Numéro #214

18 juin 2013

Changement climatique, prairies et systèmes fourragers (1ère partie)

Ecophysiologie de la réponse et de l'adaptation des plantes fourragères et prairiales au changement climatique

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Les variables climatiques qui ont un impact important sur la production agricole sont la température, les précipitations et le taux de CO2. Leurs valeurs moyennes ainsi que leur variabilité interannuelle et saisonnière sont susceptibles d'évoluer fortement, en fréquence et en intensité d'événements rares au cours des 100 prochaines années. Ces évolutions climatiques devraient affecter le rendement et la pérennité des espèces et populations cultivées, qui vont devoir s'adapter aux ressources disponibles pour la production fourragère. Chez les cultures annuelles, les augmentations de températures raccourcissent les cycles de végétation, et de ce fait la durée de production de biomasse. Ce phénomène est amplifié par les déficits hydriques qui, par réduction de transpiration, conduisent à des élévations de température du couvert. Quand les températures sont basses, leur augmentation peut a contrario présenter des effets positifs. L'élévation du taux de CO2 a globalement des effets positifs variables selon les espèces sur la photosynthèse et la transpiration. Chez les légumineuses pérennes, l'accroissement de la photosynthèse devrait s'accompagner d'une amélioration de la fixation symbiotique et au total d'une augmentation de leur productivité. Mais l'effet inverse des sécheresses pourrait annuler cette amélioration. Chez les plantes non fixatrices, l'azote pourrait devenir plus limitant et réduire l'impact globalement positif de ces évolutions climatiques. Dans les régions où températures et sécheresses seraient plus fréquemment extrêmes (moyennes estivales supérieures à 30°C et/ou déficit avril-août supérieur à 500 mm), la survie des populations d'espèces prairiales d'origine tempérée deviendrait problématique. Un changement de populations et de variétés cultivées est donc à anticiper, en poursuivant l'amélioration génétique des espèces. Les graminées annuelles en C4 (maïs, sorgho) tireront moins d'avantages de l'augmentation de CO2. Pour les surfaces de maïs fourrage les plus septentrionales, les accroissements de températures actuellement limitantes seront en revanche bénéfiques dans le futur et ils peuvent conduire à des extensions de culture en altitude et latitude. En culture pluviale, pour la majorité des systèmes de culture du maïs fourrage, l'augmentation de l'évapotranspiration de référence durant l'été pourrait devenir pénalisante. En conditions irriguées, le maintien des rendements serait obtenu non seulement en modifiant les dates de semis mais aussi en utilisant des variétés soit plus précoces permettant d'esquiver le stress, soit plus tardives avec une durée de cycle plus longue favorisant le potentiel de production. Ces stratégies, déjà mises en œuvre dans la région Poitou-Charentes, maximisent l'efficience de l'eau ; leur extrapolation et leur généralisation supposent que l'accès à l'eau soit assuré, ce qui n'est pas acquis partout (acceptabilité des investissements nécessaires), et que le progrès génétique sur l'aptitude du maïs à maintenir du rendement sous contraintes climatiques se poursuive.

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Ecophysiology of the response and adaptation strategy of forage and grassland plants to climate change

Climatic variables (average and variability) will be undergoing a significant change in the 21st century. What will be the impact on the physiology, production and perennity of forage species? Higher temperatures and increased CO2 levels will have a globally positive effect on photosynthesis, production and symbiotic fixation, but droughts (as well as limited nitrogen supplies) could cancel this. The interactions between these different effects are analyzed, per type of cover (forage grass/legumes, annual and perennial species, temperate or Mediterranean, C3 and C4 plants (maize, sorghum)...) and the way in which species adapt to different types of climate. In extreme conditions (high summer temperatures and/or hydric deficit in April-August > 500 mm), the survival of temperate grassland species is compromised. The genetic improvement of species must anticipate the change in cultivated varieties.

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