Evolution des rendements depuis 1990 : un effet favorable du

LA TECHNIQUE BETTERAVIÈRE
n° 941 du 21 décembre 2010
Evolution des rendements depuis 1990 :
un effet favorable du changement climatique ?
e changement climatique semble avoir eu un rôle dans la forte progression des rendements de la betterave sucrière depuis les 20
dernières années. C’est essentiellement la première phase de la culture jusqu’en juillet qui marque un progrès notable. Des simulations réalisées avec les modèles climatiques Sucros et Previbet montrent que la moitié du progrès résulte du climat, et en particulier de la température, qui a eu pour effet d’accélérer la mise en place du couvert. L’autre moitié du progrès est liée à l’évolution
génétique et aux techniques culturales, notamment l’avancement des dates de semis. Le progrès génétique garde un rôle essentiel car il
a permis une adaptation aux évolutions du contexte pathogène qui évolue lui-même au gré du climat. Une analyse rétrospective des 20
dernières années permet de faire des hypothèses sur l’origine de l’augmentation des rendements.
L
Graphique 1
Une progression remarquable du rendement
Evolution du rendement en sucre acheté (t/ha)
Moyenne nationale 1990-2009
Depuis la fin des années 1950, les rendements de la betterave sucrière progressent à un rythme soutenu. Le record de 14,5 tonnes de sucre/ha a été atteint
en 2009. La courbe de tendance faite à partir de 1990 (graphique 1) met en
évidence une augmentation moyenne de 180 kg/ha/an de sucre. On estime
généralement que ce progrès est dû pour moitié à l’amélioration variétale.
L’autre moitié est attribuée aux évolutions des itinéraires techniques : qualité de
l’implantation, du désherbage, des protections phytosanitaires qui se mettent
en place et atteignent leur point haut au milieu des années 80.
15
Chaque année, les sucreries réalisent des prélèvements dans des parcelles
d’agriculteurs à partir du 1er août afin d’évaluer le potentiel de rendement de
l’année. L’ITB a analysé la série des prélèvements consolidés au niveau national
par le Syndicat National des Fabricants de Sucre (SNFS) depuis 1978 (graphique 2). Cette étude démontre un résultat remarquable : la presque totalité
du progrès de rendement acquis pendant ces 21 années l’est dès le premier
prélèvement du 1er août ! En effet, l’évolution interannuelle du rendement en
sucre met en évidence une progression moyenne de 164 kg/ha/an de sucre sur
la période qui sépare le semis et le 1er août. La seconde période du 1er août à la
récolte est responsable d’un gain de 36 kg/ha/an. C’est donc avant le 1er août
qu’est réalisé l’essentiel du progrès des rendements.
9
14
y = 0,1801x - 348,59
13
12
11
10
8
Source CGB
7
1989
1994
1999
2004
2009
Graphique 2
Accumulation de sucre t/ha du semis au 01/08
Accumulation de sucre du 01/08 à la récolte
1978-2009
Le rôle du climat ?
10
9
8
sucre t/ha
Dans le but d’évaluer la part du climat dans la progression des rendements,
l’ITB a utilisé 2 modèles climatiques qui ne prennent en compte ni le progrès
génétique ni les techniques culturales. Le premier modèle est Sucros développé par l’université de Wageningen, aux Pays-Bas, puis re-paramétré dans les
conditions françaises par l’INRA. Le deuxième modèle est Previbet développé
par l’ITB qui simule la production journalière de sucre à partir du stade “couverture du sol”, soit aux environs du 15 juin. Les facteurs climatiques pris en
compte dans ces 2 modèles sont les températures minimale et maximale, le
rayonnement, l’ETP, la pluviométrie et la photopériode.
Nous avons donc choisi de coupler ces 2 modèles : Sucros pour la période du
semis au 15 juin et Previbet pour la période du 15 juin à la récolte. Des simulations ont été réalisées sur toute la série des 20 dernières années en considérant
des dates de semis et de récolte constantes (1er avril / 20 octobre) afin d’isoler
uniquement l’effet du climat sur cette période.
y = 0,1637x - 320,94
7
6
5
y = 0,0358x - 66,653
4
3
2
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Analyse des prélèvements des sucreries au 1er août (en rouge) et au 15 septembre (points bleus) : l’essentiel
des gains de rendement est réalisé avant le 1er août.
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I
LA TECHNIQUE BETTERAVIÈRE
Graphique 3
Modélisation des rendements sous l'effet du climat
Rendements réels (t de sucre /ha)
16
15
14
13
Ces simulations montrent donc qu’une large part de l’augmentation du rendement,
qui se fait essentiellement au cours de la première période de la culture, est liée au
climat. Si l’on cumule les simulations obtenues en utilisant Sucros jusqu’au 15 juin
puis Previbet jusqu’au 20 octobre on obtient une progression totale de rendement
de 94 kg/ha/an (graphique 3), à comparer aux 180 kg/ha effectivement observés.
