées. Nos résultats mettent en évidence l’existence de deux gradients de stratégies, un gradient d’exploration du sol et un gradient lié à l’acquisition-conservation des ressources. Ces deux gradients sont associés à plusieurs composantes de la performance du blé dur. Par exemple, les génotypes aux racines fines, autonomes pour l’exploration du sol, sont ceux qui vont produire les plus grosses graines. Nos résultats démontrent que l'espace fonctionnel aérien et souterrain de cette espèce cultivée est soumis aux mêmes contraintes que celles observées à des échelles interspécifiques globales. Enfin, nous montrons que la diversité variétale du blé dur englobe une large part de la variation interspécifique en particulier racinaire représentant ainsi une diversité de stratégie écologique essentielle pour le développement d’agrosystèmes plus durables.

Agronomie, agroécologie et agroforesterie : se laisser inspirer

• Communication orale 08 h 35
  Face au stress, la diversité fonctionnelle des plantes limite les pertes de la productivité
  Bérenger Bourgeois (Université Laval), Monique Poulin (Université Laval)

  Les traits fonctionnels permettent d’explorer les mécanismes liant diversité végétale et productivité des écosystèmes et l’ajustement écophysiologique des plantes à leur environnement. Quatre plantes pérennes, soit deux graminées, une légumineuse et une dicotylédone non-légumineuse, ont été cultivées en monoculture ou en mélange de deux, trois ou quatre espèces, placées en serre en conditions de capacité au champ ou d’inondation. Après six semaines, la biomasse aérienne et souterraine de ces plantes a été mesurée ainsi que cinq traits racinaires. L’inondation réduisait la production de biomasse aérienne et souterraine de 60 % à 64 %, cette perte de productivité n’étant ni associée à la richesse en espèces, ni à la richesse en groupes fonctionnels des communautés. À l’inverse, les moyennes pondérées sur la communauté (MPC) des valeurs de traits contribuaient jusqu’à 77 % aux variations de biomasse observée en condition d’inondation. Ainsi, une augmentation des MCP pour la longueur, le diamètre ou le volume des racines favorisait la production de biomasse aérienne et souterraine, tandis qu’une relation négative était observée avec le MCP pour la proportion de racines fines. La diversité fonctionnelle des plantes contribuait donc majoritairement au maintien de la productivité en condition de stress hydrique. Dans un contexte de changements climatiques, diversifier les cultures pérennes sur la base de leurs traits racinaires peut favoriser la résilience des agroécosystèmes.

• Communication orale 08 h 55
  Les associations variétales de riz pluvial, un possible levier pour augmenter les rendements à Madagascar
  Elsa Ballini (SupAgro), Florian Fort (L’Institut agro Montpellier), Delphine Luquet (CIRAD), Jean Benoît Morel (INRAE), Bertrand Muller (CIRAD), Rémi Pelissier (SupAgro), Koloina Rahajaharilaza (Université d'Antananarivo et CIRAD), . Ramavovololona (Université d'Anatananarivo), Cyrille Violle (L'Institut Agro Montpellier), Kirsten Vom Brocke (CIRAD)

  Les systèmes agricoles malgaches sont particulièrement vulnérables aux changements globaux. Une meilleure utilisation de la biodiversité est souvent mise en avant comme une solution pour améliorer la résilience de ces systèmes très contraints. Dans cette étude menée dans les hautes terres de Madagascar, nous avons testé si l’association de variétés de riz pluviaux japonica tropical ayant des traits fonctionnels racinaires contrastés permettait d’améliorer les rendements des cultures et leur résilience aux conditions du milieu. Nous avons cultivé dix variétés en culture pure et en mélanges binaires (45 mélanges) dans des conditions de culture traditionnelles (niveau d’intrant faible, semis en poquet). Pour chaque composante des mélanges, nous avons mesuré le rendement en grain et la biomasse végétative en fin de cycle ainsi que l’impact de la pyriculariose (Pyricularia oryzae). Nos résultats montrent un effet positif des mélanges sur le rendement en grain avec en moyenne 13 % de gain de rendement mais pas d’effet sur la biomasse végétative par rapport aux cultures pures. Il n’y a pas d’effet global des mélanges sur l’incidence de la maladie ; par contre, l’identité des composantes a un effet fort sur les performances de l’association. Nous avons mis en évidence que l’association variétale permet d’avoir une allocation de la biomasse préférentielle vers les grains et peut limiter la propagation des maladies ce qui est particulièrement intéressant dans le cas du riz.

