Academic literature on the topic 'Arbres – Racines (botanique) – Croissance'

Une meilleure connaissance de la dynamique spatio-temporelle des racines fines et des gaz à effet de serre dans les couches profondes du sol est indispensable pour identifier des pratiques sylvicoles plus durables pour les forêts plantées dans un contexte de changement climatique. Notre étude visait à évaluer les effets des coupes claires et de la sécheresse sur la production de racines fines et les flux et la production de CO2, CH4 et N2O sur tout le profil de sol jusqu'à la nappe, dans des plantations d'Eucalyptus grandis conduites en taillis au Brésil. Les racines fines (diamètre < 2 mm) ont été échantillonnées jusqu'à une profondeur de 17 m sur un dispositif d’exclusion de pluviolessivat permettant de comparer des peuplements où 37 % du pluviolessivat a été exclu à l'aide de bâches en plastique (–W) avec des peuplements sans exclusion d'eau de pluie (+W). La dynamique racinaire, les flux en surface et les concentrations dans le sol de CO2, CH4 et N2O ont été mesurés dans deux fosses permanentes pour les deux traitements, + W et – W, avant la coupe des arbres et ensuite en conduite en taillis. La croissance des racines fines était considérable à grande profondeur (> 13 m) pour les arbres menés en taillis et, étonnamment, la mortalité des racines fines était extrêmement faible quelle que soit la profondeur et le traitement. La biomasse des racines fines, leur longueur et leur surface spécifiques étaient respectivement plus élevées d'environ 25 %, 15 % et 15 % pour le traitement –W que pour +W. Les concentrations moyennes de CO2 et N2O pour –W sont plus faibles de 20,7 % et 7,6 % que pour +W, et les concentrations de CH4 pour –W sont plus élevées de 44,4 % que pour +W sur l'ensemble des profils du sol. Un modèle de diffusivité montre une production et une consommation de CO2, N2O et CH4 en grande profondeur et similaire pour les deux traitements, +W et –W. La mise en place de systèmes racinaires profonds dans les forêts tropicales plantées pourrait permettre aux arbres de résister aux périodes de sécheresse attendues dans le futur. Notre étude réalisée dans des peuplements d'eucalyptus gérés en taillis, représentatifs de vastes zones tropicales, suggère que les émissions de gaz à effet de serre pourraient être peu influencées par les modifications de régimes de précipitations dues au changement climatique.

L'analyse architecturale de cinq especes arborescentes met en evidence le caractere endogene du determinisme de l'architecture et du developpement racinaires de l'espece. Les concepts d'unite architecturale, de developpement par intercalation et de strategies specifiques de reiteration sont elargis aux systemes racinaires des arbres. La comparaison des architectures racinaires et caulinaires des arbres souligne l'existence d'une organisation et d'un plan de developpement communs a ces deux appareils. Ces resultats permettent d'elargir la reflexion sur les organismes fixes

Le modèle dynamique du système racinaire doit assurer la cohérence des règles d'allocation du carbone aux différentes parties du système racinaire et l'efficacité de la capture de ressources. Un tel modèle serait capable de prédire la croissance d'un système racinaire dans un sol hétérogène. Nous proposons un tel modèle, économe en paramètres, avec un automate voxellaire, étendu en 3D. Le besoin d'un tel modèle résulte de l'observation au champ pour deux espèces d'arbres, noyers hybrides (Juglans nigra x regia cv NG23) et peupliers hybrides (Populus euramericana cv I214), cultivées avec ou sans des cultures intercalaires pendant 10 ans dans le sud de la France. Les systèmes racinaires des arbres dans les parcelles agroforestières étaient beaucoup plus profonds que ceux des arbres forestiers, et se développaient horizontalement sous le volume de sol occupé par les racines des cultures. Cette plasticité du système racinaire des arbres a été confirmée par des expériences en grands conteneurs avec des substrats hétérogènes, ou en enrichissant localement quelques voxels du conteneur avec de l'eau ou de l'azote. L'automate racinaire simule la croissance de racine fine et