Soutenance mémoire
Importance de la production et de la consommation mondiale de riz
CONTEXTE DE L’ETUDE
Importance de la production et de la consommation mondiale de riz
Le riz est l’une des céréales les plus cultivées dans le monde avec le blé et le maïs. Sa production annuelle, obtenue sur une surface cultivée de plus de 150 millions d’hectares, est estimée à plus de 600 millions de tonnes de riz paddy (Tableau 1). Le rendement moyen d’un peu plus de 4 tonnes de paddy par hectare cache une forte disparité des niveaux de productivité. Ceux-ci s’échelonnent de moins de deux tonnes par hectare dans certains pays d’Afrique où les contraintes environnementales sont fortes, à des moyennes de plus de 7 tonnes par hectare et par cycle de culture comme aux Etats-Unis où la maîtrise technique de la culture et les quantités d’intrants utilisées sont les plus importantes (Tableau 1). La très grande majorité de cette production est obtenue en Asie qui en réalise plus de 90%. L’Inde, la Chine et Indonésie participent pour plus des 2/3 de cette production, mais ces pays en sont aussi les plus grands consommateurs.
La plus grande partie de la production de riz est autoconsommée (économie de subsistance) ou commercialisée dans le cadre de circuits courts locaux ou régionaux. A l’inverse, seulement 4 à 5% de la production mondiale, soit environ trente Millions de tonnes, sont introduits dans les circuits du commerce mondial. La Thaïlande, le Vietnam, les Etats-Unis et le Pakistan fournissent à eux seuls 70% du marché mondial, tandis que les régions importatrices à grande échelle sont l’Asie du Sud-est et du Moyen Orient, l’Afrique et dans une moindre mesure l’Amérique latine, l’Amérique du Nord et l’Europe (IRRI, site web). La consommation moyenne de riz par habitant est en constante augmentation. Elle atteint actuellement un peu plus de 80 kg en moyenne par habitant et par an, avec une forte disparité selon les régions. Elle est la plus élevée en Asie où elle atteint une moyenne de 150 Kg par habitant et par an. L’engouement pour la consommation de riz en Afrique et en Amérique latine se traduit par une augmentation importante de la part du riz dans la ration alimentaire de ces pays en voie de développement avec une consommation variant de 30 à 60 Kg de riz par habitant et par an selon les régions. En Amérique du Nord et en Europe, elle augmente aussi légèrement, mais elle ne dépasse pas encore les 10 Kg par habitant et par an (UNCTAD, site web). Le riz est ainsi à la base de l’alimentation d’une grande majorité de la population mondiale. Il
assure environ la moitié des besoins en calories de la ration alimentaire en Asie, et environ un tiers des ces besoins pour les populations africaines et sud américaines (FAO, site web). Avec un accroissement de la population de 2% par an, le développement de la riziculture a un rôle important à jouer dans les objectifs de sécurité alimentaire de la population mondiale qui atteindra 9 Milliards ORIOL Philippe / Master spécialité SEPMET/ SupAgro Montpellier / 2010 d’individus en 2030. Actuellement, la consommation mondiale augmente régulièrement d’environ 2 millions de tonnes par an (Trébuil et al, 2004).
La très grande concentration de la production et du potentiel d’exportation réalisés dans un faible nombre de régions constitue un risque important pour l’approvisionnement des populations. En effet, l’occurrence d’aléas climatiques (sécheresse, inondations) ou d’attaques parasitaires dans l’une ou l’autre de ces régions est susceptible de faire baisser sensiblement la disponibilité de cette dentée et de peser fortement sur les marchés provoquant ainsi des spéculations au détriment des populations les plus pauvres (Boris, J.P., 2010). Il est donc indispensable de rechercher à stabiliser les niveaux de production par la diversification des sources d’approvisionnement. Les zones de deltas propices à la riziculture aquatique étant aujourd’hui saturées, on assiste actuellement à un développement non négligeable de la culture du riz pluvial qui permet d’ouvrir des surfaces nouvelles à la riziculture, bien que celles-ci soient souvent soumises aux aléas climatiques (sécheresse). De nombreux pays importateurs mentionnés ci-dessus, et en particulier en Afrique et en Amérique latine, sont concernés par cette dynamique (CIAT, 2002, AfricaRice, 2010).