• Communication orale 09 h 15
  Application du spectre économique racinaire pour prédire l'effet du pâturage sur la fonction des prairies humides
  Victory Coffey (The University of Winnipeg), Rafael Otfinowski (The University of Winnipeg)

  Les prairies humides fournissent des services écosystémiques essentiels, notamment la séquestration du carbone, le recyclage des nutriments et la conservation de la biodiversité. Les racines des plantes sont essentielles pour fournir des services écosystémiques dans les sols, mais les compromis entre la croissance et le stockage des ressources dans les racines sont mal compris. Nous décrivons ici le spectre des caractéristiques des racines des plantes dans une prairie humide au Manitoba. Nous testons comment la diversité des plantes à la suite de pâturages affecte les traits et la structure racinaire de plantes dominantes.

  Le pâturage intensif a diminué la diversité des plantes et augmenté l'abondance des plantes annuelles ce qui a entraîné une augmentation de la longueur spécifique des racines et une diminution de leur diamètre moyen. Par contre, les prairies modérément pâturées étaient caractérisées par une plus grande abondance de plantes vivaces aux racines plus denses et plus larges. Bien que nos résultats suivent les prédictions du spectre économique des racines, nous continuons à explorer comment la composition des racines dans les zones pâturées peut augmenter le cycle du carbone et des nutriments.

  Avec les changements climatiques, les prairies sont de plus en plus valorisées. Notre recherche explore comment les racines des plantes peuvent affecter la fonction des sols et contribuer aux efforts de la gestion durable des prairies naturelles au Canada.

• Communication orale 09 h 35
  Croissance racinaire du maïs fourrager favorisée par les cultures fourragères pérennes en rotation
  Denis Angers (Agriculture Canada), Gilles Bélanger (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Martin Chantigny (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Caroline Halde (Université Laval), Émilie Maillard (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Kassandra Pelletier (Université Laval), Marie-Noëlle Thivierge (Agriculture et Agroalimentaire Canada)

  L’utilisation de plantes fourragères pérennes dans les rotations de cultures possède de nombreux avantages agronomiques. L’effet des rotations est souvent mesuré sur les parties aériennes des cultures et sur le sol. Le système racinaire joue toutefois un rôle majeur dans la productivité des cultures. En 2021, le développement racinaire du maïs fourrager a été comparé à l’issue de trois rotations typiques des fermes laitières de l’est du Canada : (1) cinq ans (2016-2020) d’alternance maïs – soya, et cinq années en prairie de graminées (2) avec et (3) sans luzerne. Des cylindres grillagés permettant la croissance racinaire ont été installés dans le sol (0-20 cm) au stade 4 feuilles (V4) du maïs et retirés à l’anthèse (R1). Les racines ont été lavées et numérisées, et les images analysées avec le logiciel WinRhizo (Regent Instruments). La densité racinaire (cm cm^-3 de sol), la vitesse d’élongation (cm jour^-1) et le gain de biomasse (g jour^-1) des racines du maïs ont été respectivement 2,08 (P = 0,01), 2,11 (P = 0,02) et 1,18 (P = 0,03) fois plus grands pour les rotations avec cultures pérennes (2-3) par rapport à celle avec cultures annuelles (1). Pour la rotation avec les graminées pérennes seules (3), la densité racinaire du maïs était 0,77 (P = 0,03) fois plus élevée que pour le mélange avec luzerne (2). En améliorant la croissance racinaire du maïs, les plantes fourragères pérennes contribuent à la résilience des systèmes culturaux.

• Communication orale 10 h 25
  Traits racinaires du soya en situation de restriction de la pluie dans un système agroforestier
  Pierre-Luc Chagnon (Université de Montréal), Alain Cogliastro (Université de Montréal), Geneviève Gagné (UQO - Université du Québec en Outaouais), François Lorenzetti (Université du Québec en Outaouais), David Rivest (Université du Québec en Outaouais)

  L’implantation de systèmes agroforestiers dans un champ agricole peut rapidement générer des interactions souterraines complexes entre les arbres, les cultures et les communautés de champignons mycorhiziens. Davantage de connaissances doivent être acquises pour comprendre ces interactions en situation de limitation de l’eau. L’objectif de cette recherche est d’étudier les impacts d’un système agroforestier intercalaire (50 arbres ha^-1, 8 ans) et de la diminution de la pluie sur la dynamique de croissance des racines du soya, leur nodulation et leur colonisation par des champignons mycorhiziens arbusculaires. Nous avons mesuré la longueur de racines par classe de diamètres (0-0,5 mm; 0,5-1 mm et de 1 mm et plus) à trois profondeurs dans le sol (0-10 cm; 10-20 cm et 20-30 cm). Nous avons installé des dispositifs d’interception de la pluie dans la moitié des parcelles à trois distances des rangées d’arbres (4, 12 et 20 m) et dans des témoins agricoles et nous avons taillé les racines de la moitié des arbres de chaque bloc expérimental. Nos résultats suggèrent une augmentation de la longueur de racines de soya dans l’horizon entre 20-30 cm en situation de diminution de pluie. Nous avons observé une augmentation de la production de racines du soya dans les parcelles où les racines des arbres avaient été cernées. Nous avons observé un taux élevé de mycorhization dans toutes les parcelles.

