Sécheresse : le potentiel du tournesol

Le tournesol est une plante bien adaptée à la sécheresse, produite majoritairement dans le Grand Sud-Ouest de la France. Plus de 90% de son huile est utilisée en alimentation humaine et les tourteaux sont très appréciés pour l’alimentation du bétail. C’est de plus une culture écologique qui nécessite peu d’interventions phytosanitaires, dont les besoins en azote sont globalement faibles en comparaison des autres grandes cultures (blé, maïs, colza…) et qui, bien que semée au printemps, ne nécessite pas d’irrigation. Enfin, de nombreux débouchés sont attendus dans le secteur de la chimie verte. Malgré ses avantages reconnus, les producteurs ne privilégient pas le tournesol, à cause d’un rendement économique plus limité que d’autres cultures comme le blé ou le colza. Les progrès génétiques ont permis d’améliorer de nombreux caractères agronomiques mais on observe un décalage entre les performances des variétés dans les essais post-inscription (1) et celles obtenues dans les champs. L’intensification de la recherche agronomique sur cette espèce est un point-clé pour réduire ou combler ce que l’on qualifie de «yield gap».

Depuis les années 70, la recherche, étroitement associée aux professionnels, a permis de développer des approches allant de la génétique, focalisée sur les caractères d’adaptation à la sécheresse, à la modélisation et aux techniques émergentes d’observation satellitaires à l’échelle de la parcelle ou du bassin de production.

Les atouts du tournesol face à la sécheresse

Originaire des régions semi-arides du continent nord-américain, le tournesol présente de très bonnes capacités de résistance à la sécheresse. Trois types de stratégies peuvent être utilisées, en combinant les propriétés des différentes variétés et la conduite de la culture :

• Esquive : utiliser des variétés précoces ou à cycle court pour éviter que la floraison ne survienne trop tard en été
• Evitement : réduire la transpiration par le choix de variétés à fermeture rapide des stomates ou à indice foliaire modéré, conduites avec une faible densité de peuplement et une fertilisation azotée réduite, et favoriser un bon enracinement 
• Tolérance à la déshydratation, par plusieurs mécanismes, dont l’ajustement osmotique qui permet de maintenir la turgescence cellulaire et la photosynthèse.

Un modèle de simulation pour évaluer les variétés par rapport au climat

Grâce à un modèle de simulation, appelé SUNFLO (2), on peut prédire les performances (rendement, teneur en huile) d’une variété dans différentes conditions de sol et de climat, à partir de la connaissance d’une dizaine de caractéristiques variétales (3). Une partie de ces caractéristiques est mesurée au champ selon un protocole normé en collaboration avec Terres Inovia (2). D’autres paramètres, spécifiques de la réponse à la sécheresse, sont mesurés sur une plateforme INRAE implantée vers Toulouse : la plateforme Heliaphen, dans laquelle les plantes sont cultivées en pots. Le sol, quant à lui, est caractérisé par un petit nombre de variables décrivant la disponibilité hydrique et azotée (4). A partir de toutes ces informations, le modèle calcule des variables difficilement mesurables, comme les niveaux de stress ressentis par la culture tout au long du cycle : déficit hydrique, carence azotée, effet des températures extrêmes. Ces informations ont une valeur diagnostique (mieux comprendre) et prédictive des performances des variétés en conditions de sécheresse.

Le modèle SUNFLO est utile au conseil agricole pour aider à choisir la variété la mieux adaptée au contexte local (sol, système de culture) en tenant compte de l’incertitude climatique.

Il est utile aussi pour la sélection variétale car il permet de tester virtuellement un grand nombre de combinaisons de caractères.

Enfin, le modèle permet de tester des combinaisons variété x sol x climat x pratiques. Par exemple, un projet a examiné plus de 140 000 combinaisons entre 16 variétés, 4 sites, 35 années climatiques, 3 niveaux de réserve en eau du sol, 3 dates de semis et 7 densités de peuplement. Une telle analyse est inenvisageable en expérimentation et très puissante pour l’analyse des interactions. Elle a montré par exemple qu’augmenter la densité de peuplement n’est pas opportun dans une zone très contrainte en eau, et a permis de définir des optimums de densités de peuplement selon le potentiel en eau de la parcelle (profondeur de sol, zone climatique).

Prévision des rendements par télédétection

Depuis 2015, les satellites Sentinel-1 (capteurs radar) et Sentinel-2 (capteurs optiques) permettent d’observer les parcelles tous les cinq jours, avec une résolution de 10-20m, donc à l’échelle intra-parcellaire. La mesure de l’indice foliaire (5) permet par exemple, via des modèles, une estimation plus précise des rendements et des teneurs en huile. Ces prévisions environ 1 mois avant la récolte sont très utiles pour gérer les silos, anticiper la qualité des lots à commercialiser et l’accès aux marchés (teneur en huile et en acide oléique).

Par ailleurs, une bonne caractérisation de l’indice foliaire à certains moments clés du cycle peut guider les décisions de fertilisation azotée ou d’irrigation.

Le génome du tournesol est séquencé

Ce résultat majeur publié en 2017 (6) permettra d’accélérer l’efficacité des programmes de sélection variétale du tournesol. Il contribuera également à fournir aux agriculteurs de nouvelles variétés mieux adaptées aux modes de production, aux usages alimentaires et industriels et répondant aux enjeux économiques de la filière. Lire l'article.

1. ^{Essais post-inscription de Terres Inovia, l’Institut technique des oléagineux, protéagineux et du chanvre.}
2. ^{Modèle SUNFLO développé par l’UMR Agir.}
3. ^{Caractéristiques variétales : exemple : date de floraison, surface foliaire maximale, teneur en huile maximale. Elles sont mesurées sur des plateformes implantées par Terres Inovia pour l’évaluation post-inscription des variétés.}
4. ^{Les paramètres du sol sont accessibles aux utilisateurs, soit par mesure directe, soit via les cartes des sols ou les bases de données des instituts techniques, comme SoilBox.}
5. ^{Indice foliaire : surface cumulée de feuilles vertes par unité de surface de sol occupé par la culture ; permet également de mesurer la persistance des feuilles photosynthétiquement actives en fin de cycle, critère souvent lié à la performance quantitative et qualitative sous contrainte hydrique.}
6. ^{Séquençage réalisé dans le cadre du projet Investissements d’Avenir SUNRISE et en collaboration avec le Consortium international de génomique du tournesol. Référence : Badouin H., et al. Nature 2017 doi:10.1038/nature22380}

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