ARTICLE
Auteur(s) : Mamy
Soumaré1, Mamoutou
Kouressy1, Michel Vaksmann2,
Ibrahim
Maikano3, Didier Bazile4, Pierre Sibiry
Traoré5, Seydou Traoré6, Michael Dingkuhn4,
Aboubacar
Touré1, Kirsten Vom
Brocke7, Léopold
Somé8, Clarisse
Pulchérie Barro-Kondombo8
1Institut d’économie rurale (IER), Sotuba, BP 438,
Bamako, Mali
2Centre de coopération internationale en recherche
agronomique pour le développment (Cirad), BP 1813, Bamako, Mali
3International Crops Research Institute for the
Semi-Arid Tropics (ICRISAT), BP 12404, Niamey, Niger
4Cirad, Département Environnements & Sociétés, UPR
47 « GREEN », Campus international de Baillarguet, TA
C-47/F, 34398 Montpellier cedex 5
5ICRISAT, BP 320, Bamako, Mali
6AGRHYMET, BP 11011, Niamey, Niger
7Cirad, 01 BP 596, Ouagadougou, Burkina Faso
8Institut de l’environnement et des recherches agricoles
(Inera), 04 BP 8645, Ouagadougou, Burkina Faso
En climat soudano-sahélien le potentiel de production est
déterminé très tôt par les premières pluies et la date de semis des
paysans (Sivakumar, 1988). La durée de la saison de culture décroît
linéairement avec la date d’installation des pluies. Ce phénomène
résulte de l’indépendance entre les deux événements que sont les
dates de début et de fin de la saison (Traoré et al., 2000).
Les sécheresses des années 1970 et 1980 ont provoqué une
importante diminution de la pluviométrie, mais les conséquences sur
les dates de début et de fin de saison ont été plus faibles (Barbe
et Lebel, 1997 ; Traoré et al., 2000). Les variétés
locales possèdent un caractère d’adaptation essentiel, le
photopériodisme, qui assure la synchronisation de la floraison avec
la fin de la saison des pluies quelle que soit la date de semis
(Andrews, 1973 ; Cochemé et Franquin, 1967 ; Vaksmann
et al., 1996). C’est pourquoi les paysans restent dans une
grande majorité, attachés à leurs variétés traditionnelles de
cycles plus longs que les variétés modernes (Lambert, 1983).
L’amélioration du sorgho en Afrique n’a pas tiré profit de la
très grande plasticité phénologique que confère le photopériodisme.
Le matériel précoce issu des programmes de sélection devait être
capable de supporter des saisons des pluies plus courtes (Dancette,
1983). Par la suite, l’élimination du photopériodisme est aussi
devenue un postulat fondamental de la « révolution
verte » (Swaminathan, 2006).
Les essais multilocaux sont traditionnellement utilisés pour
aborder l’adaptation d’un cultivar à travers différents
environnements, mais si l’interaction génotype x environnement
(GxE) est forte, les essais permettent difficilement d’identifier
des génotypes bien adaptés. Pour le sorgho, une grande part de
l’interaction GxE provient de la longueur variable du cycle en
fonction des conditions de culture : latitude et dates de
semis (Kouressy et al., 2005). Des caractères essentiels comme
la taille, l’indice de récolte et la durée du cycle deviennent très
variables d’une année sur l’autre ou entre deux situations
géographiques. Dans ce cas, les modèles de culture peuvent aider
les sélectionneurs car ils permettent d’optimiser la combinaison
des génotypes et des pratiques agronomiques associées pour chaque
environnement cible (Messina et al., 2006). L’objectif de ce
travail est de prévoir la zone d’adaptation des sorghos
photopériodiques pour anticiper leur possible diffusion en milieu
paysan. Nous estimons que l’intégration du photopériodisme dans un
modèle de culture et la combinaison avec un SIG permettra de
répondre à cet objectif en tenant compte des variétés, des
conditions climatiques et des pratiques paysannes.
