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Évolution des conditions climatiques des 20 dernières années
Conséquences sur la production de maïs grain et stratégies d’adaptation
Josiane LORGEOUARVALIS –Institut du végétal
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Cumul de degrés-jours du 21 avril au 15 octobre
y = 0.9995x + 156.21
R2 = 0.9302
1300
1500
1700
1900
2100
2300
2500
2700
1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700
Médiane 1960 à 1984
Méd
iane
198
4 à
2008
Au cours des 25 dernières années Moyenne + 0.9 °C Tmoy + 155 degrés-jours avec médiane
1960-1984• soit 2 groupes précocité, • 8 % H2O grain
10 à 20% des hausses projetées à LT
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1955
1957
1959
1961
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1965
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1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
Données journalières : Météo France
Des augmentations de températures sur période 21 avril-15 octobre
Écarts de cumuls de degrés jours par rapport à médiane 1955-1984, Cumuls du 21 avril au 15 octobre,
Cas Orléans
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Pluviométrie et ETP – P entre 11 juin et 31 aoûtÉvolution des médianes 1984-2008 avec 1961-1984
Cumul de pluie en mm du 11 juin au 31 août
y = 0.8441x + 21.004R 2 = 0.7996
50
100
150
200
250
50 100 150 200 250
Médiane 1960 à 1984
Méd
iane
198
4 à
2008
Cumul de ETP - pluie en mm du 11 juin au 31 août
Évolution pluies : quelques sécheresses, aléatoire et pas de tendance
Évolution ETP-P : augmentation de 25 mm, effet évolution des températures
y = 0.9609x + 26.503R2 = 0.8252
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450Médiane 1961 à 1984
Méd
iane
198
4 à
2008
Données journalières : Météo France
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Avancement des dates de semis et récolte
y = -0.6658x + 39062
1/4
6/4
11/4
16/4
21/4
26/4
1/5
6/5
11/5
16/5
21/5
26/5
31/5
1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004
Dates de semis
y = -0.7557x + 39385
y = -0.6223x + 39121
7/8
12/8
17/8
22/8
27/8
1/9
6/9
11/9
16/9
21/9
26/9
1/10
6/10
11/10
16/10
21/10
1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004
Dates de récolte
Parcelles de maïs fourrage de INRA de Mirecourt 1969-2003
Avance moyenne sur 30 ans• semis = 21 jours• récolte 0.63 j/an• 0.23 %MS /an
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Avancement des dates de stades
40
35
30
25
20
15
10
5
0
5-juin 25-juin 15-juil. 4-août 24-août 13-sept. 3-oct. 23-oct. 12-nov.
Dates médianes des stades sur la période 1961 à 1990
semis 10 avril
semis 25 avril
semis 10 mai
Nombres de jours d'avance entre les périodes 1977-2006 et 1961-1990
10 FV : 4 à 5 j
Maturité grain 32%:14 à 45 j
Maturité fourrage :12 à 15 j
Floraison : 5.5 à 7 j
Données journalières : Météo France
Estimations calculées sur 11 stations, 3 dates de SemisVariétés adaptées en précocité à la période 1977-2006
J. Lorgeou
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Simulations des évolutions de rendements potentiels sur période 1981 - 2006
avec le modèle de culture STICS
Scénarios de simulations CO2 = constant 360 ppm avec et sans irrigation
RU = 208 mm, Irrigation de 100% à 80% des besoins Azote 200 Unités, dont 40 au semis
Semis 15/04 Précocités actuelles Variétés de la génération 2005- 2010 Densité de semis optimales
F. Ruget, B. Lacroix, J. Lorgeou, F. Souverain
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Évolution des rendements potentiels Le cas de Clermont Ferrand
y = -0.1393 sans 2003
0
20
40
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80
100
120
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160
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Rendement en q/ha
63-irrigué-STICS
63-sec-STICS
Essai PIAUBIAT
Linéaire(Série2)
Pente essai Post-Inscription
= effet climat + PG + conduite culture
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
40
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180
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Rendement q/ha à 15 %
2 14 29 35 51 54 56 78 80
Tendance à hausse : • températures moins limitantes en durée de cycle• gain d’efficience avec températures plus élevées
Nord, Bretagne, Nord Ouest et Nord Est
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
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1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Rendement q/ha à 15 %
11 31 33 40 46 47 64
Sud Ouest
Tendance à baisse : •raccourcissement de la durée de cycle •effet augmentation ETM et irrigation 80% ETM• températures déjà optimales l’été
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Expansion géographique des noctuelles
Pyrale G2 2006
Pyrale G2 1990
Sésamie 2006
Sésamie 1990
Vers Gris
Vers Gris
Héliothis
Pyrale G2 2006
Pyrale G2 1990
Sésamie 2006
Sésamie 1990
Vers Gris
Vers Gris
Héliothis
Source Ingénieurs régionaux ARVALIS
