La croissance du système racinaire de la plupart des espèces passent par des étapes communes : le développement d’un pivot vertical puis sa ramification en racines horizontales qui vont exploiter le sol dans un rayon de plusieurs mètres pour les arbres. Ce système émet ensuite, à proximité de la base de la tige, des racines verticales et obliques qui vont remplacer fonctionnellement le pivot initial. Le mode de croissance des racines est fixé génétiquement et s’exprime librement en l’absence de contraintes liées au sol.
Typologie des systèmes racinaires
Chez les arbres on distingue trois types d’enracinement :
- Type pivotant ou profond : caractérisé par un pivot prépondérant, le développement de longs pivots secondaires et de racines horizontales. C’est le cas du sapin, du pin sylvestre, du chêne, de l’orme, du noyer, du micocoulier.
- Type traçant ou superficiel : avec un pivot qui avorte rapidement, laissant la place à des racines horizontales et de courts pivots verticaux. La surface prospectée est étendue mais peu profonde. Sont concernés l’épicéa, le tremble, le frêne, les légumineuses.
- Type en cœur ou oblique : caractérisé par des racines horizontales, obliques et verticales (hêtre, érable, tilleul, douglas).
La forme du système racinaire est déterminée génétiquement et apparaît dès la germination. Elle peut toutefois être modifiée par les plantes si l'emplacement idéal l'exige. Ainsi, le pin sylvestre (Pinus sylvestris) forme une longue racine pivotante sur les sols profonds. Sur les sols limoneux et argileux, en revanche, il développe un système de racines fasciculées. D'autres plantes réagissent également à leur emplacement. Si les racines rencontrent des obstacles tels que des pierres isolées, un sol rocheux ou un niveau haut de la nappe phréatique, la croissance de la racine principale s'arrête à son extrémité et elle se ramifie.
Structure fonctionnelle et développement
Les végétaux ligneux développent deux classes racinaires : des racines courtes non ligneuses spécialisées dans l’absorption (chevelu), caduques à court terme (1-3 ans) ; des racines longues ligneuses assumant toutes les autres fonctions. Ces dernières s’organisent en deux sous-classes : les racines pérennes (pivot, charpentière horizontale) assurent l’ancrage, explorent le sol et constituent la charpente de l’enracinement. Les racines caduques (colonisation et exploitation) naissent latéralement sur la charpente, colonisent et exploitent le sol puis s’élaguent alors qu’elles sont sans cesse renouvelées par les extrémités en croissance de la charpente. Tous les apex de racines ligneuses absorbent et portent latéralement du chevelu absorbant.
Le développement racinaire s’inscrit dans une séquence d’évènements (croissance, ramification, différenciation) déterminant l’architecture spécifique de l’enracinement. Le pivot est le centre organisateur. En relais, le méristème terminal de chaque racine exerce sur ses ébauches latérales une dominance qui définit, dès leur formation, leur potentiel de développement dans l’architecture spécifique.
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Stratégie d’occupation du sol
Au terme de cette séquence de différenciation, chaque espèce révélera sa stratégie propre d’occupation du sol, fruit du gigantisme ou de la répétition de son architecture spécifique. En sol forestier, 80% de la biomasse racinaire (biomasse ligneuse) occupent les horizons de surface riches en matière organique (0-50 cm). Le record d’extension horizontale est de 90 m (rayon) en forêt tropicale et de progression verticale est de 60m (désert).
Si la stratégie de développement est spécifique, le tracé des racines est fortement influencé par le sol hétérogène et anisotrope. La trajectoire des racines est opportuniste, chacune réduisant sa prospection des zones contraignantes et accentuant son déploiement dans les parties plus favorables (croissance compensatrice). L’enracinement est rarement rectiligne et symétrique de part en part. Malgré l’existence de relation spécifique entre stade de développement aérien et souterrain, toute recherche de corrélation entre rayons du houppier et du système racinaire est illusoire. Les contours racinaires très irréguliers ne peuvent être devinés sans observation directe.
Le mythe de la proportionnalité aérienne et souterraine
Autrefois, on croyait les racines des arbres proportionnelles aux branches. Cela semble une question facile, n’est-ce pas? À l’époque où j’étais un jardinier débutant, on disait couramment que les racines des arbres s’étalaient de façon symétrique jusqu’à la limite des branches de l’arbre, donc, à la largeur de la couronne.
