Caractérisation de la variabilité des paramètres agronomiques

Exigences pédoclimatiques

La luzerne affectionne les sols secs et neutres de pH compris entre 6,5 et 7,2 (Penhouet, 2008). Les semis se développent rapidement au-dessus de 20°C, une température qui constitue par ailleurs une moyenne optimale de croissance pour la plante. La croissance est en effet fortement réduite en-dessous de 10°C et au-dessus de 35°C (Craufurd et al., 2003). Pour une bonne germination, les graines de luzerne ont besoin d’un sol humide sans lequel la croissance des racines et de la plante serait réduite. Le système racinaire profond de la luzerne lui permet de bien supporter la sécheresse (Collin et al., 2003). Compte tenu de la petite taille des graines de luzerne, un travail du sol fin en surface est nécessaire.

Il permet un bon contact graine/sol et favorise les remontées capillaires d’eau (Collin et al., 2003). Le froid peut entraîner plusieurs dommages telles que l’altération de la stabilité membranaires, la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), la dénaturation des protéines et l’accumulation des produits toxiques (Zhu, 2001; Shao et al., 2008). L’eau constitue le principal facteur limitant la production de la luzerne. La quantité d’eau à apporter varie largement en fonction des conditions édapho-climatiques et du système d’irrigation. Environ 800 à 1000 m3 d’eau/ ha sont nécessaires pour produire 1 tonne de matière sèche (Bouizgaren, 2007).

Importance agronomique

L’intérêt agronomique majeur de la luzerne consiste dans la grande production fourragère en zone sèche et dans la diminution de l’utilisation d’engrais azotés. Grâce à leurs propriétés fixatrices d’azote, ce qui correspond à une économie appréciable de consommation d’énergie fossile génératrice de gaz à effet de serre (Erice et al., 2010). Et leurs racines pivotantes et profondes permettent d’améliorer la structure du sol et aussi de limiter la perte de nitrate par lessivage et de limiter les risques d’érosion (broderick, 2001). La luzerne possède une grande capacité à se ressemer naturellement d’une année à une autre. Cette propriété peut aboutir à une installation pérenne adaptée aux aléas climatiques des zones méditerranéennes diminuant ainsi le phénomène d’érosion des sols. Par ailleurs, de nombreuses espèces et sous-espèces de Medicago présentent aussi des caractères d’intérêt agronomique, tels que la tolérance au pâturage (capacité d’enracinement et de repousse), la tolérance à la sécheresse, à la salinité et aux maladies (Bouizgaren, 2007).

Importance nutritive

Comme toutes les légumineuses, la luzerne possède beaucoup d’avantages telle que, la haute qualité d’alimentation (Mo et al., 2011). Elle permet une économie importante d’engrais azotés ce qui correspond à une économie appréciable de consommation d’énergie fossile génératrice de gaz à effet de serre (Lemaire, 2006). La luzerne fournit un fourrage riche en protéine, en matières azotée digestibles et en vitamines (Janati, 1990 ; Chaibi, 1999).

En effet, les parties aériennes récoltées présentent une haute valeur protéique (environ 3 à 3,5 tonnes de protéines par hectare et par an), loin devant celles des protéagineux et oléo-protéagineux tels que le pois (Pisum sativum L.) et le colza (Brassica napus L.) (Huyghe, 2003). Ainsi, le fourrage vert contient une bonne quantité de vitamine C (0,5%). Elle est très riche en acides aminés, mais aussi en minéraux dont le calcium, le fer, le phosphore, le zinc, ou le cuivre ainsi qu’en vitamine A et K. En plus, elle constitue une source importante de chlorophylle (Schoutteten, 2004). Le glucose, le fructose et le saccharose sont les glucides solubles essentiels et représentent 5 à l3 % de la matière sèche selon le stade de croissance, le cycle de récolte et le génotype (Bouizgaren, 2007).

Tolérance aux contraintes abiotiques

Dans la majorité des sols cultivés, la productivité végétale est limitée par plusieurs contraintes abiotiques dont les plus importantes sont le déficit hydrique et la salinité (Bouizgaren et al., 2011 ; Farissi et al., 2013 ; Latrach et al., 2014). Ces contraintes constituent des facteurs majeurs limitant considérablement la productivité agricole en général et celle de la luzerne en particulier sur une superficie d’environ 40% de la surface terrestre, notamment dans la région méditerranéenne (FAO, 1988). Actuellement près de 25% des terres irriguées au Maroc sont confrontés au problème de la salinité qui affecte particulièrement les zones arides et semi-arides (Hassani et al., 2008). Au niveau de ces écosystèmes difficiles, les populations locales de la luzerne sont largement utilisées en raison de leur tolérance et leur adaptation aux différentes conditions pédoclimatiques marocaines (Bouizgaren, 2007).

Effet sur la croissance

Un déficit hydrique, très modéré et ne présentant pas de symptômes flagrants, se traduit chez beaucoup d’espèces par une modification importante de l’architecture de la plante (Tardieu et al., 2006 ). La luzerne présente un système radiculaire très profond est développé à la ligne. Par conséquent, elle a besoins des quantités importantes d’eau. Egalement, le déficit hydrique affecte fortement le développement de l’appareil végétatif, la hauteur et le nombre des tiges, le poids des racines, le taux de croissance des feuilles et le poids sec (Mauries, 1988). Les travaux de Gis et Mott (1952), sur Medicago sativa ont montré que la croissance de la partie aérienne est réduite par le stress hydrique. La croissance des tiges est plus affectée que celle des feuilles. Le nombre de tiges par plant, l’élongation des tiges, le nombre d’entre-noeuds par tige, la longueur des entre-noeuds et des ramifications sont tous réduits par cette contrainte hydrique.

