Soutenance mémoire
Productivité du palmier
PRODUCTIVITE DU PALMIER
Composantes du rendement
Les principales composantes du rendement chez le palmier à huile sont le nombre, le poids de régimes récoltés et le taux d’huile sur pulpe par régime. Nous rappellerons que le nombre de régimes, paramètre très variable est corrélé au rythme d’émission des feuilles, au sex-ratio et au taux d’avortement des régimes (Corley, 1977, Jones, 1997). Le poids des régimes, déterminé environ 3 à 4 mois avant la récolte, est fortement corrélé au taux de nouaison, lui-même corrélé au taux de pollinisation (5 mois avant la récolte) (Corley, 1977).
Le rendement en huile des régimes dépend du nombre de fruits fertiles, du nombre de fruits infertiles, du poids unitaire d’un fruit, du ratio pulpe sur noix et du ratio pulpe sur régime.
Ces caractères sont généralement spécifiques d’un génotype considéré mais peuvent également varier en fonction des contraintes rencontrées (Harun and Noor, 2002) et notamment en fonction de l’alimentation hydrique.
Rendements moyens et variabilité
Dès la troisième année après plantation, les premiers régimes matures sont récoltés. Les rendements du palmier à huile augmentent alors et atteignent un maximum vers l’âge de 10 ans, se stabilisent puis déclinent progressivement (Corley and Gray, 1976b). Les rendements du palmier peuvent atteindre plus de 10 tonnes d’huile par hectare et par an pour les meilleurs matériels végétaux ; le rendement moyen du palmier à huile est de 4 tonnes d’huile par hectare et par an, très supérieur à la majorité des cultures oléagineuses et, en particulier, au soja dont les rendements en huile se situent autour de 0,4 tonnes par hectare et par an (Basiron, 2007). Le rendement en poids frais de fruit est généralement situé autour de 13 t ha-1. Ce rendement enregistre d’importantes fluctuations (Fig. 2) intra et inter annuelles. Sur des sites subissant de sévères saisons sèches, la distribution mensuelle de la production peut varier entre 1 et 25% de la production annuelle (Nouy et al., 1996). Un El Niño peut entrainer une diminution de plus de 13% des rendements par rapport à une année normale (FAOSTATS, 2008).
Evolution de la productivité : moyens mis en œuvre
Les rendements du palmier à huile ont très nettement augmenté au cours des cinquante dernières années grâce à la sélection de matériels plus performants (Basiron, 2007), à une meilleure protection des cultures, à des techniques d’extraction d’huile plus performantes (Caliman et al., 2005) ou encore à des pratiques culturales raisonnées et durables (Cochard et al., 2005).
Une meilleure gestion de la disponibilité en eau du sol peut passer par la mise en place de systèmes d’irrigation, par une étude préalable du terrain de plantation (présence ou non de nappe phréatique peu profonde), par une adaptation du schéma de plantation en fonction de la pente pour limiter le ruissellement, par une amélioration de la structure du sol (soussolage) (Caliman, 1992) mais aussi par la mise en place de plantes de couverture en estimant avec soin leur densité (Ochs and Daniel, 1976, Caliman, 1992, Cornaire et al., 1994). Ochs (1976) identifie des variétés de plantes de couverture qui ont pour spécificité de réduire leur métabolisme en période sèche afin d’éviter une trop grande compétition avec les palmiers mais tout en gardant un sol protégé. D’autres auteurs (Ochs and Daniel, 1976, Caliman, 1992, Henson and Mohd Tayeb, 2003, 2004) préconisent une diminution de la densité de plantation, afin de réduire la compétition entre arbres et permettre ainsi une augmentation de la production de biomasse. La densité de plantation se réfléchit, notamment en fonction du type de sol et de l’architecture du matériel végétal utilisé (Henson and Mohd Tayeb, 2003). Par ailleurs, l’ablation systématique de toutes les inflorescences au jeune âge des palmiers permet aux plantes de développer un système racinaire important (Nouy et al., 1999) et de favoriser le développement de l’appareil végétatif. Cependant cette pratique est à manier avec précaution même si elle est toujours utilisée au Benin, elle peut induire une plus grande vulnérabilité des arbres les années suivant l’arrêt de l’ablation (Nouy et al., 1999). Sur les arbres adultes, une diminution de la charge en fruits permettrait de les aider à affronter les périodes de sécheresse intense (Daniel and De Taffin, 1976) en limitant la demande interne de la plante.