On peut donc considérer que l’évolution climatique est responsable directement
d’une bonne moitié du progrès des rendements. Si l’on considère que, pendant la
phase d’implantation qui, on l’a vu, est déterminante, il n’y a pas de stress hydrique,
c’est alors essentiellement la température qui peut expliquer les gains. Nous n’observons pas d’augmentation du rayonnement sur la station climatique considérée.
Si l’on regarde l’évolution du cumul de température entre le 1er avril et le 15 juin
depuis 1990, on constate en effet une tendance à la hausse dans les régions betteravières. En 2010, on accumule 60° jours de plus qu’en 1990. Cette augmentation
de température stimule en phase précoce la croissance du bouquet foliaire. Ainsi,
le stade “couverture du sol” est atteint plus tôt en juin, ce qui permet d’optimiser
l’interception du rayonnement lumineux converti par la plante en biomasse puis
en sucre.
L’autre moitié du progrès peut être lié à la qualité des semences, l’amélioration génétique en général et aussi à l’amélioration des techniques culturales comme l’avancement des dates de semis (qui n’est pas indépendante des hausses de températures
au printemps), l’effet des restructurations d’usines qui concentre les productions
dans les meilleures terres, etc…. L’avancement des dates de semis constatées est de
4 jours sur la période considérée. On peut créditer cette avance de 3 % de gain de
rendement. De même récemment (2007), la technique d’activation des semences a
permis des vitesses de levée plus rapides de l’ordre de 2 jours permettant un gain
potentiel de rendement de près de 2 %.
Pour le progrès génétique, on ne sait pas le mesurer objectivement car les variétés ne
sont pas fixées et qu’on a un renouvellement très rapide des variétés commerciales.
On peut remarquer que, pendant cette période, les changements de génétique ont
été très forts : basculement complet vers des variétés résistantes à la rhizomanie,
développement de variétés tolérantes au nématode. Ce développement a été dicté
par l’évolution du contexte pathologique qui est, peut-être lui aussi, le fruit du
changement climatique.
12
11
10
Augmentation réelle : + 180 kg de sucre/ha/an
9
8
1989
1994
1999
2004
Graphique 4
Evolution du ratio Feuilles/Racine
Feuilles vertes SNFS du 1er septembre
80
70
Poids des racines (t/ha)
60
50
40
30
Poids des feuilles (t/ha)
Conclusions
Les éléments présentés sont autant d’arguments qui plaident en faveur d’un poids important des hausses des températures au printemps pour expliquer le progrès des rendements en sucre des betteraves enregistrés durant les 20 dernières
années.
Pourquoi la betterave profite-t-elle du changement climatique plus que d’autres cultures ?
La betterave apparaît comme un modèle plus simple à croissance indéfinie pendant la phase de culture et ne présentant
aucun stade critique ni vis-à-vis des températures ni du stress hydrique estival.
II
2009
Part du climat dans l’augmentation des rendements. La courbe bleue représente les rendements
modélisés avec les modèles Sucros (du 1er avril au 15 juin) et Previbet (du 16 juin au 20 octobre)
à dates de semis et de récolte constantes.
20
Un dernier point mérite d’être souligné : l’évolution du ratio entre le poids de feuilles
et le poids du pivot. Nous pouvons mesurer son évolution grâce aux prélèvements
réalisés par les sucreries. Ainsi, au dernier prélèvement du 1er septembre, on observe
une forte évolution en faveur des racines et au détriment des feuilles (graphique 4). Ce
résultat peut être le fruit de la sélection mais également du climat puisque la biomasse
est dirigée préférentiellement vers la racine à un stade proche de la couverture du sol.
L’augmentation des températures ayant permis d’avancer la date de couverture, il
est logique que le basculement dans l’allocation des assimilats au profit de la racine
s’opère plus tôt.
Augmentation due au climat : + 94 kg de sucre/ha/an
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Le modèle Sucros met en évidence une augmentation interannuelle de 60 kg/ha/an
qui résulte uniquement de l’évolution climatique sur une période de végétation
standard du 1er avril au 15 juin. Cette progression est remarquable compte tenu
de la courte période sur laquelle est faite la simulation : 75 jours sur un cycle total
de 200 jours ! Le modèle Previbet, utilisé sur la période du 15 juin à la récolte,
met en évidence une augmentation interannuelle de 34 kg/ha/an. Ces simulations
montrent que la phase d’implantation de la betterave du semis à la couverture se
fait dans des conditions climatiques de plus en plus favorables à la croissance. En
parallèle, les connaissances sur la betterave ont montré que la qualité de cette phase
d’implantation est primordiale pour atteindre des rendements élevés.