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Détection précoce des stress nutritionnels

Une technique de détection précoce des stress nutritionnels : La fluorimétrie

Depuis bientôt 10.000 ans, la culture de la vigne a sans cesse évolué. La satisfaction d’exigences productives dans un premier temps, puis de plus en plus qualitatives, a entraîné une évolution de la sélection des variétés, des techniques de plantation et de culture ainsi que des process de vinification. Le domptage et l’intensification de cette culture ont entraîné de facto, l’apparition de maladies (oïdium, mildiou, phylloxéra) et de problèmes nutritionnels (carences). Parmi ces derniers, certains reviennent plus régulièrement, avec des incidences importantes sur la qualité de la production (azote, potassium) ou sur la pérennité du vignoble (chlorose ferrique). Si ces problèmes nutritifs se corrigent plus ou moins avec la fertilisation au sol ou en foliaire, en revanche leur détection préventive s’avère un exercice délicat. Après 10 années de recherches et d’essais (en serre et en plein champ), SADEF Pôle d’Aspach a développé une méthode exclusive qui permet de détecter l’apparition de stress nutritionnels avant leur manifestation visuelle et de raisonner de manière préventive les apports de fertilisants. Cette méthode de détection précoce des carences nutritionnelles est basée sur la mesure de la fluorescence chlorophyllienne (fluorimétrie).

Le principe 

La mesure de fluorescence chlorophyllienne est un outil permettant de quantifier la vitalité d’une plante. En effet, l’émission de fluorescence est directement liée au processus de photosynthèse, véritable carrefour biologique sur lequel se répercute tout état de stress.
La photosynthèse repose sur deux photosystèmes (PSI et PSII) dont l’activité peut être assimilée à deux piles assurant le fonctionnement d'une centrale électrique à énergie solaire. Cette centrale reçoit de l’énergie gratuite (la lumière du soleil) et la convertit en énergie utilisable (l’électricité). Au cours de cette transformation, la centrale subit des pertes qui se traduisent chez les plantes par un dégagement de chaleur et une émission de fluorescence.

Compte tenu que le système de production d’énergie est toujours équilibré (énergie reçue = énergie transformée + pertes), au plus le rendement de transformation sera important (la plante fonctionne correctement) et au moins les pertes seront significatives (faible émission de fluorescence). En mesurant cette dissipation d’énergie, la fluorimétrie permet de rendre compte du rendement de transformation et donc de l’efficacité du processus de photosynthèse.


Utilisation de l’énergie lumineuse chez une plante saine et une plante stressée

Les mesures

Les mesures de fluorescence s'effectuent sur le terrain à l'aide d'appareils portables et de manière non destructive pour la plante. Elles se font en deux étapes :

  • Une surface foliaire test est placée à l’obscurité par un « clip » durant 30 minutes : sur un plan physiologique, cette opération supprime le moteur énergétique de la photosynthèse (arrêt de la centrale).

  • Un flash lumineux est ensuite envoyé sur la surface test. L’énergie lumineuse excédant les possibilités de collecte de la centrale est alors réémise sous forme de fluorescence, selon une cinétique particulière et numérisée par l’appareil (courbe de fluorescence).

L'interprétation 

Les données de fluorescence sont envoyées à SADEF Pôle d'Aspach qui les interprète sous 24 heures. Deux informations principales sont obtenues :

  • Le rendement photosynthétique, qui traduit l’efficacité du PSII (une des deux piles de la centrale) à utiliser la lumière pour la conversion photochimique (l’électricité). Autrement dit, ce rendement reflète l'état de santé général de la plante (normal ou stressé) : sa valeur est d'environ 0.8 chez une plante saine, et diminue en cas de stress :

Comparaison des rendements quantiques
(moyenne des essais effectués
de 1993 à 1995 en vignoble de Cognac)

 

Rendement

Mesures en vignobles

 

Parcelles saines

0.82 (correct)

Parcelles carencées en Fer

0.50 (faible)

Écart (en % du sain)

- 38 %

Essais Produit fer

 

Témoins carencés

0.76 (un peu faible)

Traités produit Fer

0.82 (correct)

Écart (en % du témoin)

+ 8 %

  • L'identification des carences minérales éventuelles jusqu'à trois semaines avant leurs apparitions visuelles. Dix ans de travaux ont permis à SADEF Pôle d’Aspach d’isoler les paramètres discriminants de certains types de carences, parmi lesquels le fer, le manganèse, l’azote, le magnésium, le bore et le calcium. Ces résultats sont aujourd’hui compilés dans une base de données et protégés par un brevet international. 