Selon Bhatt et Srinivasa, (2005), la réduction de la hauteur de la plante est associée à un déclin de l’élargissement cellulaire et une augmentation de la sénescence des feuilles. En effet, la croissance des plantes se fait à travers la division, l’élargissement, et la différenciation cellulaire, et implique des processus génétiques, physiologiques, écologiques et morphologiques, ainsi que leurs interactions complexes. La qualité et la quantité de cette croissance dépendent de ces processus qui sont affectées par le déficit hydrique. La réduction de l’absorption de l’eau est le résultat de la diminution de la teneur en eau au niveau des tissus, et par suite, la perte de la turgescence. De même, le déficit hydrique réduit la photo-assimilation et les métabolites nécessaires à la division cellulaire. En conséquence, la mitose est réduite, l’élongation et l’expansion cellulaires des cellules entraînent la réduction de la croissance (Farooq et al., 2009).

Effet sur la photosynthèse

La photosynthèse est le mécanisme par lequel les plantes chlorophylliennes utilisent de l’énergie lumineuse et à partir du dioxyde de carbone et d’eau, ils synthétisent leur propre matière organique nécessaire à leur croissance et leur développement. Le carbone (avec l’oxygène) étant le principal élément constitutif des plantes, représente environ 40% de leur matière sèche. On peut donc dire que la production de la matière sèche correspond au bilan de quantités de carbone assimilées par photosynthèse et des quantités restituées à l’atmosphère par respiration.

Le CO2 doit diffuser depuis l’atmosphère jusqu’aux chloroplastes, qu’on trouve dans les cellules foliaires, et au niveau desquels se déroule la quasi-totalité de la photosynthèse (Bethenod et al., 1996). L’effet majeur du stress hydrique est la réduction de la photosynthèse, qui se traduit par une diminution de la surface foliaire, une altération de l’appareil photosynthétique, une sénescence prématurée des feuilles et la réduction des assimilas (Wahid et Rasul, 2005). L’effet du déficit hydrique se manifeste par une diminution de la conductance stomatique et donc de la fixation du CO2 par les feuilles. La disponibilité du CO2 pourrait conduire à des dommages de l’appareil photosynthétique (Cornic et Massacci, 1996).

La fermeture stomatique due à la sécheresse limite également la transpiration (la régulation des pertes en eau des feuilles par les stomates), et se traduit donc par un échauffement important des tissus foliaires. Des valeurs élevées de température foliaire provoquent une altération de l’appareil photosynthétique (Cornic et Massaci, 1996).

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I.Présentation de la culture de la luzerne
I-1 Généralités
I-2 Caractéristiques botaniques
I-3 Morphologie
I-4 Cycle de développement
I-5 Exigences pédoclimatiques
I-6 Importance agronomique
I-7 Importance nutritive
I-8 Tolérance aux contraintes abiotiques
II.la contrainte hydrique
II-1 Généralités
II-2 Effet du déficit hydrique sur la luzerne
II-2 -1 Effet sur la germination des graines
II-2-2 Effet sur la croissance
II-2-3 Effet sur le rendement
II-2-4 Effet sur la photosynthèse
II-2-5 Effet sur les membranes cellulaires
II-2-6 Effet sur le métabolisme de la plante
II-3 Mécanisme de tolérance à la sécheresse
II-3-1 Maintien du potentiel hydrique faible
II-3-2 L’ajustement osmotique
II-3-3 Les adaptations biochimiques
II-3-3-1 Accumulation de la proline
II-3-3-2 Accumulation des sucres solubles
II-3-3-3 Synthèse des protéines
CHAPITRE 2: MATERIEL ET METHODES
I.Protocole expérimental de l’essai au champ
I-1 Site d’installation de l’essai
I-2 Matériel végétal
I-3 Germination de semences
I-4 Installation de l’essai
I-5 Application du stress
II.Les paramètres évalués
II-1 Paramètres agronomiques
a.Hauteur de la tige (HT)
b.Surface foliaire (SF)
c.Matière verte (MV)
d.Taux de mortalité
II-2 Les paramètres physiologiques
a.Déficit de saturation hydrique
b.Potentiel hydrique
c.Conductance stomatique
d.Fluorescence chlorophyllienne
II-3 Paramètres biochimiques
a.Teneur en chlorophylle
b.Dosage des protéines solubles
C.Dosage de la proline et des sucres solubles
III.analyse statistique
CHAPITRE 3:RESULTATS ET DISCUSSION
I.Caractérisation de la variabilité des paramètres agronomiques
I-1 Analyse de la variance
I-2 Rendement en matière verte (MV)
I-3 Taux de mortalité des plantes sous stress hydrique estival
I-4 Hauteur de la tige principale (HT)
I-5 Surface foliaire (SF)
I-6 Corrélation entre les paramètres agronomiques
II.Caractérisation de la variabilité des paramètres physiologiques
II-1 Analyse de la variance
II-2 Déficit de saturation hydrique (DSH)
II-3 Potentiel hydrique
II-4 Conductance stomatique
II-5 Fluorescence chlorophyllienne
II-6 Corrélation entre les paramètres physiologiques
III.Caractérisation de la variabilité des paramètres biochimiques
III-1 Analyse de la variance
III-2 Teneur en chlorophylle
III-3 Teneur en protéines
III-4 Teneur en proline
III-5 Teneur en sucres solubles
III-6 Corrélation entre les paramètres biochimiques
IV.Les familles demi-frères à sélectionnées
CONCLUSION
PERSPECTIVES
REFERENCES
ANNEXES

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