MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE MINISTERE DE...
MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE
MINISTERE DE L’AGRICULTURE
DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT
INSTITUT SENEGALAIS DE
SUPERIEUR
RECHERCHES AGRICOLES
(I.S.R.A.)
ECOLE NATIONALE DES
CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES
CADRES RURAUX DE BAMBEY
AGRONOMIQUES DE BAMBEY
(E. N. C. R.)
(C. N. R. A.)
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
POUR L’OBTENTION DU DIPLOME
D’INGENIEUR DES TRAVAUX AGRICOLES
+ REPONSE DE LA VARIETE DE SORGHO cE l45--66
A L'ALIMENTATION EN.EAU : EFFETS DU STRESS
HYDRIQUE SUR ~LEiXENDEMENT ET LA QUALITE DES
SEMENCES ':'
PAR LOUIS SENE
(SOEME PROMOTION)
TIJTEUR DE STAGE
-
MAITRES DE STAGE :
~,.~qJJ!$” ” ~~~~~~~~ * rgJ*~,
DANIEL GRANES
Professeur à 1’E.N.C.R
Technologi&e des semences
Chercheur
NOVEMBRE 1995
DEDICACE
Il-)
Feue BEATRICE MARIE DIOUF
Tu aurais souhaité être présente pour
partager avec moi la joie que procurent
les résultats de ce travail. Dieu en a décidé
autrement mais ton image restera gravée
dans mon coeur.
6)
Ma fille MARIE FRANCE C.N. SENE
L(a vie est pleine d’épreuves :
le travail bien fait, la discipline et
le courage te les feront surmonter.
REMERCIEMENTS
A Monsieur Famara MASSALY, responsable du laboratoire d’agrophysiologie des
semences de l’ISRA/CNRA de Bambey, qui a assuré mon initiation dans la recherche
agrophysiologique des semences avec une très grande compétence et beaucoup de générosité
et sollicitude constante. Son goût du travail bien fait, reflété par ses interrogations
pertinentes pour l’amélioration de la qualité des semences au Sénégal m’a poussé à mieux
saisir l’importance de la rigueur dans l’analyse scientifique. Je voudrais lui assurer ici ma
sincère reconnaissance.
A Monsieur MADIAGNE DIAGNE, responsable du service bioclimatologique du CNRA
de Bambey, qui, par la pertinence de ses observations et enseignements a largement
contribué à ma meilleure compréhension du continuum sol-plante-atmosphère. Pour sa
sollicitude, je prie d’accepter tous mes remerciements.
A Monsieur Daniel GRANES, mon tuteur de stage, professeur à l’ENCR de Bambey et
chef du Département de Productions Végétales, qui m’a facilité les contacts avec les maîtres
de stage et a apporté des corrections à la première partie de ce travail, je prie d’accepter mes
sincères remerciements.
Mes remerciements vont également :
- Au personnel administratif de I’ENCR ;
- Au corps enseignant de I’ENCR pour sa contribution à la réalisation de mon mémoire.
Toute ma reconnaissance :
A Monsieur Emmanuel SENE, agronome chercheur au programme céréales pluviales en
zone seche et à sa famille pour leur accueil, leur soutien et leur sollicitude constante.
A Monsieur Arthur DA SYLVA, chercheur en pathologie des semences pour les
corrections apportées au document manuscrit.
A Monsieur Edouard MARONE, agronome chercheur en physiologie végétale au
CERAAS.
En ami et frère, il s’est ouvert à moi sans réserve à tous points de vue. Son accueil
chaleureux a rendu mon séjour très agréable et a conkribué largement à la réalisation de ce
document. Je ne saurais trouver les mots forts pour lui exprimer ma reconnaissance. Merci
pour tout.
A Mademoiselle COUNA SYLLA analyste programmeur au CERAAS, pour son soutien
constant et pour avoir participé à la reliure du document final.
A Mademoiselle Marie Pascale SARR, Secrétaire à la SONEES pour avoir assuré la
dactylographie avec beaucoup de plaisir. Son soutien moral m’a permis de surmonter les
épreuves en cours de formation. Je lui exprime ma gratitude.
Mes sincères remerciements vont également :
Aux agents du laboratoire d’agrophysiologie des semences :
B. BOYE, B. NDIAYE, N. SAMB qui m’ont soutenu pendant les mesures et tests au
laboratoire.
