Etude de l’effet de doses croissantes de Chlorure de sodium (NaCl) sur le comportement métabolique et agronomique  de riz 

Description botanique sommaire du riz 

Le riz est une herbacée annuelle, graminée et autogame qui se developpe plus facilement sous les climats tropicaux, possédant un système racinaire abondant à la surface (Figure 1). Cette plante prédisposée au tallage, formant un bouquet de tiges à partir du sol et peut mesurer de 0,6 à 6 m. Les tiges se terminent en une panicule ramifiée longue de 20 à 30 cm. Chaque panicule est composée de 50 à 300 fleurs monoïques ou « épillets », à partir desquels les grains se formeront. Figure 1. A. Plant de riz. B. coupes longitudinale et transversale dans un grain de riz (Marc Lacharme, 2001). La semence de riz est un grain enfermé dans des pièces florales : deux petites glumes à la base et deux glumelles s’imbriquant l’une dans l’autre protégeant entièrement le grain. Tige Feuille Racines Panicule Talle A B Le riz est classé suivant la taille de ses grains en trois catégories : Le riz long, dont les grains doivent mesurer au minimum 7 à 8 mm et sont plutôt fins. Le riz à grain médium ou grain moyen, dont les grains sont plus larges que le riz long grain (le rapport entre longueur et largeur oscille entre 2 et 3) et qui atteignent une longueur comprise entre 5 et 6 millimètres. Le plus souvent, ce type de riz est légèrement plus collant que le riz long. Le riz à grain court, riz rond ou riz à grain ovale. Les grains mesurent généralement 4 à 5 mm de long pour 2,5 mm de large. Ils collent souvent entre eux.

La riziculture 

Le riz est cultivé de diverses manières. On distingue deux grands écosystèmes rizicoles en fonction du régime hydrique, écosystème aquatique et écosystème non aquatique (Trébuil et Houssain, 2004) : 

La riziculture pluviale 

C’est une culture non aquatique (sans submersion) alimentée par les pluies et/ou la nappe phréatique. Elle représente 12% des superficies mondiales, et 40% en Afrique. Le riz pluvial est traditionnellement cultivé dans des systèmes itinérants d’abattis-brûlis (Slash et Burn,). Ces systèmes sont de moins en moins productifs du fait du raccourcissement de la durée des « jachères » (rendements de 1 tonne /ha au lieu de 2 tonnes /ha). Ils se heurtent aussi, de plus en plus, à la préoccupation de protection des forêts et de lutte contre l’érosion. 

 Les rizicultures aquatiques 

Selon Slash et Burn, les rizicultures aquatiques couvrent 88% des superficies rizicultivées et sont subdivisées en quatre catégories : – Riziculture irriguée : Des infrastructures hydro-agricoles permettent de maîtriser la date d’entrée et de retrait de l’eau dans la rizière, ainsi que la hauteur de la lame d’eau. C’est dans ce type de riziculture, qui couvre 55% des superficies cultivées et assure 75% de la production mondiale, que s’est faite la « révolution verte » des années 1960. L’utilisation simultanée de variétés demi-naines très productives, d’engrais minéraux et de pesticides, associée à une bonne maîtrise de l’enherbement grâce au repiquage et au désherbage manuel, a permis d’atteindre par récolte des rendements moyens de 4-5 t/ha et des maxima de 10 t/ha. La monoculture du riz est souvent la règle et, dans certains climats chauds, l’utilisation de variétés précoces et non photosensibles permet jusqu’à trois cycles de culture par an. En zones subtropicales, la rotation riz-blé est très largement répandue. Avec l’accroissement du coût de la main d’œuvre, la tendance est à l’abandon du repiquage au profit du semis. -Riziculture inondée : En l’absence d’infrastructures hydro-agricoles de contrôle de l’eau, l’alimentation en eau de la rizière dépend directement des pluies ou de la crue des cours d’eau les dates d’arrivée et de retrait de l’eau dans la rizière ne sont pas maîtrisées et la lame d’eau peut varier de 0 à 10cm. Ce type couvre 23% des superficies mondiales. Le mode d’implantation de la culture le plus répandu est le semis. Les rendements dépassent rarement 4 t/ha. La préoccupation majeure est la stagnation des rendements autour de 3 t/ha. Les variétés utilisées doivent être plus rustiques, leur hauteur et leur cycle bien adaptés au régime hydrique. – Riziculture de submersion profonde ou riz « flottant » : Pratiquée dans des zones de delta où la lame d’eau peut atteindre 5 cm, elle représente 10% des superficies cultivées et assure seulement 3% de la production mondiale. Les variétés utilisées se caractérisent par une capacité d’élongation rapide des entre-nœuds (jusqu’à 10 cm par jour) accompagnant la montée des eaux. Les rendements sont faibles (environ 1 t/ha) et sujets à une grande variabilité spatiale et interannuelle, ce qui rend cette catégorie de production de moins en moins attractive. – Riziculture de mangrove : Pratiquée dans des plaines côtières soumises à l’influence des marées, elle s’appuie sur une savante gestion de l’eau douce et de l’eau salée. En saison des pluies, on dessale la rizière par submersion avec de l’eau douce, puis on installe le riz et on le protège de l’eau salée avec des digues. En saison sèche, une fois le riz récolté, on introduit l’eau de mer pour éviter l’acidification des sols, bénéficier des éléments nutritifs qu’elle apporte et contrôler l’enherbement. Les variétés utilisées doivent avoir une bonne tolérance à la salinité. Etant donnée la fertilité élevée des sols, des rendements de 5 t/ha peuvent être atteints sans utilisation d’engrais. Dans les rizières, l’existence de conditions anaérobies peut entraîner l’apparition de problèmes liés aux caractéristiques des sols (acidité, salinité, alcalinité, toxicité ferreuse, etc.) 

