Adapter les cultures aux sécheresses et aux températures

REPÈRES
Une étude des fac­teurs sus­cep­tibles d’être à l’origine du pla­fon­ne­ment des ren­de­ments agri­coles a été entre­prise récem­ment par Arva­lis, en col­la­bo­ra­tion avec l’Inra.

REPÈRES
Une étude des fac­teurs sus­cep­tibles d’être à l’origine du pla­fon­ne­ment des ren­de­ments agri­coles a été entre­prise récem­ment par Arva­lis, en col­la­bo­ra­tion avec l’Inra.
Les élé­ments de la conduite cultu­rale sus­cep­tibles d’avoir le plus d’impact sur la pro­duc­tion – choix varié­tal (via le pro­grès géné­tique), postes de fer­ti­li­sa­tion (notam­ment azo­tée) et de pro­tec­tion contre les mala­dies – ont été ana­ly­sés grâce à des enquêtes de pra­tiques cultu­rales (sur cinq régions fran­çaises). L’analyse de ces obser­va­tions a été com­plé­tée par des don­nées d’expérimentation, des approches rela­tives à l’évolution du cli­mat et par la mise en œuvre de modèles simu­lant les impacts des stress cli­ma­tiques sur le ren­de­ment des cultures.

Des résultats convergents

Les études menées sur l’évolution des ren­de­ments agri­coles, et en par­ti­cu­lier des céréales, four­nissent des résul­tats très conver­gents. Il res­sort de l’ensemble de ces ana­lyses que le pro­grès géné­tique sur le blé s’est main­te­nu à un niveau constant de l’ordre de 1 q par hec­tare et par an, avec une pro­gres­sion plus sou­te­nue (1,3 q) en conduites cultu­rales sans trai­te­ment fon­gi­cide ; la géné­tique n’est pas res­pon­sable de cette stag­na­tion et la tolé­rance varié­tale vis-à-vis des mala­dies cryp­to­ga­miques s’est accrue.

Une évo­lu­tion lente
Nos études montrent que les agri­cul­teurs ont fina­le­ment peu « dés­in­ten­ti­si­fié » leurs pra­tiques, et la tra­duc­tion de ces évo­lu­tions en termes de pertes de ren­de­ment se révèle modérée.

Autre ensei­gne­ment : les pra­tiques cultu­rales liées aux intrants (fer­ti­li­sa­tion azo­tée, emploi de fon­gi­cides) ont modé­ré­ment évo­lué. Notons éga­le­ment que les rota­tions ont évo­lué plus sen­si­ble­ment (aug­men­ta­tion moyenne sur douze ans de 15 % du pré­cé­dent col­za, au détri­ment du pois pro­téa­gi­neux, moins 15%); cette modi­fi­ca­tion a engen­dré une dimi­nu­tion rela­tive des ren­de­ments éga­le­ment assez faible.

Les fac­teurs cli­ma­tiques expliquent 50 à 88% de la varia­tion des rendements

Et le rac­cour­cis­se­ment des rota­tions, sou­vent asso­cié à une plus grande homo­gé­néi­té des espèces culti­vées, a sans doute eu des impacts indi­rects sur la fer­ti­li­té bio­lo­gique et la qua­li­té struc­tu­rale des sols dont les impacts sont plus dif­fi­ci­le­ment chif­frables ; tou­te­fois, l’analyse des essais de longue durée montre que la mise en œuvre des tech­niques d’une agri­cul­ture rai­son­née s’est tra­duite par un main­tien de la fer­ti­li­té chi­mique et du pou­voir de miné­ra­li­sa­tion des sols.

L’importance du climat

En revanche, les prin­ci­paux risques cli­ma­tiques pré­ju­di­ciables sur le blé (défi­cit hydrique en cours de mon­tai­son, ain­si que séche­resse et tem­pé­ra­tures exces­sives au cours du rem­plis­sage des grains) ont très signi­fi­ca­ti­ve­ment aug­men­té dans la grande majo­ri­té des bas­sins de pro­duc­tion. Ces fac­teurs cli­ma­tiques cal­cu­lés sur les phases du cycle (notion de « phé­no­cli­mat ») expliquent à eux seuls entre 50 et 88 % de la varia­tion des ren­de­ments, selon les départements.

Une approche rigoureuse

Les don­nées uti­li­sées pour cette étude sont de nature variée : don­nées sta­tis­tiques de ren­de­ment à des échelles natio­nales ou régio­nales (don­nées du SCEES ou AGRESTE pour la France, de la FAO pour les autres pays), don­nées de résul­tats d’expérimentations Arva­lis et don­nées issues de modèles de culture. Les don­nées d’expérimentations Arva­lis visent à esti­mer le ren­de­ment per­mis par les milieux avec la mise en œuvre de tech­niques opti­males dans le cadre d’une agri­cul­ture rai­son­née. Les don­nées cli­ma­tiques pour les cal­culs d’indicateurs et la modé­li­sa­tion sont celles de Météo-France et com­prennent de longues séries chro­no­lo­giques de sta­tions météo­ro­lo­giques repré­sen­ta­tives de dif­fé­rents bas­sins de production.