,4ux agents du laboratoire de bioclimatologie notamment S. NDOUR, M. THIAM, M.
FALL, A. FAYE, N. NGOM, D. FALL qui m’ont fourni les données chmatiques et m’ont
aidé à mieux comprendre le logiciel BIPODE.
,4 Monsieur Moussa SIDIBE, agent au 1aborato:ire d’analyses du sol au CNRA de Bambey,
pour sa collaboration fructueuse.
A Monsieur Amadou DIOP, agent au CERAAS, pour avoir assuré des mesures nécessaires
à la meilleure compréhension du thème étudié.
A Monsieur Amadou DIOUF, responsable de la documentation au CNRA de Bambey et à
son assistant Pape Sémou DIOUF qui n’ont ménagé aucun effort pour me fournir les
références bibliographiques.
A Monsieur Meissa BADIANE, pour avoir accepté de multiplier certaines références
bibliographiques. Merci pour la collaboration.
Aux ouvriers temporaires du laboratoire d’agrophysiologie des semences notamment : B.
TINE, A. et 1. MASSALY, THIAW, G. FAYE, 1. DIOUF, A. DIOUF sans qui, il me
serait difficile de réaliser certaines mesures.
A tous ceux-là qui, de près ou de loin, ont participé à ma formation et à la réalisation du
document final, j’exprime toute ma reconnaissance.
F
mm---
RESUME-
Au cours de cette expérimentation, les effets du régime hydrique sur le rendement et la
qualité des semences de la variété de sorgho CE 145-66 ont été étudiés du 8 Avril au 31
Juillet 1995. L’essai a été conduit et réalisé en microlysimètres sous abri, maintenus dans les
conditions ambiantes de 1’ISRAKNRA de Bambey.
Les différents stress hydriques (30 % RUm) d’une durée de 10 jours chacun n’ont pas affecté
la production de matière sèche végétative. Cependant, un stress hydrique au début de la
phase initiation florale ralentit la croissance qui est accélérée après l’arrêt du stress. Ce stress
ne diminue pas significativement le rendement et la qualité des semences.
Lorsque Ie stress hydrique (46 % de satisfaction des besoins en eau) est appliqué à la phase
de gonflement-épiaison de la variété CE 145-66, le rendement et la qualité des semences
baissent significativement. La quantité de matière sèche accumulée dans le grain est faible.
Le taux de germination et la vigueur des plantules à la levée baissent en conséquence.
Un taux de satisfaction des besoins en eau de 45 % pendant la phase de floraison-
remplissage des grains entrake une baisse du rendement. Cette baisse est moins significative
que celle entraînée par la phase précédente. Cependant, la qualité des semences est
significativement faible.
La première approche de cette étude a permis de déterminer la phase phénologique la plus
sensible au stress hydrique. Lorsque la satisfaction des besoins en eau est inférieure à 50 %
pendant la phase de gonflement-épiaison, le rendlement et la qualité semencière de la variété
de sorgho CE 145-66 baissent.
La validation des résultats obtenus, par des expériences similaires sur les autres variétés de
sorgho et leur élargissement aux autres cultures pluviales doit déboucher sur une
modélisation de la qualité des semences produites en hivernage au Sénégal.
MOTS CLES : sorgho, variété CE 145-66, stress hydrique, indice de satisfaction en eau,
évapotranspiration réelle et maximale, réserve utile maximale, gonflement-
épiaison, rendement, qualité des semences, germination, vigueur, matière
sèche.
