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Understanding how plants overcome drought by controlling stomatal function: applicability and impacts on agriculture

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Mieux connaitre les indicateurs de stress hydrique des cultures pour une irrigation plus efficace

Les physiologistes des plantes ont besoin d’indicateurs fiables pour mesurer le stress hydrique. Grâce à ces indicateurs, les chercheurs peuvent savoir quand les plantes ont besoin d’eau et en quelle quantité, ce qui permet une irrigation plus efficace par la suite.

Changement climatique et Environnement
Alimentation et Ressources naturelles

Le taux de croissance de la population mondiale est supérieur, et de loin, à celui de la production agricole. L’agriculture n’est pas en mesure de suivre ce rythme, et l’une des raisons principales de cette difficulté est la disponibilité de l’eau. Pour répondre aux besoins de la population prévue pour 2050, l’agriculture devra disposer de 70 % d’eau de plus qu’aujourd’hui. Or, de manière générale, cette eau ne sera pas disponible. De nombreuses régions du monde, dont l’Europe, sont confrontées à une réduction de la disponibilité de cette ressource en raison du changement climatique. Dans les pays arides et semi-arides, l’agriculture consomme déjà environ 80 % de l’eau douce disponible, et elle en consommera encore davantage à mesure que le changement climatique s’installera. C’est pourquoi l’agriculture doit devenir plus efficace. Les Européens devront commencer à irriguer les cultures, et ce, de manière précise. Or, les pratiques actuelles de gestion de l’irrigation sont limitées lorsqu’il s’agit de déterminer les quantités d’eau optimales pour les cultures en conditions sèches. De nouvelles méthodes sont nécessaires. Mais avant cela, il importe de comprendre parfaitement la réaction physiologique des plantes cultivées face à la sécheresse.

La réponse au stress hydrique et à la sécheresse

Le projet AgroPHYS, financé par l’UE, a étudié cette réponse et utilisé des capteurs mécaniques pour la surveiller en temps réel. La recherche a été entreprise avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Le concept de stress hydrique est essentiel à l’étude de la réponse physiologique des plantes à la sécheresse. Il signifie en substance que la plante a soif, mais n’est pas en mesure d’obtenir suffisamment d’eau. C’est pourquoi elle ne se développera pas de manière optimale. «Il est essentiel de disposer du meilleur indicateur de stress hydrique des plantes pour établir une programmation précise de l’irrigation», explique Celia Rodriguez Dominguez, coordinatrice du projet. «Cela permettrait de savoir quelle quantité d’eau doit être consacrée à l’irrigation et à quels moments.»

Améliorer la surveillance du stress hydrique

Comprendre le stress hydrique est toutefois compliqué. Les dispositifs de surveillance standard sont ambigus, et il s’avère également complexe d’établir des liens avec des réponses physiologiques spécifiques. La plupart des indicateurs actuels ne sont pas satisfaisants. Pour en trouver un meilleur, les chercheurs d’AgroPHYS ont eu recours à une série d’instruments de surveillance des plantes préexistants dans le but d’identifier des processus physiologiques. Les plus importants et les plus novateurs d’entre eux étaient des caméras et des microscopes spéciaux, qui ont servi à surveiller la formation de bulles d’air dans le système vasculaire de plants d’olivier lorsque l’arbre se déshydrate. En outre, l’équipe a mis au point une combinaison innovante de techniques de réhydratation, utilisées pour mesurer le mouvement de l’eau de la racine souterraine à la feuille. Les nouvelles connaissances physiologiques issues de ces observations constituent les résultats les plus significatifs du projet. Mais, entre autres apports majeurs, il a également démontré qu’une bonne connaissance de la résistance des espèces agricoles au stress hydrique est importante dans le contexte du changement climatique. Chez les arbres fruitiers, des niveaux élevés de stress semblent néanmoins peu probables, car ils l’évitent en fermant leurs stomates. Les chercheurs en ont conclu que la mesure dans laquelle la fermeture des stomates limite la productivité dépend de la capacité d’absorption d’eau souterraine d’une plante. «Nous avons montré que la conductance stomatale devrait être la variable cible pour surveiller le stress hydrique chez les arbres fruitiers», ajoute Celia Rodriguez Dominguez. En pratique, si les scientifiques étaient en mesure de détecter plus tôt le stress hydrique chez les plantes, les cultures nécessiteraient une quantité d’eau moindre, ce qui rendrait l’irrigation plus efficace. En outre, la capacité à faire le lien entre stress hydrique et physiologie de la productivité permettra aux chercheurs de personnaliser les stratégies d’irrigation en fonction des stades de croissance. Grâce à ces capteurs, les petits agriculteurs pourront augmenter les rendements et la qualité des cultures, tout en économisant l’eau et en améliorant l’efficacité de son utilisation.

Mots‑clés

AgroPHYS, stress hydrique, irrigation, agriculture, sécheresse, plante cultivée, stomate, olivier

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