Agronomie • 2024-01-23

Les températures élevées augmentent le stress hydrique du maïs

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Points clés

Des températures plus élevées entraînent une augmentation du taux de transpiration des plantes. Cela accroît la demande en eau du sol et accélère l’apparition du stress dû à la sécheresse.
L’augmentation de la demande en eau en cas dechaleur extrême est substantielle. L’augmentation de la température de 80 °F à 95 °F (27 °C à 35 °C) double la demande en eau.
Les plants de maïs réagissent au stress hydriqueen fermant leurs stomates. Cela économise l’eau, mais réduit aussi l’apport en CO2nécessaire à la photosynthèse.

Les chaleurs extremes augmentent le stress hydrique

Les températures élevées peuvent avoir un impact direct sur le maïs en réduisant la pollinisation et la photosynthèse nette. Toutefois, l’impact le plus important est dû à l’interactionentre la chaleur et le stress hydrique.
Des températures plus élevées créent un déficit de pressionde vapeur (DPV) plus important entre l’intérieur saturé de lafeuille et l’air ambiant.
Des températures plus élevées entraînent une augmentationdu taux de transpiration des plantes. Cela accroît la demandeen eau du sol et potentiellement accélère l’apparition dustress dû à la sécheresse.

Corn showing the effects of extreme heat and drought stress in central Iowa in 2012.

Figure 1. Maïs montrantles effetsde la chaleur extrême et de la sécheresse dans le centre de l’Iowa en 2012.

Déficit de pression de vapeur

Le déficit de pression de vapeur (DPV) combine l’humiditérelative (HR) et la température en une seule variable pourdécrire le potentiel d’évaporation de l’atmosphère.
L’espace aérien à l’intérieur des tissus végétaux vivants estessentiellement entièrement saturé d’eau (100 % d’humidité relative).
La vapeur d’eau se déplace d’une zone à forte concentrationvers une zone à faible concentration.
Tant que l'air ambiant est inférieur à 100 % d'humidité, ilextrait l'eau des feuilles de la plante. Cela entraîne latranspiration de l'eau par la plante (évapotranspiration).
Plus le déficit de pression de vapeur entre l’intérieur de lafeuille et l’air ambiant est important, plus grande est la vitesseà laquelle l’eau est extraite du plant et s’évapore.
La température est importante dans cette équation, car le DPV augmente de façon exponentielle avec la température,même si l’humidité relative reste constante (figure 2)

Figure 2. Pression de vapeur de l’eau en fonction de l’humidité relative et de la température. Au fur et à mesure que la température s’élève, la différence de pression de vapeur entre l’intérieur des feuilles des plantes et l’air ambiant augmente.

Réponse du maïs au déficit de pression de vapeur élevé

Les plants de maïs réagissent à un DPV élevé en fermant leursstomates. Cela leur permet d’économiser l’eau pour lespériodes où la demande d’évaporation est plus faible (figure3).
La réduction de la conductance des stomates diminueégalement la vitesse à laquelle les plantes sont capablesd’absorber le CO2. Il en résulte une diminution du taux defixation du carbone par photosynthèse pendant les parties dela journée où le DPV est élevé.
Des expériences de terrain menées dans un environnementoù les températures atteignaient des maximas journaliers del’ordre de 90 °F ont montré une réduction de la photosynthèse et de la croissance du maïs associée à un DPVélevé (Hirasawaet Hsiao, 1999).
Les jours au DPV atmosphérique élevé, le taux de photosynthèse et la conductance stomatique ont atteint leur maximum en fin de matinée. Puis, ils ont diminué tout au long de l’après-midi, alors que la température et le DPV continuaient à augmenter (figure 4).
Même dans les parcelles irriguées, cette dépression en après-midi dans le taux de photosynthèse était apparente, bien que le déclin ait été beaucoup plus important dans les parcelles non irriguées (figure 5).

Déficit de pression de vapeur en fonction de l’humidité relative

En quoi le DPV diffère-t-il de l’humidité relative?

L’humidité relative (HR) correspond à la quantité de vapeur d’eau dansl’airparrapportà ce qu’il peut contenir. Toutefois, la quantité d’eau que l’air peut contenir varie en fonction de la température.

Si l’on considère l’atmosphère comme un récipient contenantde l’eau,ce récipient devient plusgrandà mesure que la température augmente, de sorte qu’il faut plus d’eau pour le remplir.

Une façon plus précise d’exprimerlademande d’évaporation que l’atmosphère exerce sur les plantes.

Stomatal Chambers

Figure 3. Pores stomatiques et chambres stomatiques. Les pores stomatiques permettent l’échange d’eau et de CO2 entre l’atmosphère et les structures internes des feuilles. Les chambres stomatiques sont des endroits où l’eau se transforme en vapeur d’eau et s’échappe dans l’atmosphère. La surface supérieure d’une feuille de maïs compte environ 36 000 stomates/po2. Sa surface inférieure en porte 50 000/po2.

Figure 4. Température de l’air, DPV atmosphérique et taux de photosynthèse des feuilles de maïs irrigué au cours d’une journée (Hirasawa et Hsiao, 1999).

Figure 5. Taux de photosynthèse des feuilles en fonction de l’heure de la journée pour le maïs irrigué et non irrigué (Hirasawa et Hsiao, 1999).

Les températures extrêmes augmentent le DPV

En cas de chaleur extrême, la demande en eau augmente de façon considérable. faire passer la température de 27 °C à 35 °C double la demande en eau (Lobell et coll., 2013).
Les dommages causés par les chaleurs extrêmes peuvent être partiellement atténués par une augmentation des précipitations, sans les éliminer (Roberts et coll., 2013).
En 2013, Lobell et coll. ont comparé l’effet du stress hydrique causé par une réduction de 20 % des précipitations sur une période d’un mois à celui causé par une augmentation de 2 °C de la température sur la même période. Ils ont constaté que l’augmentation de la température avait un impact plus important sur le stress hydrique que la réduction des précipitations.
On a constaté que les précipitations saisonnières totales avaient une relation relativement faible avec le rendement du maïs. Ce fait indique que la demande en eau peut avoir autant d’importance, voire plus, que l’approvisionnement en eau.