changement climatique global et production de tomate sous serre
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CHANGEMENT CLIMATIQUE GLOBAL ET PRODUCTION DE TOMATE SOUS SERRE : COMPARAISON DES PERIODES (1960-1980) & (2070-2100) POUR LA RÉGION D’AVIGNON T. BOULARD, H. FATNASSI, M. TCHAMITCHIAN Financement par la mission ' Changement climatique et effet de serre‘ 2003 & 2004 ALIMENTATION AGRICULTURE ENVIRONNEMENT Introduction • Quelle sont les répercussion de l’effet de serres sur les serres ? • Contributions de chaque composante du changement climatique global : – Effet thermique – Effet CO2 • Contributions des phénomènes associés – Bemisia et insect proof • Les scénarios de réaction ? Le modèle de simulation • • • • • • 1) Entrées du modèle : Paramètres mini & maxi du climat extérieur d’Avignon mesurés (1960-1980) et prédits (2070-2100). Reconstitution du climat extérieur au pas horaire à partir des mini-maxi Choix de consignes climatiques de température et humidité / jour & nuit Choix d’une modalité de protection insect proof contre Bemisia tabacci Activation de modèles couplés dérivés de TOMMY – Modèle de contrôle du chauffage et de l’aération de la serre – Modèle de climat sous serre – Modèle de croissance et développement de la tomate de serre (TOMGRO) Sorties du modèle – Température et humidité de l’air de la serre au pas de temps horaire – Consommation d’énergie de chauffage au pas de temps horaire – Indice de stress au pas de temps horaire – Production de feuille et de fruits de la tomate au pas de temps journalier Climat extérieur journalier Ta, HR, Vent, Rg (1960-1980) & (2070-2100) Générateur horaire de données climatiques Consignes climatiqu es Climat extérieur au pas du temps horaire: Ta, HR,Vent,Rg Modèle de climat de serre Modèle de contrôle de serre Climat sous serre, pas de temps horaire Modèle de croissance, développement, production / tomate Croissance, développement, production de tomate, pas de temps journalier Les sorties du modèle (journalières) GP_Futur_700ppm GP_Futur_380ppm GP_Actuel_380ppm 35 2500 Poids sec de fruits mûrs 30 Photosynthèse brute 2000 GP [gCH2O/j] 1500 20 15 1000 10 DMMF_Futur_700ppm DMMF_Futur_380ppm DMMF_Actuel_380ppm 500 0 1-oct 30-nov 29-janv 30-mars 29-mai 28-juil 26-sept 5 0 1-oct 25-nov 30-nov 29-janv 30-mars 29-mai 28-juil 26-sept Jour/Mois Jour/Mois LAI_Futur_700ppm LAI_Futur_380ppm 4 LAI_Actuel_380ppm 4 3,5 3,5 Respiration de maintenance RMAINT_Futur_700ppm RMAINT_Futur_380ppm RMAINT_Actuel_380ppm 3 3 RMAINT (gCH2O/j) 2,5 LAI, - DMMF [gMS/m²] 25 2 1,5 Evolution de l’indice foliaire LAI 1 2 1,5 1 0,5 0,5 0 1-oct 2,5 0 1-oct 30-nov 29-janv 30-mars Jour/Mois 29-mai 28-juil 26-sept 30-nov 29-janv 30-mars 29-mai 28-juil 26-sept Jour/Mois (⎯⎯ Actuel 380ppm; ⎯⎯ Futur380ppm; ⎯⎯ Futur 700ppm Les sorties du modèle (journalières) TABNF_Futur_700ppm TABNF_Futur_380ppm TABNF_Actuel_380ppm 0,7 14 Poids_Moy_Fruit_Futur_700ppm Poids_Moyen_Fruit_Futur_380ppm Poids_Moy_Fruit_Actuel_380ppm 0,6 Évolution de nombre de fruits avortés par jour 12 0,5 Poids_Moy_Fruit (gMS) TABNF (n/j) 10 0,4 0,3 0,2 8 6 4 Évolution du poids moyen de fruits mûrs 0,1 2 0 1-oct 30-nov 29-janv 30-mars Jour/Mois 