Date de dépassement d`un seuil de cumul de températures

Fiche indicateur Agriculture - 1
Date de dépassement d’un seuil de cumul de températures
Evolution des dates de dépassement de seuils de cumul de températures pour les prairies
Description de l’indicateur
Territoire concerné
Région Rhône-Alpes
Type d’indicateur
Indicateur d’impact
Justification du choix Le repérage des stades phénologiques des prairies permet aux agriculteurs d’adapter les pratiques fourragères, selon la valeur
de l’indicateur
énergétique et la quantité de fourrage souhaitées. Dès que les tiges commencent à se développer, la proportion de cellulose augmente
rapidement, diminuant d’autant la digestibilité de la matière organique, et par conséquent la digestibilité de l’énergie brute contenue dans
le fourrage. Ainsi, une fauche précoce permettra de rentrer un fourrage avec une bonne valeur énergétique, mais en moins grande
quantité ; une fauche plus tardive fournira un fourrage en plus grande quantité, mais plus fibreux et avec une valeur énergétique plus
faible.
Selon différentes études menées en France, le changement climatique pourrait se traduire par une avancée printanière du
développement fourrager, une production estivale plus faible et le développement d’une production durant l’hiver. En influant sur
la phénologie, le changement climatique impacterait donc l’organisation de la production fourragère annuelle.
Pour les prairies, l’apparition des différents stades phénologiques est corrélée à certaines valeurs des cumuls de températures. Il est donc
intéressant de suivre l’évolution des dates d’atteinte et de dépassement de ces seuils.
Lien avec le SRCAE
Rhône-Alpes
Indicateur contribuant à répondre aux orientations :
AD3 : Améliorer et diffuser la connaissance des effets du changement climatique pour notre région
AG2 Promouvoir une agriculture et une sylviculture responsables et tournées vers l'avenir
AG2.1. adapter l’agriculture régionale aux enjeux du changement climatique
AG2.3 optimiser les pratiques culturales pour réduire l’impact et les émissions polluantes des activités agricoles
Descriptif
La phénologie est l’étude d’événements se produisant de manière périodique durant le cycle de croissance de la plante. Ces
événements sont fortement influencés par les variations saisonnières du climat. La croissance d’une plante est ainsi jalonnée par des
stades phénologiques, qui correspondent pour chacun d’entre eux à des modifications bien particulières de la forme de la plante.
L'apparition des différents stades phénologiques des cultures fourragères servant à l’alimentation des animaux, impactant les pratiques de
pâture et de fauche, peut être approchée à partir du cumul des températures.
Le lien entre cumul des températures et apparition des stades phénologiques repose sur un principe physiologique, selon lequel, dans
une plage de température donnée, la pousse de l’herbe dépend de la quantité de chaleur cumulée reçue par la plante.
Dans cette plage de température, chaque stade phénologique des prairies est associé à un seuil de cumul de températures journalières,
pour lequel on considère que la plante a atteint le stade phénologique considéré dès lors que le seuil est atteint.
Dans le cadre de cette fiche, les stades phénologiques retenus concernant le développement des prairies sont les suivants :
• l’épi 5 cm : stade où le futur épi est dans la gaine en cours de montaison, non sorti encore et à 5 cm du sol ;
• l’épi 10 cm : stade où le futur épi est dans la gaine en cours de montaison, non sorti encore et à 10 cm du sol ;
• l’épiaison ;
• la floraison.
Pour chacun de ces stades, le tableau ci-dessous, issu de l’INRA, récapitule les seuils de cumul de températures correspondant, pour
différents types de prairies. Ce tableau précise aussi les caractéristiques des types de prairies, ainsi que des exemples d’espèces
fourragères pouvant s’y rattacher.
