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L’assimilation
Le processus d’assimilation, qui est une chaîne complexe de réactions chimiques, s’effectue en deux étapes (Fauconnier, 1991):
– la première étape, appelée assimilation chlorophyllienne ou photosynthèse, consiste en la synthèse de sucres simples en C6 (glucose, fructose) à partir de l’eau et du dioxyde de carbone, et en présence de la chlorophylle et de la lumière.
– la seconde consiste en la conversion des sucres simples formés durant la première phase, en saccharose et en polysaccharides; cette étape ne requiert ni chlorophylle ni lumière.
Les éléments élaborés dans la feuille (assimilation) sont, pour une large part, utilisés dans la production d’énergie (respiration), mais aussi dans l’élaboration des tissus de soutien de la plante. La différence est mise en réserve dans la tige sous forme de sucre: c’est le processus de maturation. La canne mûre est caractérisée par une teneur en saccharose à peu prés uniforme le long de la tige, à l’exception du sommet et de la souche. La faible teneur du sommet est due au fait que les entre-nœuds de cette portion n’ont pas réalisé leur pleine croissance tandis que celle de la souche est liée à son taux très élevé de fibres.
La respiration
Le processus de respiration fournit au végétal l’énergie requise par ses différentes fonctions telles que la croissance et l’absorption de l’eau. La respiration comporte essentiellement l’oxydation de la matière organique. Le processus de respiration est exactement l’inverse de celui de l’assimilation. Tandis que l’assimilation est limitée dans une grande mesure aux parties vertes du végétal, la respiration se manifeste dans tous les tissus vivants, particulièrement dans les plus jeunes. D’importance encore plus grande est la respiration des racines puisque ce processus a une portée pratique immédiate sur la culture de canne dans les sols dont l’aération est insuffisante. Il a été démontré que la respiration des racines est très active même quand leur atmosphère ambiante est peu oxygénée. Ceci indique que, dans de telles conditions, l’oxygène provient en partie des portions aériennes du végétal par diffusion à travers le système lacunaire de la tige et des racines. Le développement imparfait du système racinaire de la canne dans les sols insuffisamment aérés constitue un problème crucial pour la culture de canne. Enfin, la respiration, qui est très active dans les tissus jeunes et qui décroît avec l’âge des mérithalles, s’explique par le fait que les tissus jeunes ont une concentration plus élevée en dioxyde de carbone que les tissus âgés; l’inverse est vrai en ce qui concerne la teneur d’oxygène (Bonazzy, 1931 cité par Pene, 1994).
L’absorption de l’eau et des éléments minéraux
Elle est surtout le fait des racines, qui peuvent se développer très rapidement (10 cm jour-1) vers les zones humides et poreuses. Mais, les feuilles utilisent l’eau des rosées et les solutions nutritives qui leur sont appliquées. L’absorption qui est nulle au-dessous de 15°C et très faible au-dessous de 19-20°C devient maximale pour une température de l’air de 28 à 30°C. Presque l’intégralité de l’eau absorbée est transpirée par la suite, en particulier durant la journée, pour assurer la régulation thermique au niveau des surfaces foliaires.
Les effets du climat sur la canne à sucre
Avant d’aborder plus spécifiquement le facteur eau, on retiendra les rôles essentiels des autres éléments du climat sur la croissance:
• de la lumière, indispensable à la photosynthèse. Une intensité lumineuse relativement importante est requise lors des diverses phases du cycle végétatif (tallage, croissance, maturation) de la canne.
• de la température, indispensable à la croissance. Cependant, l’action de ce paramètre peut avoir des effets inhibiteurs. L’utilisation des sommes de degrés-jours permet de bien modéliser la croissance des cannes de diverses variétés (Ono et Nakanishi, 1983 ; Genere, 1985).
• des autres facteurs climatiques comme le vent, l’humidité relative, qui ont une influence moindre. Celle de l’humidité relative se fait sentir pour des valeurs extrêmes qui induisent alors un antagonisme entre transpiration et croissance. Le vent, d’une façon générale, a une action néfaste sur le rendement par réduction de la croissance, destruction des plantes si sa vitesse est grande, et le transport de maladies cryptogamiques. Cependant, la canne supporte mieux les cyclones que beaucoup de plantes. Le cycle végétatif de la canne, sa croissance et sa maturité sont étroitement conditionnés par le climat.
L’eau et la canne à sucre
Le poids total, en vert, d’une récolte de canne comporte plus de 70% d’eau, soit moins de 30% de matière sèche. Ces valeurs ne s’appliquent qu’à une petite fraction de la quantité totale d’eau absorbée par la plante. On estime que chaque unité de matière sèche produite nécessite une absorption de 250 unités d’eau par la plante (Fauconnier, 1991). Les quantités importantes d’eau absorbées, en plus des besoins hydriques pour l’édification et le maintien de la turgescence des tissus, sont perdues par la transpiration. En réalité, la transpiration joue un rôle défini dans la vie de la plante. Elle empêche l’augmentation excessive de la température des feuilles, facilite l’absorption des éléments nutritifs par les racines et la migration de ces éléments vers la plante, et elle est reliée à bien d’autres phénomènes vitaux.