29-mai 28-juil 26-sept 0 1-oct 30-nov 29-janv 30-mars 29-mai 28-juil Jour/Mois (⎯⎯ Actuel 380ppm; ⎯⎯ Futur380ppm; ⎯⎯ Futur 700ppm 26-sept Résultats: effet Thermique • • • 1) Climat sous serre : Hausse moyenne de température sous serre moindre qu’à l’extérieur (1°C contre 2°C). Pas d’augmentation de température en période hivernale et printanière mais augmentation de 2,5 °C pour les mois de Mai, Juin, Juillet et Août. 2) Consommation d’énergie de chauffage : Limitation de 30% de la consommation d’énergie de chauffage des serres liée à l’augmentation hivernale de température. 3) Production : Poids Moyen sec des fruits (g) LAI (m2/m-2) Poids sec des fruits murs DMMF (gMS/m²) Nombre total de fruits murs Pourcentage de la période de culture avec stress (%) S filet A filet S filet A filet S filet A filet S filet A filet S filet A filet Période 1960-1980 2,8 2,8 9,9 9,6 2055,8 1993,9 208 208 9,4 9,6 Période 2070-2099 2,5 2,5 9,1 8,8 1912,8 1855,9 210,7 209,6 15,5 16,5 Delta physique 0,3 0,3 0,8 0,8 143,00 138 -2,7 -1,6 +5,9 +7,1 Delta (%) -9,59 -9,8 -8,2 -7,6 -7 -6,9 +1,3 +0,80 +61,8 +74,4 Résultats: effet Thermique + CO2 • • • Climat sous serre : idem Consommation d’énergie de chauffage : idem (limitation de 30% de la consommation d’énergie). Production : – Quantitativement, pour un même scénario climatique en entrée du modèle (climat extérieur futur) mais en fixant la teneur en CO2 à sa valeur future (700 PPM au lieu de 380PPM), on obtient une augmentation du poids sec final cumulé avec un rendement de 2396,67 g/m² contre 1876,42 g/m² soit une augmentation de 27% par rapport au scénario futur sans augmentation de CO2 et de 20% par rapport au présent. – Qualitativement : augmentation de 70% de la durée de stress de la plante (de 9% à 16% du temps) => conséquences très importantes mais non modélisées Résultats des scénarios testés Effet filet : Pour la période actuelle et future, l’utilisation des filets provoque une baisse du poids des fruits. Effet variété résistantes aux hautes températures : Le poids sec cumulé produit augmente de 6% si on déplace les bornes de la fonction de température PGRED de 35 à 40°C, le gain supplémentaire est minime au delà. Effet de l’augmentation de la surface ouverte : Sensible sur l’accumulation de matière sèche en plein été et sur la diminution de la durée du stress. Conséquences économiques Effet filet : L’utilisation des filets anti-insectes sur les ouvrants d’aération, entraîne une diminution respective de 2,7 €/m² et 0,9 €/m² pour le présent et le futur => utilisation des filets facilitée dans le futur. Effet date de plantation : L’avancement d’un mois de la date de plantation (au début septembre) fait gagner 1,36€/m² dans le présent et une perte 0,3€/m² dans le futur. Effet de l’ajout d’ouvrants latéraux: Gain de 2,7€/m² dans le présent et de 3,2€/m² dans le futur. CONCLUSIONS • • • • • Diminution des consommations de chauffage de 30%. Augmentation de T => perte d’environ 6 à 7% de la MS. Augmentation de T + CO2 => gain d’environ 20% de la MS. Augmentation de T+CO2 => augm. de 70% de la durée / stress. Manque de modèles d’effet du stress sur la qualité. ALIMENTATION AGRICULTURE ENVIRONNEMENT