L’adaptation des techniques culturales peut s’avérer difficile à mettre en place à grande échelle (Cornaire et al., 1994). Un choix raisonné du matériel végétal est donc également nécessaire, notamment avec la recherche de génotypes tolérants à la sécheresse. Ce choix doit, au préalable, s’appuyer sur la caractérisation des caractères phénologiques et physiologiques d’adaptation à la sécheresse des variétés (Cochard et al., 2005).
GESTION DU CARBONE DANS LA PLANTE
Assimilation du carbone
Le palmier à huile présente une photosynthèse de type C3. Des taux élevés d’assimilation maximale de 23 µmolesCO2 m-2 s-1 ont été mesurés sur des palmiers à huile encore jeunes, âgés de 5 et 9 ans (Dufrêne and Saugier, 1993). Sur des palmiers plus âgés, un taux moyen de 17 µmoles CO2 m-2 s-1 a été mentionné par différents auteurs (Bolle-Jones, 1968, Corley, 1983, Dufrêne, 1989, Lamade, 1993).
Il est établi que la photosynthèse du palmier à huile est sensible à certains paramètres environnementaux. L’intensité du rayonnement photosynthétiquement utilisable (RPU) est saturant à partir de 1100 µmolesphotons m-2 s-1 (Dufrêne, 1989). Un déficit de pression de vapeur de l’air supérieur à 1,7 kPa, provoque une fermeture des stomates (Michaux, 1961, Dufrêne, 1989, Cornaire et al., 1994, Henson, 2006b) ce qui s’accompagne d’une diminution progressive de la photosynthèse. Comparé à d’autres espèces, le palmier à huile est donc une espèce très sensible au VPD. L’impact de températures élevées est sujet à controverse.
Dufrêne et Saugier (1993) et Smith (1989) ne relèvent pas d’effet dépressif de températures élevées (jusqu’à 38°C) sur l’assimilation carbonée. Hong et Corley (1976) et Lamade et Setiyo (1996) observent, de leurs cotés, une réduction importante de celle-ci à partir de 34°C. Une fermeture précoce des stomates (et donc une diminution de l’assimilation carbonée) est observée lorsque le profil du sol s’assèche, cela bien avant qu’il n’atteigne le point de flétrissement (Dufrêne, 1989).
Afin d’équilibrer son bilan carboné, une plante peut ajuster son taux d’assimilation carbonée à sa demande globale à un instant t. Sur caféier, Frank (2006) montre, par la mesure, un ajustement de l’assimilation carbonée sur la demande reproductive (i.e. la charge en fruits). Une augmentation des teneurs en glucides dans les folioles pouvant entrainer la répression de certains gènes spécifiques (Paul and Pellny, 2003) ou encore une modification des concentrations en azote et en phosphate inorganique (Harmens et al., 2000) pourraient être des signaux perçus par la plante, déclenchant un ajustement de l’offre sur la demande.