• Communication orale 10 h 45
  Plasticité des traits racinaires des arbres en milieux ouverts : implications pour l’agroforesterie ?
  Jacques Brisson (Université de Montréal), Pierre-Luc Chagnon (UdeM - Université de Montréal), Vlad Parasquive (Université de Montréal)

  L’agriculture conventionnelle contribue à diminuer les stocks de carbone dans le sol. L’implantation d’arbres en milieu agricole favorise la stabilisation de ces stocks de carbone. Ceci est en partie dû au fait que les arbres possèdent des traits racinaires ralentissant la décomposition de leur litière. Or, ces traits racinaires peuvent répondre de façon plastique à différents paramètres environnementaux, ce qui rend difficile toute projection sur la vitesse de décomposition des racines des arbres dans différents sols agricoles. On pourrait entre autres s’attendre à ce que les traits racinaires des arbres changent en fonction de la densité en champignons mycorhiziens dans le sol : une plante rencontrant peu de champignons mycorhiziens devrait déployer une stratégie de prospection autonome plus efficace, avec plus de racines fines pour pallier au manque de symbiotes mycorhiziens. Nous avons testé cette hypothèse en évaluant les traits racinaires de deux essences ligneuses, le chêne rouge et l’érable rouge, dans des milieux où la disponibilité de leurs champignons mycorhiziens respectifs était variable. Tel qu’attendu, les arbres poussant dans un milieu contenant peu de symbiotes mycorhiziens déployaient une stratégie de prospection autonome misant sur des racines fines et ramifiées. Il sera donc important d’intégrer ces connaissances dans les futures études liant les traits racinaires des arbres au cyclage du carbone et des nutriments en agroforesterie.

• Communication orale 11 h 05
  Suivi sur 5 ans de la biomasse racinaire des prairies & implications pour la résilience de l’agroécosystème
  Denis Angers (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Gilles Bélanger (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Martin Chantigny (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Annie Claessens (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Florian Fort (Institut Agro Montpellier), Caroline Halde (Université Laval), Stéphanie Houde (Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA)), Chantal Lachance (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Mélanie Perreault Gagnon (Université Laval), Marie-Noëlle Thivierge (Agriculture et agroalimentaire Canada), Mireille Thériault (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Gaëtan Tremblay (Agriculture et Agroalimentaire Canada), Anne Vanasse (Université Laval)

  Les bénéfices écosystémiques liés aux prairies, et largement associés à leur système racinaire, sont rehaussés lorsque celles-ci sont maintenues de 3 à 6 ans. À partir de deux expériences (Projet A et B) réalisées au Québec, l’objectif était de comprendre comment évolue la biomasse racinaire des prairies sur une durée de 5 ans. Le Projet A comparait des prairies de graminées 1) fertilisées avec de l’azote minéral, 2) du lisier de bovins ou 3) en mélange avec de la luzerne. Le Projet B comparait la luzerne pure (M0) et quatre mélanges luzerne-graminées (M1 à M4). Chaque projet comportait quatre blocs aléatoires complets. La biomasse racinaire a été mesurée par carottage pour les horizons de sol de 0-15, 15-30 et 30-45 cm. Pour le Projet A, la biomasse racinaire a augmenté pendant les 5 ans pour tous les traitements dans l’horizon 30-45 cm, et pour les traitements 1 et 3 dans le profil complet et l’horizon 0-15 cm. Pour le Projet B, la biomasse racinaire a augmenté entre les années 1 et 3 seulement. Une biomasse racinaire plus élevée a été mesurée dans le mélange M2, comprenant luzerne, fléole des prés et fétuque élevée, pour le profil complet. L’augmentation relative de la biomasse racinaire entre les années 1 et 5 a été la plus élevée dans l’horizon profond 30-45 cm (173% à 182%) par rapport à 15-30 cm (34% à 82%). Ces racines profondes jouent un rôle clé dans la résilience en assurant un accès à l’eau souterraine et contribue particulièrement à la séquestration du carbone.