de racine de structure (et sa topologie). Certains paramètres permettent de caractériser la plasticité ou réactivité de chaque espèce à la variabilité des conditions d'activité racinaire. Des expériences d'arbres en grands conteneurs et une expérience de split-root ont permis de paramétrer le modèle pour le noyer hybride (Juglans hindsii x regia) et le merisier (Prunus avium L. ). Les valeurs des paramètres ajustés pour les noyers et les merisiers permettent d'utiliser le modèle pour prédire les enracinements d'arbres dans des conditions du sol variées. Mais pour cela, il faut que l'automate soit couplé avec un modèle d'arbre entier et un modèle de sol
Dynamic models of root systems should link the pattern of carbon allocation to different parts of the root system and the efficiency of belowground resources capture. Such a model could predict the dynamic growth of root systems in 3D heterogeneous soils. We present such a ‘parsimonious’ model with only six parameters, based on the voxel automata approach. Evidence for the need of such a model was provided by a field study of the spatial root distributions of two tree species, hybrid walnut trees (Juglans nigra x regia cv NG23) and hybrid poplars (Populus euramericana cv I214) cultivated with or without the competition with winter intercrops in southern France. Tree root distributions in the agroforestry plots were much deeper than those observed in the forestry plots, and/or extended laterally beneath the crop zone. More evidence of root plasticity was provided by pot experiments with heterogeneous substrates, or by enriching a small patch in water and/or nitrogen inside the container. The voxel automaton simulates both fine and coarse root growth, and automatically generates its topology. Both the control of ‘genetic’ and environmental factors are incorporated in the root growth process. Container experiments and a split-root experiment were used to parameterise the model for hybrid walnut trees (Juglans hindsii x regia) and wild cherry trees (Prunus avium L. ). The estimated parameter values for walnut and wild cherry trees allow the voxel automata model to be used to predict root patterns of both tree species in various heterogeneous soil experiments. For this purpose, an integration of the root model into a model of tree growth is necessary

Le but de cette thèse est de soulever l'importance de la stimulation des plantes par le vent quotidien dans leur croissance et leur développement, en utilisant le pin maritime (Pinus pinaster Ait. ) comme espèce modèle. Une analyse biomécanique préliminaire détermine les facteurs physiques et biologiques à mettre en relation pour rendre compte qualitativement de la réponse d'un arbre au vent. Une étude expérimentale exploratoire, basée sur un mécanisme de ventilation inédit et spécifiquement intermittent, est ensuite proposée en complément de cet état de l'art. Elle aboutit à plusieurs résultats inattendus. Le premier est le rôle prépondérant de la direction et de la fréquence des stimulations aérodynamiques lorsque celles-ci sont modérées, dans la morphogenèse des tiges et des racines du semis. La répétition confère un caractère sélectif à l'exposition, que l'abrasion éolienne semble accroître. Les semis artificiellement ventilés développent par ailleurs un héliotropisme et une réponse gravitropique au basculement exacerbés par rapport aux conditions naturelles de croissance. Leur seconde réaction remarquable est une augmentation globale de croissance, attribuée à une amélioration des transferts de masse entre les organes assimilateurs et l'air. Pour finir, une investigation dendrométrique de la structure interne du tronc chez l'arbre adulte est abordée en relation avec son exposition aux vents dominants. L'hypothèse d'une contribution des sollicitations mécaniques de l'aubier à la formation irrégulière du duramen chez cette espèce, notamment celles induites par le vent quotidien (fatigue) ou les tempêtes (rupture), est alors proposée. Mais en dépit de nombreux indices favorables à cette théorie, d'autres facteurs physiques et physiologiques sont également explicatifs, comme ceux concernant l'activité hydraulique de l'aubier.