Ce mécanisme de régulation s’observe également sur d’autre espèces telles que le manguier (Urban et al., 2004), le cerisier (Roper et al., 1988) ou encore le pêcher (Jordan and Habib, 1996, Quilot et al., 2002). Sur cocotier, l’hypothèse d’une rétroaction de la demande reproductive sur les organes source a également été formulée par Mialet-Serra et al. (2008). A ce jour, aucun travail sur ce sujet n’a été recensé sur palmier à huile.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : CONTEXTE SCIENTIFIQUE
I. Contexte et enjeux économiques
II. Exigences agro-écologiques
II.1. Conditions optimales
II.2. Principales contraintes en Asie du sud-est
III. Morphologie, Phénologie et Croissance du palmier à huile
III.1. Morphologie du palmier à huile en conditions optimales
III.2. Phénologie et croissance du palmier à huile en conditions optimales
III.3. Impact de conditions contraignantes
IV. Productivité du palmier
IV.1. Composantes du rendement
IV.2. Rendements moyens et variabilité
IV.3. Evolution de la productivité : moyens mis en œuvre
V. Gestion du carbone dans la plante
V.1. Assimilation du carbone
V.2. Allocation du carbone
V.3. Mise en réserves
VI. Problématique et objectifs de la thèse
CHAPITRE II: PHENOLOGY AND GROWTH ADJUSTMENTS OF OIL PALM (ELAEIS GUINEENSIS JACQ.) TO CLIMATE VARIABILITY
Résumé en français
Introduction
Matériels et Méthodes
Résultats majeurs
Conclusion
Abstract
Introduction
Materials and Methods
Experimental site
Plant material
Experimental design
Calculation of photoperiod, climatic water balance and Fraction of Transpirable Soil Water
Measurement of stem growth rate
Measurement of leaf growth rate
Reproductive growth rate and yield components
Radiation use efficiency (RUE)
Non-structural carbohydrates in the stem
Statistical analysis
Results
Production and climatic history of the experimental plots
Production rhythms vs photoperiod and drought periods
Climatic conditions during the period of detailed plant observations
Plant and canopy structure
Table des Matières
Plant and canopy structure
Vegetative growth and development rate
Reproductive growth rate
Yield components
Photoperiod (PP) and FTSW effects on production
RUE, source-sink relationships
Discussion
Choice of environments and genotypes
Photoperiodism as a possible cause of baseline rhythms of flowering?
Different lag periods for drought effects on vegetative and reproductive growth?
How does the plant cope with seasonal sink-source imbalances?
Perspectives for an integrative model of oil palm
Acknowledgements
CHAPITRE III: PHENOLOGY, GROWTH AND PHYSIOLOGICAL ADJUSTMENTS OF OIL PALM
(ELAEIS GUINEENSIS JACQ.) TO SINK LIMITATION INDUCED BY FRUIT PRUNING
Résumé en français
Introduction
Matériels et Méthodes
Résultats majeurs
Conclusion
Abstract
Introduction
Materials and methods
Experimental site
Planting material
Experimental design
Treatment
Measurement of stem growth rate
Measurement of leaf growth rate
Inflorescences appearance rate
Radiation use efficiency (RUE)
Photosynthesis measurements
Non-structural carbohydrate and nitrogen analyses
Statistical analysis
Results
Canopy structure, plant growth and dry matter partitioning
Development rate
Sex differentiation and abortion rate of inflorescences
Non-structural carbohydrates
Radiation use efficiency and leaf photosynthesis
Discussion and conclusion
Phenotypic plasticity of oil palm induced by sink limitation
Sex differentiation and inflorescence abortion
Dry matter partitioning and sink-source imbalances
Radiation use efficiency and leaf CO2 exchange rate
Conclusion
Acknowledgements
Table des Matières
CHAPITRE IV: ROLE OF TRANSITORY CARBON RESERVES DURING ADJUSTMENTS TO CLIMATE VARIABILITY AND SINK-SOURCE IMBALANCES IN OIL PALM (ELAEIS GUINEENSIS JACQ.)
Résumé en français
Introduction
Matériels et Méthodes
Résultats majeurs
Conclusion
Abstract
Introduction
Materials and methods
Study sites
Plant material and experimental design
Treatment
Calculation of fraction of transpirable soil water
Leaf gas exchange measurements
Non-structural carbohydrates in the stem
Structural vegetative, reproductive and total growth rates
Statistical analysis
Results
Leaf photosynthetic rates and plant aboveground growth rates
Time courses of carbon reserves
Total, vegetative and reproductive growth time courses
Behaviour of starch and glucose reserves
Discussion and conclusion
Oil palm does not adjust to sink-source imbalances by regulating photosynthesis
Transitory carbon reserves, the main buffer for sink-source imbalances
Function of different chemical components of transitory stem reserves
A conceptual model of oil palm organization and interactions with environment
Acknowledgements
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Synthèse des résultats obtenus
Passage à une analyse plante entière, incluant le compartiment racinaire
Validation partielle du modèle EcoPalm
Relations génotype × environnement
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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