11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Le travail du sol de conservation est défini comme toute séquence de travail du sol, dont l’objet est de minimiser ou de réduire la perte de sol et d’eau ; opérationnellement, un travail du sol ou une combinaison de travail du sol et de plantation qui laisse une couverture de 30 % ou plus de résidus de culture à la surface (Soil Science Society of America, 2008). Les avantages du travail de conservation du sol sont de réduire l’érosion du sol, de conserver l’humidité du sol, d’éviter les fluctuations de la température du sol dans la profondeur du sol arable et de réduire les coûts de préparation du sol. En outre, l’utilisation du travail de conservation du sol est encouragée dans le cadre d’une stratégie visant à réduire les pertes de carbone dans les sols agricoles (Kern et Johnson, 1993). Les taux de décomposition sont généralement plus lents en semis direct qu’en semis conventionnel, où la décomposition de la matière organique du sol est favorisée par le brassage du sol et les modifications du microclimat du sol (Parton et al., 1996). Holland et Coleman (1987) ont suggéré que la rétention de C est accrue en semis direct parce que les résidus de surface sont principalement décomposés par les champignons, qui ont une efficacité d’assimilation plus élevée que les bactéries, qui dominent les processus de décomposition des résidus mélangés au sol. Gale et Cambardella (2000) ont signalé qu’il y avait une nette différence dans la répartition du C des résidus de surface et du C dérivé des racines pendant la décomposition et ils laissent entendre que les effets bénéfiques du semis direct sur l’accumulation du C organique du sol sont principalement dus à la rétention accrue du C dérivé des racines dans le sol. Il est important de savoir comment les systèmes racinaires des plantes se développent dans le cadre du travail de conservation du sol, car cette pratique est largement adoptée dans de nombreux pays du monde, notamment aux États-Unis, au Brésil, en Argentine, au Canada et en Australie (Bolliger et al., 2006). On estime aujourd’hui que 45 % de l’ensemble des terres cultivées au Brésil sont gérées avec le travail de conservation du sol, bien que dans le sud du pays, ce chiffre dépasserait 80 % (Bolliger et al., 2006).
Le travail de conservation du sol réduit l’érosion du sol, conserve l’humidité du sol, conserve l’énergie, augmente la teneur en matière organique du sol et, par conséquent, la qualité du sol. Cependant, le travail de conservation du sol peut compacter les horizons de surface du sol et peut entraîner une mauvaise croissance des racines. Les effets néfastes du compactage du sol sur la production végétale sont reconnus depuis de nombreuses années. Caton l’Ancien (234-149 av. J.-C.) a écrit que le premier principe d’une bonne culture est de bien labourer et que le deuxième principe est de labourer encore, probablement pour fournir un lit de semence » moelleux » (bien aéré) (Unger et Kaspar, 1994). Le travail de conservation du sol augmente la densité apparente du sol (Martino et Shaykewich, 1994), ce qui peut inhiber la croissance des racines dans la partie supérieure du profil du sol (Cannell, 1985 ; Lampurlanes et al., 2001), réduisant ainsi l’absorption des nutriments et la croissance des plantes (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) ont rapporté que la densité de la longueur des racines du blé, le diamètre moyen des racines et le pourcentage de racines de petit diamètre étaient plus faibles dans les cultures sans labour que dans les cultures conventionnelles. Le diamètre des racines peut être une indication des effets de la résistance du sol sur la croissance des racines et affecter l’utilisation des nutriments dans le sol. Sidiras et al. (2001) ont signalé des racines d’orge plus épaisses dans le cas du travail conventionnel du sol que dans celui du semis direct. En général, les densités apparentes qui entravent la croissance des racines sont de 1,55 Mg m- 3 pour les loams argileux, 1,65 Mg m- 3 pour les loams limoneux, 1,80 Mg m- 3 pour les loams sableux et 1,85 Mg m- 3 pour les sables fins loameux (Miller, 1986).
Les différences induites par le travail du sol dans le statut des nutriments du sol peuvent également avoir un impact significatif sur la croissance des racines (Qin et al., 2004). Le travail de conservation du sol entraîne souvent la stratification des nutriments du sol, en particulier des nutriments immobiles comme le P (Crozier et al., 1999 ; Holanda et al., 1998 ; Logan et al., 1991). Cela produit une plus grande fertilité du sol près de la surface du sol qui, contrairement aux effets du compactage décrits ci-dessus, provoque une augmentation de la densité de la longueur des racines près de la surface du sol sous le travail de conservation du sol (Cannell et Hawes, 1994 ; Gregory, 1994). Fréquemment, la croissance des racines est plus importante de 0 à 5 cm dans les systèmes de conservation et de non-travail du sol que dans les systèmes de travail du sol conventionnels (Chan et Mead, 1992 ; Rasmussen, 1991 ; Wulfsohn et al…, 1996).
Le gonflement radial des racines a été signalé pour les lupins (Lupinus angustifolius L.) cultivés dans un sol compacté (Atwell, 1989), pour l’orge (H. vulgare L.) sous impédance mécanique (Wilson et al., 1977), et pour la moutarde (Brassica sp.) dans un sol séchant (Vartanian, 1981). Des études sur l’élongation des racines de coton en fonction de la résistance du sol et de sa teneur en eau ont montré que l’élongation des racines est plus sensible à la résistance du sol qu’à sa teneur en eau (Taylor et Ratliff, 1969). Le volume des racines était moins affecté que leur longueur, ce qui indique une augmentation du diamètre des racines (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) ont rapporté que le travail de conservation diminue la température du sol, et cela peut être la raison principale de la mauvaise croissance des racines et des pousses des semis de maïs par rapport au travail conventionnel dans des conditions humides tempérées.
Considérant les nombreux avantages du travail de conservation par rapport au travail conventionnel, les effets de la compaction du sol produite par le travail de conservation peuvent être minimisés. Unger et Kaspar (1994) ont signalé que la culture de plantes à racines profondes en rotation permet d’éviter ou d’atténuer la compaction, en améliorant la distribution des racines et en augmentant la profondeur d’enracinement. Ces auteurs ont également signalé que les conditions météorologiques et l’humidité du sol peuvent augmenter ou diminuer les effets du compactage sur la croissance des racines. Même si le compactage limite la croissance des racines, les événements météorologiques ultérieurs peuvent soit renforcer soit diminuer l’effet de la limitation des racines sur la croissance des cultures. Le premier auteur a mené des expériences sur le terrain sur une rotation riz-haricot sec en utilisant le labour de conservation sur des oxisols brésiliens. Le système racinaire du riz des hautes terres a été affecté de manière négative, et les rendements de riz ont été faibles (environ 2000 kg ha- 1), soit environ la moitié de ce qui était attendu dans une expérience de terrain avec une préparation du sol conventionnelle et des conditions environnementales favorables. Cependant, les rendements de haricots secs étaient supérieurs à 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008 ; Fageria et Stone, 2004). Par conséquent, le choix de la culture appropriée est important.