Les outils de diag­nos­tic agro­no­mique sont consti­tués d’indicateurs « phé­no­cli­ma­tiques » et de modèles dyna­miques de culture : Pano­ra­mix (Gate, 1995) et Stics (Bris­son et al., 2002). Ces modèles prennent en charge les effets du cli­mat, et les simu­la­tions ont été effec­tuées en consi­dé­rant les tech­niques cultu­rales non limi­tantes (nutri­tion, bio­agres­seurs) avec la varié­té Sois­sons adap­tée à l’ensemble des bassins.

Résultats convergents

Les résul­tats entre les deux modèles (Pano­ra­mix et Stics) sont très conver­gents. Dans la plu­part des situa­tions, on observe d’abord un effet neutre ou posi­tif du cli­mat entre les années 1955 et 1995. Après 1995 envi­ron, on constate une inci­dence fran­che­ment néga­tive du cli­mat sur le ren­de­ment. Seules les bor­dures mari­times du nord et du nord-ouest mani­festent peu d’effets cli­ma­tiques péna­li­sants. Les péna­li­tés sont plus accu­sées en région sud, dans le centre et le centre-est de la France.

Rendement et climat

Après 1995, on constate une inci­dence néga­tive du cli­mat sur le rendement

Nous avons mis en rela­tion le ren­de­ment issu de dif­fé­rentes régions fran­çaises (Picar­die, Bour­gogne, Nor­man­die, Centre et Pro­vence- Côte d’Azur, don­nées sta­tis­tiques régio­nales du SCEES) en fonc­tion de l’année de récolte 1990 à 2008. Nous avons esti­mé ensuite les écarts à cette ten­dance linéaire par des indi­ca­teurs phé­no­cli­ma­tiques : le défi­cit hydrique cumu­lé pen­dant la phase de mon­tai­son (entre le stade épi à 1 cm et la flo­rai­son) et une variable d’impact qui com­bine défi­cit hydrique et nombre de jours échau­dants au cours du rem­plis­sage des grains en matière sèche.

L’effet des températures

En com­plé­ment de cette étude, nous avons mis en rela­tion pour chaque dépar­te­ment les écarts de ren­de­ment entre l’année n et celle qui la pré­cède (n –1) avec les variables phé­no­cli­ma­tiques cal­cu­lées sur le même inter­valle de temps. Cette pro­cé­dure per­met de s’affranchir d’autres causes ten­dan­cielles comme le pro­grès géné­tique ou une éven­tuelle évo­lu­tion des tech­niques culturales.

Tenir compte du chaud
Par­mi les cri­tères offi­ciels uti­li­sés pour ins­crire les varié­tés pro­po­sées par les sélec­tion­neurs dans le cadre d’une adap­ta­tion aux stress cli­ma­tiques, seule existe la capa­ci­té à résis­ter au froid ; un élar­gis­se­ment de la régle­men­ta­tion à des cri­tères liés au chan­ge­ment cli­ma­tique se révèle donc indis­pen­sable pour orien­ter la sélec­tion vers la créa­tion de varié­tés inno­vantes et adap­tées au cli­mat à venir.

Pour la qua­si-tota­li­té des dépar­te­ments, on observe des rela­tions néga­tives signi­fi­ca­tives entre les écarts de ren­de­ment et les variables séche­resse en cours de mon­tai­son et le nombre de jours trop chauds au cours du rem­plis­sage. On constate que, pour les grandes zones de pro­duc­tion du blé, qui pré­sentent sou­vent peu de défi­cits hydriques (sols pro­fonds, plu­vio­mé­trie peu limi­tante), c’est en prio­ri­té les tem­pé­ra­tures exces­sives qui expliquent le plus la varia­bi­li­té inter­an­nuelle du ren­de­ment. Pour les sites du sud de la France (sud-ouest et sur­tout sud-est), la varia­bi­li­té inter­an­nuelle du ren­de­ment s’explique davan­tage par la sécheresse.

