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Unexpected phenology and lifespan of shallow and deep fine roots of walnut trees grown in a silvoarable Mediterranean agroforestry system

Authors :
Jean-Paul Laclau
Rémi Cardinael
Christophe Jourdan
John H. Kim
Christian Dupraz
Alexia Stokes
Amandine Germon
Zhun Mao
Iván Prieto
AgroParisTech
Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM)
Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Ecosystèmes montagnards (UR EMGR)
Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Max Planck Institute for Biogeochemistry (MPI-BGC)
Max-Planck-Gesellschaft
French ANR funded project ECOSFIX : ANR-2010-STRA-003-01
ADEME project AGRIPSOL (Agroforestry for soil protection)
la Fondation de France
ANR-10-STRA-0003,ECOSFIX,Services écosystémiques des racines – redistribution hydrique, séquestration du carbone et fixation du sol(2010)
Source :
Plant and Soil, Plant and Soil, Springer Verlag, 2016, 401 (1-2), pp.409-426. ⟨10.1007/s11104-015-2753-5⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2015.

Abstract

Background and Aims Fine roots play a major role in the global carbon cycle through respiration, exudation and decomposition processes, but their dynamics are poorly understood. Current estimates of root dynamics have principally been observed in shallow soil horizons (2.5 m) root growth occurred at two distinct periods, at bud break in spring and throughout the winter i.e., after leaf fall. In contrast, shallow roots grew mainly during the spring-summer period. Maximum root elongation rates ranged from 1 to 2 cm day−1 depending on soil depth. Most root mortality occurred in upper soil layers whereas only 10 % of fine roots below 4 m died over the study period. Fine root lifespan was longer in thicker and in deeper roots with the lifespan of the thinnest roots (0.0–0.5 mm) increasing from 129 days in the topsoil to 190 at depths > 2.5 m. Conclusions The unexpected growth of very deep fine roots during the winter months, which is unusual for a deciduous tree species, suggests that deep and shallow roots share different physiological strategies and that current estimates based on the shortest root growth periods (i.e., during spring and summer) may be underestimating root production. Although high fine root turnover rates might partially result from the minirhizotron approach used, our results help gain insight into some of the factors driving soil organic carbon content.

Details

ISSN :
15735036 and 0032079X
Volume :
401
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant and Soil
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e4fb0b73df2dc870a8efc6af104a81d0
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s11104-015-2753-5