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Source des données de rendements SCEES
Périodes 1951-2007, 1951-1978, 1978-1990 et 1990-2007
1972 - 1980
2000- 2006
période 1951 à 1978 pente = 1.365
période 1951 à 2007 pente = 1.386 q/ha/an
période 1978 à 1990pente = 1.36
période 1990 à 2007pente = 1.17
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Rendement en q/ha
sécheresse
Évolution du rendement national moyen entre 1951 et 2007
Calculs de pentes sur des périodes avec « a priori »
J. Lorgeou; Données annuelles Source SCEES
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Recherche modèles d’ajustement
Régression linéairerdt_q_ha
10
20
30
40
50
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70
80
90
100
annee
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Regression Equation:
rdt_q_ha = 2686.523 + 1.386131*annee
Graphique des résidus
Comparaison de modèles
1 2 3 4 5 6lin quad lin+ AR(1) lin+ plateau plateau+ lin lin+ lin min(BIC) min(BIC)
378.1 381.8029 380.5675 378.935 387.6152 402.54 1 lin
BIC
Statistiquement pas de stagnation du rendement national entre 1951-2007:
modèle linéaire avec pente = 1.386 q/ha/an Des effets annuels aléatoires avec des années récentes à résidus influents et négatifs
1959
1960
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1962
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19791980
1981
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1989
1990
1991
19921993
1994
1995
1996
1997
1998
19992000
2001
2002
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2005
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2007
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
1959
1960
1961
1962
1963
1964
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1969
1970
1971
1972
1973
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1977
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1979
1980
1981
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1986
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1988
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1990
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1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Ecart de rendement en q/ha avec les valeurs
estimées par les pentes historiques
écart rendement annuel à tendance 1951 à 2006écart rendement annuel à tendance 1951 à 2000
Régression linéaire
F. Piraux
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
ENVIRONNEMENT
Sol (nature, RU, réchauffement, pente, etc) Climat et
changement climatique
•Température (somme de températures, gelées précoce et tardive, etc)
• Ensoleillement
• Précipitations hiver et été
• Vent (verse et évapotranspiration) Pression parasitaire Minéralisation
PROGRES GENETIQUE
Variétés
disponibles
Adéquation des variétés avec
l’environnement
Agronomique
PRATIQUES CULTURALES
Irrigation Disponibilités en eau
Arbitrage de l’usage de l’eau
d’irrigation
RENDEMENT
Réglementaire et politique
Date de semis
Densité de semis
Protection : • Adventices• Ravageurs : Traitements de semences et en
culture
Fertilisation
Rotations
Travail du sol
Rapidité du renouvellement par
agriculteurs
Génétique
Environnemental
J. Lorgeou, S. Peignet, 2008
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Estimation RDT national par essais VPI
RDT National SCES
Écart moyen de 25 q/ha avec variations ET = 4.3 q/ha
Rendement en q/ha
TPPDPC1DPC2DTTTT
Lieux d’essais PI
ST 21/04-20/10
Les rendements moyens des essais variétés Post - Inscription sur la période 1986 – 2007
Décomposition en effets progrès génétique et environnements
Essais ARVALIS – SEPROMA, CA, Coopératives
ARVALIS- Météo France, 2003
75 % de sites « en partie » pérennes (délocalisation des lieux tous les 3 à 15 ans)
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Un progrès génétique élevé
TP
DPC1
T
F. Piraux, J. Lorgeou 2008
Modèle linéaire mixte avec facteurs :année = aléatoire et variété = fixeCalculs des moyennes ajustées des variétés/groupe de précocité, régression en fonction année d’inscriptionGroupe Pentes en
q/ha Rendementsmoyensdes essais
% du rendement moyen
TP 1.43 86 1.66P 1.46 96 1.52DPC1 1.35 105 1.28DPC2 1.23 110 1.12DT 1.14 116 0.99T 1.31 120 1.10TT 1.36 124 1.09En moyenne + 1.2 q/ha/an en grain + 0.18 t/ha/an en fourrage
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40
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110
55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Rendement moyen des essais en q/ha
Rendement en q/ha
1950196019701980
Variétés des années
Des progrès en rusticité Résultats des essais Progrès Génétique, Derieux et al. 1987
Écarts de rendement des variétés récentes supérieurs en rendements moyens
+ 1.0 % /ha/an
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Des effets climatiques compensés par le progrès génétique
y = - 0.45 sans 2003
y = + 0.95 sans 2003
0
20
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120
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160