Matériel et méthode
La méthode utilisée est une combinaison entre un modèle de
développement des sorghos photopériodiques et une base de données
géographiques issue des analyses agroclimatiques en tenant compte
des pratiques observées en milieu paysan en matière de semis.
Modélisation du développement des sorghos
Un modèle permettant de prévoir le développement des sorghos
photopériodiques a été utilisé (Folliard et al., 2004). Le
modèle considère que les photopériodes élevées inhibent la mise à
fleur. L’initiation paniculaire se produit donc lorsque la durée du
jour descend en dessous d’un seuil qui dépend de l’âge de la
plante. Le modèle nécessite le calcul de trois coefficients
variétaux qui ont été évalués pour 23 variétés locales et
29 variétés améliorées du Burkina Faso et du Mali. Les
variétés ont été caractérisées à partir d’essais comportant
plusieurs dates de semis à la station agronomique de Sotuba pour le
Mali (7° 56’ Ouest et 12° 39’ Nord) et de Saria
pour le Burkina Faso (2° 9’ Ouest et
12° 16’ Nord).
Détermination des zones optimales de culture
Le Mali possède un climat de type tropical sec soumis à l’influence
de la mousson. Le climat est caractérisé par l’alternance de deux
saisons : une saison pluvieuse en été et une saison sèche sur
le reste de l’année. Dans la zone de culture du sorgho, la
pluviométrie moyenne annuelle varie de 1 400 mm au sud à moins
de 200 mm au nord. La durée de la saison des pluies est aussi
très variable en fonction de la latitude. Pour chaque poste
pluviométrique, les dates du début et de fin de la saison des
pluies sont définies à l’aide d’un modèle simplifié de bilan
hydrique (Soumaré et al., 2005 ; Traoré et al.,
2000). L’adéquation entre la date de floraison d’une variété et la
date d’arrêt de la saison des pluies est un caractère explicatif
essentiel de la productivité des sorghos. Une variété est adaptée
au climat si la floraison débute dans les 20 jours qui
précèdent la fin moyenne de saison (Kouressy et al., 2005).
Cette condition assure un équilibre entre la satisfaction des
besoins en eau et l’évitement de nombreuses contraintes biotiques
(oiseaux et moisissures). On définit un indice d’adaptation (d)
comme l’écart entre les dates de fin d’expansion de la dernière
feuille (feuille-drapeau : FD) et de fin de saison (FS). La
floraison débute 10 jours après l’apparition de cette feuille.
L’indice (d) est calculé pour chacun des 205 postes
pluviométriques disponibles au Mali et au Burkina Faso sur la
période 1971-2000. Les zones pour lesquelles le modèle prévoit une
floraison se produisant en moyenne dans les 20 jours qui
précèdent la fin de saison des pluies sont déterminées, ce qui
correspond à un écart « d » compris entre - 10 et
- 30.
Prise en compte des pratiques de semis
Dans les champs paysans, le rendement est maximisé la plupart des
années si les semis sont réalisés tôt avec les premières pluies
substantielles (de Rouw, 2004). Mais toutes les parcelles sont
rarement semées simultanément. Les contraintes d’exploitation comme
le manque de main-d’œuvre, de matériel agricole ou l’ordre
d’implantation des différentes spéculations ne permettent pas aux
paysans de semer rapidement l’ensemble de leurs champs. Les semis
débutent au moment de l’installation des pluies et s’étalent
souvent sur plus d’un mois. L’étalement des semis dépend aussi de
la structure de la saison des pluies. Des précipitations erratiques
entraînent la succession de plusieurs vagues de semis à chaque
pluie. Il n’est pas rare que les paysans ressèment deux ou trois
fois, soit à cause de mauvaises levées, soit à cause d’attaques de
déprédateurs.