De nombreux travaux de recherche (Soopramanien, 1985 ; Ah Koon, 1997 ; Ah Koon et Cheong, 2000 ; Westarp et al, 2004 ; Wiedenfeld 2003) ont porté sur l’économie d’eau en culture de canne à sucre. Ceci est dû au fait que l’irrigation constitue un facteur d’importance économique dans beaucoup de pays producteurs de canne. Dans les régions où la pratique de l’irrigation est une nécessité, l’eau peut même constituer l’un des facteurs les plus importants dans les coûts de production.
Absorption de l’eau
Absorption par les parties aériennes
Les planteurs de canne à sucre savent depuis longtemps l’effet bienfaisant d’une rosée abondante et des averses légères, même si celles-ci sont trop faibles pour humidifier le sol. Des preuves de cette aptitude particulière de la canne à sucre ont été apportées par les travaux de Wadworth, Wadworth et Dias et Shaw (Pene, 1994). Ces résultats suggèrent que, contrairement à ce qu’on sait de la plupart des autres végétaux, la canne semble avoir, à un degré étonnant, la capacité d’absorber l’humidité par ses parties aériennes, de la transporter à ces racines et, par celles-ci, de la libérer dans le sol.
Absorption par les racines
La masse d’eau utilisée par la plante est absorbée par les racines, et plus particulièrement par les poils absorbants. De ces derniers, elle est transportée par les racines les plus âgées et la tige jusqu’aux feuilles où elle est éliminée par transpiration. Les forces en jeu dans la circulation de l’eau dans la plante sont, entre autres, la pression exercée par les racines (pression radiculaire) et l’aspiration exercée par les feuilles qui transpirent (aspiration foliaire). La proportion avec laquelle l’eau est absorbée par la canne est influencée dans une large mesure par la quantité et la disponibilité de l’eau dans le sol. L’allongement des cannes se fait à un taux uniforme tant que l’humidité du sol est au-dessus du point de flétrissement permanent. Ce qui prouve qu’un « optimum » de teneur en eau du sol pour la canne à sucre n’existe pas car selon Chabot et al (2001), l’absorption de l’eau n’est pas réduite par la présence de conditions de sol saturé. Pendant la période de flétrissement, la canne n’est pas visiblement affectée, mais l’élongation ralentit peu à peu. La photosynthèse et l’accumulation de saccharose dans la tige peuvent se produire en proportion telle que le rendement final en sucre n’est pas gravement influencé (Swezy et Wadsworth, 1940 cités par Pene, 1994). Ce fait a une importance économique considérable, puisqu’il permet d’obtenir la même quantité de sucre avec une irrigation moins abondante, ce qui représente une économie d’eau et de travail.
Déperdition de l’eau
La canne perd de l’eau sous deux formes: l’état liquide (exsudation) et l’état gazeux (transpiration).
Exsudation
Dès que l’air ambiant est saturé, la transpiration cesse et dans ces conditions, le seul moyen que possède la plante d’éliminer l’eau est l’exsudation.
Transpiration
La transpiration se fait par les stomates et les cuticules. Dans la plupart des espèces végétales, la transpiration stomatique est beaucoup plus importante que la transpiration cuticulaire. Mais il semblerait que chez la canne, la transpiration se fait différemment. En effet, bien que la feuille de canne possède 2 fois plus de stomates sur sa face inférieure que sur sa face supérieure, l’intensité de la transpiration sur les deux faces est approximativement la même, ce qui dénote une importante transpiration cuticulaire à la face supérieure (Evans, 1939 cité par Fauconnier, 1991). Les tiges et feuilles participent ensemble à la transpiration. Les stomates sont de minuscules pores présents dans l’épiderme, qui permettent les échanges gazeux entre l’intérieur de la plante et l’atmosphère extérieure. Ils remplissent deux rôles principaux, qui sont la transpiration et les échanges gazeux nécessaires à l’assimilation et la respiration. Le mouvement stomatique est largement influencé par les facteurs externes, dont les plus importants sont la lumière, la température et l’humidité relative. La transpiration permet le refroidissement du couvert végétal et par conséquent joue un rôle sur l’humidité relative.