Le riz pluvial : un agro-écosystème rizicole particulier
On peut distinguer quatre grands types d’agro-écosystèmes rizicoles en fonction de la situation hydrologique des cultures et des possibilités d’irrigation (Figure 1). La riziculture aquatique, très majoritairement représentée avec plus de 88 % des surfaces rizicoles mondiales, regroupe les écosystèmes inondé, submergé et irrigué pour lesquels l’alimentation en eau est généralement non limitante pour la culture. La riziculture pluviale est pratiquée en région de plateaux (Upland) ou sur des pentes de collines (Hillside), où les pluies sont les seules ressources en eau disponible pour le développement de la plante (Jacquot, 1983). La riziculture pluviale est nettement moins productive que la riziculture aquatique. Pratiquée sur environ 10 à 12% des surfaces rizicoles mondiales, elle ne contribue qu’à hauteur de 4% de la production mondiale de riz paddy (Trébuil, 2004). Les rendements moyens sont de l’ordre de 1 à 1,5 tonnes de paddy par hectare, avec de fortes variations selon les conditions environnementales et la technicité des agriculteurs. Cette riziculture est en effet pratiquée le plus souvent dans des conditions environnementales difficiles, et de plus, dans des régions peu peuplées et éloignées des grandes zones d’urbanisation où les pratiques culturales sont peu intensifiées. Bien que les 2/3 des surfaces cultivées en riz pluvial soient situés en Asie (environ 10 Millions d’ha), les écosystèmes rizicoles pluviaux sont dominants en Afrique et en Amérique latine avec respectivement 1,8 millions et 3,1 millions d’hectares cultivés (Trébuil, 2004). C’est aussi pour ce type de riziculture que le potentiel de réserve de sol est le plus grand. La culture du riz pluvial rencontre de nombreuses contraintes dont la plus importante est la dépendance vis-à-vis des conditions climatiques (pluviométrie). Le développement de variétés résistantes aux déficits hydriques et l’adoption de pratiques culturales économes en eau sont souvent les facteurs les plus déterminants du niveau de productivité de cette culture. D’autre part, la riziculture pluviale est très souvent localisée sur des sols dégradés de plateaux ou de pentes soumis à l’érosion. Leur tendance à l’acidification est susceptible de provoquer des effets de toxicité aluminique, des carences en fer ou des difficultés d’assimilation du phosphore. A ces contraintes s’ajoute la difficulté de maîtriser les mauvaises herbes dans cet écosystème qui ne peut bénéficier de la submersion, et qui nécessite donc l’intervention d’une main d’œuvre nombreuse de moins en moins disponible (Séguy L., 1997, Charpentier H., 2006, Vales M., 2009). Néanmoins, le développement de la riziculture pluviale constitue un défi majeur non seulement pour la sécurité alimentaire des populations les plus déshéritées, mais aussi pour assurer un approvisionnement en riz de vastes régions actuellement fortement dépendantes des importations.
La physiologie et les phases de développement du riz
La durée du cycle de croissance du riz varie de 80 à 280 jours, mais la majorité des variétés cultivées ont des cycles de culture compris entre 105 et 145 jours (Moldenhauer et al, 2003). Ce cycle est divisé en quatre phases à partir de la germination jusqu’à la maturité du grain. Après la levée, la phase végétative (BVP) correspond à la production des tiges et des feuilles. La vitesse de ORIOL Philippe / Master spécialité SEPMET/ SupAgro Montpellier / 2010 croissance, déterminée par le plastochrone (durée d’apparition d’un nouveau primordium foliaire sur la tige), est synchrone avec le phyllochrone (apparition d’une nouvelle feuille sur la tige), ce qui permet de mesurer facilement la vitesse de croissance de la plante (Nemoto et al, 1995). Les nouvelles talles apparaissent sur les entrenœuds non encore développés lorsqu’un nombre minimum de feuilles est apparu sur la tige (Haun index). C’est aussi durant cette phase que le système racinaire s’établit dans le sol.
La phase reproductive (RPR) qui débute avec l’initiation paniculaire (IP) jusqu’à la floraison, s’accompagne de changements des caractéristiques de la croissance végétative. Les 4 ou 5 derniers entrenœuds s’allongent pour déterminer la hauteur de la tige, le dernier entrenœud étant celui qui atteint la plus grande longueur. L’architecture des feuilles durant la phase végétative influe fortement sur l’optimisation des rendements (Tanaka, 1965). Selon les conditions de culture, des feuilles larges et retombantes permettront une meilleure croissance et une compétition contre les mauvaises herbes, tandis que des feuilles érigées optimiseront la réception des rayonnements lumineux (Jennings, 1964). Le délai entre le tallage maximum et l’initiation paniculaire dépend du niveau de précocité des génotypes. Ce délai peut être nul pour les variétés très précoces qui ont une phase végétative très courte. Le maximum du tallage coïncide alors avec le début de la phase reproductive (Tanaka, 1965).