L'agroforesterie intraparcellaire offre plusieurs services écosystémiques tels que le maintien de la biodiversité, la séquestration du carbone, la diminution de l'érosion et l'amélioration de la qualité de l'eau. Toutefois, l'introduction d'arbres dans un système agricole crée une zone de transition entre la ligne d'arbre et la zone de culture où les espèces sont en compétition pour les ressources telles que l'espace, les nutriments, l'eau et la lumière. Cette compétition peut être responsable d'une diminution du rendement de la culture. D'autres études montrent qu'une complémentarité racinaire se met en place entre les racines des arbres et des cultures limitant la compétition pour l'eau et les nutriments. L'initialisation de la croissance racinaire des arbres en profondeur demeure mal connue, alors même qu'il s'agit d'une phase déterminante pour une bonne conduite des parcelles agroforestières. L'objectif de cette thèse est de caractériser le partage des ressources en eau et en azote pendant la phase d'installation des arbres dans les parcelles agricoles. L'abondance des racines fines des arbres a été quantifiée le long d'une chornoséquence de 17 peuplements agroforestiers intraparcellaires âgés entre 3 et 12 ans. Un suivi du partage de l'eau et de l'azote entre les arbres et la culture a été réalisé sur une parcelle en agroforesterie intraparcellaire âgée de 4 ans. Des sachets de thé ont été enterrés afin d'évaluer la décomposition de la matière organique du sol à 30, 50 et 100 cm de profondeur. Plusieurs prélèvements de sol ont été réalisés au cours de ces expérimentations, les paramètres principaux analysés étaient la teneur en eau, en azote et carbone organique et en azote minérale. La chronoséquence a révélé que les racines fines des arbres colonisent d'abord le premier horizon dès leur jeune âge, après cinq année de plantation, elles se développent principalement verticalement dans la ligne d'arbres puis explorent latéralement les horizons profonds. Les arbres de 3 ans et demi n'ont pas impacté l'absorption d'eau et d'azote de la culture en place, mais un début de compétition est perçu pour les arbres ayant une croissance rapide. En effet, la teneur en eau du sol diminue avec l'âge des arbres en particulier dans le premier horizon et proche de la ligne contribuant à une meilleure utilisation de l'eau profonde. De même une augmentation de la matière organique du sol a été observée chez les peuplements de 10-12 ans dans le premier horizon de la ligne confirmant la capacité des systèmes agroforestier à stocker du carbone mais que ce processus est lent. Enfin, les racines fines des arbres modifient la dynamique de l'azote en favorisant l'ammonification. Les changements se produisant lors de la transition d'un système grandes cultures en agroforesterie sont progressifs, après 4 ans de plantations les effets des arbres sur les ressources du sol sont encore peu visibles. La poursuite du suivi de la phase d'installation de la parcelle permettra de déterminer si une forte compétition pour l'eau et l'azote entre les arbres et la culture apparaît, à partir de quel âge et à quelle profondeur
Alley-cropping systems (AC) offer several ecosystem services such as biodiversity preservation, carbon sequestration, soil erosion reduction and improving water quality. However, the introduction of trees creates a transition zone between the row and crop alley where the species compete for resources such as space, nutrients, water and light. This competition may induce a decrease of the crop yield. Other studies showed that a root complementarity was established between trees and crops, limiting the competition for water and nutrients. The initialization of deep tree root growth remains poorly understood, even though it is a crucial phase for the well management of agroforestry plots. The objective of this thesis was to characterize the sharing of water and nitrogen during the tree establishment in agricultural plots. The tree fine roots abundance was measured along a chronosequence of seventeen AC ranging from 3 to 12 years old. The water and nitrogen partitioning between trees and crop was monitored on a 4-year-old AC. Tea bags were buried to assess the decomposition of soil organic matter at 30, 50 and 100 cm depth. Several soil samples were taken during these experiments, the main parameters analyzed were water content, nitrogen and organic carbon content and mineral nitrogen content. The chronosequence evidenced that tree fine roots first colonized the topsoil in rows at a young age, but after 5 years of intercropping, they grew mainly vertically in rows before laterally exploring deep soil layers. The 3.5-year-old trees did not impact the water