Un cas concret d’utilisation de la fluorimétrie

Deux partenaires se sont réunis avec SADEF Pôle d'Aspach, autour d’un projet d’utilisation de la fluorimétrie : Agronutrition, un des plus importants fournisseurs de spécialités fertilisantes du marché français, et Champagne Vigne, distributeur d’agro-fournitures sur la région champenoise.

La nature crayeuse des sols de Champagne en fait l’une des régions les plus chlorosantes de France. Ces accidents végétatifs apparaissent visuellement très souvent vers le début de la floraison. Compte tenu du délai d’apparition de ces  symptômes, il est permis de penser que ce stress trouve son origine peu après l’apparition des grappes. 
Carence en Fer

A partir d’un échantillon représentatif de chaque situation chlorosante, des mesures sont collectées par des techniciens au cours d’une période se situant environ 15 à 25 jours avant floraison. Les fichiers de résultats sont traités quotidiennement par SADEF Pôle d’Aspach et chaque viticulteur est informé au plus tard 24 heures après la mesure.

En 2001, 61 parcelles ont été testées (de –10 jours à floraison) :

Diagnostics

Stress majeurs

77 % de chlorose ferrique
19 % de stress azote

Cépages sensibles

1) Pinot Noir
2) Meunier

Zones sensibles

1) Vallée de la Marne (tendance argileuse)
2) Montagne de Reims (tendance limoneuse)

Climat de l’année

Beau temps et températures douces
pour avril, mai, juin

En 2002, 79 parcelles ont été testées dans les mêmes conditions, mais avec une plus forte anticipation (de –25 à –10 jours avant floraison) :

Diagnostics

Stress majeurs

28 % de chlorose ferrique
55 % de stress azote

Cépages sensibles

1) Pinot Noir
2) Meunier

Zones sensibles

1) Vallée de la Marne (tendance argileuse)
2) Montagne de Reims (tendance limoneuse)

Climat de l’année

Doux et humide en avril
Très froid et humide début mai
Chaud et très humide en fin mai et juin

Ainsi, avec cette anticipation supplémentaire, il est permis de constater que c’est toujours le Pinot Noir dans la Vallée de la Marne qui présente le plus de risques nutritionnels, que la chlorose ferrique est en cours d’installation dans 28 % des cas (et de plus en plus au fur et à mesure de la période de mesure, toujours sans apparition visuelle!), sans doute liée à la météo extrêmement contraignante du début du mois de mai. A noter aussi la présence de stress azote dans plus de la moitié des cas.

L’opération continue en 2003…

A partir d’un échantillon représentatif des situations des vignobles de Champagne (cépages x zones), il est désormais possible de prévoir la présence de chlorose ferrique avant qu’elle n’apparaisse visuellement et donc, d’informer les viticulteurs et de promouvoir les traitements correctifs adaptés dans un intérêt réciproque.

Conclusions et perspectives

Avec la fluorimétrie, les viticulteurs disposent d'un outil leur permettant de raisonner de manière préventive leurs apports.

Mais, ils ne sont pas les seuls !

En effet, si les premières applications ont porté sur la vigne, les travaux de SADEF Pôle d'Aspach ont montré que la  fluorimétrie ne se limite pas à la vigne mais s'applique aussi à toute autre culture et à tous les stades végétatifs.

Enfin, SADEF Pôle d'Aspach prévoit l'intégration de son logiciel d'interprétation des données de fluorescence dans la prochaine génération d'appareils portables de façon à rendre ces derniers complètement autonomes.

Service expérimentation SADEF
 

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- Dernière mise à jour : septembre 2006