É c o l o g i e Impacts du changement climatique sur la vigne et le raisin la baie de raisin sont notamment la croissance végétative, la fructification, les cinétiques d’accumulation ou de disparition de composés bénéfiques ou préjudiciables à la qualité des raisins. Ils sont en liaison étroite avec l’offre du milieu, en constante évolution au cours d’un cycle réalisé généralement sous contrainte environnementale (hydrique ou minérale). Pour chaque millésime, on peut considérer que la qualité de la baie de raisin est la résultante des interactions entre cette offre du milieu naturel (principalement en eau, carbone et azote) et la demande de la vigne qui varie avec la phénologie et les interventions culturales. L’évolution attendue des conditions climatiques pour la fin du siècle entraînera nécessairement des modifications dans ces modes de conduite et des associations cépage/climat que le vigneron avait appris à maîtriser jusqu’ici, pour faire des vins de qualité à typicité marquée. Ainsi suite à l’avancée et au raccourcissement des stades phénologiques de la vigne, la phase de maturation des raisins aura tendance à se dérouler durant les périodes chaudes de l’été, auquelles s’ajoutera un risque accru de sècheresse. Des conditions climatiques nettement plus chaudes et sèches, tant en ce qui concerne l'humidité relative que les précipitations, au cours de la période de maturité, sont donc à prévoir. L’augmentation du taux de CO2 atmosphérique, déjà en cours, aura un impact sur la physiologie de la plante, grâce à l’amélioration de la photosynthèse et à une meilleure reconstitution des réserves de la plante. La vigueur de la vigne en sera à terme modifiée. Cette augmentation de CO2 a aussi un effet positif sur la croissance des moisissures. Pour les zones septentrionales, on peut s’attendre à un impact de l’augmentation des radiations UVB, sur la qualité des raisins, conduisant dans certaines conditions à un vieillissement prématuré des vins blancs. Les connaissances climatiques de base, ainsi que les évolutions déjà constatées depuis quelques années, permettent d’appréhender de probables conséquences du réchauffement climatiques sur l'état sanitaire du vignoble (vers de la grappe, développement des moisissures, etc.) et ainsi que sur la qualité de la récolte (acidité, sucres, composés phénoliques, etc.). Ce sont ces divers résultats qui sont présentés afin d’essayer d’anticiper les évolutions prévisibles et d’envisager les adaptations nécessaires. Mots clés : Réchauffement climatique, vigne, température, contrainte hydrique, UVB, insectes, moisissure. Introduction Le réchauffement climatique constaté de par le monde depuis les cinquante dernières années apparaît comme bénéfique à la qualité pour la plupart des vignobles. Cependant, les projections sur l’intensité que ce réchauffement climatique pourrait atteindre à la fin du siècle (de +2 à +3°C, voire plus, selon les scénarios, IPCC 2007) laissent entrevoir des changements importants en terme de conditions de culture de la vigne et d’impacts sur les vinifications. En effet, de nombreuses réactions biochimiques sont sensibles à la température. Les changements prévisibles dans les régimes thermiques classiques vont entraîner nécessairement des changements dans les équilibres chimiques et instaurer de nouveaux équilibres, au niveau de la physiologie de la vigne et de la baie de raisin. Parallèlement, les simulations climatiques montrent que ce réchauffement s’accompagnera d’une modification du régime des pluies conduisant à une diminution très probable des précipitations estivales, alors qu’un gain hivernal est attendu. Ceci génèrera des périodes estivales à contrainte hydrique plus forte qu’à présent. Or les principaux R E V U E F R A N Ç A I S E D ’ Œ N O L O G I E 23 phénomènes qui concourent à la qualité de la baie de raisin en liaison étroite avec l’offre du milieu doivent être réalisés généralement sous contraintes environnementales modérées, qu’elles soient hydriques, thermiques ou minérales. Parmi ceux-ci, on compte la croissance végétative, la fructification, les cinétiques d’accumulation ou de disparition de composés bénéfiques ou préjudiciables à la qualité des raisins. Pour chaque millésime, la qualité de la baie de raisin apparaît comme la résultante des interactions entre cette offre du milieu naturel (principalement en eau, carbone et azote) et la demande de la vigne qui varie avec la phénologie et les interventions culturales (Jackson et Lombard, 1993 ; Jones et Davies, 2000). L’évolution des conditions climatiques attendue pour la fin du siècle nécessitera la mise en œuvre de modifications correctives dans ces modes de conduite et dans les associations cépage/climat que le vigneron avait appris à maîtriser jusqu’ici, pour continuer à faire des vins de qualité à typicité marquée. Afin d’essayer d’anticiper les évolutions prévisibles et d’envisager les adaptations nécessaires, sont présentés ci-après les principaux impacts du réchauffement climatique sur le fonctionnement écophysiologique de la vigne et du raisin, avec leur implication qualitative. 