and nitrogen uptake of the crop, but a beginning of competition was detected for the fast-growing trees. Indeed, the soil water content decreased as the trees getting older, especially in topsoil and near the row, contributing to a best use of deep-water resources. Similarly, an increase in soil organic matter was observed in the 10-12-year-old stands in topsoil and within the row, attesting the capacity of AC to store carbon but this process is slow. Finally, the tree fine roots modified the nitrogen dynamics by promoting ammonification. The changes occurring during the conversion from a cropland system to AC are gradual, after 4 years of establishment, trees still had faintly effects on soil resources. Continued monitoring of the AC initialization will allow us to determine if a strong competition for water and nitrogen between the trees and the crop appears, from what age and at what depth

Les récentes tempêtes en Europe ont occasionné de lourds dégâts et des pertes économiques dramatiques dans les forêts. Les questions relatives à l'ancrage de l'arbre ont émergé. Cependant, les moyens actuels pour répondre à ces attentes sont limités, l'accès par l'expérience aux mécanismes souterrains étant limité. L'analyse des phénomènes du déracinement a donc été abordée par la modélisation mécanique. Plusieurs phases ont été nécessaires pour atteindre cet objectif. Dans un premier temps, la mesure des systèmes racinaires a permis d'acquérir des données concernant l'architecture des racines. Ensuite, les formes racinaires mesurées étant très variables et complexes, des modèles de la structure racinaire ont été développés. Ceux-ci permettent de construire des géométries iddéalisées dont la complexité et la variabilité sont maîtrisées. La troisième phase de ce travail s'est attachée à developper des outils informatiques permettant l'analyse par éléments finis d'une structure racinaire quelconque, issue de mesures où bien de simulations. Enfin, la dernière étape a été consacrée à la simulation de scenarii d'enracinement très variés afin de comprendre les mécanismes et d'identifier les facteurs déterminants. Finalement, l'utilisation des méthodes numériques a permis d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension du phénomène de déracinement. Le sol, et particulièrement le frottement interne, influe sur la cinématique du basculement et sur la forme de la motte racinaire soulevée. En ce qui concerne les racines, la profondeur et le diamètre des racines latérales sont apparus comme essentiels dans la résistance et les mécanismes de déracinement.

Afin de mieux comprendre l’influence d’opérations de taille sur les racines, le développement du système racinaire de Quercus pubescens a été étudié en lien avec la croissance rythmique aérienne et diverses opérations de défoliation (ablation des feuilles matures, des cotylédons ou de jeunes feuilles en croissance). De jeunes chênes issus de semis on été plantés en rhizotrons afin de mesurer dynamiquement les réponses morphologiques des racines ou en en pots pour comparer la croissance racinaire avec les dynamiques des teneurs en glucides de différentes parties du système racinaire, et teneur en auxine des apex. Sur les arbres non taillés (témoin), on note pendant l’expansion des feuilles du second flush une réduction transitoire de l’élongation du pivot, une diminution concomitante du diamètre apical du pivot et une diminution plus forte de la croissance des racines latérales. La croissance racinaire des jeunes chênes est sensible à la croissance rythmique. La teneur en sucres solubles des apex diminue également pendant le développement du second flush, et augmente de nouveau à la fin de la croissance aérienne. La ramification est relativement stable après la fin du développement du premier flush. La teneur en amidon des cotylédons décroît régulièrement. L’ablation d’organes source en carbone (feuilles matures ou cotylédons) amplifie la réduction de croissance concomitante de l’expansion des feuilles, et provoque une forte diminution de la densité de ramification. Une bonne partie des racines émergent en retard. Le développement des primordia est plus affecté que leur initiation. Quand on supprime à la fois les feuilles matures et les cotylédons, la réduction de croissance est encore plus forte, et la densité des primordia est réduite. La teneur en sucres solubles des apex diminue abruptement et les réserves amidonnées dans la partie basale du pivot sont vides 5 jours après défoliation, ce qui montre une importante limitation en glucides. La teneur en sucres solubles augmente à nouveau après la fin de la croissance aérienne, suggérant une intense recirculation des sucres dans la plante. Le contenu