Type de Caractéristiques et exemples d’espèces fourragères
prairie
Épi 5 cm
Épi 10 cm
Épiaison
Floraison
A
Espèces aptes à être pâturées précocement et fréquemment (Ray 400
Grass, Houlque laineuse)
500
700
900
B
Espèces avec une phénologie moyennement précoce
Paturin des Prés)
600
1 000
1 200
b
Espèces avec une phénologie tardive (Agrotis commun, Paturin 900
commun)
1 000
1 400
1 600
C
Espèces avec une phénologie moyennement précoce, une 800
productivité faible, et fournissant un fourrage doté d’une bonne valeur
alimentaire (Fétuque rouge)
900
1 100
1 300
D
Espèce avec une phénologie tardive, typique de milieux peu fertiles
(Brachypode penné)
1 300
1 600
1 800
(Dactyle, 500
L'indicateur suivi vise à suivre les dates d'atteinte de ces seuils de cumuls de températures, corrélées aux dates d'apparition des
différents stades phénologiques.
Suivi de l’indicateur
Couverture spatiale et temporelle d’observation
Le choix a été fait de retenir une station d'observation par département, parmi celles disposant de séries quotidiennes de référence en températures minimale et
maximale. Dans la mesure du possible, les points d'observation sont situés dans ou à proximité de zones de prairies. Le tableau ci-dessous récapitule les
différentes stations retenues ainsi que leur altitude.
Département
Station retenue
Altitude (en mètre)
Ain
Château Gaillard
250 m
Ardèche
Le Cheylard
450 m
Drôme
Montélimar
73 m
Isère
Monestier
800 m
Loire
Andrezieux Bouthéon
400 m
Rhône
Bron
197 m
Savoie
Bourg Saint Maurice
865 m
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Fiche indicateur Agriculture - 1
Haute Savoie Thones
626 m
Les observations sont faites sur la période commune de disponibilité des données, soit 1951-2013.
1. Evolution des dates d'apparition de certains stades phénologiques pour les prairies
Les dates de début des stades phénologiques sont estimées en calculant les dates de dépassement de valeurs seuils des cumuls des températures (voir
Description et Méthode de calcul de l'indicateur).
Pour chacune des stations retenues en Rhône-Alpes, on dispose alors de l'évolution entre 1951 et 2013 des dates de dépassement des seuils de cumuls de
températures et donc des débuts de stades phénologiques. Le test statistique de Mann Kendall, appliqué à l'ensemble de ces séries de données, permet
d’examiner l’existence d’une tendance d'évolution de ces dates d'apparition des stades phénologiques.
Les résultats du test montrent une tendance à une avancée, statistiquement significative, des dates de dépassement des seuils de cumuls de
températures, pour plusieurs des stations retenues en Rhône-Alpes. Ceci correspond à une avancée en précocité des stades phénologiques des différentes
prairies. Les cas pour lesquels le test ne détecte pas de tendance statistiquement significatives concerne les stations et les seuils suivants : Château Gaillard
(seuils 400, 500 et 600), Le Cheylard (seuil 400), et Monestier (seuil 400).
L'avancée des dates de dépassement des seuils de cumuls de températures sur la période 1951-2013 est ensuite estimée, en nombre de jours, au moyen d’une
régression linéaire.
Le tableau ci-dessous récapitule, pour chacune des stations suivies, la tendance observée et le cas échéant la valeur de l'avancée des dates d'apparition des
stades phénologiques, en nombre de jours.