1. Des températures plus élevées L’accélération des cycles phénologiques consécutive au réchauffement aura pour conséquence première une précocité de la maturité qui se déroulera durant les périodes les plus chaudes de l’été (Jones et al., 2005). La contrainte thermique sera la conséquence de l’élévation de la température moyenne du globe, mais aussi le résultat de la contrainte hydrique suite au déficit pluviométrique. En effet, la réduction de la transpiration résultant de la fermeture stomatique entraîne un échauffement de la feuille. Le déficit hydrique se trouve ainsi fréquemment associé à un stress thermique. Pour des températures supérieures à 35°C, des symptômes d'échaudage sur feuillage peuvent apparaître, entraînant une altération du feuillage et un déficit d’activité photosynthétique avec un blocage de la synthèse des sucres. Les raisins peuvent être eux aussi touchés par cet échaudage et subir un dessèchement. Le pH et l’acidité sont des composantes importantes des profils organoleptiques et de la stabilité microbiologique des vins. L’acidité contribue à l’équilibre d’un vin, en apportant fraîcheur et nervosité, révélant les arômes. Traditionnellement, les régions à climat frais produisent des raisins avec des concentrations élevées en acide malique. Inversement les régions à climat chaud produisent généralement des raisins à acidité faible. Ceci est dû à l’effet de la température sur l’équilibre entre la synthèse de l’acide malique et son catabolisme, en agissant sur les activités enzymatiques des mitochondries (Lakso and Kliewer, 1975). La plage de température optimale de la synthèse de l’acide malique se situe autour de 20 à 25° C. Au-delà de 38° C, il y a une rapide inactivation de la chaîne de synthèse. La diminution de l’acide malique au cours de la maturité apparaît comme le résultat d’une diminution de sa synthèse due à la chaleur estivale et d’une accélération de son catabolisme (utilisation comme source de carbone et d’énergie pour la respiration). L’augmentation des températures devrait conduire à une diminution de l’acidité des raisins. Ceci risque d’altérer les qualités organoleptiques et les conditions de stabilité du produit final que l’on connaît aujourd’hui. L’acidification et les techniques membranaires ne sont que des solutions partielles, qui ne résoudront qu’en partie le problème. De nouvelles pratiques agissant dès le vignoble devront être trouvées pour maintenir un équilibre acide qui permette de conserver le plus longtemps possible la typicité des vins actuels. Trois leviers agronomiques permettent d’agir sur l’acidité des moûts : maîtrise de la vigueur (choix de porte-greffe pour sa vigueur conférée A V R I L / M A I 2 0 0 9 N ° 2 3 5 C A H I E R Résumé : Les principaux phénomènes qui concourent à la qualité de T E C H N I Q U E par Jean-Pascal Goutouly I.N.R.A.- UMR Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne. Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV) 210, chemin de Leysotte, 33882 Villenave d'Ornon cedex C A H I E R T E C H N I Q U E Écologie au greffon et sa capacité à absorber le potassium), adaptation du rapport surface foliaire/poids de fruits et gestion du microclimat des feuilles et des fruits (Champagnol, 1994). De nombreux travaux montrent que le régime thermique en période de maturation du raisin est l’une des variables déterminantes de la coloration du raisin et de la richesse en arômes, anthocyanes et polyphénols des vins (Buttrose et al., 1971 ; Dokoozlian and Kliewer, 1996). Il en est de même pour l’exposition à la lumière (Haselgrove et al., 2000 ; Spayd et al., 2002). L’élévation de température de la baie de raisin peut atteindre 10° C par rapport à celle de l’air ambiant, lorsque celle-ci est exposée directement au soleil. Ces températures élevées conduisent à une moindre accumulation en composés phénoliques et anthocyanes. Dans les climats chauds, l’exposition