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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