Quand les racines craquent et les vers grincent
On peut "écouter" les racines pousser - et les vers creuser. Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Institut national de la recherche agronomique fran?ais présentent une nouvelle méthode d'analyse du sol.
Un sol sain est vivant - ce principe s'applique aux sols naturels comme aux sols cultivés. Mais ce qui se passe sous la terre reste encore en grande partie caché aux chercheurs. Il serait pourtant important d'en savoir plus pour mieux comprendre les interactions dans cet écosystème.
Bruits mesurables
Ce que l'on ne peut pas voir, on peut peut-être l'entendre - c'est avec cette idée que des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Institut national de la recherche agronomique fran?ais (INRA) ont analysé les émissions acoustiques de différents sols à l'aide de capteurs piézoélectriques.
Résultat : lorsque les racines poussent ou que les vers de terre creusent des tunnels, ils émettent des sons. Ceux-ci peuvent être clairement attribués à la croissance des racines et à l'activité des vers. C'est ce que démontre l'étude de Marine Lacoste de l'INRA ainsi que de Siul Ruiz et Dani Or de l'Institut de biogéochimie et dynamique des polluants de l'ETH Zurich.
?couter le sol ouvre une nouvelle fenêtre à la science, explique le professeur Or de l'ETH : "Nous pouvons ainsi savoir quand les racines poussent, par exemple. Jusqu'à présent, nous ne savions pas si cela se passait le jour, la nuit, dans un sol humide ou sec. Avec la nouvelle méthode, nous pouvons l'enregistrer relativement facilement sur place - sans devoir creuser". Les chercheurs ont montré pour la première fois que l'activité biologique dans le sol peut être mesurée à l'aide de capteurs acoustiques.
Pour tester cette hypothèse, ils ont comparé des observations visuelles avec des mesures acoustiques. Pour ce faire, ils ont utilisé des cellules en verre remplies de terre sableuse : Dans l'une d'elles, ils ont semé du ma?s et l'ont laissé prendre racine. Dans l'autre, ils ont fait creuser des tunnels à un ver de terre dans de l'argile à grain fin. Des capteurs piézoélectriques ont enregistré des émissions acoustiques : des ondes élastiques d'une fréquence de 1 à 100 kilohertz. De telles ondes se produisent par exemple lorsque de petits grains se déplacent ou se frottent les uns contre les autres - ou lorsque de petites fissures apparaissent dans la terre. Ces ondes ne sont pas audibles pour l'oreille humaine.
Après sept (vers de terre), respectivement dix-neuf jours (racines), les chercheurs ont mis en corrélation la croissance observée des racines et les tunnels creusés avec les bruits enregistrés - ils correspondaient dans une large mesure. Des mesures de contr?le effectuées sur des cellules contenant uniquement de la terre ont confirmé que les bruits provenaient des racines et des vers.
Quand les racines poussent-elles et combien sont-elles ?
Dani Or a déjà recherché avec succès des signes acoustiques précurseurs de glissements de terrain dans les sols. Il a ainsi appris à distinguer et à interpréter différentes émissions acoustiques. Il explique : "Les bruits dans le sol sont très faibles. Mais ils présentent une certaine signature, ce qui permet de les attribuer à une source précise. Les vers, par exemple, se déplacent beaucoup plus rapidement que les racines, et en même temps, leurs émissions acoustiques sont beaucoup plus ponctuelles".
Il espère que cette nouvelle méthode permettra plus tard de faire des déclarations quantitatives - par exemple sur le nombre de pointes de racines qui poussent en même temps et à quelle vitesse. Enfin, la méthode pourrait fournir des informations sur l'interaction entre les vers de terre et la croissance des racines, ainsi que sur la formation des structures du sol.
Prochaine étape : essai sur le terrain
Avec cette étude, les chercheurs ont montré qu'il est possible de mesurer acoustiquement les activités biologiques dans le sol. Ils l'ont toutefois fait dans des conditions de laboratoire. La prochaine étape consiste à mener des recherches sur les situations dans lesquelles la méthode est utile et sur son efficacité sur le terrain. Un premier essai préliminaire a déjà été couronné de succès : les chercheurs ont fait pousser des plantes dans une colonne de terre - et ont ainsi pu mesurer acoustiquement la croissance des racines. Pour l'avenir, Or peut très bien imaginer que sa méthode soit également utilisée sur le terrain par les agriculteurs : en complément d'autres moyens d'analyse du sol.
Référence bibliographique
Lacoste M, Ruiz S, Or D : Listening to earthworms burrowing and roots growing - acoustic signatures of soil biological activity. Scientific Reports, en ligne, 6 juillet 2018, doi : page externe10.1038/s41598-018-28582-9