 Le cycle du riz

La plante de riz se développe en trois phases : végétative, reproductive et maturation (Figure 2, page 9.) avec différents stades de développement : germination, plantule, tallage… 

 Phase végétative 

La phase végétative comprend la germination, la levée et le tallage. Elle dure du semis jusqu’à la phase de différenciation paniculaire. (initiation paniculaire) Selon la température, la phase de germination dure de 5 à 20 jours (5 jours en condition chaude et 20 jours sous de basses températures). La levée qui va de l’émergence jusqu’au stade 4 feuilles dure de 15 à 25 jours selon la température (de basses températures rallongent la durée de la levée). Durant cette phase, le plant acquiert progressivement son indépendance vis à vis des réserves alimentaires du grain. Le plant est totalement indépendant au stade 3 feuilles. En cas de semis en pépinière, il est nécessaire d’attendre ce stade avant de faire le repiquage. La durée [germination + levée] est d’environ 21 jours pour les semis d’hivernage. Elle peut être rallongée jusqu’à près de 40 jours pour les semis ou début de Contre Saison Chaude. Le tallage commence à partir du stade 5 feuilles et a une durée variable qui dépend des conditions climatiques (température) et de la variété. C’est la longueur de cette phase qui différencie les variétés de cycle court, moyen et long. En règle générale, une variété de cycle long aura une aptitude au tallage supérieure à une variété de cycle court. 3 à 5 jours avant la fin du tallage, on peut observer l’initiation paniculaire à l’intérieur des tiges de différentes talles. 

 Phase reproductive

La phase reproductive commence de l’initiation paniculaire à la fécondation. Elle dure 19 à 25jours. Elle comprend l’initiation paniculaire, la montaison, l’épiaison et la fécondation. A partir de l’initiation paniculaire, le tallage s’arrête. Durant la phase reproductive, le plant de riz est particulièrement sensible à des conditions défavorables (sécheresse, basses températures…). 

 Phase de remplissage du grain et de maturation

La phase de remplissage du grain et de maturation débute de la fécondation des grains jusqu’à la maturité. Durant cette phase, on observe un remplissage des grains par un mouvement des éléments nutritifs de la plante vers les grains. Les grains passent par une phase de grain laiteux, puis grain pâteux et enfin de grain mature. Cette phase dure de 30 à 42 jours, selon les conditions de température et d’humidité du milieu. Figure 2 : Les défirents stades phénologiques de la plante de riz. 

 Le métabolisme de la plante de riz

Le métabolisme de la plante correspond à l’ensemble des réactions chimiques qui ont lieu dans ses cellules. Près de 95% de la matière sèche d’une plante est constituée par les trois éléments C, H et O incorporés dans les différents composés organiques de la plante comme les protéines, les enzymes, les lipides et les carbohydrates. La réaction chimique première de ces composants est la photosynthèse. Dans cette réaction, la lumière du soleil est la source d’énergie qui permet la transformation du CO2 atmosphérique en carbohydrates. Le processus global simplifié de cette réaction est donné par la suite: 6 CO2+ 6 H2O + énergie lumineuse C6H12O6 + 6O2 +ATP Le maximum du métabolisme de la plante se fait aux environs de la floraison de la plante. Après celle-ci, il décroît rapidement pour s’annuler à la maturité. L’importance du métabolisme de la plante dépendra, à chaque phase de son cycle, des conditions de température et d’humidité mais aussi d’une bonne alimentation hydrique et minérale de la plante, d’une faible concurrence des mauvaises herbes adventices et d’un état sanitaire satisfaisant. Plus ce métabolisme sera important, plus le rendement final sera élevé. 