• Communication orale 11 h 25
  Contribution racinaire des cultures de couverture annuelles dans les systèmes de culture intensifs
  Samuel Gagné (Université Laval), Caroline Halde (Université Laval), Stéphanie Lavergne (Dalhousie University), Marie-Noëlle Thivierge (Agriculture et Agroalimentaire Canada)

Méthodes d’étude des traits racinaires : vers un partage de l’expertise et de l’équipement

• Communication orale 08 h 35
  Comment les racines des plantes influencent-elles la matière organique du sol ?
  Alison Munson (Université Laval), Vincent Poirier (UQAT - Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue), Catherine Roumet (Centre national de la recherche scientifique)

  Les racines des plantes contribuent de manière substantielle à la formation de la matière organique du sol (MOS), mais on ne sait toujours pas comment elles en influencent les mécanismes. En révisant la littérature sur l'écologie fonctionnelle des plantes et la science du sol, nous avons identifié 18 traits racinaires influençant les mécanismes de récalcitrance à la décomposition, d’occlusion dans les agrégats et d’interactions organo-minérales qui stabilisent la MOS. Les caractéristiques augmentant la récalcitrance des racines favorisent la stabilisation à court terme, mais celles qui réduisent la récalcitrance stabilisent la MOS à long terme par réaction des produits microbiens avec les surfaces minérales. Certains traits chimiques, symbiotiques et architecturaux favorisent la micro- et la macroagrégation. La distribution en profondeur des racines contrôle la stabilisation de la MOS dans les horizons profonds du sol; lorsque les racines atteignent ces horizons, d'autres traits influencent les interactions organo-minérales. Cette revue souligne la nécessité d'évaluer la décomposition des racines et la stabilisation du carbone racinaire de manière concomitante à long terme, en considérant simultanément la qualité de la litière racinaire, les produits microbiens et les propriétés de la matrice sol. Les informations colligées pourraient servir à évaluer le potentiel des espèces et des cultivars à promouvoir la stabilisation de la MOS d’après leurs caractéristiques racinaires.

• Communication orale 09 h 05
  Restauration écologique des sols: Quelles alternatives ?
  Michel Brossard (Institut de recherche pour le développement, France), Jean Luc Chotte (Institut de recherche pour le développement, France), Weldenson Dorvil (Université d'État d'Haïti), Hérauld Museau (Campus Henry Christophe de l'Université d'État d'Haïti de Limonade)

  L’agriculture fait face à plusieurs défis: produire une alimentation saine et suffisante, limiter son empreinte écologique et s’adapter aux changements globaux. Les sols, support de nos productions, réservoir d’eau, de nutriments et de biodiversité, doivent être gérés durablement. Le but de cette proposition de communication est de documenter les effets réels des traits racinaires dans la restauration écologique des sols en dévoilant les avancées de la recherche sur le fonctionnement des systèmes racinaires. Les racines sont considérées comme des agents de liaison temporaires favorisant le fonctionnement naturel d’un agroécosystème et sa capacité de résilience. Leur présence dans un sol augmenterait la stabilité des macro‐agrégats. Leurs effets sur l'agrégation des sols consistent à : enchevêtrer et lier les particules du sol en macro‐agrégats stables; fournir des résidus organiques décomposables dans le sol et de la nourriture aux animaux du sol; contribuer à la présence d’une communauté microbienne dans la rhizosphère; libérer des cations polyvalents et augmenter les concentrations d’ions en solution. Ainsi, pour répondre à l’objectif fixé, une synthèse des résultats sera présentée en nous basant sur des leviers disponibles dans la littérature scientifique. L’accent sera surtout mis sur les mécanismes liés à la gestion durable des cultures et des sols.

• Communication orale 09 h 15
  Effet inhibiteur d’un lixiviat de biomasse racinaire du pâturin des prés sur la germination de graines de luzerne et de lotier corniculé
  Dalel Abdi (.), Carole Lafrenière (Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue), Achref Meddeb Slama (UQAT - Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue), Vincent Poirier (Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue), Marie-Noëlle Thivierge (Agriculture et Agroalimentaire Canada)