Catherine Lenne, physiologiste en botanique, souligne : « Souvent on a l'impression qu'un arbre qui monte très très haut à 30, 40 mètres de haut, on se dit qu'il doit y avoir la même chose en dessous. D'ailleurs, les représentations un peu légendaires des arbres, comme celle des Celtes, l'arbre de vie, est dessiné avec un tronc et des racines en dessous, de la même taille à égalité. Les arbres chez nous ont des racines très peu profondes. Majoritairement, l'appareil racinaire des arbres descend à 1,5 mètre, deux mètres de profondeur. Ce n'est pas beaucoup pour un arbre qui peut en faire 40 de haut. Pour la plupart des arbres, les racines, au lieu de s'enfoncer profondément dans le sol, s'allongent à l'horizontale. »
La nouvelle norme est devenue « une fois et demie le diamètre de la couronne » pour la fertilisation et c’est encore souvent la mesure utilisée. La vérité est que les racines des arbres sont opportunistes. Elles s’allongent davantage quand elles ont l’occasion de le faire… ou ont besoin de le faire. Notez également que les racines des arbres ont tendance à se répandre en largeur, mais pas en profondeur. Elles ont tendance à être peu profondes, restant près de la surface du sol où l’oxygène, les minéraux et l’humidité sont les plus facilement disponibles. En conséquence, la plupart des racines des arbres se trouvent à moins de 60 cm de la surface du sol, rarement à 2 m ou plus.
Interactions avec l’environnement urbain et bâti
Lorsque l’enracinement est superficiel, il arrive que les arbres drageonnent, menaçant parfois l’intégrité des revêtements ou des constructions (voiries, murs…). C’est le cas de l’ailante, du peuplier ou du robinier faux-acacia. Tout épisode de stress (taille sévère par exemple) peut déclencher ce phénomène. Il est important d’en tenir compte à proximité d’une maison. À l’inverse, pour préserver les réseaux souterrains, les essences à enracinement pivotant devront être évitées. Si les racines n’attaquent pas directement les conduites, comme on le croit parfois, elles peuvent sous l’effet du vent, les fragiliser par effet mécanique.
Pour les arbustes, le conseil est le même, il faut se méfier des enracinements drageonnants qui vont envahir les pelouses. Dès la plantation, ces racines se développent rapidement en surface pour absorber l’eau et les nutriments, et certaines s’enfoncent légèrement pour assurer la stabilité. Les racines superficielles du palmier peuvent gêner si elles sont proches de votre maison. Prévoir un espace suffisant autour du palmier réduit ces risques.
Diagnostic racinaire en milieu urbain
L’arbre d’ornement subit un parcours en pépinière marqué par des arrachages et mutilations répétées. Sa reprise est conditionnée par la qualité qui en résulte et par celle du sol urbain remanié qui lui est proposé. Des interventions répétées sur revêtement ou réseau renforcent les dégâts aux enracinements. L’analyse architecturale permet d’établir un diagnostic ontogénique des systèmes racinaires qui est utilisé à différentes étapes de conception ou d’entretien de l’aménagement paysager.
Il doit envisager la plante entière. L’écologie de l’espèce pressentie, sa force de plantation, les conséquences de son parcours en pépinière sont confrontées aux qualités et volumes de sol réservés à l’arbre, à l’accessibilité aux réserves hydriques et minérales du terrain naturel afin de valider ou invalider les choix. L’étude est conduite en rapprochant plans, sondages géotechniques, pédologiques et analyse d’un échantillon de fourniture végétale.
Adaptation des pratiques culturales
En pépinière, à réception de la fourniture ou en cours de culture, le diagnostic s’attache à caractériser la qualité de l’enracinement, ses capacités régénératives au terme du parcours de production, sa conformité qualitative et quantitative à l’architecture racinaire spécifique attendue au stade de développement de l’individu. Les défauts de qualité de régénération racinaire sont analysés à chaque remplacement en relation avec l’état des houppiers, les caractéristiques du sol et du suivi cultural.