Pour être adaptée, une variété doit pouvoir supporter un
étalement important des semis. Pour éviter que le calcul de la zone
optimale de diffusion d’une variété dépende de la date de semis,
nous définissons la zone d’adaptation comme l’intersection des deux
zones optimales de cultures pour un semis précoce au début de
saison des pluies et un semis retardé de 30 jours.
Pour illustrer la démarche nous comparons les résultats obtenus
pour deux variétés locales du Mali aux comportements bien
contrastés. La variété Jacumbe originaire de la zone sahélienne est
peu photopériodique, précoce (durée moyenne du cycle
90 jours). La variété Kalla Foulou, originaire de la zone
soudanienne, est photopériodique, tardive (durée moyenne du cycle
130 jours). Cette démarche est ensuite étendue à quelques
variétés des programmes de sélection du Mali et du Burkina Faso. La
cartographie des zones d’adaptations utilise un modèle
d’interpolation linéaire par krigeage.
Résultats et discussion
Large adaptation géographique ou adaptation spécifique
Les figures 1
et 2 délimitent, pour le Mali et le Burkina Faso, les
zones optimales de culture de deux variétés aux comportements bien
distincts. La zone d’adaptation de la variété précoce Jacumbe
descend nettement au sud lorsque le semis est retardé de
30 jours (figure 1).
Inversement, la zone d’adaptation de la variété photopériodique
Kalla Fulu varie très peu avec le retard de semis (figure 2). Les zones
correspondantes aux semis précoces et tardifs se recoupent
largement.
La variété précoce possède une large adaptation géographique. Il
suffit de retarder son semis pour que sa culture soit possible sur
l’ensemble du territoire. Les variétés photopériodiques semblent,
en revanche, inféodées à une zone spécifique de culture. Ces
résultats justifient la logique suivie par les programmes
d’amélioration du sorgho depuis un demi-siècle. Une variété précoce
est susceptible de produire quelle que soit la zone climatique. Les
efforts de sélection peuvent ainsi être valorisés sur la totalité
du territoire. Ce raisonnement a été à l’origine de l’élimination
systématique du photopériodisme des variétés modernes destinées à
répandre la révolution verte.
Mais l’utilisation de variétés précoces nécessite souvent de
retarder le semis après l’installation des pluies. Cette contrainte
peut ne pas sembler grave, voire même être considérée comme
bénéfique (Sultan et al., 2005). Pourtant, ce choix
apparemment anodin, est, en réalité, lourd de conséquences. Le
début de saison est toujours une course de vitesse pour les
paysans. Les semis retardés après l’installation des pluies
entraînent une augmentation considérable des risques d’échec de la
culture (Andrews, 1973). Les semis tardifs produisent des
rendements plus faibles pour de nombreuses raisons (dégâts et
parasites, lessivage de l’azote et des éléments minéraux, quantité
plus faible de rayonnement, températures basses, excès d’humidité,
compétition avec les adventices et agressivité des pluies…).
Détermination des zones optimales de culture
Le travail de délimitation des zones optimales de culture est donné
pour quelques variétés des programmes de sélection du Mali et du
Burkina (figure 3). Pour
chaque variété on délimite une bande d’adaptation plus ou moins
large.
Il est possible d’identifier des variétés adaptées à toutes les
zones de cultures pluviales. Contrairement à une idée répandue, les
variétés photopériodiques ne sont pas inféodées à des zones trop
étroites. Leurs bandes d’adaptation peuvent dépasser 250 km de
large (figure 3E) tandis que
celles des variétés moins photopériodiques sont nettement plus
étroites, d’une largeur inférieure à 60 km (figure 3A). Pour les
variétés totalement insensibles à la photopériode, les zones
correspondant aux deux semis ne se recoupent pas, ce qui signifie
que leur culture doit être impérativement associée à une date de
semis précise. Dans ce cas, il serait plus judicieux de proposer
une carte des dates de semis optimale pour chaque variété.