Table des matières
INTRODUCTION
1 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1 LA CANNE ET SA CULTURE
1.1.1 HISTORIQUE ET DISTRIBUTION GEOGRAPHIQUE DE LA CANNE SUCRE 3
1.1.2 LES UTILISATIONS DE LA CANNE A SUCRE
1.1.3 PRESENTATION DE LA CANNE A SUCRE
1.1.4 LA CANNE ET SON ENVIRONNEMENT
1.1.4.1 La canne à sucre et ses cycles
1.1.4.1.1 La plantation
1.1.4.1.2 La germination ou levée
1.1.4.1.3 Le tallage
1.1.4.1.4 La croissance
1.1.4.1.5 La floraison
1.1.4.1.6 Maturation et surmaturation
1.1.4.1.7 La récolte et les repousses
1.1.4.2 Description des principaux organes
1.1.4.2.1 Les tiges
1.1.4.2.2 Les racines
1.1.4.2.3 Les feuilles
1.1.4.2.4 L’inflorescence
1.1.4.3 Eléments de physiologie
1.1.4.3.1 L’assimilation
1.1.4.3.2 La respiration
1.1.4.3.3 L’absorption de l’eau et des éléments minéraux
1.1.4.4 Les effets du climat sur la canne à sucre
1.1.4.5 L’eau et la canne à sucre
1.1.4.5.1 Absorption de l’eau
1.1.4.5.1.1 Absorption par les parties aériennes
1.1.4.5.1.2 Absorption par les racines
1.1.4.5.2 Déperdition de l’eau
1.1.4.5.2.1 Exsudation
1.1.4.5.2.2 Transpiration
1.1.4.5.3 Equilibre hydrique et résistance à la sécheresse
1.1.4.6 La canne à sucre et le sol
1.2 IRRIGATION ET BILAN HYDRIQUE
1.2.1 METHODES D’IRRIGATION EN CULTURE DE CANNE A SUCRE
1.2.1.1 Irrigation par infiltration
1.2.1.1.1 Avantages
1.2.1.1.2 Inconvénients
1.2.1.2 Irrigation par aspersion
1.2.1.3 Irrigation localisée (ou micro irrigation ou goutte à goutte)
1.2.1.3.1 Principe du goutte à goutte
1.2.1.3.2 Avantages du goutte à goutte
1.2.1.3.3 Inconvénients du goutte à goutte
1.2.2 METHODE D’ETUDE DU BILAN HYDRIQUE
1.2.2.1 Généralités
1.2.2.2 Expression du bilan hydrique
1.2.2.3 Les termes du bilan hydrique et méthodes de calcul
1.2.2.3.1 Le ruissellement
1.2.2.3.2 Le drainage
1.2.2.3.3 La pluviométrie
1.2.2.3.4 L’évapotranspiration
1.2.2.3.5 Les variations de stock
1.2.2.3.5.1 Capacité au champ
1.2.2.3.5.2 Point de flétrissement permanent
1.2.2.3.5.3 Réserve utile et Réserve facilement utilisable
1.2.2.4 Besoins en eau de la canne à sucre
1.2.2.4.1 Définition
1.2.2.4.2 Méthode de calcul
1.2.2.5 Modélisation du bilan hydrique
2 MATERIELS ET METHODES
2.1 Présentation du site
2.2 Matériel végétal
2.3 Traitements et dispositif
2.4 Equipement d’irrigation et de fertigation
2.5 Conduite de la culture
2.6 Mesures agronomiques
2.6.1 Suivi de la croissance et du développement
2.6.2 Suivi de l’état hydrique du sol
2.6.2.1 La sonde à neutrons
2.6.2.2 Les tensiomètres
2.6.2.3 La sonde “Data collector”
2.7 Mesures physiologiques
2.7.1 Le spad
2.7.2 Le fluorimètre
2.7.3 Radiothermomètre et Psychromètre ventilé
2.8 Méthodes de traitement et d’analyse des données
3 RESULTATS ET DISCUSSION
3.1 Conditions environnementales
3.1.1 L’évaporation du bac classe A
3.1.2 Irrigation et pluviométrie
3.1.3 Caractéristiques du sol
3.1.3.1 Perméabilité et capacité au champ
3.1.3.2 Densité apparente (da)
3.2 Suivi de l’état hydrique du sol
3.2.1 Humidité à la sonde à neutrons
3.2.1.1 Etalonnage
3.2.1.2 Evapotranspiration réelle
3.2.1.3 Fraction d’eau facilement transpirable (FTSW)
3.2.1.4 Dynamique de l’eau dans le sol
3.2.1.5 Bilan hydrique simulé et mesuré par régime hydrique
3.2.2 Succion du sol
3.2.3 Humidité à la sonde Data collector
3.3 Comportement agro-morphologique de la culture
3.3.1 Hauteur des tiges
3.3.2 Nombre de feuilles
3.3.3 Le nombre de tiges de canne par hectare
3.3.4 Profondeur et taux d’exploration racinaires
3.4 Mesures physiologiques
3.4.1 Fluorescence chlorophyllienne
3.4.2 Température du couvert
3.4.3 Teneur en chlorophylles
3.5 DISCUSSION GENERALE
3.6 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
4 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