directe et prolongée des raisins à la lumière apparaît préjudiciable aux profils anthocyaniques et polyphénoliques (Bergqvist et al., 2001), sans compter sur les risques accrus de dessèchement des baies. Les C13-norisoprenoides seraient eux aussi altérés par les expositions prolongées (Marais et al., 1992 ; Lee et al., 2007). Une contrainte hydrique trop forte (restriction aiguë de la surface foliaire ou même défoliation) ou un effeuillage trop conséquent de la zone des grappes génèrent de telles altérations. L’aptitude au vieillissement des vins de millésimes très chauds est réputée bien moindre que celle des millésimes au climat plus tempéré (Pons et al., 2009). La hausse des températures sera probablement plus importante sur les températures minimales que sur celles maximales (Jones et al., 2005). Or, les températures fraîches ont un effet positif sur la coloration du raisin, et tout particulièrement celle de la fraîcheur des nuits (Kliewer et Torres, 1972 ; Tonietto et Carbonneau, 2000). La fraîcheur des nuits en période de maturation (véraison-récolte) apparaît comme un bon indicateur des caractéristiques liées à la couleur et aux arômes du raisin. L’accumulation des anthocyanes dans les pellicules serait donc favorisée par un état de stress hydrique modéré de la plante, par des températures diurnes plutôt élevées mais sans excès, avec probablement une interaction positive avec des températures nocturnes fraîches (Carbonneau et al., 1992). L’élévation des températures nocturnes et la réduction probable de l’amplitude thermique jour-nuit dans le cadre du réchauffement climatique à venir devrait participer à la modification qualitative du profil anthocyanique et polyphénolique des raisins. 2. Un bilan hydrique souvent déficitaire La disponibilité hydrique conditionne fortement la croissance de la vigne et la maturation du raisin. Une contrainte hydrique réduit la photosynthèse, favorise l’arrêt de croissance et stimule la synthèse des composés phénoliques. Installée tôt en saison (immédiatement après la floraison), elle affecte la taille des baies. Tout ceci concourt à l’élaboration d’un raisin à fort potentiel œnologique quand la contrainte reste modérée. Le changement attendu du régime estival des pluies devrait conduire à des situations de contrainte hydrique accrue. Bénéfique pour le nord de la France pour les vignobles à cépages rouges, cette contrainte hydrique devrait, en revanche être forte à très forte dans les régions du sud. Une adaptation de la conduite de la vigne et du matériel végétal permet en partie de limiter les effets négatifs de stress hydrique excessifs (Choné et al., 2001). La première adaptation est la limitation des rendements, ce qui permet de maintenir le rapport surface foliaire/fruit convenable à une production d’un raisin de qualité, tout en ayant une surface foliaire (et donc une surface transpirante) adaptée au nouveau contexte climatique. De nouveaux porte-greffes résistant à la sècheresse sont actuellement à l’étude et feront sans nul doute partie de nos futurs outils. Un palissage lâche, voire un port libre, permet d’éviter l’échaudage des feuilles suite à une meilleure aération (Lissarrague, 2008). L’irrigation raisonnée, en maintenant une contrainte hydrique modérée, permet d’éviter le blocage de la photosynthèse. Les conditions chaudes et sèches estivales risquent fort de générer des contraintes azotées durant la période véraison-récolte. À l’origine d’une carence azotée accrue des moûts, des problèmes de fermentation sont à attendre. De plus, il a été montré qu'une carence en azote durant la période estivale est préjudiciable au potentiel aromatique des raisins blancs et peut même être à l’origine d’un vieillissement défectueux des vins blancs (Rapp et al., 1995 ; Duchêne et Schneider, 2005). R E V U E F R A N Ç A I S E D ’ Œ N O L O G I E 3. L’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique En un siècle, la quantité de CO2 atmosphérique a augmenté de 30 %. Une élévation de sa concentration se traduit directement par une augmentation de la photosynthèse. Ainsi, on a un doublement de la photosynthèse lorsque la concentration en CO2 de l’air passe de 364 à 605 ppm (taux probablement atteint à la fin du siècle) à une température de feuille proche de l’optimum de 34° C (Schultz, 2000). Bindi et al. (1996) montrent une stimulation de la croissance végétative (+35 % de surface foliaire, poids sec) et de celle du rendement (+21 %, poids sec) sur le sangiovese, lors d’une