La floraison, correspondant à l’apparition de l’épi au sommet de la tige, peut durer environ 5 jours. L’ouverture des anthères se produit pendant la période la plus chaude de la journée (entre 9 et 14 heures). De trop faibles ou trop fortes températures peuvent inhiber la fécondation (Vergara et al, 1970). La fécondation se fait très rapidement après émission des grains de pollen. Ceux-ci dont la viabilité est très courte (10 mn), tombent sur le stigmate dont le développement est synchrone, conduisant au caractère fortement autogame du riz. C’est durant la phase de reproduction que se détermine le nombre de panicules par hectare (NPan) qui, multiplié par le nombre de plants par hectare (NP), constitue la première composante du rendement. On observe souvent un équilibrage entre le nombre de talles et la taille des panicules, un faible tallage étant associé à de grandes panicules et vice et versa (Wells et al, 1978). La phase de maturation (MATU) intervient trois semaines après la fécondation et dure entre 25 et 50 jours selon la taille des grains et les conditions de température atmosphérique (Jennings, 1979). La plupart des variétés cultivées murissent entre 30 et 35 jours dans les conditions intertropicales de basse altitude (Dingkuhn, communication personnelle). Durant cette phase, les grains passent par les étapes laiteuse et pâteuse (MATU1), puis d’assèchement (MATU2). C’est durant la phase ORIOL Philippe / Master spécialité SEPMET/ SupAgro Montpellier / 2010 de maturation que se constitue le poids des grains (PG) qui est une autre composante du rendement prise en compte dans la formule ci-dessous : Une meilleure compréhension de processus physiologiques intervenant à chacune de ces phases peut conduire à développer des variétés de riz plus productives, de grains de qualité améliorée, et présentant une plus grande résistance aux stress biotiques et abiotiques (Counce et al, 2003).
L’amélioration de la riziculture pluviale
Les travaux d’amélioration conduits depuis plusieurs décennies (révolution verte) ont permis de développer des variétés de à rendements élevés type « New Plant Type » en sélectionnant sur des critères morphologiques tels que la réduction de la hauteur des plants, un tallage modéré pour éviter un développement végétatif non utile, des feuilles courtes et érigées, des panicules compactes et une maturation précoce (IRRI, site web). Associés à des conditions de culture intensives, ces travaux ont conduit au doublement des rendements (Khush, 1997). Pour ce faire, les améliorateurs disposent de la très vaste diversité génétique existant au sein du genre Oryza., représenté majoritairement par l’espèce O. sativa originaire d’Asie et O. glaberrima originaire d’Afrique. On estime qu’environ 100.000 variétés sont cultivées ou conservées dans le monde, traduisant la très forte diversité morphogénétique disponible (Jacquot M., 1997). Les programmes d’amélioration actuellement de plus en plus ciblés sur les différents types de riziculture, dont la riziculture pluviale, favorisent le maintien de cette diversité dans leur sélection et les adaptations à des environnements variés (Guimaraes E.P., 2005, CIAT, site web). Parallèlement, la grande diversité des environnements concernés par le développement du riz pluvial a conduit les améliorateurs à chercher à mieux comprendre les phénomènes d’interaction génotypes- environnements (G*E). Cela nécessite de bien connaître les environnements concernés par les programmes de sélection (Target Population of Environments) et de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation variétale (Chapmann S., 2003, Heinemann A.B., 2007).
|
Table des matières
1. CONTEXTE DE L’ETUDE
1.1. Importance de la production et de la consommation mondiale de riz
1.2. Le riz pluvial : un agro système particulier
1.3. La physiologie et les phases de développement du riz
1.4. L’amélioration de la riziculture pluviale
1.5. La modélisation en appui à l’amélioration du riz pluvial
1.5.1. Principe de la modélisation
1.5.2. Approches utilisées pour modéliser l’élaboration du rendement
2. MATERIEL ET METHODE
2.1. Le modèle SAMARA
2.1.1. Description du modèle
2.1.2. Les principaux modules de SAMARA
2.2. Les données expérimentales utilisées
2.2.1. La station expérimentale de Sant-Rosa
2.2.2. Le matériel végétal
2.2.3. Les données expérimentales utilisées pour le calibrage du modèle
2.2.4. Les données expérimentales utilisées pour l’évaluation du modèle
2.2.5. Les sites retenus pour l’utilisation du modèle
3. RESULTATS
3.1. Calibrage du modèle
3.2. Evaluation du modèle
3.3. Simulations pour différents sites de culture
3.4. Analyse des corrélations entre les variables du modèle
3.5. Etude de sensibilité du modèle
3.6. Evolution des rendements simulés en fonction des, paramètres génotypiques les plus influents
4. DISCUSSION
4.1. L’approche modélisation et domaine de validité du modèle
4.1.1. Calibrage et domaine de validité
4.1.2. Les limites du modèle SAMARA
4.2. Le modèle SAMARA : un outil pour l’amélioration du riz
4.2.1. Choix des critères de sélection
4.2.2. Caractérisation des environnements ciblés par les programmes de
sélection variétale
4.2.3. Analyse des interactions G*E et définition d’idéotypes
5. CONCLUSION
Bibliographie
Liste des illustrations
Annexes
Télécharger le rapport complet
