Rôle des traits racinaires dans la conservation des propriétés du sol lors du tassement induit par le passage d'engins agricoles

Role of root traits in the conservation of soil properties during compaction induced by traffic in agrosystem for new services of cover crops

• Auteur / Autrice : Matthieu Forster
• Direction : Michel-Pierre Faucon, Claudia Carolina Ugarte Nano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Écologiques. Agroécologie et Écophysiologie
• Date : Soutenance le 20/11/2020
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie, Hydrogéochimie, Milieux et Ressources. UP C101 (2016-2022 ; Beauvais - Rouen)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Dubois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel-Pierre Faucon, Claudia Carolina Ugarte Nano, Isabelle Cousin, Freddy Rey, Alexia Stokes, Pauline Défossez, Mathieu Lamandé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Cousin, Freddy Rey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Résistance au cisaillement

Mécanique des sols

Écologie fonctionnelle

Sols -- Conservation

Mots clés libres

Tassement

Physique des sols

Cisaillement

Soil conservation

Compaction

Soil mechanic

Soil physics

Functional ecology

Shear

Résumé

Le tassement du sol induit par le passage d'engins agricoles est reconnu comme une menace majeure pour l'agrosystème. Malgré l'éventail de solutions existant, de nouvelles solutions sont nécessaires. Certaines racines pourraient permettre d'augmenter la résistance du sol et permettre une meilleure conservation des propriétés et services du sol durant le passage de l'engin agricole, limitant donc les conséquences néfastes du tassement. Cette thèse vise à examiner : (1) les effets des traits racinaires sur la conservation des sols pendant le passage d'engins en utilisant de larges gradients de traits racinaires, (2) le rôle de la structure du sol sur la réponse et l'effet des traits racinaires dans la conservation du sol pendant le passage d'engins, (3) les effets des traits racinaires des cultures annuelles sur la résistance du sol au cisaillement. Des expériences in situ en conditions réalistes ont été mises en place pour répondre au premier et deuxième objectif. Pour répondre au troisième objectif, une expérience en laboratoire avec des conditions contrôlées a été mise en place. L'identification des effets des traits racinaires sur la conservation des propriétés physiques du sol pendant le passage d'engins agricoles et l'examen de la relation racines-sol ont mis en évidence le rôle important des racines dans la conservation des propriétés physiques du sol pendant le passage d'engins agricoles. La comparaison de la résistance au cisaillement du sol contenant des racines a mis en évidence le potentiel des espèces annuelles d'augmenter la résistance du sol au cisaillement. Une partie de la conservation des propriétés physiques du sol pendant le tassement est dû à l'augmentation par les racines de la résistance du sol au cisaillement. Cependant, la conservation du sol ou l'augmentation de la résistance au cisaillement du sol n'est pas systématique et dépend des traits racinaires, des propriétés du sol et de la déformation induite. Les principaux traits racinaires mis en évidence sont la densité de longueur et de volume racinaire par volume de sol. Cette thèse constitue la première étape vers une compréhension plus profonde du rôle des racines dans la conservation des sols lors du passage d’engins agricoles

Soil compaction induced by traffic is well-recognized as a major threat in agrosystem. Despite the array of possible solutions to cope with compaction, new solutions are needed. Roots were considered to alleviate soil compaction but were never considered as a possible solution to conserve soil properties and services during traffic. This thesis aim to examine : (1) the root traits effects on soil conservation during traffic by using wide gradients of root traits, (2) the role of soil structure on the response and effect of root traits in the soil conservation during traffic, (3) and trying to understand how roots could conserve soil properties by studying the effects of cover crop root traits on soil shear strength.In-situ experiments in realistic conditions were set up to answer the first and second objectives. While to answer the third objective, a laboratory experiment with controlled conditions was implemented. A direct shear box was also built during the thesis to measure the soil shear strength in the specific conditions. The identification of root traits effects on conservation of soil physical properties during traffic and the examination of the root-soil relationship highlighted key evidences in a possible role of roots in the soil conservation properties during traffic. The comparison of soil shear strength containing roots highlighted that annual species are able to increase soil shear strength. It thus suggest that a part of the conservation of soil properties and services during compaction is due to the roots effects on soils shear strength. However, all the experiments also highlighted that the soil conservation or the increase of soil shear strength is not systematic on a rooted soil and depend on root traits, soil own properties and on the type and scale of deformation induced by traffic. The main traits highlighted were the root length density (RLD) and the root volume density (RVD) which are respectively the length and the volume of roots per volume of soil. This PhD work constitutes the first step for a deepest understanding of the role of roots in the soil conservation during traffic to mitigate soil compaction. Besides, it emphasizes the potential use of crops services to complement the existing solutions to cope with soil compaction