Importance des composantes de la sécheresse sur la productivité de Theobroma cacao et moyens d'améliorer la capacité de prévision saisonnière de l'industrie

Della Sala Pietro. 2021. Importance des composantes de la sécheresse sur la productivité de Theobroma cacao et moyens d'améliorer la capacité de prévision saisonnière de l'industrie. Montpellier : Université de Montpellier, 166 p. Thèse de doctorat : Ecologie fonctionnelle et sciences agronomiques : Université de Montpellier

Titre anglais : Importance of drought components on the productivity of Theobroma cacao and ways to improve the industry's seasonal forecasting capacity

Encadrement : Cilas, Christian

Résumé : Le cacaoyer (Theobroma cacoyer L.) a son centre d'origine dans le bassin amazonien, au climat stable et humide, mais est cultivé en Afrique de l'Ouest, où les sécheresses atmosphériques et du sol sont des risques saisonniers récurrents dus aux vents de l'Harmattan. L'Harmattan modifie les précipitations et l'humidité et la température de l'air atteignent des niveaux stressants. En outre, le changement climatique entraîne une augmentation de la température qui accroîtra le pouvoir d'évaporation de l'atmosphère, augmentant potentiellement le stress sur le sol et l'atmosphère. Cela menacerait davantage la viabilité de la cacaoculture dans cette région. Pour toutes les parties prenantes de l'industrie cacaoyère, il est vital d'évaluer la viabilité et le potentiel de la culture du cacao par rapport aux événements de sécheresse à une échelle sous-saisonnière et en vue de l'adaptation au changement climatique. Afin d'évaluer la variation sous-saisonnière de la production, le stress hydrique (atmosphérique et du sol) et le flétrissement des cherelles ont été étudiés en utilisant des techniques de modélisation statistique telles que le BRT, le GAMM, le GLM et le regroupement hiérarchique des données. Nous avons suivi deux sous-parcelles de cacao, avec et sans irrigation, tout au long d'une saison d'Harmattan (2019 - 2020) et mesuré : (1) leur environnement (rayonnement (PAR) au-dessus et en dessous de la canopée, humidité du sol, température, humidité de l'air et précipitations) et (2) la santé et la productivité des arbres (vitesse de la sève, LAI et fructification). Les causes du flétrissement des cherelles ont été étudiées sur différents matériels génétiques au Costa Rica, en Guyane française et au Ghana. Cette étude a confirmé l'importance de la sécheresse du sol mais a également mis en évidence le rôle crucial du stress atmosphérique pour la transpiration du cacao. Les stress hydriques du sol et de l'atmosphère n'ont pas un effet synergique sur la transpiration, mais ils ont un effet sur la densité de la canopée, qui à son tour réduit la transpiration. Ainsi, l'augmentation de la sécheresse atmosphérique est susceptible d'avoir un impact négatif sur le cacaoyer en Afrique de l'Ouest, actuellement sous l'effet des vents d'Harmattan et dans le futur pour le changement climatique. Le cacaoyer a concentré sa production pendant la période non stressée en réponse au stress atmosphérique et au stress du sol pendant l'Harmattan. En conséquence, les arbres ont saturé la capacité source-puits et n'ont pas répondu à un climat favorable par une fructification abondante. L'irrigation n'a pas annulé les effets du stress, mais a permis aux arbres de mieux répartir la nouaison sur la saison, rendant la production plus résistante aux événements extrêmes. Pour tous les clones, un pic principal de flétrissement a été trouvé entre la 3e et la 5e semaine après la pollinisation, suivi d'un déclin régulier, contrairement aux études précédentes qui ont trouvé un second pic d'une ampleur similaire autour de la 9e et de la 11e semaine. Le flétrissement commence 3 semaines avant la symptomatologie, avec une baisse du taux de croissance relatif de la cerise. Les cherelles avec la croissance la plus lente étaient les plus susceptibles de se flétrir. De plus, la compétition entre les fruits s'est avérée être un facteur prédictif clé du flétrissement, notamment en raison des gousses en phase linéaire de croissance. En outre, la concurrence intergénérationnelle a augmenté le flétrissement total. Enfin, l'étude n'a pas trouvé de différence de flétrissement en fonction de la position des chérelles sur l'arbre. Le rôle de l'irrigation dans le flétrissement ne s'est pas non plus avéré significatif, probablement en raison du manque de données. Tous les résultats de l'étude ont été utilisés pour concevoir un modèle de physiologie du cacao capable de capturer le système de culture ouest-africain.

