Réponses de la respiration à l'augmentation de la température nocturne chez le riz : production de biomasse et de grains et conséquences pour les modèles de culture

Peraudeau Sébastien. 2014. Réponses de la respiration à l'augmentation de la température nocturne chez le riz : production de biomasse et de grains et conséquences pour les modèles de culture. Montpellier : UM2, 130 p. Thèse de doctorat : Biologie intégrative des plantes : Université Montpellier 2

Encadrement : Dingkuhn, Michel

Résumé : Sous un climat tropical humide, l'augmentation de la température nocturne a été associée à une diminution du rendement chez le riz. Une des hypothèses sous-tendant cette diminution est l'augmentation du taux de respiration nocturne (Rnight) diminuant les ressources carbonées disponibles pour la croissance de la plante. La respiration mitochondriale est communément divisée en deux composantes fonctionnelles : - la respiration de maintenance (Rm), qui est associée à toutes les réactions biochimiques requises pour entretenir la biomasse existante. Le taux de cette composante de la respiration doublerait suite à une augmentation de la température ambiante de 10°C (Q10 = 2) ; - la respiration de croissance (Rg), qui est associée à tous les processus impliqués dans la création de biomasse. Cette composante de la respiration est dépendante de la disponibilité en carbohydrates dans la plante, et donc de la photosynthèse, mais aussi de la demande de la plante. Ce travail de thèse a pour objectifs de (1) déterminer l'effet instantané (sans acclimatation) et sur le long terme (acclimatation) de l'augmentation de la température nocturne, proche de celle prédite par les scénarios climatiques, sur Rnight et la production de biomasse et de grains ; (2) évaluer le coût de Rnight en terme de biomasse à l'échelle de la plante entière ; (3) estimer Rm et sa réponse à l'augmentation de la température ; (4) évaluer l'effet de la valeur Q10 sur la modélisation de la production en biomasse. Pour atteindre ces objectifs, deux expérimentations ont été conduites en serre, deux en chambres de culture et une au champ, à Montpellier (France) et à la station expérimentale de l'IRRI (International Rice Research Institute, Philippines). L'augmentation modérée de la température nocturne de 1.9°C au champ et 3.5°C en chambre de culture de l'initiation paniculaire à maturité, et de 3.8 à 5.4°C en serre du repiquage à maturité, a entraîné l'augmentation significative de Rnight (+13 à +35%). Dans le même temps, cette augmentation n'a pas eu d'effet significatif sur la production de biomasse sèche et de grains des écotypes indica et aus, mais la production en grains de l'écotype japonica a été significativement plus faible. Le coût en biomasse de la respiration, en conditions de température nocturne plus élevée, a augmenté légèrement mais n'a pas été associé à une variation significative de la production de biomasse sèche. L'augmentation de la température nocturne sur le long terme (acclimatation) a eu un impact plus faible sur Rnight (facteur de 1.14 à 1.67 entre 21 et 31°C) que l'augmentation instantanée (sans acclimatation) (facteur 2.4 entre 21 et 31°C). Le coût quotidien en biomasse de Rm, a été de 0.3 à 1.2% (feuilles complètement développées) et de 1.5 à 2.5% (plantules entières). La Rm a augmenté d'un facteur 1.49 entre 21 et 31°C et représentait environ 33% de Rnight. Ce facteur est plus faible que l'hypothèse du Q10 = 2 qui surestime les effets de l'augmentation des températures sur Rm. Le modèle d'analyse de sensibilité a montré que la valeur du coefficient Q10 a un rôle significatif dans la prédiction de la production de biomasse sèche dans les modèles de culture. Le rendement simulé diminue de 9% (Q10 = 2) et de 5% (Q10 = 1.5) lorsque la température moyenne journalière augmente de 2°C. Ainsi, prendre en compte l'acclimatation dans la réponse des plantes à l'augmentation des températures est important pour augmenter la précision des modèles. L'augmentation de la précision des modèles passera aussi par l'analyse des variations de la respiration en conditions naturelles.

Mots-clés Agrovoc : riz, Oryza, physiologie végétale, respiration, croissance, température, système de culture, serre, production, biomasse, grain

Mots-clés géographiques Agrovoc : France, Philippines

Classification Agris : F01 - Culture des plantes
F60 - Physiologie et biochimie végétale
F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2014-2018) - Agriculture écologiquement intensive

Auteurs et affiliations

• Peraudeau Sébastien, CIRAD-BIOS-UMR AGAP (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/575883/)

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