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Oilseed and pulse crops have been increasingly used to diversify cereal-based cropping systems in semiarid environments, but little is known about the root characteristics of these broadleaf crops. This study was to characterize the temporal growth patterns of the roots of selected oilseed and pulse crops, and determine the response of root growth patterns to water availability in semiarid environments. Canola (Brassica napus L.), flax (Linum usitatissimum L.), mustard (Brassica juncea L.), chickpea (Cicer arietinum L.), field pea (Pisum sativum L.), lentil (Lens culinaris), and spring wheat (Triticum aestivum L.) were tested under high- (rainfall + irrigation) and low- (rainfall only) water availability conditions in southwest Saskatchewan, in 2006 and 2007. Crops were hand-planted in lysimeters of 15 cm in diameter and 100 cm in length that were installed in the field prior to seeding. Roots were sampled at the crop stages of seedling, early-flower, late-flower, late-pod, and physiological maturity. On average, root length density, surface area, diameter, and the number of tips at the seedling stage were, respectively, 41, 25, 14, and 110% greater in the drier 2007 than the corresponding values in 2006. Root growth in all crops progressed rapidly from seedling, reached a maximum at late-flower or late-pod stages, and then declined to maturity; this pattern was consistent under both high- and low-water conditions. At the late-flower stage, root growth was most sensitive to water availability, and the magnitude of the response differed between crop species. Increased water availability increased canola root length density by 70%, root surface area by 67%, and root tips by 79% compared with canola grown under low-water conditions. Water availability had a marginal influence on the root growth of flax and mustard, and had no effect on pulse crops. Wheat and two Brassica oilseeds had greater root length density, surface area and root tips throughout the entire growth period than flax and three pulses, while pulse crops had thicker roots with larger diameters than the other species. Sampling roots at the late-flower stage will allow researchers to capture best information on root morphology in oilseed and pulse crops. The different root morphological characteristics of oilseeds, pulses, and wheat may serve as a science basis upon which diversified cropping systems are developed for semiarid environments.
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La répartition des racines dans le sol est le facteur déterminant la capacité d’une plante cultivée à acquérir l’eau et les nutriments nécessaires à sa croissance. Nous avons donc voulu déterminer la répartition des racines de certains oléagineux et de certaines légumineuses possédant une large zone d’adaptation dans les régions semi-arides du nord des Grandes Plaines. Notre hypothèse était que les racines des oléagineux, des légumineuses et des céréales auraient des répartitions différentes dans le sol et que la quantité d’eau disponible influerait sur l’ampleur de cette différence. En 2006 et 2007, nous avons mené une étude au champ près de Swift Current (50°15′N, 107°44′W), en Saskatchewan, au Canada. Nous avons planté manuellement trois oléagineux (le canola [Brassica napus L.], le lin [Linum usitatissimum L.] et la moutarde [Brassica juncea L.]), trois légumineuses (le pois chiche [Cicer arietinum L.], le pois [Pisum sativum L.] et la lentille [Lens culinaris]) et un blé de printemps (Triticum aestivum L.) dans des lysimètres de 15 cm de diamètre et de 100 cm de profondeur, insérés dans le sol au moyen d’un système hydraulique. Une partie des plantes ont été soumises à un faible apport d’eau (pluie uniquement), et les autres, à un apport d’eau élevé (pluie + irrigation). La répartition verticale du système racinaire a été observée vers la fin de la floraison. La majorité (> 90 %) des racines étaient principalement situées dans la strate de 0 à 60 cm, et la plus forte production racinaire se rencontrait dans les 20 premiers centimètres du sol. Dans l’ensemble du profil du sol, les racines des légumineuses étaient de plus fort diamètre que celles des oléagineux et du blé. Chez le canola, dans les 10 premiers centimètres du sol, la longueur totale de racines était de 28 % supérieure avec l’apport d’eau élevé qu’avec le faible apport d’eau, et les apex racinaires étaient de 110 % plus nombreux; de même, dans les 40 premiers centimètres du sol, la surface racinaire était de 101 % plus élevée avec l’apport d’eau élevé qu’avec le faible apport d’eau. En 2007, les conditions sèches ont stimulé la croissance racinaire dans la strate de 20 à 40 cm chez les oléagineux et dans la strate de 0 à 20 cm chez le blé, mais elles ont entraîné une diminution de la croissance racinaire chez les légumineuses dans la strate de 0 à 50 cm. Dans le cadre de notre étude, réalisée en milieu semi-aride, la quantité d’eau disponible n’a pas eu d’effet sur la répartition verticale
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