Évolution des conditions climatiques des 20 dernières années Conséquences sur la production de maïs grain et stratégies d’adaptation Josiane LORGEOU ARVALIS

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

Mé

dia

ne

19

84

à 2

008

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

19

55

19

57

19

59

19

61

19

63

19

65

19

67

19

69

19

71

19

73

19

75

19

77

19

79

19

81

19

83

19

85

19

87

19

89

19

91

19

93

19

95

19

97

19

99

20

01

20

03

20

05

20

07

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


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 + 21.004

R 2 = 0.7996

50

100

150

200

250

50 100 150 200 250


Méd

ian

e 19

84 à

200

8

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 + 26.503

R2 = 0.8252

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450


Mé

dia

ne

19

84

à 2

00

8



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


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


Estimations calculées sur 11 stations, 3 dates de Semis

Variétés adaptées en précocité à la période 1977-2006

J. Lorgeou


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


Évolution des rendements potentiels Le cas de Clermont Ferrand

y = -0.1393 sans 2003

0

20

40

60

80

100

120

140

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


40

60

80

100

120

140

160

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


40

60

80

100

120

140

160

180

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


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


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


Recherche modèles d’ajustement

Régression linéairerdt_q_ha

10

20

30

40

50

60

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

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

19691970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

19771978

19791980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

19871988

1989

1990

1991

19921993

1994

1995

1996

1997

1998

19992000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

19

59

19

60

19

61

19

62

19

63

19

64

19

65

19

66

19

67

19

68

19

69

19

70

19

71

19

72

19

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19

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19

75

19

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19

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19

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19

79

19

80

19

81

19

82

19

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19

84

19

85

19

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19

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19

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19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

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19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

Ecart de rendement en q/ha avec les valeurs

estimées par les pentes historiques

écart rendement annuel à tendance 1951 à 2006

écart rendement annuel à tendance 1951 à 2000

Régression linéaire

F. Piraux


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


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

TP

PDPC1DPC2

DT

TTT

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)


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’inscription

Groupe Pentes en q/ha

Rendements

moyens

des 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 1.09

En moyenne + 1.2 q/ha/an en grain

+ 0.18 t/ha/an en fourrage


30

40

50

60

70

80

90

100

110

55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Rendement moyen des essais en q/ha

Rendement en q/ha

1950

1960

1970

1980

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


Des effets climatiques compensés par le progrès génétique

y = - 0.45 sans 2003

y = + 0.95 sans 2003

0

20

40

60

80

100

120

140

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 2005-2010

45 - STICS – Irrigué, avec évolution du progrès génétique des variétés


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


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

DK315

DK315TEXXUD

TEXXUD

CISKO

PR35Y65

PR35Y65

DKC4778 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 C1

Variété Demi Précoce C2

Variété Demi Tardive

Variété Tardive

Variété Demi Tardive

Variété Très Tardive

Le choix de variétés plus tardives valorise les disponibilités plus élevées en sommes de température

ARVALIS


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-tardive

Variété tardive

Rendement (q/ha) Arrêt précoce

Irrigation tout le cycle

80 90

100 110 120 130 140 150 160



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.


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 ha

SAU irriguée en ha

SAU 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)


Synthèse des effets et leviers (+ effet positif, - négatif)

Effets Tendance 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

+


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.


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

Documents

Évolution des conditions climatiques des 20 dernières années Conséquences sur la production de maïs grain et stratégies d’adaptation Josiane LORGEOU ARVALIS