Les calculs conduits de façon identique sur l’ensemble des stations, sont synthétisés dans le tableau suivant, qui indique la tendance observée et le cas échéant la
valeur de l'avancée des dates d'apparition des stades phénologiques, exprimée en nombre de jours et obtenue au moyen d’une régression linéaire :
Evolution observée des dates d’apparition des stades phénologiques en nombre de jours
Département
Station
Type prairie
Ain
Château Gaillard
Épi 5 cm
Le Cheylard
Montélimar
-7,2
-8,8
B
Pas d’évolution marquée Pas d’évolution marquée
-8,8
-10,1
b
-8,8
-8,8
-10,4
-10,5
C
-7,7
-8,8
-9,4
-10,6
-10,6
-10,5
-10,6
A
Pas d’évolution marquée
-8,9
-8,4
-7,6
B
-8,9
-7,7
-7,6
-8,0
b
-7,6
-7,6
-8,3
-8,1
C
-7,4
-7,6
-8,0
-8,5
-8,5
-8,1
-7,8
A
-7,9
-8,0
-8,1
-8,1
B
-8,0
-8,8
-9,1
-9,1
b
-8,1
-9,1
-10,2
-10,2
C
-8,5
-8,1
-9,0
-9,8
-9,8
-10,2
-10,0
D
Isère
Monestier
A
Pas d’évolution marquée
-10,4
-10,0
-12,3
B
-10,4
-9,8
-14,0
-14,2
b
-12,3
-14,0
-15,7
-15,7
C
-11,1
-12,3
-14,1
-14,7
-14,7
-15,7
-17,0
D
Loire
Andrezieux
Bouthéon
A
-10,2
-10,2
-10,5
-12,3
B
-10,2
-10,3
-13,3
-15,0
b
-12,3
-13,3
-15,0
-16,7
C
-11,4
-12,3
-14,1
-15,3
-15,3
-16,7
-17,2
D
Rhône
Bron
A
-8,4
-10,0
-9,9
-11,0
B
-10,0
-9,1
-11,3
-12,2
b
-11,0
-11,3
-13,1
-12,9
C
-9,9
-11,0
-11,3
-12,7
-12,7
-12,9
-13,0
D
Savoie
Bourg
Maurice
Saint
A
-13,3
-13,6
-14,5
-15,2
B
-13,6
-13,4
-16,3
-17,2
b
-15,2
-16,3
-18,2
-19,3
C
-14,8
-15,2
-16,9
-17,4
-17,4
-19,3
-20,4
D
Haute Savoie
Thones
Floraison
Pas d’évolution marquée Pas d’évolution marquée
D
Drôme
Épiaison
A
D
Ardèche
Épi 10 cm
A
-14,8
-14,3
-15,2
-15,9
B
-14,3
-14,9
-16,6
-17,5
b
-15,9
-16,6
-18,5
-19,7
C
-14,9
-15,9
-17,2
-17,2
-17,2
-19,7
-20,2
D
2. Evolution des écarts à moyenne 1981-2010, des dates d'apparition de certains stades phénologiques pour les prairies
L’observation des dates d’apparition de certains stades phénologiques est faite en suivant l’évolution en nombre de jours, des écarts des dates d’atteinte des seuils
de cumuls de températures correspondants à ces stades, avec la date moyenne sur 30 ans d’atteinte des seuils de cumuls de températures correspondants à ces
mêmes stades. La période de 30 ans retenue est 1981-2010, par cohérence avec celle prise en référence pour les indicateurs climatiques de l’ORECC.
A titre d’illustration, les graphiques suivants montrent l’évolution, pour une espèce précoce et pour une espèce tardive, des écarts à la moyenne 1981-2010, des
dates d’atteinte des seuils de cumuls de températures correspondant à la présence d’épis de 5 cm et à la floraison.
