Contribution des plantations à croissance rapide au stockage et à la stabilisation du carbone organique du sol en lien avec les traits racinaires

Le sol joue un rôle clé dans l’atténuation des changements climatiques, étant le deuxième plus grand réservoir de carbone (C) de la biosphère après les océans. Dans ce contexte, les arbres à croissance rapide tels que les peupliers hybrides représentent des puits potentiels de C dans le sol puisqu’ils accumulent rapidement du C dans leur biomasse et pourraient transférer davantage de matière organique dans le sol. Ils contribuent également à répondre à la demande croissance mondiale en bois. Néanmoins, les effets du taux de croissance de ces arbres sur le stock de carbone organique du sol (COS) demeurent peu connus. De plus, nous ne savons pas exactement comment les traits chimiques (facilement décomposables ou récalcitrants) et architecturaux de leurs racines fines impactent le stockage et la stabilisation du COS. Pour clarifier ces interrogations, nous devrions également déterminer les effets de ces traits racinaires sur les taux de croissance des arbres, puisque les racines fines jouent un rôle central dans l'acquisition des nutriments du sol. En effet, chez les clones de peupliers hybrides, l’effet des traits racinaires tels que la longueur spécifique (SRL) et la densité en masse des racines sur le taux de croissance des arbres reste controversé, étant donné qu’ils sont phylogénétiquement proches. Cette thèse a eu comme objectif de déterminer l’impact du taux de croissance des peupliers hybrides et des traits fonctionnels de leurs racines fines sur le stockage et la stabilisation du COS. Elle visait également à examiner les effets des traits racinaires sur le taux de croissance de ces arbres. Nous avons étudié une plantation de peupliers hybrides située à New Liskeard, ON, Canada et avons sélectionné cinq clones ayant des taux de croissance différents. Nous avons prélevé des carottes de sol à 0-20, 20-40 et 40-60 cm de profondeur dans le sol pour les analyses du sol (C et azote (N)) et des traits racinaires. Le COS a également été fractionné en carbone organique particulaire (> 53 μm, COP) et en carbone organique associé aux minéraux (< 53 μm, COAM) pour les analyses de la stabilisation du COS. Nous n’avons pas trouvé de relation significative entre le stock de COS et le taux de croissance des arbres. Cependant, le clone avait des effets significatifs sur le stock de COS, avec les clones à productivité moyenne (1079 et 915005) stockant plus de COS entre 0 et 60 cm de profondeur que le clone le plus productif (DN2). Indépendamment du taux de croissance, nous soulignons l'importance de la sélection des clones/espèces pour maximiser le stockage du COS. La différence dans le stock de COS entre les clones était principalement observée dans la profondeur 20-40 cm suggérant le rôle significatif des racines. Nos analyses sur les traits racinaires ont révélé que les densités en longueur et en masse des racines étaient les meilleurs prédicteurs de l’augmentation du stock de COS et du COAM. Les racines fines facilement décomposables (c'est-à-dire riches en azote (N) et en composés solubles, avec des ratios lignine/N et C/N plus faibles) étaient également positivement corrélées avec le stock de COS et le COAM puisqu’elles pourraient être facilement consommées par les microorganismes du sol et favoriser l’adsorption des sous-produits microbiens sur les surfaces minérales. Ainsi, les traits racinaires qui augmentent le volume de sol exploré par les racines (densité en longueur élevée) et qui sont associés aux racines facilement décomposables jouent un rôle clé dans la stabilisation du COS chez les arbres à croissance rapide. Par ailleurs, nous avons trouvé que le taux de croissance des arbres a été positivement corrélé avec le diamètre et la concentration en lignine des racines fines, mais négativement associé à la SRL et à la concentration en composés solubles. La théorie du spectre économique racinaire soutenant l’effet positif de la SRL sur la croissance des arbres n’a pas été alors vérifiée. Nous avons argumenté que les racines fines plus grosses et riches en lignine étaient plus avantageuses pour la croissance des arbres probablement grâce à la réduction des coûts de construction et maintien de racines et des pertes de C, ainsi qu’à l’augmentation de la colonisation mycorhizienne. La densité en masse de racines dans la profondeur 0-20 cm a également augmenté avec le taux de croissance des arbres, démontrant l’importance de l’exploration de l’horizon superficiel du sol par les racines pour le taux de croissance des arbres. Nous concluons ainsi que chez nos clones de peupliers hybrides, le taux de croissance des arbres a été soutenu par l’augmentation de la croissance en diamètre et en masse des racines fines pour développer la taille du système racinaire.