Effets de la date de semis et du déficit hydrique post-floral sur le rendement en sucre et grain du sorgho photopériodique ouest-africain

Photopériodisme chez le sorgho 

Le photopériodisme désigne la réponse de certaines plantes à un mode défini d’alternance de lumière et d’obscurité notamment pour leur entrée en floraison (Vaksmann et al., 1996). Pour sa reproduction, le sorgho est une espèce sensible aux jours courts (Shinde et al., 2013a). Il n’entre en floraison que si dans un cycle de 24 heures, la durée de la période du jour est inférieure à une valeur seuil. Cette valeur dépend du centre d’origine de la variété et est liée à la fin de la saison des pluies dans cette zone (Kouressy et al., 2008). Les variétés photosensibles ont l’avantage de fleurir à la même période quelle qu’en soit la date de semis. C’est un caractère adaptatif qui permet à la plante d’assurer le remplissage des grains au début de la saison sèche, minimisant ainsi l’effet des facteurs environnementaux sur le rendement final (Clerget, 2004). Le photopériodisme a un déterminisme génétique et est contrôlé par plusieurs gènes (Nakamichi, 2014; Yang et al., 2014). Plusieurs variétés de sorgho cultivées en Afrique de l’ouest sont sensibles à la photopériode. Avec l’incertitude du début de la saison pluvieuse dans cette zone, ces variétés photosensibles permettent aux paysans d’aboutir à un rendement acceptable et stable sur plusieurs années malgré le retard de semis (Traore et al., 2000). 

 Besoins en eau du sorgho 

Pour maximiser le rendement de production chez le sorgho, la quantité d’eau requise n’est pas fixe. Elle dépend de la masse du couvert végétal, de la longueur du cycle et des facteurs abiotiques notamment la température, l’humidité relative, le vent et l’humidité du sol qui déterminent l’évapotranspiration (Shenkut et al., 2013). Au cours d’une saison favorable, le besoin en eau peut être à minima 400 – 450mm alors qu’au cours d’une saison chaude, le besoin peut aller jusqu’à 700 – 850mm pour une production maximale du rendement (Philp and Harris, 2008). Quatre stades critiques du développement de la plante nécessitent un apport d’eau. Il s’agit de l’initiation paniculaire, du stade feuille drapeau, de la floraison et du remplissage des grains (Gangaiah, 2006). House (1987) a rapporté qu’à la floraison où le sorgho est plus exigeant en eau, il peut consommer 6 à 7 mm d’eau par jour. Les besoins en eau de la plante dépendent aussi du type de sol. Les sols argileux nécessitent moins d’eau que les sols sableux (Tolk and Howell, 2003). La plante ne valorise pas forcément toute l’eau qu’on lui apporte. Avec les difficultés liées à l’accès à l’eau notamment dans des milieux tropicaux, plusieurs études ont été menées pour évaluer l’efficience d’utilisation de l’eau par la plante en fonction des conditions de culture (Abdel-Motagally, 2010; Hussein and Alva, 2014; Xie et al., 2012). Prasad et al. (2007) ont rapporté que le sorgho a une utilisation plus efficiente d’eau comparée à d’autres graminées comme le maïs et la canne à sucre. Xie et al. (2012) ont évalué la production de la biomasse, du sucre et l’efficience d’utilisation d’eau d’un hydride de sorgho sucré sur trois types de sols: limoneux, salin-alcalin et sableux. Les résultats ont montré une forte production de biomasse et une utilisation plus efficiente de l’eau sur le sol limoneux alors que le sol salin-alcalin et le sol sableux ont abouti à un meilleur rendement en sucre et en éthanol, montrant une possibilité de développement du sorgho sucré sur les sols marginaux. Par ailleurs, Hussein and Alva (2014) ont montré une amélioration de l’efficience d’utilisation de l’eau pour la production de la biomasse à travers un apport d’engrais pour différents régimes d’irrigation. 

Tolérance à la sécheresse chez le sorgho 

La disponibilité en eau est l’une des contraintes majeures liées à la production agricole dans les milieux sahéliens et entraine des pertes énormes de rendement des cultures (Callo-Concha et al., 11 2013; Rose, 2015). Parmi les céréales, le sorgho est connu pour sa tolérance à la sécheresse (Sanchez et al., 2002). Il dispose de plusieurs stratégies d’adaptation aux conditions de déficit hydrique notamment un système racinaire dense et profond, une capacité à réduire la transpiration à travers l’enroulement des feuilles et la fermeture des stomates. Il est aussi capable de réduire les processus métaboliques et rentrer en dormance en cas d’extrême stress (Lopes et al., 2011; Ocheltree et al., 2013). Le sorgho peut survivre à des périodes sèches et reprendre sa croissance lorsque les conditions d’humidité redeviennent favorables (Amelework et al., 2015). Malgré sa capacité à tolérer la sécheresse, les conséquences de l’effet du stress sur le développement et le rendement dépendent du stade de développement, de la durée du stress et de sa sévérité. Le stress est plus dépressif sur le rendement grain lorsque qu’il survient entre l’épiaison et la floraison et peut entrainer une perte de 87% de rendement tandis qu’un stress plus prolongé survenant au cours du développement végétatif peut entrainer une perte de 50–60% (Craufurd and Peacock, 1993). Par ailleurs, le stress hydrique post-floral peut causer aussi d’énormes dégâts en réduisant le nombre et la taille des grains de 35 et 55% respectivement (Assefa et al., 2010; Kapanigowda et al., 2013). Un stress hydrique survenant après floraison, a tendance à créer une senescence rapide des feuilles et réduire l’activité photosynthétique. Cependant, certaines variétés de par leur constitution génétique ont la possibilité de retenir en cas de stress hydrique, une quantité importante de chlorophylle dans leurs feuilles leur permettant de continuer à photosynthétiser et à utiliser directement les assimilats carbonés pour le remplissage des grains (Borrell et al., 2000a). Plusieurs travaux ont été menés pour comprendre le déterminisme génétique, les mécanismes hormonaux et les facteurs environnementaux améliorant l’expression de ce caractère (stay green) en faveur du remplissage des grains (Barry, 2009; Borrell et al., 2014, 2001; Harris et al., 2007; Sanchez et al., 2002; Spano et al., 2003; Thomas and Howarth, 2000). Cependant, très peu de travaux ont été menés en lien avec sa contribution dans l’accumulation de sucre chez le sorgho sucré en cas de stress hydrique post-floral.

 Variabilité globale entre les accessions et les dates de semis

Un effet hautement significatif de la date de semis (S) a été observé sur toutes les variables mesurées, à l’exception du GLMAT (Tableau 2-2). En ce qui concerne les variables phénologiques et morphologiques, l’effet génotype (G) a été observé sur toutes les variables exceptés PH et GLMAT. Une interaction significative du génotype et de la date de semis (GxS) a été notée sur DSFLO, PH, IN et SDW. Toutes les variables de production de sucre ont été affectées par G mais GxS n’est significative que pour BMAT, SCC et surtout pour SCT. Le rendement en grains (PDW) est significativement affecté par G et GxS. L’héritabilité au sens large (H2 bs) a été calculée pour estimer l’influence de l’environnement et du génotype sur la variable considérée (Tableau 2-2). Une forte H²bs (> 0,70) a été notée pour DSFLO, PH, IN et INL mais moyenne pour DIAM. Quant à la biomasse, l’héritabilité est 27 moyenne pour SDW et LDW et faible pour GLMAT. Elle est moyenne pour les variables de production de sucre telles que BFLO, BMAT, SCT, JW et JP, mais faible pour le SCC et HMAT. Elle est moyenne pour PDW.