Species interactions for phosphorus acquisition between durum wheat and legume in intercropping : underlying mechanisms in the rhizosphere

L'objectif de cette étude a été de préciser l'implication des processus rhizosphériques dans lesinteractions pour l'acquisition de phosphore (P) entre une céréale et une légumineuse enassociation. Nous avons proposé comme mécanisme de facilitation l'acidification de la rhizosphèredes espèces en association induite par la fixation de N2 de la légumineuse dans le cas de sol neutres àalcalins. Ainsi, l'étude s'est focalisée sur l'influence des changements de pH induits par les racines.Les effets de la disponibilité initiale en P du sol ainsi que de la distance entre les racines des espècesassociées ont également été testés. Les expérimentations ont été menées au champ ainsi qu'enconditions contrôlées. Le blé dur et différentes légumineuses ont été cultivés en culturemonospécifique ou en association sur un même sol pour toutes les expérimentations. Le sol neutreutilisé (Luvisol) présentait trois niveaux contrastés de fertilisation phosphatée et provenait desparcelles d'un essai de longue durée. Nous avons pu démontrer que la manipulation des interactionsrhizosphériques entre une céréale et une légumineuse en association pouvait être optimisée pourpermettre l'augmentation de la disponibilité en P dans la rhizosphère des espèces associées, etencore plus dans le cas de sols présentant une faible valeur initiale de disponibilité. Lescaractéristiques du sol ont eu un rôle clé dans la détermination des processus rhizosphériquesimpliqués. Dans notre cas, les changements de pH induits par les racines ont permis d'augmenter defaçon substantielle la disponibilité en P suite à une acidification, mais aussi à une alcalinisation de larhizosphère. Ainsi la légumineuse, mais aussi la céréale sont susceptibles de faciliter l'acquisition del'espèce associée. Les interactions relatives au pH peuvent influencer la disponibilité en P sur unedistance de plusieurs millimètres et ainsi améliorer l'acquisition de P des plantes à proximité del'espèce facilitatrice.Mots clés : culture associée, facilitation, rhizosphère, disponibilité, phosphore, pH, racineThe aim of the study was to elucidate the implication of rhizospheric processes on plant speciesinteractions for phosphorus (P) acquisition between a cereal and a legume, when intercropped. Weproposed that root-induced acidification of the rhizosphere by the intercropped legume due to N2-fixation as a mechanism of facilitation in neutral to alkaline soils. Thus, the study focused on rootinducedchanges of pH. The effects of initial soil P availability and distance between roots ofintercropped species were also tested. In order to achieve our goals, experiments in the field and incontrolled condition for several cropping devices were conducted. Durum wheat and differentlegumes were grown as sole crops and intercropped on the same soil for all the experiments. Weused a neutral soil (Luvisol) presenting three contrasted fertilization rates from the field of a longtermP fertilizer trial. We demonstrated that cereal-legume can be used to enhance P availability, andeven more so in low P soils, through managing rhizospheric interactions to optimize P acquisition ofintercropped species. Soil characteristics are also a key factor determining the influence of thoserhizospheric processes. In our studied soil root-induced changes of pH substantially enhanced Pavailability in the rhizosphere either through acidification or alkalization. Thus the legume but alsothe cereal may facilitate the acquisition of the intercropped species. Interactions involving pH canaffect P availability over distance of several millimeters and ultimately enhance P acquisition ofplants in the surrounding of the facilitative species.Key words: intercrop, facilitation, rhizosphere, availability, phosphorus, pH, roo