Agronomical and physiological study of the response of sorghum and pearl millet crops to higher sowing density in the semi-arid tropics. Assessment of the opportunity for sustainable intensification and consequence for the transpiration response to evaporative demand of the crops

Pilloni Raphael. 2022. Agronomical and physiological study of the response of sorghum and pearl millet crops to higher sowing density in the semi-arid tropics. Assessment of the opportunity for sustainable intensification and consequence for the transpiration response to evaporative demand of the crops. Montpellier : Université de Montpellier, 173 p. Thèse de doctorat : Biologie, Interactions et Diversité Adaptative des Plantes : Université de Montpellier

Encadrement : Vadez, Vincent ; Tardieu François

Résumé : In the semi-arid tropics, sorghum and pearl millet or key source of income and calories. Sustainable intensification is therefore needed to ensure food security. These two cereals are largely grown in smallholder farming system and cultivated at low density, opening an avenue to increase yield through this agronomic management. Through field and lysimetric trials carried out in India and Senegal this work showed the possibility to increase significantly, the biomass and grain yield in both species, with the same irrigation regime and fertilization. We highlighted a lowering of the vapour pressure deficit (VPD) in the canopies of high density, resulting in an increase in water use efficiency of the crops. While both crops responded positively to increased density, there were also large specie differences in the genotypic variation of the response to density, namely a strong genotype x density interaction in sorghum for biomass and WUE, but none in pearl millet. The genotypic variation in the degree of WUE response found in sorghum and its link with biomass accumulation led to investigate putative differences in the transpiration response of the crops to the evaporative demand. We tested this hypothesis outdoors with canopy-grown sorghum plants in field and lysimeter experiments. The response of the evapotranspiration was measured against the evaporative demand. This response was linear and, with WUE, showed large genetic variation. WUE was surprisingly higher in genotypes with the highest transpiration response to the evaporative demand (Penman-Monteith). These genotypes were also those that allowed maximum light penetration into the canopy. This work opens the door to intensification, in the short term by increasing sowing density in drylands using sorghum and pearl millet cultivars that show a strong response to density, and in the medium term by selecting sorghum cultivars adapted to high density.

Résumé (autre langue) : Dans les régions tropicales semi-arides, le sorgho et le mil sont des sources essentielles de revenus et de calories. Une intensification durable est donc nécessaire pour assurer la sécurité alimentaire. Ces deux céréales sont en grande partie cultivées dans des systèmes de petites exploitations et cultivées à faible densité, ce qui ouvre la voie à une augmentation du rendement grâce à cette gestion agronomique. A travers des essais au champ et des essais lysimétriques réalisés en Inde et au Sénégal, ce travail a montré la possibilité d'augmenter significativement la biomasse et le rendement en grain des deux espèces, avec le même régime d'irrigation et la même fertilisation. Nous avons mis en évidence une diminution du déficit de pression de vapeur (VPD) dans les canopées de haute densité, résultant en une augmentation de l'efficacité d'utilisation de l'eau des cultures. Alors que les deux cultures ont répondu positivement à l'augmentation de la densité, il y avait également de grandes différences entre les espèces dans la variation génotypique de la réponse à la densité, à savoir une forte interaction génotype x densité dans le sorgho pour la biomasse et la WUE, mais aucune dans le millet perlé. La variation génotypique dans le degré de réponse pour WUE trouvée chez le sorgho et son lien avec l'accumulation de biomasse ont conduit à étudier les différences putatives dans la réponse de transpiration des cultures à la demande evaporative. Nous avons testé cette hypothèse en plein air avec des plants de sorgho cultivés en canopée dans des expériences en champ et en lysimètre. La réponse de l'évapotranspiration a été mesurée en fonction de la demande evaporative. Cette réponse était linéaire et, avec le WUE, a montré une grande variation génétique. Le WUE était étonnamment plus élevé dans les génotypes avec la réponse de transpiration la plus élevée à la demande evaporative (Penman-Monteith). Ces génotypes étaient également ceux qui permettaient une pénétration maximale de la lumière dans la canopée. Ce travail ouvre la porte à l'intensification, à court terme en augmentant la densité de semis dans les zones sèches en utilisant des cultivars de sorgho et de millet perlé qui montrent une forte réponse à la densité, et à moyen terme en sélectionnant des cultivars de sorgho adaptés à une densité élevée.

Mots-clés libres : Sowing density, Sorghum, Pearl millet, Intensification, Semi-arid tropics

Auteurs et affiliations

• Pilloni Raphael, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/608898/)

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