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Rendement en q/ha
45 - STICS – Irrigué, avec variétés génération 2005-201045 - STICS – Irrigué, avec évolution du progrès génétique des variétés
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Les stratégies d’adaptation mises en oeuvre
Dates de semis de plus en plus précoces
Choix de précocité des variétés et densités de culture– Allongement des durées de cycle– Stratégie d’esquive et d’évitement
Irrigation
Autres facteurs
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Comparaison de rendements à deux densités de variétés de référence de plusieurs groupes de précocité,
Synthèse de 5 essais conduits à l’ETM dans le Sud Ouest en 2005
DK315DK315TEXXUD
TEXXUD
CISKO
PR35Y65
PR35Y65DKC4778 DKC4778
MITIC
MITIC
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
160
60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110Densités de culture en milliers de plantes/ha
Rendement brut à l'humidité de référence en q/ha
Variété Demi Précoce C1Variété Demi Précoce C2Variété Demi Tardive
Variété TardiveVariété Demi Tardive
Variété Très Tardive
Le choix de variétés plus tardives valorise les disponibilités plus élevées en sommes de température
ARVALIS
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
L’esquive des déficits hydriques d’août par le choix de variétés plus précoces
80 90
100 110 120 130 140 150 160
Variété demi-précoce 1
Variété demi-précoce 2
Variété demi-tardive
Variété tardive
Rendement (q/ha) Arrêt précoce
Irrigation tout le cycle
80 90
100 110 120 130 140 150 160
Variété demi-précoce 1
Variété demi-précoce 2
Variété demi-tardive
Variété tardive
Rendement (q/ha) Arrêt précoce Irrigation tout le cycle
2005
2006
Effet de la date d’arrêt d’irrigation sur le rendement de variétés de maïs de trois groupes de précocité
Synthèse de 4 essais annuels en Poitou-Charentes
+
-
Floraison femelle
50 % de teneur en eau du grain
Arrêt d'irrigation précoce
ou culture en sec
Limite de la stratégie : intérêt variable selon scénario déficit
Essais ARVALIS, Bouthier et al.
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Maxi maïs = 1998-2000
Surfaces irrigables et irriguées en ha en France
0
500 000
1 000 000
1 500 000
2 000 000
2 500 000
3 000 000
1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
surfaces en ha
Surface maïs irrigué en haSAU irriguée en haSAU irrigable en ha
Source SCEES
L’irrigation pas d’augmentation des surfaces irriguées depuis 10 ans augmentation des restrictions apports inférieurs à besoins (enquêtes TERUTI du SCEES 2001-2003)
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Synthèse des effets et leviers (+ effet positif, - négatif)Effets Tendanc
e 1990-2008
Effets Tendance 1990-2008
Climat + Nord Irrigation : surfaces,disponibilité
++ jusqu’en 1996, -- après 2000
= Centre
Avancement Dates semis +
- Sud Tardiveté variétés +Baisse densités partardiveté, économie
=
Ravageurs - Fertilisation NPK (diminution ONIGC)
=
Adventices = à - Désherbage =à -Protection Ravageurs --
Progrès Génétique variétés
+++ Maladies
Accélération renouvellement + Travail du sol +
Rotations =
Lorgeou et Renoux. 2009
+
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Conclusion Évolutions climatiques : déjà une réalité
Avancement des stades, Expansion géographique des ravageurs, Tendance baisse / stagnation des rendements potentiels dans le
Sud, tendance à augmentation de potentiel dans régions plus septentrionales,
Pas de réduction significative de la pente du rendement national jusqu’à maintenant, toutefois des départements à progression plus lente dans le Sud, une série d’années récentes sèches, des effets de restrictions d’irrigation, des limites de protection de la culture,
Des adaptations déjà mises en œuvre, progrès génétiqueprogrès génétique, constant, élevé, transféré rapidement, qui a
compensé d’autres effets, réactivité des maïsiculteursréactivité des maïsiculteurs : choix de variétés et de leur tardiveté,
(et aussi des plus précoces), semis plus précoces, optimisation des pratiques, recentrage de surfaces.
Colloque Changement climatique : Conséquences et enseignements pour les grandes cultures et l’élevage herbivore – 22 octobre 2009 - Paris
Les voies de progrès
Progrès génétique Tolérance aux déficits hydriquesTolérance aux déficits hydriques (rendements corrects
sous contraintes) et excès thermiquesexcès thermiques (froid et chaleur) Tolérance aux maladies et ravageurs Meilleure valorisation de l’azote
Limitation des effets des déficits hydriques Mieux valoriser l’eau d’irrigationvaloriser l’eau d’irrigation, Tactiques conservatricesTactiques conservatrices esquive et/ou évitement en
renonçant à rendement potentiel les bonnes années Augmenter et préserver la ressourceAugmenter et préserver la ressource : réserves hivernales,
travail du sol
Itinéraires techniques Dates de semis plus précoces, Variétés à tardiveté et densités appropriées, Amélioration des moyens de protection
Gérer les antagonismes