Les dégâts portés aux racines d’arbres en place sont évalués sur tranchées ou anticipés via des sondages préliminaires pratiqués à l’aide d’outils non mutilants mimant les travaux à réaliser. La nature et l’effectif des racines rencontrées dans la zone de travaux permettent de caractériser les impacts portés à l’enracinement et d’adapter au mieux le déroulé de l’intervention, au pire les mesures de sauvegarde et de mise en sécurité à conduire sur les arbres.
Symbiose et santé du sol
En condition naturelle, les racines fines vont dans leur grande majorité, être colonisées par un champignon. Cette symbiose est appelée mycorhize et a un rôle primordial pour la santé des arbres. Ainsi, par les mycorhizes, le champignon aide l’arbre à absorber plus d’eau et de sels minéraux. Il lutte aussi contre l’attaque de certains champignons parasites. En échange, l’arbre fournit au champignon sa nourriture sous forme de sucres issus de la photosynthèse.
Les mycorhizes sont très fragiles, un sol compacté, pauvre en matières organiques, ou en plus on ajoute des engrais de synthèse, leur est très néfaste et cela peut entrainer leur disparition. Or le sol décrit plus haut est exactement ce que l’on trouve sous un gazon ! Voilà toutes les raisons qui nous poussent à encourager nos clients à garder un sol riche en matières organiques sous les arbres ! Pour cela, apport de mulch, de compost, de copeaux, plantations de plantes tapissantes telles que le lierre, les fougères, les pervenches, etc., sont des mesures simples qui améliorent grandement la vie du sol et sa qualité.
Techniques de gestion de la croissance racinaire
Le développement de la ramure des arbres est en rapport direct avec celui de leurs racines. Ainsi, pour limiter un arbre à la taille qu'il a désormais atteinte, il suffira de creuser une tranchée à l'aplomb des extrémités de ses branches, et de couper les racines que l'on rencontre. Le développement en longueur des branches sera alors stoppé pour plusieurs années, avec un effet favorable pour l'induction florale et la mise à fruits.
Il faut être très prudent avec cette opération. En supprimant une partie des racines, on diminue les apports de substances nutritives, ce qui rejaillit directement sur la croissance prise par le sujet. Bien évidemment, cette opération doit être pratiquée raisonnablement, sur une partie limitée des racines, sous peine d'endommager durablement les végétaux. Cette opération doit être pratiquée en période de repos végétatif. L'automne est la bonne saison pour les plantes; pour les arbres, l'hiver convient bien également.
Pour réaliser cette coupe, attachez une ficelle au pied de l'arbre d'une part, au bâton d'autre part. En tension, on doit se situer à peu près à la verticale de la ramure. Tracez alors grossièrement dans le sol avec la pointe du bâton un cercle tout autour de l'arbre. Creusez la tranchée tout autour de l'arbre ou de l'arbuste, à la largeur d'un fer de bêche, et environ 50 cm de profondeur. Dégagez à la main les grosses racines, et coupez à la scie ou avec l'ébrancheur les principales. Ce point marquera la limite de développement. Des racines se formeront à partir du point de coupe. N'appliquez aucun produit cicatrisant ! Rebouchez ensuite soigneusement la tranchée avec la terre que vous aviez laissée par côté.
Importance de l'arrosage stratégique
Si les racines superficielles trouvent moins d'eau dans la couche arable, elles pénètrent plus profondément dans le sol à la recherche d'humidité. Vous pouvez tirer parti de cette circonstance. En arrosant moins souvent mais plus intensément, vous assurez l'humidité des couches profondes du sol et favorisez la croissance des racines profondément. Cela est utile lorsque la couche arable s'assèche rapidement en été. Les plantes dont les racines sont profondément ancrées ne se fanent pas aussi rapidement. Les sols secs et compactés ont tendance à produire des racines moins nombreuses mais plus épaisses, dont certaines atteindront des longueurs extrêmes. Les barrières (murs, roches, bâtiments, barrières de racines, etc.) limiteront également l’expansion des racines. Les racines des arbres ont tendance à être plus longues lorsque les conditions sont favorables. Les racines des arbres pousseront vers une source d’humidité fiable et éviteront les sols qui demeurent secs en permanence.