Agronomie 23 (2003) 375-396
DOI: 10.1051/agro:2003011

Rhizodeposition of organic C by plants: mechanisms and controls

Christophe Nguyen

UMR "Agronomie & Environnement", INRA-INPL-ENSAIA, BP 172, 54505 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
(Received 15 July 2002; accepted 19 December 2002)

Abstract
During their life, plant roots release organic compounds into their surrounding environment. This process, named rhizodeposition, is of ecological importance because 1/ it is a loss of reduced C for the plant, 2/ it is an input flux for the organic C pool of the soil, and 3/ it fuels the soil microflora, which is involved in the great majority of the biological activity of soils, such as the nutrient and pollutant cycling or the dynamics of soil-borne pathogens, for example. The present review first examines the mechanisms by which major rhizodeposits are released into the soil: the production of root cap cells, the secretion of mucilage, and the passive and controlled diffusion of root exudates. In a second part, results from tracer studies (43 articles) are analyzed and values of C flux from the plant root into the soil are summarized. On average, 17% of the net C fixed by photosynthesis is lost by roots and recovered as rhizosphere respiration (12%) and soil residues (5%), which corresponds to 50% of the C exported by shoots to belowground. Finally, the paper reviews major factors that modify the partitioning of photoassimilates to the soil: microorganisms, nitrogen, soil texture and atmospheric CO ₂ concentration.

Résumé
La rhizodéposition de C organique par les plantes : mécanismes et contrôles. Au cours de leur vie, les racines des plantes libèrent des composés organiques dans leur environnement proche. Ce processus, nommé rhizodéposition, est d'importance écologique car 1/ c'est une perte de C réduit pour la plante, 2/ c'est une flux d'intrant pour le compartiment de C organique du sol et 3/ il alimente la microflore du sol, qui est impliquée dans la grande majorité de l'activité biologique des sols tels que par exemple le cycle des éléments nutritionnels et des polluants ou encore la dynamique des pathogènes du sol. La présente revue examine en premier lieu les mécanismes par lesquels les rhizodépôts majeurs sont libérés dans le sol : la production de cellules de la coiffe racinaire, la sécrétion de mucilage, la diffusion passive et contrôlée d'exudats racinaires. En second lieu, les résultats d'études de traçage du C (43 articles) sont analysés et les valeurs de flux de C allant de la racine de la plante vers le sol sont synthétisées. En moyenne, 17 % du C net fixé par la photosynthèse est perdu par les racines et il est restitué dans la respiration de la rhizosphère (12 %) et dans les résidus de sol (5 %), ce qui correspond à 50 % du C exporté par les parties aériennes vers le sol. Enfin, l'article répertorie les facteurs principaux qui modifient la répartition des photoassimilats vers le sol : les microorganismes, l'azote, la texture du sol et la concentration en CO ₂ de l'atmosphère du sol.

Key words: carbon / rhizodeposition / rhizosphere / tracer studies

Mots clés : carbone / rhizodéposition / rhizosphère / traçage

Correspondence and reprints: Christophe Nguyen email: Christophe.Nguyen@ensaia.inpl-nancy.fr

Communicated by Philippe Hinsinger (Montpellier, France)

© INRA, EDP Sciences 2003