  L’introduction de légumineuses dans un peuplement de graminées existant est une pratique largement utilisée visant l’amélioration des pâturages dégradés. Cependant, un mauvais établissement de la luzerne et du lotier dans un vieux pâturage de pâturin des prés à la ferme expérimentale de l’Université de Guelph située à New Liskeard (ON) a conduit à se poser la question s’il existe un effet inhibiteur du pâturin sur la germination des légumineuses introduites. Le lixiviat de la biomasse racinaire du pâturin a été préparé en ajoutant 1000 mLd’eau distillée à 100 g du matériel séché et broyé avec une agitation pendant 24 h pour avoir un extrait de 10 %, ensuite dilué à 5 %. Des graines de trois cultivars de luzerne et de lotier ont été mises à germer dans des boites à pétri et maintenues humides en utilisant l’extrait de biomasse racinaire dilué à 5 % ou un témoin (0%, eau distillée). Les résultats ont montré que la dilution de l’extrait racinaire engendre une diminution du taux de germination. La germination du lotier devient presque nulle sauf pour le cultivar Leo. Le taux d’inhibition de la germination est ainsi plus important pour les cultivars de lotier que de luzerne, à l’exception du cultivar de luzerne CRS1001. Ce test de germination suggère qu’il existe un effet inhibiteur du lixiviat de la biomasse racinaire du pâturin sur la germination de graines des légumineuses introduites. Cet effet inhibiteur pourrait expliquer le mauvais rétablissement de ce vieux pâturage.

• Communication orale 09 h 25
  La restitution de résidus d’abattage permet-elle d’améliorer la prospection et la croissance des racines fines d’hévéas en début de rotation ?
  Julia Denier (SADEF), Frédéric Gay (CIRAD), Christophe Jourdan (CIRAD), Philippe Malagoli (Université Clermont-Auvergne), Thibaut Perron (CIRAD), Vivien Sarazin (SADEF)

  L’objectif de cette étude porte sur l’effet de la gestion des résidus d’abattage sur l’aspect structurel des racines fines dans des plantations d’hevea brasiliensis en Côte d’Ivoire. Plus spécifiquement, il s’agit de savoir si l’apport de résidus d’abattage stimule la prospection des racines fines d’hévéas en début de rotation. La phase immature, qui s’étend de 0 à 6 ans, se caractérise par une croissance rapide du peuplement et un besoin élevé en nutriments lié à une forte accumulation dans la biomasse à cette période. L’impact des résidus d’abattage a été étudié sur la biomasse des RF selon deux traitements : (1) uniquement de la légumineuse (témoin) (2) légumineuse + résidus d’abattage. Les biomasses de RF ont été quantifiées à l’aide de tarières, extrapolées au quart de Voronoï de l’arbre, par profondeur et par distance à l’arbre. Les résultats ont démontré que la présence des résidus d’abattage favorise une prospection racinaire des RF significativement supérieur sous l’andain à 2 m de l’arbre et à 1m de profondeur, par rapport au traitement témoin. Ce résultat est confirmé par la cartographie racinaire du profil de sol « Vers l’andain », partant du pivot jusqu’à 3 m de l’arbre sur 1 m de profondeur ; la présence de nutriments issus de la décomposition des résidus a significativement favorisé la prospection racinaire des RF par rapport au traitement témoin, une première étape permettant de se tourner vers une hévéaculture plus résiliente.

• Communication orale 09 h 35
  Restaurer les fonctions du sol et les services de l'agroécosystème grâce aux phytotechnologies
  Jacynthe Dessureault-Rompré (Université Laval)

  Les phytotechnologies ont traditionnellement été considérées comme des outils pour assainir les sols contaminés. Cependant, les phytotechnologies, qui ont été définies comme « l'application de la science et de l'ingénierie pour étudier les problèmes et apporter des solutions impliquant les plantes » vont bien au-delà de la restauration des terres contaminées. Cette revue vise à élargir notre façon de concevoir les phytotechnologies tout en mettant en évidence comment ces technologies vivantes peuvent restaurer, conserver et régénérer les multiples fonctions et services écosystémiques rendus par le sol. En guise d'introduction, les principales problématiques de dégradations des sols dans les agroécosystèmes seront soulignées. Par la suite, l’importance des plantes et de leurs racines vivantes comme moteur de restauration sera passée en revue. Puis, les multiples facettes des phytotechnologies appliquées à la restauration des agroécosystèmes dégradés seront détaillées. De plus, le lien entre l'ingénierie de la rhizosphère et les phytotechnologies sera mis en évidence ainsi que l'importance d'acquérir des connaissances sur le fonctionnement de la rhizosphère pour optimiser les performances de ces technologies vertes et vivantes. Enfin, cette revue détaille les avantages de l'intégration des phytotechnologies dans la gestion des terres comme outil d’intensification écologique pour un avenir durable et résilient.

Présentation de différentes méthodes d’étude des traits racinaires

Discussion sur les possibilités de collaboration et de partage de l’expertise