La tem­pé­ra­ture exces­sive est plus péna­li­sante que la sécheresse

De même, pour appor­ter des élé­ments pro­bants sup­plé­men­taires, nous avons com­pa­ré l’évolution des ren­de­ments éta­blie selon les sta­tis­tiques régio­nales avec celle de nos expé­ri­men­ta­tions (menées avec des tech­niques cultu­rales menées à l’optimum, c’est-à-dire sans fac­teurs limi­ta­tifs autres que ceux d’ordre cli­ma­tique). Cette ana­lyse com­pa­ra­tive a été menée en Cham­pagne, Bour­gogne, Bre­tagne et PACA avec des séries pou­vant com­men­cer depuis les années 1980 (figure 1). Pour toutes les régions, on note une exacte syn­chro­nie quant à la varia­tion d’une année à l’autre des ren­de­ments : le poids du cli­mat est donc pré­émi­nent. Si effec­ti­ve­ment, le pla­fon­ne­ment du ren­de­ment était dû à des chan­ge­ments d’attitude en termes de tech­niques cultu­rales, une telle conco­mi­tance n’existerait pas entre les deux sources d’information.

Des solutions adaptées à la chaleur et à la sécheresse

Afin d’identifier les solu­tions adap­ta­tives les plus effi­caces, nous avons mis en œuvre les modèles de culture en uti­li­sant des don­nées cli­ma­tiques du futur simu­lées par Météo-France (don­nées jusqu’en 2100, sous dif­fé­rents scé­na­rios d’émission de gaz à effet de serre).

Ces simu­la­tions per­mettent effec­ti­ve­ment de hié­rar­chi­ser les leviers à mobi­li­ser pour amé­lio­rer la pro­duc­tion en iden­ti­fiant d’une part les fac­teurs qui seront les plus limi­tants du ren­de­ment et les moyens les plus effi­caces pour réduire leurs pré­ju­dices. Il res­sort de ces simu­la­tions que la tem­pé­ra­ture exces­sive consti­tue pour les céréales, et glo­ba­le­ment pour l’ensemble des espèces de type C3 (pro­téa­gi­neux, col­za), un fac­teur signi­fi­ca­ti­ve­ment plus péna­li­sant que la séche­resse. L’amélioration géné­tique de la tolé­rance aux fortes tem­pé­ra­tures est la voie à pri­vi­lé­gier, plus que le recours à des varié­tés pré­coces, et bien plus que l’emploi de semis anti­ci­pés. Il existe une varia­bi­li­té géné­tique inex­plo­rée de la tolé­rance à la cani­cule qu’il convient donc de pro­mou­voir et de valo­ri­ser à la fois dans le cadre de pro­grammes de recherche et dans celui de l’inscription régle­men­taire et obli­ga­toire des variétés.

Les effets de la pluviosité

S’agissant de la pluie, on relève que si les séche­resses prin­ta­nières et esti­vales vont conti­nuer à s’amplifier, les quan­ti­tés autom­nales et hiver­nales risquent d’être plus sou­vent en excès.

Moins d’engrais azotés
On peut dimi­nuer les apports en engrais azo­tés en mobi­li­sant des leviers com­plé­men­taires : leviers agro­no­miques (intro­duc­tion d’espèces four­nis­sant de l’azote miné­ral aux cultures sui­vantes comme notam­ment les légu­mi­neuses, à condi­tion de garan­tir des débou­chés ren­tables), mise en œuvre d’outils d’aide à la déci­sion capables d’ajuster les doses d’intrants aux besoins réels des cultures (uti­li­sa­tion par exemple de la télé­dé­tec­tion, pour un déploie­ment sur de larges sur­faces) et amé­lio­ra­tion géné­tique des espèces (varié­tés plus sobres et plus effi­cientes avec des gènes can­di­dats d’ores et déjà identifiés).

Au-delà de la créa­tion de varié­tés plus effi­cientes vis-à-vis de l’utilisation de l’eau, cette répar­ti­tion dés­équi­li­brée prêche en faveur de la consti­tu­tion de réserves en construi­sant des infra­struc­tures de sto­ckage de l’eau. Par ailleurs, la plus faible dis­po­ni­bi­li­té de l’eau pen­dant les phases de crois­sance se tra­duit éga­le­ment par une moindre capa­ci­té à absor­ber et à valo­ri­ser les élé­ments fer­ti­li­sants dont l’azote.

L’occurrence d’événements extrêmes aggrave la situation

Le recours à cet intrant de syn­thèse par­ti­cipe éga­le­ment à l’émission des gaz à effet de serre et à l’épuisement des éner­gies fos­siles. Conce­voir des sys­tèmes de culture moins dépen­dants de cet intrant devien­dra donc une prio­ri­té abso­lue dans les années qui viennent, car ils opé­re­ront simul­ta­né­ment sur l’adaptation et l’atténuation.