exposition prolongée à 700 ppm. García de Cortázar Atauri (2006) en utilisant le modèle STICS Vigne retrouve le même type de résultat avec les différents scénarios climatiques futurs appliqués à huit cépages : grenache, syrah, pinot noir, chardonnay, chenin, cabernet franc, ugni blanc et merlot. Une meilleure reconstitution des réserves de la plante est ainsi mise en évidence. Les résultats sont bien sûr variables selon les AOC, pour lesquelles le réchauffement climatique s’exprimera différemment selon qu’elles se situent en zone continentale ou océane, en latitude nord ou sud. Dans cette étude, les régions du sud-est de la France apparaissent fortement pénalisées à cause de la forte contrainte hydrique attendue (de -15 à -35 % pour les rendements). 4. L’accroissement du rayonnement ultraviolet (UVB) Le rayonnement solaire ultraviolet (UVB) est très dommageable aux organismes vivants. Les végétaux n’y font pas exception. Parmi les changements globaux auxquels notre planète aura à faire face d’ici à la fin du XXIème siècle, il y aura l’augmentation du rayonnement UVB. La réduction de la nébulosité et la réduction de l’épaisseur de la couche d’ozone en seront à l’origine. Schultz (2001) rappelle les différentes conditions qui concourent à l’augmentation prévisible des UVB ainsi que les conséquences connues de ce rayonnement sur la production de raisin. Ainsi, les composants tels des acides aminés (dont l’arginine et la glutamine indispensables au métabolisme des levures) et les caroténoïdes (précurseurs des voies métaboliques secondaires, comme certains précurseurs d’arômes) voient leur quantité altérée sous l’action des UVB. Ceci pourraient alors contribuer au vieillissement prématuré des vins blancs, déjà à redouter à causes des carences azotées et des fortes températures (Schultz, 2001 ; Schneider et al., 2002). 5. Une évolution de la pression parasitaire (insectes, mildiou et autres moisissures, etc.) L’impact du réchauffement climatique ne se fera pas seulement sentir au niveau de la physiologie de la plante et de la baie. En effet, le principal facteur ayant une incidence directe sur le cycle reproducteur des insectes ravageurs est la température (Bale et al, 2002, d’après Thiery et Chuche, 2007). L’eudémis est un insecte préférant les régions chaudes et sèches alors que la cochylis préfère les régions relativement fraîches et humides. Les variations du climat peuvent donc affecter la distribution et la proportion de ces deux espèces de vers de la grappe. Ainsi, l’eudemis, jusqu’il y a une dizaine d’années, avait généralement trois générations en Aquitaine, la dernière étant nettement séparée des deux précédentes et située tard en septembre. Aujourd’hui, cette troisième génération succède rapidement à la deuxième et il n’est même pas rare de trouver une quatrième génération en octobre/novembre, voire septembre dans le cas de vignobles plus méridionaux comme la Sardaigne. Outre l’augmentation du nombre de générations, de nombreux ravageurs pourraient voir leur aire de répartition s’étendre vers le nord. Cela a d’ailleurs déjà commencé pour certains d’entre eux comme l’eudémis en Champagne et les cicadelles (Thiery et Chuche, 2007). Mais les effets des températures élevées peuvent parfois être néfastes au développement de certains insectes en bloquant les cycles de pontes (au delà de 32,5° C) et en causant une forte mortalité des œuf au delà de 38° C. C’est le cas de cochylis (Thiery, 2007). La remontée vers le nord s’accompagnerait aussi d’une disparition progressive des zones sud devenues trop chaudes. De même, il n’est pas impensable que de nouveaux ravageurs des baies puissent faire leur apparition suite au réchauffement climatique. 24 A V R I L / M A I 2 0 0 9 N ° 2 3 5 Écologie Bindi M., Fibri L., Gozzini B., Orlandini S., Seghi L. 1996. The effect of elevated CO2 concentration on grapevine growth under field conditions. Acta Horticulturae 427, 325-330. Buttrose M.S., Hale C.R., Kleiwer W.M. 1971. Effect of temperature on composition of Cabernet Sauvignon berries. American Journal of Enology and Viticulture. 22:71- 75. Borgo M., Bellotto D., Perini J. 2007. Changements climatiques et épidémies de Plasmopara viticola dans la viticulture du Nord Est d’Italie. XXXth OIV World Congress. Budapest 10-16 june 2007. Carbonneau A., Riou C., Guyon D., Riom J., Schneider C. 1992. Agrométéorologie de la vigne en France. Luxembourg, Office des Publications Officielles des Communautés Européennes, 169 p. Champagnol F. 1994. Facteurs agronomiques de l’acidité des moûts et des vins. 