en amidon des cotylédons n’est pas mis à contribution de façon plus importante que sur les témoins. A l’opposé, une ablation continue d’organes puits (jeunes feuilles) n’a pas d’effet significatif sur le développement racinaire, et maintient dans un premier temps la croissance et la ramification, puis provoque une diminution progressive de la croissance des latérales. Les teneurs en sucre des apex sont également maintenues, et la teneur en amidon de la base du pivot augmentée. Comme d’importantes sources d’auxine ont été supprimées dans ce traitement, on aurait pu noter une limitation en auxine. Pourtant, même si le contenu en auxine des apex tend à être plus faible, aucun des traitements imposés n’a une influence significative sur la teneur en auxine. Le parallèle entre la teneur en sucres des apex et la croissance racinaire, et l‘importante corrélation entre teneur locale en hexose et vitesse de croissance appuient l’hypothèse d’un contrôle majeur de la croissance par la disponibilité en glucides dans la réponse racinaire à la croissance rythmique et à des traitements de défoliation
To better understand influence of pruning on roots, the pattern of development of the root system of Quercus pubescens was explored in relation to shoot periodical development and various contrasted defoliation treatments (ablations of mature leaves, cotyledons or young developing leaves). Oak seedlings were grown in rhizotrons for dynamic measurements of root morphological responses, or in pots to compare root growth with dynamics of carbohydrate content in different parts of the root system, and auxin content in apical segments. On control seedlings, we noticed during expansion of the leaves of the second flush a transient decrease in taproot elongation, a concomitant decrease in taproot apical diameter and a stronger decrease in lateral root elongation, showing that root growth in young oak trees is actually sensitive to rhythmic growth. Soluble sugar in apical segments was also reduced during second flush expansion, and increased again after the end of aerial growth. Branching was relatively constant after the end of the first flush development. Starch content in cotyledons decreased regularly. Ablation of source organs (mature leaves or cotyledons) amplified the decrease of root growth concomitant with leaf expansion and caused a large decrease in branching density. A large proportion of lateral roots exhibited delayed emergence. Development of primordia was more affected than initiation. When both cotyledons and mature leaves had been removed, growth decrease was enhanced and density of primordia reduced. Soluble sugar content in apices decreased drastically and starch storage in root basal segment was totally emptied 5 days after defoliation, showing a strong shortage in carbohydrates. Soluble sugar content recovered after the end of aerial growth, suggesting a dense recirculation of sugar in plant. No supplementary recourse to starch content in cotyledons was noticeable. In contrast, continuous ablation of sink organs (young leaves) had no significant effect on the root development pattern and maintained at first elongation and branching characteristics, before gradual and slight decrease in lateral root. Apical sugar content was also maintained and starch storage in basal root segments improved. As important auxin sources have been removed in this treatment, a limitation in auxin could have occurred. However, even if auxin apical contents tended to be reduced, no treatment had a significant effect on auxin content. The parallel between pattern of apical sugar content and root growth pattern, and the strong correlations between hexose content in the root apex and its growth rate support the hypothesis of a major control of growth through carbohydrate availability in the root response to periodic growth and defoliation treatments

Apres la prospection in situ d'un echantillon (20%) d'especes de la famille des vochysiaceae et l'analyse architecturale detaillee de plusieurs d'entre elles, il a ete possible de caracteriser un plan d'organisation architectural pour cette famille. Il apparait qu'avec un petit nombre de caracteres facilement acccessibles, on peut reconnaitre l'appartenance taxinomique des especes au niveau du genre et parfois meme au-dessus de ce niveau. D'un point de vue plus general, l'etude des vochysiaceae montre que les arbres sympodiaux ont une complexite structurale superieure a celle des monopodiaux. Cependant l'edification conduit aussi a un appareil vegetatif constitue d'organes disposes selon un ordre hierarchique; ces elements permettent d'elargir la reflexion sur les organismes fixes et sur les principes de la ramification