Les effets du cli­mat sur le blé (fortes tempé​ratures et séche­resse) © ARVALIS – INSTITUT DU VÉGÉTAL

Événements extrêmes

L’augmentation des tem­pé­ra­tures et de la séche­resse s’accompagne d’une année à l’autre par l’occurrence d’autres évé­ne­ments extrêmes qui aggravent la situa­tion : excès d’eau hiver­nal limi­tant l’enracinement (2001, 2003, 2007) ou excès d’eau tar­difs post-flo­rai­son (2007, 2008), aug­men­ta­tion de la demande cli­ma­tique pen­dant la mon­tai­son et réduc­tion des pluies prin­ta­nières (1996, 1997), rayon­ne­ment excep­tion­nel­le­ment bas au moment de la fécon­da­tion (2008) et enfin très faible endur­cis­se­ment au froid des blés sui­vi de cycles gel-dégel pré­ju­di­ciables très sévères (2003, 2011). Cette varia­bi­li­té inter­an­nuelle à carac­tère de plus en plus aléa­toire oblige à recon­ce­voir les pré­co­ni­sa­tions d’espèces et de varié­tés à culti­ver. Comme, géné­ti­que­ment, il se révèle impos­sible de ras­sem­bler au sein d’une même plante l’ensemble des carac­tères adap­ta­tifs, il convient d’identifier par milieu les com­bi­nai­sons d’espèces et de varié­tés per­met­tant de mini­mi­ser les inci­dences du cli­mat de nature ten­dan­cielle (aug­men­ta­tion des tem­pé­ra­tures, des séche­resses) et plus aléatoire.

Orienter les recherches

Le ren­de­ment du blé pla­fonne en France, dans la qua­si-tota­li­té des régions. Seules les régions les plus au nord, épar­gnées par l’occurrence de stress abio­tiques signi­fi­ca­tifs, sont épargnées.

Pro­mou­voir la variété
Face aux risques induits par la varia­bi­li­té des phé­no­mènes cli­ma­tiques, le fait que l’agriculteur cultive trois ou quatre varié­tés par espèce à l’échelle de son exploi­ta­tion consti­tue un atout à valo­ri­ser. Une opti­mi­sa­tion de la diver­si­té géné­tique à l’échelle ter­ri­to­riale du bas­sin de pro­duc­tion est aus­si une démarche à promouvoir

La plus grande par­tie de l’érosion des ren­de­ments est expli­quée par le cli­mat, notam­ment par les séche­resses (dans le sud de la France) et sur­tout par les fortes tem­pé­ra­tures (dans les grandes zones céréa­lières). On met en évi­dence le rôle impor­tant et for­te­ment dépres­sif des fortes tem­pé­ra­tures au cours du rem­plis­sage sur le ren­de­ment. Contrai­re­ment à la séche­resse, ce phé­no­mène inté­resse tous les types de sol et son impact concerne des sur­faces plus grandes.

La plus grande par­tie de l’érosion des ren­de­ments est expli­quée par le climat

L’anticipation des stades induite par le chan­ge­ment cli­ma­tique n’a pas été et ne sera pas suf­fi­sante pour annu­ler l’impact des fac­teurs cli­ma­tiques. La concep­tion d’une esquive plus effi­cace et l’amélioration de la tolé­rance géné­tique aux stress cli­ma­tiques (à la séche­resse, et sur­tout à l’échaudage ther­mique, carac­tère peu explo­ré) consti­tuent des axes de recherche à pri­vi­lé­gier. S’agissant de la tem­pé­ra­ture, des recherches plus fon­da­men­tales pour com­prendre et hié­rar­chi­ser les méca­nismes phy­sio­lo­giques qui sont à l’origine de l’expression de l’échaudage ther­mique sont à mener : d’une part pour « phé­no­ty­per » de manière per­ti­nente le maté­riel végé­tal dans des pro­jets d’amélioration géné­tique, et d’autre part pour mieux simu­ler les inci­dences du cli­mat futur en pre­nant mieux en compte les condi­tions plus extrêmes et les inter­ac­tions, notam­ment avec l’élévation du taux de CO₂.

Une vision globale

Des approches plus ter­ri­to­riales mobi­li­sant dif­fé­rents acteurs doivent être déve­lop­pées : créa­tion d’infrastructures de sto­ckage de l’eau entre les dif­fé­rents uti­li­sa­teurs de cette res­source par­ta­gée (et limi­tée) et opti­mi­sa­tion spa­tiale des diver­si­tés géné­tiques pour une meilleure adap­ta­tion à l’échelle des bas­sins de col­lecte. Ces deux objec­tifs sous-tendent une évo­lu­tion vers une concep­tion de la gou­ver­nance des ter­ri­toires plus collaborative.

Il convient éga­le­ment de men­tion­ner que dans les modèles socio-éco­no­miques glo­baux, source des scé­na­rios pré­dic­tifs de la pla­nète, le carac­tère tou­jours linéaire de l’évolution des ren­de­ments des céréales est le plus sou­vent tou­jours pris en compte. Notre constat remet en cause la prise en compte d’une telle hypothèse.

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