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Fiche indicateur Agriculture - 1
Epi 5 cm, variété précoce
Epi 5 cm, variété tardive et
Floraison, variété précoce
Floraison, variété tardive
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Station de Chateau-Gaillard
30
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Station de Le Che ylard
30
25
25
20
20
Nombre de jours
15
Nombre de jours
Epi 5 cm, variété précoce
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Floraison, variété tardive
10
5
0
15
10
5
0
-5
-5
-10
-10
-15
-15
-20
-20
Année
Année
Epi 5 cm, variété précoce
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Station de Montélimar
Floraison, variété tardive
25
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
20
Station de M one stier
30
Epi 5 cm, variété précoce
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Floraison, variété tardive
20
Nombre de jours
Nombre de jours
15
10
10
0
5
0
-10
-5
-20
-10
-30
-15
Année
Année
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Station d'Andre zieux-Boutheon
Epi 5 cm, variété précoce
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Station de Bron
Floraison, variété tardive
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Floraison, variété tardive
40
30
25
30
20
20
Nombre de jours
Nombre de jours
Epi 5 cm, variété précoce
10
0
-10
15
10
5
0
-5
-10
-20
-15
-30
-20
Année
Année
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Fiche indicateur Agriculture - 1
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Station de Bourg Saint M aurice
Epi 5 cm, variété précoce
Ecarts à la moyenne 1981-2010
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Station de Thone s
Epi 5 cm, variété tardive
Floraison, variété précoce
Floraison, variété tardive
Floraison, variété tardive
40
30
30
20
20
Nombre de jours
Nombre de jours
Epi 5 cm, variété précoce
10
0
-10
10
0
-10
-20
-20
-30
-30
Année
Année
Sur ces graphes on observe, pour toutes les stations retenues en Rhône-Alpes :
•
Une variabilité inter-annuelle importante des écarts entre les dates d’atteintes des seuils de cumuls de températures et la valeur moyenne entre 1981 et
2010 ;
•
Une évolution marquée à partir du début des années 90, avec une occurrence plus importante d’années où les dates de dépassements des seuils de
cumuls de températures sont plus précoces par rapport à la date moyenne entre 1981 et 2010 ; cela correspondrait à une avancée en précocité des stades
phénologiques ;
•
Aucune évolution particulière quant à l’amplitude des écarts.
3. Evolution de la date moyenne de dépassement des seuils de cumuls de températures
Afin d’essayer de quantifier l’évolution des dates de dépassements des seuils de cumuls de températures, le tableau suivant présente les écarts entre les
moyennes sur 30 ans entre 1981 et 2010 et les moyennes entre 1951 et 1980, pour toutes les stations observées, pour les 4 stades phénologiques retenus et pour
les 5 types de prairies disponibles.
Département Station
Ain
Ardèche
Drôme
Isère
Loire
Rhône
Savoie
Château Gaillard
Le Cheylard
Montélimar
Monestier
Andrezieux Bouthéon
Bron
Bourg Saint Maurice
Écart en nombre de jours entre la date moyenne d’atteinte du seuil
Type prairie de cumul de températures du stade phénologique considéré sur la
période 1981-2010 et la même date sur la période 1951-1981
Épi 5 cm
Épi 10 cm
Épiaison
Floraison
A
4
4
4
5
B
4
6
5
4
b
5
5
5
4
C
6
5
5
5
D
-
5
6
6
A
4
4
4
4
B
4
4
4
4
b
4
4
5
4
C
3
4
4
5
D
-
5
6
5
A
4
4
6
7
B
4
5
8
8
b
4
6
8
8
C
4
4
8
8
D
-
5
8
10
A
6
6
6
7
B
6
5
8
8
b
7
8
8
8
C
7
7
8
8
D
-
8
8
10
A
6
6
8
7
B
6
6
8
9
b
7
8
9
9
C
6
7
9
9
D
-
9
9
10
A
6
5
5
5
B
5
4
5
4
b
5
5
6
6
C
5
5
5
6
D
-
6
5
7
A
6
7
7
7
B
7
6
8
8
b
7
8
9
9
C
7
7
8
8
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Fiche indicateur Agriculture - 1
Haute Savoie
Thones
D
-
8
9
10
A
8
8
7
9
B
8
8
8
9
b
9
8
10
10
C
7
9
9
9
D
-
9
10
10
Dans ce tableau on observe que :
•
pour quasiment toutes les stations et tous les seuils de cumuls de températures (et donc l’apparition des stades phénologiques correspondants) il existe
une avancée, statistiquement significative, des dates de dépassement des seuils de cumuls de températures ;
•
ces avancées en précocité vont de 3 à 10 jours entre les deux périodes de 30 ans et varient selon lest types de prairies, les stades phénologiques
considérés et les stations observées ;
•
pour une station donnée, l’avancée des dates de dépassement de seuils de cumuls de températures est généralement d’autant plus marquée que l’on se
situe dans des stades tardifs, ou que l’on considère des espèces avec une phénologie plutôt tardive ;
•
pour un type de prairie donné et un stade phénologique considéré, l’avancée des dates de dépassement de seuils de cumuls de températures est plus
prononcée sur les trois stations situées plus en altitude (Thones, Bourg Saint Maurice, et Monestier), et pour Andrézieux Bouthéon, que sur les autres
stations de plaine.