Les variétés BF97-19/11 (figure 3B) et
BF97-14/11 (figure 3C) provenant
du programme d’amélioration du Burkina illustrent bien l’intérêt de
la photosensibilité. Ces variétés sont précoces et leurs aires
d’adaptations sont centrées sur les mêmes zones, mais, en raison de
son photopériodisme la bande d’adaptation de BF97-14/11 est
nettement plus large. Cette variété sera donc plus souple en ce qui
concerne le choix de la date de semis et pourra être diffusée sans
risques sur une plus grande surface.
Dans l’interprétation de ces cartes, il faut garder à l’esprit
que nous prenons en compte le comportement moyen des variétés. Il
existe de nombreuses exceptions et une variété peut réussir en
dehors de sa zone optimale dans certaines conditions. Il est, par
exemple, toujours possible de cultiver une variété tardive dans une
région trop sèche si la plante peut profiter d’apports d’eau de
ruissellement dans les bas-fonds ou de nappes phréatiques peu
profondes.
Conclusion
En Afrique, l’échec des démarches classiques de sélection apparaît
clairement à travers la faible diffusion des variétés modernes
(Ahmed et al., 2000). Aujourd’hui, les variétés très précoces
sont encore prisées des programmes de vulgarisations agricoles qui
estiment qu’elles permettront de mieux résister les années
exceptionnellement mauvaises. L’analyse agroclimatique montre que
la sélection de sorgho à cycle court et fixe fait courir des
risques importants aux paysans les bonnes années, sans pour autant
que le gain attendu les mauvaises années ne soit réellement prouvé.
Le comportement des variétés de sorgho est difficile à prévoir
en raison des effets spectaculaires de la date de semis sur la
durée du cycle et la production de biomasse. Les modèles de culture
permettent d’élucider une part importante de cette interaction GxE
et peuvent devenir des outils précieux pour guider le programme
d’amélioration (Messina et al., 2006). La nature variable et
imprévisible du cycle des sorghos explique pourquoi la sélection a
privilégié la recherche d’une large adaptation aux différents
régimes pluviométriques plutôt que la recherche de variétés plus
« étroitement adaptées ». La pondération des performances
variétales par un indice d’adaptation permet de résoudre une grande
part de l’interaction GxE et devrait faciliter le travail de
sélection et la gestion des variétés existantes dans ces
environnements variables (Chapman et al., 2000).
En intégrant à la fois l’incertitude climatique interannuelle et
les pratiques de semis étalés des paysans africains, on s’aperçoit
que, contrairement à notre idée de départ, les variétés
photopériodiques présentent une zone d’adaptation plus large que
les variétés précoces. Les programmes africains d’amélioration du
sorgho commencent à intégrer le photopériodisme dans le matériel
moderne, même si ce travail va à l’encontre d’un des paradigmes de
la révolution verte qui associe précocité et productivité
(Swaminathan, 2006). Le couplage d’un modèle de développement et
d’un système d’information géographique permettra d’intégrer les
interactions génotype x climat pour étudier l’adaptation
des variétés dans le temps et dans l’espace. Les zones d’adaptation
définies par le modèle sont souvent très différentes de celles
prévues initialement par le sélectionneur, montrant l’intérêt de
disposer de ce type d’information cartographique avant de lancer le
processus de diffusion d’une variété.
Cette méthodologie peut être utile dans de nombreux domaines.
Les sélectionneurs ont besoins de critères de choix pour des
environnements spécifiques. Les services semenciers et les
agronomes ont besoins d’outils pour extrapoler l’utilisation d’une
variété dans l’espace en minimisant le coût des essais multilocaux.
Les climatologistes et les services de prévisions agronomiques ont
besoin d’outils pour prévoir les conséquences des scénarios de
changement climatique prenant en compte les aspects agronomiques et
génétiques.
Références
Ahmed et al, 2000 Ahmed MM, Sanders JH, Nell WT. New
sorghum and millet cultivar introduction in Sub-Saharan
Africa : impacts and research agenda. Agric Sys 2000 ;
64 : 55-65.
