Université Leibniz de Hanovre : mesure de la force et étude avec ZwickRoell de la croissance de racines de plantes
Case Study
- Client : Université Leibniz de Hanovre, Institut des sciences du système Terre, département Sciences du sol, professorat de biophysique du sol
- Lieu : Hanovre, Allemagne
- Secteur d’activité : Institut et académie
- Sujet : résistances à la pénétration dans les sols en fonction des exsudats de racine et de l’humidité du sol
Janvier 2025
L'Institut des sciences du système Terre de l’Université Leibniz de Hanovre simule la croissance d’une racine dans le sol. Les racines de plantes sécrètent des exsudats racinaires dans le sol (mucigel) pouvant affecter la croissance ultérieure de la racine. Avec l’aide de ZwickRoell, la manière dont ce phénomène a lieu en fonction du taux d’humidité du sol et les forces déployées par les racines ont pu être étudiées.
Institut des sciences du système Terre de l’Université Leibniz de Hanovre
L’Institut des sciences du système Terre (IESW) de l’Université Leibniz de Hanovre a été fondé en 2024 et représente un organisme interdisciplinaire important qui réunit plusieurs anciens instituts tels que les sciences du sol, la géobotanique, la géologie, la minéralogie ainsi que la géographie physique et l’écologie du paysage. Cette restructuration a pour but d’intensifier la coopération entre les différentes unités de formation et d’encourager les études sur les interactions complexes entre l’Homme et la nature.
L’étude de l’impact du changement global représente l’une des préoccupations principales de l’IESW, en particulier en matière de changement climatique, d’appauvrissement de la biodiversité et d’utilisation durable des ressources. L’Institut suit une approche inclusive, qui intègre à la fois des perspectives scientifiques et sociales, afin de développer des solutions aux problèmes environnementaux urgents. En outre, l’IESW encourage la création d’un Géocampus commun, facilitant l’échange universitaire (étudiants et chercheurs) et renforçant l’enseignement interdisciplinaire. Grâce à des projets de recherche innovants et à des formations axées sur la pratique, l’Institut offre une plateforme aux futurs scientifiques qui souhaitent se confronter aux défis actuels.
La demande
Mesure des forces lors d’une croissance de racine simulée
L’influence de l’humidité du sol vis-à-vis des effets du mucigel sur les forces nécessaires à la croissance des racines est jusqu’à présent largement inexplorée. Les chercheurs se sont ainsi retrouvés face au défi de concevoir un tout nouvel essai permettant de simuler la croissance d’une racine. Pour cela, un essai de compression à vitesse de mesure modifiable, permettant la mesure de la position et de la force exercée à intervalles rapprochés et avec une très grande précision, s’est avéré nécessaire.
La solution ZwickRoell
Essai de compression avec aiguille de pénétromètre en acier inoxydable
La croissance de la racine a été simulée en enfonçant une aiguille de pénétromètre dans les échantillons de sol préparés à une vitesse définie. Une pointe en acier inoxydable spécialement fabriquée à cet effet (en conformité avec la forme de la racine d’une plante) a été enfoncée à une vitesse définie dans des échantillons de sol homogènes présentant des combinaisons variées en termes de taux de mucigel et d’humidité. Pour réaliser ces essais, les chercheurs ont opté pour une machine d’essai des matériaux ZwickRoell AllroundLine (Z100). À partir des forces résultantes, les résistances à la pénétration et les énergies nécessaires à la croissance de la racine ont été calculées et l’influence du taux de mucigel et d’humidité quantifiée. La plage importante de vitesses d’essai possibles a permis de sélectionner la meilleure variante grâce à un essai préliminaire afin d’obtenir des résultats réalistes avec une durée de mesure optimisée. Les forces mesurées ont constitué la base des calculs et de l’analyse des facteurs étudiés.
« La machine d’essai des matériaux ZwickRoell a permis de déterminer que le mucigel est utile aux plantes, en particulier lors de la croissance de la racine, lorsque celle-ci se trouve dans un environnement très défavorable, notamment dans un sol sec et argileux. En résumé : nous avons simulé la croissance d’une racine de plante dans le sol et mesuré les forces résultantes. »
MSc Ulla Rosskopf, doctorante à l'Institut de Sciences du sol de l’Université Leibniz de Hanovre
Le résultat
L’humidité du sol est déterminante
L’influence du mucigel sur la force nécessaire à la croissance de la racine dépend de l’humidité du sol. Dans un sol fin (argile), le mucigel a provoqué la réduction de l’énergie nécessaire à la croissance de la racine dans des conditions sèches, alors que cette énergie a légèrement augmenté dans le sol humide. Dans un sol grenu (sable), ces effets étaient nettement plus faibles.
Vous trouverez la publication parue dans la littérature scientifique ici.
