Rôles fonctionnels des racines fines profondes en plantation d'eucalyptus au Brésil sur sols pauvres en nutriments. Réponse à une situation hydrique limitante

Face a une demande mondiale en bois en constante augmentation, les forets plantees sont en rapide expansion, notamment au Bresil ou les plantations d'eucalyptus pourraient couvrir 10 millions d'hectares d'ici 2020. Ces plantations hautement productives soulevent des questions importantes au niveau (i) de leur durabilite dans un contexte de changement climatique et (i) de leur impact sur l'environnement, en particulier sur les cycles de l'eau, du carbone et des nutriments. La capacite des eucalyptus a developper un systeme racinaire tres profond (jusqu'a 15 m, voire plus) pour atteindre la nappe phreatique, pourrait jouer un role cle dans l'adaptation a des disponibilites plus faibles en eau. Cependant, le role de ces racines fines profondes dans la nutrition des plantes a jusque-la ete extremement peu documente. Dans ce contexte, l'objectif general de cette these etait d'evaluer l'influence de la profondeur et de la disponibilite de l'eau sur le fonctionnement des racines fines a travers l'etude de la rhizosphere. Pour cela, une plantation clonale d'Eucalyptus grandis de 5 ans a ete etudiee au Bresil sous deux regimes hydriques contrastes : un traitement + W, recevant une pluviometrie normale a ete compare a un traitement –W dans lequel 37% des pluviolessivats sont exclus. Des essais ont ete realises dans le but d'appliquer une technologie de laboratoire innovante au champ : les optodes, permettant la cartographie du pH rhizospherique notamment. Les rhizodepots liberes par les racines fines d'eucalyptus interferant avec le signal du capteur optique, nous n'avons pas pu obtenir de resultats interpretables. Cependant, des tests realises sur le pin nous laissent confiants quant a la possibilite d'utiliser ce systeme, en suivant quelques recommandations. Des analyses destructives ont ete realisees sur du sol rhizospherique et non-rhizospherique echantillonnes le long de profils de 2 a 4 m. Au niveau de la nutrition : une accumulation de potassium et de protons au sein de la rhizosphere a ete observee, en particulier en dessous d'1 m (x3,0 et x1,1 pour K et H3O+ en + W, respectivement) et en condition de reduction des precipitations (x7,0 et x1,4 pour K et H3O+ en –W, respectivement). La repetition de ces mesures pendant la saison des pluies a confirme l'enrichissement en protons et en K dans la rhizosphere, ce qui suggere que ces processus se produisent tout au long de l'annee. Cependant, l'absence d'effet traitement durant la saison des pluies indique une bonne resilience potentielle du systeme. La quantite de K amenee a la surface des racines fines par flux de masse, estimee a 2 kg de K ha-1 an-1, ne permet pas d'expliquer la quantite de potassium absorbee par les arbres, estimee a 17,5 kg de K ha-1 an-1, ni l'accumulation observee dans la rhizosphere. Une explication plus probable est l'alteration des mineraux potassiques induite par le fonctionnement racinaire, et notamment l'acidification. La mise en evidence d'associations ectomycorhiziennes jusqu'a 4 m de profondeur renforce l'hypothese d'un role cle des racines fines profondes dans la nutrition des plantes. Une concentration elevee en Al3+ a aussi ete mesuree au sein de la rhizosphere (jusqu'a 12 mg kg-1). Au niveau du stockage du carbone : malgre la diminution exponentielle attendue de la concentration en C et N avec la profondeur (de 0,72 a 0,12 ‰ entre 0 et 4 m), nos resultats ont montre que plus de la moitie du stock de carbone contenu dans le sol non rhizospherique etait situe en dessous d'1 m. Une accumulation de C dans la rhizosphere a ete mesuree, en particulier en profondeur (x1,4 en dessous d'1 m en + W) et en condition de reduction des pluies (x3,0 a 4 m en –W). Les memes tendances ont ete observees pour N. L'effet rhizospherique a ete conserve pendant la saison des pluies, mais pas l'effet du traitement. Ce travail a confirme que les racines fines profondes jouent un role cle, pour la nutrition des plantes et le stockage de carbone, en contexte de changement climatique particulierement.