Prairies et changement climatique

Directeur de l’unité de recherche pluridisciplinaire Prairies et plantes fourragères (URP3F) et responsable de l’Observatoire prairies, Jean-Louis Durand nous en dit plus sur le simulateur de climat extrême Siclex.

Quels sont les intérêts de Siclex pour les recherches sur les prairies et les plantes fourragères ?

Siclex est un dispositif unique, techniquement très abouti, qui associe plusieurs équipements et innovations pour simuler des climats extrêmes.
Siclex permet de modifier 3 paramètres qui sont affectés par le changement climatique : précipitations, température et, à terme, CO₂. Les variations de ces paramètres sont susceptibles d’avoir des répercussions sur les performances productives mais également environnementales et sociales des prairies. Un abri mobile intercepte la pluie au-dessus des parcelles pour simuler une sécheresse, un système d’irrigation apporte de l’eau aux végétaux, un dispositif de chauffage crée des conditions de chaleur d’intensité variable et contrôlée - sous peu, un dispositif d’enrichissement de l’air en CO₂ viendra compléter l’ensemble. À ceci s’ajoutent des capteurs d’humidité, de température de l’air et du sol ainsi que mesures automatisées qui permettent d’évaluer l’impact de ces conditions climatiques sur la croissance de la végétation, et tout cela durant plusieurs années.
Il permet un contrôle fin et précis de la quantité d’eau qui se déverse sur une prairie sans que le besoin en eau des plantes ou le rayonnement que celles-ci reçoivent, ne soit perturbé. Les temps d’action, notamment celui qui accompagne le déplacement de l’abri mobile, sont courts, afin d’éviter des effets secondaires susceptibles de perturber la consommation d’eau par les végétaux.

Quelle place occupe Siclex dans les recherches sur les prairies et le changement climatique ?

Siclex est d’abord un objet de connaissances. Il permet de prévoir les conditions d’évolution de la prairie et est susceptible de déboucher sur des préconisations.
Actuellement, on sait décrire les phénomènes individuels liés à la sécheresse, à l’élévation de la température ou à l’augmentation de la teneur en CO₂ de l’air, en lien avec des codes informatiques qui enchainent ces fonctions. Par contre, on ne sait pas, voire on ne peut pas, décrire l’évolution d’une prairie d’une composition donnée sous certaines conditions - dont celles projetés par les climatologues du GIEC et avec lesquelles nous sommes susceptibles de devoir composer dans 30 ans. Nous avons besoin de ces connaissances pour être certains d’élaborer nos critères de sélection variétale et de gestion de prairie en connaissance de cause, ceci d’autant plus que les boucles de régulation sont complexes. Prenons l’augmentation de la teneur en CO₂ de l’atmosphère. Elle stimule la photosynthèse, augmentant la productivité des plantes qui, si elles ne sont pas limitées par ailleurs, font alors preuve d’une croissance rapide. Elle réduit l’évapotranspiration, décalant l’impact de la sécheresse en induisant la fermeture des stomates…. par lesquels est absorbé ce même CO₂ atmosphérique. Elle affecte l’association entre les bactéries du sol et les légumineuses, association qui permet à ces dernières de fixer l'azote de l'air et de s'en nourrir et de bénéficier de l’augmentation de la teneur en CO₂ de l’atmosphère sans être limitées par l’apport d’azote. Elle est susceptible de modifier les équilibres entre les espèces végétales ou entre les plantes et le sol.
Est-ce qu’aujourd’hui, nous sommes en capacité de prévoir l’évolution à court terme d’une prairie constituées de 30 % de légumineuses et de 60 % de graminées avec un déficit hydrique de 50 %, une augmentation de température de 2 °C ou encore une teneur en CO₂ atmosphérique de 500 ppm ? Les choses sont bien loin d’être intuitives et très vite la nécessité de disposer de modèles précis s’est imposée.
Siclex permet également de valider des modèles alors que les conditions sont compliquées ou contrastées. Ces modèles dans lesquels chaque brin d’herbe est simulé (surface de feuilles, orientation des feuilles, position dans l’espace, photosynthèse, besoin en eau…) sont dits individus centrés. Notre équipe de simulation s’est renforcée récemment, elle compte 5 chercheurs et entretient des relations fortes avec de nombreuses équipes Inra des centres de Bourgogne-Franche-Comté, Île-de-France-Versailles-Grignon ou encore Occitanie-Montpellier.
Enfin, Siclex permet d’évaluer des mélanges d’espèces et de variétés constitués expérimentalement. Cet objectif mélange est très intégré à l’objectif de simulation.

Quelles sont les perspectives qui s’offrent à Siclex ?

Siclex est encore en phase d’expérimentation. Du point de vue technique, il va progresser. L’essai en cours, semé en mars 2018, récolté pour la première fois en octobre 2019, va se poursuivre. Il a enduré cette année des déficits hydriques sublétaux et nous allons observer comment les végétaux s’en remettent. L’an prochain, il subira des déficits hydriques plus importants et donc létaux.
Siclex est d’ores et déjà ouvert sur l’extérieur : dans le cadre national avec l’Association des créateurs de variétés fourragères (ACVF), dans le contexte européen avec des projets de recherche comme celui consacré aux ressources génétiques des plantes légumineuses EUCLEG (EU 2017-2021), coordonné par l’URP3F. À ce titre, Siclex est aussi un dispositif de choix pour analyser des ressources génétiques végétales : il permet, en un temps court et sur un espace réduit, d’imposer à des plantes des conditions climatiques qui nécessiteraient plus classiquement de multiplier les lieux d’essai et d’allonger les durées d’observation.