 Importance économique et nutritive du riz 

 Importance économique Les rendements varient selon les conditions de culture de 1 à 10 tonnes /hectare en culture avec submersion et de 1 à 5 tonnes/hectare en riziculture pluviale. La production mondiale étant de 550 millions de tonnes de paddy, le rendement moyen est de l’ordre de 3.5 tonnes/ hectare (Marchand, 1997). La plus grande partie du riz récolté est consommée localement. Les échanges commerciaux internationaux portent sur moins de 5% de la production. Les principaux pays exportateurs sont la Thaïlande et les Etats-Unis. Les pays importateurs sont situés surtout en Afrique subsaharienne et au Moyen-Orient. En 2009, la production mondiale de riz complet s’élevait à 685 millions de tonnes contre seulement 585 en 2003 (FAO). 

Importance nutritive

 Le riz est la première céréale pour l’alimentation humaine et fournit près de 50% des besoins énergétiques de 3 milliards d’Asiatiques. Son importance est ancienne : « Dans la plus grande partie de l’Asie, en Perse, en Arabie, en Egypte et de là jusqu’à la Chine, le riz fait la principale nourriture » (Buffon,). Il constitue l’aliment de base pour plusieurs populations à travers le Monde. Il est cultivé aussi comme matière première pour la fabrication de l’amidon pharmaceutique et des vitamines

La salinité

La salinité peut être définie comme une accumulation excessive de sels dans les sols ou dans les eaux à un seuil pouvant avoir un impact sur les activités humaines et naturelles (plantes, animaux, écosystèmes aquatiques, approvisionnement en eau, agriculture, …). Selon l’organisation mondiale de l’agriculture et de l’aimantation FAO (2006), la salinité d’un sol ou d’une eau, est la teneur en sels solubles nuisibles pour la production végétale. On distingue deux types de salinité, une salinité primaire où l’augmentation de sels est uniquement due à des processus naturels et une salinité secondaire ou induite où les augmentations ont eu lieu en raison des changements des pratiques d’utilisation des terres par les activités humaines. 

Causes et mesure de la salinité 

L’origine de sels responsables de la salinité est diverse : les précipitations, l’évaporation élevée, et les pratiques agricoles sont parmi les facteurs principaux qui contribuent à une salinité croissante. Les terres sous climats arides et semis arides représentent un tiers de la surface du globe (Ait Belaid, 1994). Ces écosystèmes sont caractérisés par une forte irrégularité des précipitations (Rewgui et al 2004) associée à une importante évaporation favorisant l’accumulation des sels dans le sol (Hayek ; Abdelly 2004) La salinisation peut aussi être causée par la remontée capillaire des eaux souterraines salines ou résulter d’une irrigation réalisée avec de l’eau saline (IPTRID 2006). Le phénomène d’invasion marine, qui peut s’étendre sur plusieurs kilomètres à l’intérieur des terres est d’un grand risque pour les régions côtières tributaires des eaux souterraines pour leur approvisionnement en eau. Sous certaines conditions, l’eau salée se propage à l’intérieur des terres et contamine les eaux de la nappe située à proximité de la mer. Par ailleurs, l’invasion des eaux douces par les eaux salées aura pour effet une dégradation des sols et une salinisation par suite des irrigations avec ces eaux. La salinisation peut être appréciée soit par le TDS (Quantité Totale de Matières Dissoutes) exprimée en mg de sels par litre d’eau (mg/L) ou en gramme de sels par mètre cube d’eau (g/m3 ), ou par la Conductivité Electrique de l’eau d’irrigation (EC). La conductivité électrique est exprimée en millimhos par centimètre (mmhos/cm) en deciSiemens par mètre (dS/m) ou microSiemens par centimètre (1dS/m = 1000μS/cm). La relation entre la concentration en sel (C) et la conductivité électrique (EC) est approximativement: C = 640 EC (Essington, 2004). 

Salinité des eaux d’irrigation 

La qualité des eaux d’irrigation a un impact majeur sur la production des cultures. En général, toutes les eaux d’irrigation contiennent des sels minéraux dissous, mais la concentration et la composition de sels minéraux varient selon la source d’eau d’irrigation (Grattan et al., 2002). Les sels sont dissous dans les eaux d’irrigation sous forme de cations et d’anions. Les sels les plus dominants sont: le chlorure de sodium (NaCl) qui constitue 50 à 80% du total des sels solubles dans les sols salins (Rengasamy 2010), le gypse, le Sulfate de calcium (CaS04), Sulfate de magnésium (MgSO4), bicarbonates de sodium (NaHCO3). Les cations les plus dominants sont : le calcium (Ca2+), le magnésium (Mg2+) et le sodium (Na+ ). Alors que les anions les plus dominants sont le chlore (Cl- ), le sulfate (SO4 2- ) et les bicarbonates. Le potassium (K+ ), les carbonates (CO3 2- ) et les nitrates (NO3 – ) sont présents en concentrations très faibles comparativement aux autres ions. En plus, certaines des eaux d’irrigation et plus particulièrement les eaux souterraines, contiennent le bore à des niveaux qui peuvent être préjudiciables à certaines cultures.