Projet de thèse

Draft 22/01/2008 md Projet de thèse
Intitulé :
Modélisation de la productivité des céréales tropicales sous des régimes thermiques extrêmes
Ecole doctorale :
SIBAGHE, Montpellier
Directeur de thèse :
Michael DINGKUHN, Upr ĀIVA (Adaptation agroécologique et innovation variétale),
Département Bios, Cirad
Laboratoire d’accueil :
Upr ĀIVA, Département Bios, Cirad (Campus du Cirad à Lavalette, Montpellier)
Encadrement et appuy scientifique :
Michael Dingkuhn (Cirad, Montpellier)
Delphine Luquet (Cirad, Montpellier)
Christian Baron (Cirad, Montpellier)
Tanguy Lafarge (Cirad, IRRI, Philippines)
Prof. Dr. Folkard Asch (Univ. de Hohenheim)
Financement :
Projet RIZOCAS (GTZ), 2008-2010, porteur Univ. de Hohenheim
(Bourse entière et fonctionnement)
Calendrier prévu :
Avril 2008 – avril 2011 (la date de démarrage est flexible entre mars et juin 2008)
Problématique :
Le changement climatique affectera le comportement et la productivité des cultures
céréalières tropicales, comme le riz irrigué, le riz pluvial et le sorgho. L’augmentation des
températures atmosphériques est parmi les facteurs les plus importants. Son effet sur le
fonctionnement des plantes se regroupe en plusieurs mécanismes, par exemple :
- le raccourcissement du cycle (effet phénologique, souvent en interaction avec le
photopériodisme), réduisant le rendement potentiel
- l’augmentation de la respiration de maintenance, réduisant la production primaire
- l’augmentation de l’évapotranspiration, en passant par une demande atmosphérique
accentuée, entraînant des risques de stress hydrique
- la diminution de l’efficience de la transpiration (TE) et de l’eau en général (WUE)
- la stérilité des épillets, notamment chez le riz ; et la diminution de la force des puits en
général
- effets sur la vitesse de tous les processus physiologiques (photosynthèse,
organogenèse, expansion et remplissage des organes…) en fonction de leur sensibilité
thermique
Malgré un grand nombre d’études déjà réalisées sur les mécanismes physiologiques
d’adaptation aux stress thermiques, leur intégration à l’échelle de la plante et du peuplement
cultivé reste largement inachevée. En effet, les modèles des cultures courants ne sont pas

assez robustes pour simuler correctement le comportement d’un génotype donné face aux
situations climatiques variées, ainsi nécessitant un paramétrage spécifique pour chaque type
d’environnement. Ce problème est probablement dû d’un part à la non prise en compte de
certains facteurs comme par exemple le micro climat (ex. : la transpiration et l’auto-ombrage
du couvert affectent fortement la température du sol, de l’eau d’irrigation et des organes de la
plante), et d’autre part à la faible disponibilité de jeux de données de qualité sur des plantes
soumises à des conditions climatiques naturelles très contrastées.
Le projet RIZOCAS (Hohenheim / Cirad / ADRAO Sénégal / IER Mali / FOFIFA
Madagascar) s’adresse à ce problème en regroupant 4 thèses complémentaires :
1. Etude expérimentale sur le riz irrigué au nord du Sénégal (ADRAO Saint Louis) où 12
variétés contrastées de riz (indica) seront soumis à des régimes thermiques très
contrastés (entre 10 et 45 °C), fonction de la date de semis
2. Etude expérimentale sur le riz pluvial en Madagascar où 12 variétés contrastées de riz
(japonica) seront soumis à des régimes thermiques très contrastés, fonction de
l’altitude (19 – 950 – 1860 m asl)
3. Etude expérimentale sur le sorgho pluvial au Mali où 12 variétés contrastées de sorgho
(photopériodiques ou non, nains ou géants…) seront soumis à un gradient latitudinal
(N-S), caractérisé à la fois par des conditions thermiques, photopériodiques et
pluviométriques
4. Etude intégrative de modélisation valorisant et extrapolant ces 3 thèses expérimentales
(adaptation, paramétrage et validation de modèle ; application à des scénarios
courants de changement climatique ; développement de stratégies variétales
d’adaptation)
Les thèses 1-3 seront dirigées par le professeur Folkard ASCH (Hohenheim et co-encadrées
par des chercheurs du Cirad et de l’ADRAO. Le projet de thèse présent correspond à la
thématique No. 4. et sera dirigé et co-encadré par des chercheurs du Cirad.
Objectif :
Cette thèse exploitera les résultats expérimentaux obtenus par les 3 autres thésards au
Sénégal, au Mali et en Madagascar pour…
- adapter, paramétrer et valider un modèle générique des céréales ; ceci nécessitera la
conception et réalisation de nouvelles fonctionnalités, notamment la simulation du
micro climat et de ses interactions avec la plante et le sol
- mener des essais complémentaires en milieu contrôlé ou au champ si nécessaire pour
tester des hypothèses spécifiques
- mener une analyse de sensibilité du modèle à la variation des paramètres du modèle et
des variables d’entrée
- appliquer le modèle ainsi validé aux scénarios climatiques fournis par le projet
européen AMMA (Analyse multidisciplinaire de la mousson africaine)
- Sur la base des résultats, évaluer les options culturales (calendriers agricoles) et
génétiques (choix de type de variété et de combinaison de caractères) pour une
meilleure adaptation du riz et du sorgho au changement climatique
(Dans le cadre de ces activités une mission en outre mer (sites d’expérimentation) est
envisageable. En option, le candidat peut focaliser l’étude sur le rie (pluvial et irrigué) pour
réduire la complexité du travail et pour approfondir certains aspects physiologiques.)