4. Evolution de la durée entre l’atteinte des seuils de cumul de températures pour les épis de 5 cm et la floraison
Cet indicateur vise à observer s’il existe une évolution de la durée entre la date d’atteinte du seuil minimal de cumul de températures pour l’apparition des épis de 5
cm et la date d’atteinte du seuil de cumul de températures correspondant à la floraison. Cette durée est obtenue par différence entre les deux dates précédentes.
Elle est exprimée en nombre de jours.
A titre d’illustration, l’évolution de cette durée entre 1951 et 2013 est représentée sur les graphes suivants, pour deux espèces de prairies : une plutôt précoce et
une plutôt tardive et pour les 8 stations d’observations de Rhône-Alpes.
Durée de présence des épis
Durée de présence des épis
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Station Chateau-Gaillard
60
55
55
50
50
45
Nombre de jours
Nombre de jours
45
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Station Le Che ylard
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
Année
Durée de présence des épis
Année
Durée de présence des épis
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Station de M onté lim ar
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Station de Monestier
65
50
60
45
55
50
Nombre de jours
Nombre de jours
40
45
35
40
35
30
30
25
25
20
20
Année
Année
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Fiche indicateur Agriculture - 1
Durée de présence des épis
Station d'Andrezieux-Boutheon
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Durée de présence des épis
Durée du cycle, variété précoce
Station de Bron
Durée du cycle, variété tardive
60
55
55
50
50
45
45
Nombre de jours
Nombre de jours
60
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
Année
Année
Station de Bourg Saint M aurice
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Durée de présence des épis
Durée du cycle, variété précoce
Durée du cycle, variété tardive
Durée de présence des épis
Station de Thone s
55
55
50
50
45
Nombre de jours
60
Nombre de jours
45
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
Année
Année
A la lecture de ces graphes on n’observe pas d’évolution de la durée entre les dates de dépassement des seuils de cumul de températures correspondant aux épis
de 5 cm et à la floraison, pour les deux variétés de prairies considérées et pour les stations de Rhône-Alpes observées.
Conclusion :
En matière de phénologie des prairies, on observe, pour quasiment toutes les stations d’observation retenues en Rhône-Alpes, une avancée en précocité des
stades phénologiques. Les avancées en précocité de la phénologie des prairies, semblent plus marquées pour des espèces à la phénologie tardive et pour les
stations retenues situées plus en altitude et à Andrézieux Bouthéon.
La durée entre l’apparition du premier stade observé (épis de 5 cm) et le stade de floraison semble par contre avoir peu évolué au cours des 60 dernières années.
Construction de l’indicateur
Méthode de calcul de l’indicateur
L'indicateur Date de dépassement d'un seuil de cumul des températures est calculé à partir des seuils de cumul de températures caractérisant chaque stade
phénologique et des températures journalières.
Dans le cadre de cette fiche, les stades phénologiques retenus concernant le développement des prairies sont les suivants :
• l’épi 5 cm : stade où le futur épi est dans la gaine en cours de montaison, non sorti encore et à 5 cm du sol ;
• l’épi 10 cm : stade où le futur épi est dans la gaine en cours de montaison, non sorti encore et à 10 cm du sol ;
• l’épiaison ;
• la floraison.
