Etude de l'influence de la fertilisation azotée sur le développement du système racinaire du froment d'hiver (Triticum Aestivum L.) par imagerie hyperspectrale proche infrarouge

Abstract

Un grand nombre de recherches ont été conduites sur le froment d'hiver. Peu d'entre elles se sont focalisées sur la face cachée des plantes: les racines. Or, ces dernières jouent un rôle fondamental pour la plante. L'azote, lui, constitue un des facteurs les plus limitants au sein des écosystèmes cultivés. Néanmoins, à l'heure où la fertilisation azotée est remise en question pour des raisons environnementales et économiques, l'influence de l'azote sur la distribution, l'architecture, la croissance et le développement racinaires est mal connue.

Le système racinaire d'une culture de froment d'hiver a été quantifié à l'aide de l'imagerie hyperspectrale proche infrarouge (NIR-HSI) couplée aux outils de la chimiométrie. Cette technique innovante est capable de discriminer les racines des autres éléments extraits avec celles-ci lors du carottage (les résidus de culture et les particules de sol) sur base de leurs spectres proche infrarouge. Son principal avantage est qu'elle permet de s'affranchir du triage manuel et de la pesée des échantillons. Une image hyperspectrale a été acquise pour 820 échantillons collectés au cours de trois saisons de culture, s'étalant de 2015 à 2018.

Deux expériences ont été menées: la première visait à étudier la variabilité de la technique d'échantillonnage et de quantification des racines. Dans le second essai, le froment a été soumis à différentes modalités de fertilisation dans le but d'évaluer l'effet de la fumure azotée sur le développement de son système racinaire.

Le calcul des coefficients de variation des mesures et l'étude de la technique d'échantillonnage ont débouché sur des pistes d'amélioration du protocole d'échantillonnage. En outre, de nouveaux modèles de discrimination ont été calibrés et testés. L'enrichissement de la banque de spectres utilisée pour la calibration avec de nouvelles signatures spectrales est primordial.

Il a été démontré que la densité de biomasse racinaire suit une distribution exponentielle décroissante au sein du profil du sol. Par ailleurs, il est apparu que la majorité de la densité de masse racinaire se situe dans les premiers horizons du sol (0-30 cm).

D'un point de vue statistique, aucun effet significatif clair de la fertilisation azotée n'a pu être mis en évidence. Il semblerait que l'azote impacte la densité de biomasse racinaire via la biomasse aérienne produite. Celle-ci influence la quantité de photoassimilats allouée aux racines. De plus, un manque d'azote conduirait à un ratio root:shoot plus élevé: la densité de biomasse racinaire augmenterait afin de pallier à la rareté de la ressource alors que la croissance des parties aériennes serait pénalisée. Une fertilisation de 180 kgN.ha-1 conduit elle à un ratio root:shoot plus faible.