Andrews, 1973 Andrews DJ. Effects of date of sowing on
photosensitive Nigerian Sorghums. Exp Agric 1973 ; 9 :
337-46.
Barbe et Lebel, 1997 Barbe LL, Lebel T. Rainfall
climatology of the HAPEX-Sahel region during the years 1950–1990. J
Hydrol 1997(188–189) : 43-73.
Chapman et al, 2000 Chapman SC, Hammer GL,
Butler DG, Cooper M. Genotype by environment interactions
affecting grain sorghum. III. Temporal sequences and spatial
patterns in the target population of environments. Aust J Agric Res
2000 ; 51 : 223-33.
Cochemé et Franquin, 1967 Cochemé J, Franquin P. A
study of the agroclimatology of the semiarid area south of the
Sahara in West Africa. Rome ; Paris : Food and
Agriculture Organisation (FAO) ; Unesco, 1967.
Dancette, 1983 Dancette C. Besoins en eau du mil au
Sénégal. Adaptation en zone semi-aride tropicale. Agron Trop
1983 ; 38 : 267-80.
de Rouw, 2004 de Rouw A. Improving yields and reducing
risks in pearl millet farming in the African Sahel. Agric Sys
2004 ; 81 : 73-93.
Folliard et al, 2004 Folliard A, Traoré PCS,
Vaksmann M, Kouressy M. Modeling of sorghum response to
photoperiod : a threshold-hyperbolic approach. Field Crop Res
2004 ; 89 : 59-70.
Kouressy et al, 2005 Kouressy M, Vaksmann M,
Traoré SB, Traoré PS, Dingkuhn M. Le photopériodisme
des sorghos africains, une réponse à la variabilité pluviométrique.
In : AMMA-CIRAD, ed. Monitoring and forecasting the African
monsoon impacts on agriculture and vegetation (AMMA), Dakar,
Sénégal, 28/11-2/12/2005. 2005.
Lambert, 1983 Lambert C. Influence de la précocité sur le
développement du mil en conditions naturelles. I Elaboration de la
touffe. II Elaboration du rendement. Agron Trop 1983 ;
38 : 7-26.
Messina et al, 2006 Messina CD, Boote KJ,
Löffler C, Jones JW, Vallejos CE. Model-assisted
genetic improvement of crops. In : Wallach D,
Makowski D, Jones JW, eds. Working with dynamic crop
models. Amsterdam : Elsevier, 2006.
Sivakumar, 1988 Sivakumar MVK. Predicting rainy season
potential from the onset of rains in Southern Sahelian and Sudanian
climatic zones of West Africa. Agric For Meteorol 1988 ;
42 : 295-305.
Soumaré, 2005 Soumaré M, Vaksmann M, Bazile D, Kouressy M.
Linking GIS and crop modeling to expect sorghum cultivars diffusion
area in Mali. EFITA and WCCA Joint Congress, Vila Real, Portugal,
July 25-28, 2005.
Sultan et al, 2005 Sultan B, Baron C, Dingkuhn M,
Sarr B, Janicot S. La variabilité climatique en Afrique
de l’Ouest aux échelles saisonnière et intra-saisonnière. II :
applications à la sensibilité des rendements agricoles au Sahel.
Sécheresse 2005 ; 16 : 23-33.
Swaminathan, 2006 Swaminathan MS. An Evergreen Revolution.
Crop Sci 2006 ; 46 : 2293-303.
Traoré et al, 2000 Traoré SB, Reyniers F-N,
Vaksmann M, et al. Adaptation à la sécheresse des
écotypes locaux de sorghos du Mali. Sécheresse 2000 ;
11 : 227-37.
Vaksmann et al, 1996 Vaksmann M, Traoré SB,
Niangado O. Le photopériodisme des sorghos africains. Agric
Develop 1996 ; 9 : 13-8.
|
Version imprimable
Version PDF