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Sans être la manifestation du réchauffement climatique à venir, elle préfigure les conséquences du déroulement du cycle de la vigne de nos AOC en situation climatique plus chaude, et déficitaire en eau qu’aujourd’hui. Elle a généré les vendanges les plus précoces depuis le XIVème siècle (Chuine et al., 2004), avec des vins souvent déséquilibrés (degrés très élevés d'alcool, acidité très faible). Elle doit servir de référence pour permettre d’anticiper les problèmes œnologiques et viticoles qu’engendrera le réchauffement climatique à venir, dans lequel le climat de l’année 2003 pourrait bien devenir celui de l’année normale et non plus celui d’une année atypique. De même, les techniques viticoles et œnologiques utilisées dans les vignobles de régions à climat chaud et sec doivent être analysées avec le plus grand soin, car elles apporteront sans doute une partie des solutions pour que nos vignobles, situés pour quelques millésimes encore sous des climats tempérés, puissent perdurer avec la qualité et la typicité qui sont la leur. F R A N Ç A I S E Bergqvist J., Dokoozlian NK., Ebisuda N. 2001. Sunlight exposure and temperature effects on berry growth and composition of Cabernet Sauvignon and Grenache in the Central San Joaquin Valley of California. American Journal of Enology and Viticulture. 52:1-7. Duchêne E., Schneider C. 2005. Grapevine and climatic changes : a glance at the situation in Alsace. Agronomy for Sustainable Development. 25: 93-99. Conclusion R E V U E Bensoussan M., Charpentier C., Roux B., Guilmart A., Dantigny P. 2007. Effets de la température et de la teneur en CO2 de l’ambiance sur la croissance de moisissures d’altération de la vigne. Colloque Réchauffement climatique, quels impacts probables sur les vignobles ? 28-30 mars 2007 – Dijon. C A H I E R Ainsi des lépidoptères, des drosophiles, agents de la pourriture acide, ou des cochenilles, cantonnés actuellement dans les zones méditerranéennes, commenceraient leur remontée (Xuéreb et al., 2003). Les risques d’infection d’un autre ravageur de la vigne, fongique celui-ci, le mildiou, devraient probablement diminuer dans le cas des vignobles méridionaux. En effet, le mildiou est très sensible aux conditions climatiques. Dans les dix dernières années dans la région de Trévise (Italie), la forte hausse de la température en été (+1° C en moyenne sur les vingt dernières années) et la réduction des pluies ont contribué à réduire les risques d’infection de P. viticola dans cette région (Borgo et al., 2000). Les changements climatiques ne devraient faire qu’amplifier le recul des risques épidémiques de mildiou. La contrepartie est que celui-ci risque de se déplacer vers les zones plus septentrionales. De plus, les UV conduisent à ce qu’on appelle un durcissement des feuilles en réaction à leurs actions. On assiste à une stimulation de la voie de biosynthèse des flavonoïdes, composés s’opposant à la pénétration des UV dans les tissus profonds. Ceci semble entraîner une meilleure tolérance aux maladies comme le mildiou. En effet, Agati et al., (2008) ont montré que les feuilles exposées à la lumière avaient 75 % de flavonoïdes en plus que des feuilles maintenues à l’ombre. Dix jours après une inoculation par Plasmopara viticola, les feuilles de “lumière” ne sont pas infestées alors que les feuilles “d’ombre” le sont complètement. Enfin, on constate un effet positif de l’accroissement de température et de l’augmentation de teneur en CO2 sur la croissance des contaminants fongiques des genres Botrytis, Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Cladosporium et Trichothecium (Bensoussam et al., 2007). Certaines de ces moisissures, parfois agissant en synergie, sont suspectées être à l’origine de déviations aromatiques évoquant la terre humide, l’humus, la betterave rouge ou le champignon frais. Ces auteurs montrent qu’une période de réchauffement climatique de quelques degrés peut favoriser la croissance de certaines moisissures d’altération de la vigne dont certaines peuvent être les causes de défauts organoleptiques (géosmine : Penicillium). Certaines de ces souches sont productrices d’ochratoxine. Écologie Lissarrague J.R. 2008. El cambio climático en España – Efecto en la viticultura. II Congrèso Internacional sobre Cambio Climatico y Vino de Barcelona 15-16 de febrero febrero 2008. Schultz H.R. 2000. 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