Pour chacun de ces stades, le tableau ci-dessous, issu de l’INRA, récapitule les seuils de cumul de températures correspondant, pour différents types de prairies.
Ce tableau précise aussi les caractéristiques des types de prairies, ainsi que des exemples d’espèces fourragères pouvant s’y rattacher.
Type de prairie Caractéristiques et exemples d’espèces fourragères
Épi 5 cm
Épi 10 cm Épiaison Floraison
A
Espèces aptes à être pâturées précocement et fréquemment (Ray Grass, Houlque laineuse)
400
500
700
900
B
Espèces avec une phénologie moyennement précoce (Dactyle, Paturin des Prés)
500
600
1 000
1 200
b
Espèces avec une phénologie tardive (Agrotis commun, Paturin commun)
900
1 000
1 400
1 600
C
Espèces avec une phénologie moyennement précoce, une productivité faible, et fournissant un 800
fourrage doté d’une bonne valeur alimentaire (Fétuque rouge)
900
1 100
1 300
D
Espèce avec une phénologie tardive, typique de milieux peu fertiles (Brachypode penné)
1 300
1 600
1 800
Pour les prairies considérées, la plage de température pertinente à prendre en compte pour le calcul du cumul de températures est 0°C – 18°C. En effet pour ces
plantes, dans une gamme de températures moyennes journalières comprises entre 0°C et 18°C, la croissance de la plante augmente en même temps que la
température moyenne journalière. Pour des températures moyennes journalières négatives, on considère que la croissance de la plante ne peut pas s’opérer. Pour
des températures moyennes journalières supérieures à 18°C, on considère que l’on arrive à un palier, qu’il n’y a plus d’accélération de la croissance. On considère
de plus que la croissance des prairies ne démarre jamais avant le 1er février.
Le calcul de l'indicateur est alors réalisé ainsi : sur la période du 1er février jusqu’à la date t d’une même année, on fait la somme des températures moyennes
journalières, pour toutes les températures moyennes journalières comprises entre 0°C et 18°C, en prenant comme valeurs par défaut 0°C pour toutes les
températures moyennes journalières négatives et 18°C pour toutes les températures moyennes journalières supérieures à 18°C. On détermine ensuite la date à
laquelle cette somme atteint les seuils retenus.
Les écarts à la moyenne sont obtenus en faisant la différence, pour chaque année et pour chaque seuil de cumul de températures considéré, entre la date
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Fiche indicateur Agriculture - 1
d’atteinte du seuil de l’année et la date moyenne d’atteinte de ce même seuil sur les années comprises entre 1981 et 2010.
Unité de mesure
Nombre de jours
Détenteur des données source
Les données utilisées pour la production des indicateurs sont fournies par Météo France.
Producteur des données source
Les données météorologiques utilisées sont produites par Météo-France
Recul temporel des données
Toutes les stations choisies présentent le même recul temporel, c’est-à-dire la même période pour laquelle on dispose de données, soit 1951-2013.
Les données disponibles présentent un recul historique d’au moins 30 ans.
Fiabilité de l’indicateur
Les données sur les dates estimatives de début des stades phénologiques sont calculées à partir de séries quotidiennes de référence en température minimale et
maximale fournies par Météo France. Ces dernières correspondent à des données pour lesquelles on considère les distorsions d’origine non climatique
(déplacement du point de mesure) comme minimes par rapport aux évolutions climatiques en cours.
Producteur de l’indicateur
ORECC Rhône-Alpes
Actualisation de l’indicateur
Indicateur suivi par l’ORECC depuis
2014
Dernière mise à jour de la fiche
Décembre 2014
Périodicité d’actualisation
Actualisation annuelle
Perspective pour l’indicateur
Suivi annuel sur les années à venir
Indicateur disponible sur
http://orecc.rhonealpes.fr
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