Characterization as a water sink of the maize root system in cultivated fields. II. - A method for studying vertical and horizontal distribution of roots

Une méthode de caractérisation des systèmes racinaires est proposée, qui permet de prendre en compte la variabilité horizontale de la densité racinaire. Elle consiste à cartographier les impacts de racines sur un plan vertical et 5 plans horizontaux superposés coupant le volume enraciné. Cette méthode permet, d’une part, d’analyser finement les sources de variation (décimétriques) de la densité racinaire (distance au rang de semis, état structural par exemple) et, d’autre part, de calculer directement, à partir des cartes horizontales, la fonction de répartition des distances entre chaque point du sol et la racine la plus proche (elle remplace ainsi le calcul indirect de la « distance moyenne entre racines voisines » à partir de la longueur de racines). L’intérêt de la méthode est testé sur des parcelles expérimentales d’états structuraux contrastés. Dans les parcelles tassées (avant ou après le labour), une forte hétérogénéité de la densité racinaire, de maille décimétrique, a été mise en évidence, tant dans la couche labourée que dans les couches sous-jacentes. Dans ces cas, une proportion appréciable de points du sol est située, par rapport à la racine la plus proche, à une distance jusqu’à 10 fois plus grande que la demi-distance moyenne entre racines voisines correspondant à l’horizon considéré. Cette dernière est cependant classiquement considérée comme la distance maximale entre un point et la racine la plus proche. Ceci suggère que la résistance au flux d’eau entre le sol et les racines ne peut être étudiée, dans ce type de cas, sans prise en compte de la répartition spatiale des racines.
A method for characterizing root systems as water sinks has been designed to take into account the horizontal variability of root density. Root impacts are mapped on a vertical plane and on 5 superposed horizontal planes which cut the rooting volume. This method allows one : (a) to analyse accurately the sources of (decimetre scale) variation of root density (distance from row, soil structure, for example) ; (b) to calculate directly from horizontal maps the cumulative frequency distribution of distances between each point of soil and the nearest root replacing therefore the indirect calculation of the « average distance between neighbouring roots » from root length. The value of this method was tested on experimental plots with contrasting arable layer structure. In the plots where compaction occurred (before or after ploughing), root density showed high heterogeneity at the decimetre scale. This heterogeneity was highly significant in the ploughed layer, but also in lower layers. In this case, an appreciable proportion of points in the soil was at a distance up to 10-fold larger from the nearest root than the « half-distance between neighbouring roots » of the same layer, although the latter is classically considered as the maximum distance from a point to the nearest root. This suggests that, in such situations, study of water flow resistance between soil and plant cannot be undertaken without taking the spatial arrangement of roots into account.