Résumé (autre langue) : Cacao (Theobroma cacao L.) has its centre of origin in the Amazon basin, with a stable and humid climate, but is cultivated in West Africa, where atmospheric and soil droughts are recurrent seasonal hazards due to the Harmattan winds. The Harmattan hinders rainfall and makes air temperature and relative humidity reach stressful levels. In addition, climate change is causing an increase in temperature which will increase the evaporative power of the atmosphere, potentially increasing soil and atmospheric stress and further threatening the viability of cocoa farming in this region. For all stakeholders in the cocoa industry, it is vital to assess the viability and potential of cocoa cultivation in relation to drought events on a sub-seasonal scale and with a view to adaptation to climate change. In order to assess the sub-seasonal variation in production, water stress (atmospheric and soil) and cherelle wilt were studied using statistical modelling techniques such as BRT, GAMM, GLM and hierarchical clustering of data. Two cocoa subplots, with and without irrigation, were followed throughout a Harmattan season (2019 - 2020) simulateously measuring: (1) their environment (radiation (PAR) above and below the canopy, soil moisture, temperature, air humidity and rainfall) and (2) tree health and productivity (sap flow, LAI and fruiting). Moreover, the causes of cherelle wilt were studied on different genetic material in Costa Rica, French Guiana and Ghana. This study confirmed the importance of soil drought but also highlighted the crucial role of atmospheric stress for cocoa transpiration. Soil and atmospheric water stresses do not have a synergistic effect on transpiration, but they do have an effect on canopy density, which in turn reduces transpiration. Thus, increasing atmospheric drought is likely to have a negative impact on the cocoa tree in West Africa, presently under Harmattan winds and in the future due to climate change. The cocoa tree concentrated its production during the unstressed period in response to atmospheric stress and soil stress during the Harmattan. As a result, the trees saturated the source-sink capacity and did not respond to a favourable climate with abundant fruit set. Irrigation did not negate the stressful effects, but allowed the trees to better distribute fruit set over the season, making production more resilient to extreme events. For all clones a main wilt peak was found between the 3rd and 5th week after pollination, followed by a steady decline, in contrast to previous studies which found a second peak of similar magnitude around the 9th and 11th week. Wilt begins 3 weeks before symptomatology, with a drop in the relative growth rate of the cherry. The slowest growing cherries were the most likely to wilt. In addition, competition between fruits was found to be a key predictor of wilting, especially due to pods in the linear phase of growth. In addition, intergenerational competition increased total wilt. Finally, the study did not find a difference in wilting depending on the position of the cherelles on the tree. The role of irrigation in wilt- ing was also not found to be significant, probably due to the lack of data. All the results of the study were used to design a cocoa physiology model capable of capturing the West African cropping system.

Mots-clés Agrovoc : Theobroma cacao, stress dû à la sécheresse, système de culture, irrigation, productivité agricole, prévision de rendement, physiologie végétale

Mots-clés géographiques Agrovoc : Afrique occidentale, Ghana, Nigéria, Côte d'Ivoire

Classification Agris : F01 - Culture des plantes
F08 - Systèmes et modes de culture
F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement
F06 - Irrigation

Auteurs et affiliations

• Della Sala Pietro, CIRAD-BIOS-UMR PHIM (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/603035/)

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