TABLES DES MATIERES
PAGES
DEDICACE
REMERCIEMENTS
RESUME
INTRODUCTION
1
Ière PARTIE : GENERALITES
3
II IMPORTANCE DE LA CULTURE DU SORGHO DU SENEGAL
3
Il/ BOTANIQUE DU SORGHO
3
2-l
Origine et espèce
3
2-2
Description morphologique du sorgho
6
Ill/ PHYSIOLOGIE DU SORGHO
11
3-I
Croissance et développement
11
3-2
Exigences écologiques
15
3-3
Mécanismes physiologiques d’alimentation en eau et en sels
minéraux et réactions du sorgho à un stress hydrique
16
2ème PARTIE : EXPERIMENTATION
23
II MATERIELS ET METHODES
23
l - l
Matériel végétal
23
l-2 Méthodes
23
a/ Site expérimental
23
b/ Dispositif expérimental et traitements
24
cl Technique de culture
24
l-3
Variables étudiées et techniques de mesure
25
a/ Suivi hydrique
25
bl Suivi de la croissance et du développement
1
26
c/ Structure de la récolte
26
d/ Qualité des semences
26
l - 4 A n a l y s e
27
II/ RESULTATS ET DISCUSSIONS
27
2-l
Conditions climatiques de l’expérimentation
27
2-2
Alimentation en eau des cultures
28
2-3
Suivi de la croissance et du développement
28
a/ Phases phénologiques
28
b/ Production de biomasse végétale
33
cl Discussion
33
2-4
Effets du stress hydrique sur la production de grains
33
a/ Rendement
33
b/ Analyse de la récolte
33
c/ Analyse de maturité
35
dl Discussion
38
2-5
Effets du stress hydrique sur la qualité des grains
39
a/ Poids d’un grain
39
b/ Germination des grains
39
c/ Vigueur des plantules
39
d/ Discussion
39
2-6
Discussion Générale
45
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
47
BIBLIOGRAPHIE
49
ANNEXES
52
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
58
LISTE DES ABREVIATIONS
59
1
c
INTRODUCTION
La production agricole au Sénégal, comme dans les pays du Sahel en général, est
tributaire de plusieurs facteurs parmi lesquels la faible fertilité des terres de cultures et la
pluviométrie souvent déficitaire et irrégulière. En plus de ces facteurs, la production du
sorgho est limitée par la qualité des semences. Ces dernières étaient obtenues à partir de
variétés traditionnelles à cycle long. La maturation des grains s’effectuait pendant une
période de forte hygrométrie. Cette hygrométrie favorise l’installation d’agents pathogènes
(moisissures) altérant la qualité des semences de sorgho (LOUVEL, 1982 et 1983).
C’est pourquoi, l’Institut Sénégalais de Recherches Agricoles (ISRA) a mis au point des
variétés améliorées à cycles courts et à bonne productivité. Cependant, une des
contraintes à l’adoption des variétés de sorgho améliorées de type caudatum est aussi la
faiblesse de la qualité de leur semence si celle-ci est produite en hivernage. La récolte
tardive du sorgho coïncide avec des conditions environnantes difficiles ; pluies tardives,
températures et hygrométrie élevées, action des moisissures et des insectes, etc. De telles
conditions environnementales participent à la péjoration de la qualité des semences de
sorgho.
En 1993, des expériences conduites par le laboratoire d’agrophysiologie des semences de
I’ISRA à Bambey ont confirmé cette hypothèse. MASSALY et SARA (1993) ont trouvé
que la date optimale de récolte du sorgho se situe entre 24 à 26 jours après 50 % anthèse.
Cette date correspond à la maturité physiologique du grain du sorgho. La quantité de
matière sèche contenue dans le grain est maximale et le taux de germination atteint son
seuil le plus élevé. A partir de cette période, le processus de détérioration de la semence
démarre du fait de la respiration et des facteurs de détérioration ci-haut cités.
Selon les mêmes auteurs, il y a une variabilité interannuelle de la qualité des semences de
sorgho même lorsqu’elles sont récoltées à la maturité physiologique. De plus, l’analyse de
la qualité des semences de sorgho produites sur différents sites et selon le même itinéraire
technique a révélé une variabilité intersites de la quantité de matière sèche accumulée, de
la germination et du pourcentage de grains rnks : les valeurs les plus élevées ont été
obtenues dans les zones les plus arrosées. De ce qui précède, ils ont formulé l’hypothèse
selon laquelle “la qualité de la semence de sorgho pourrait être dégradée par des stress
hydriques survenant pendant la période allant de la floraison-fécondation à la maturité
physiologique”.
La présente étude tente de répondre à ce questionnement. Elle rentre dans le cadre des
activités de recherche du laboratoire d’agrophysiologie des semences de I’ISRAKNRA de
Bambey et fait suite à celles réalisées en 1993 (MASSALY et SARA ; MASSALY et
ZENALLAH, 1993) pour l’amélioration de la qualité des semences de sorgho.
Elle est axée sur l’hypothèse suivante :
- l’alimentation hydrique de la plante peut affecter la productivité et la qualité des
semences de sorgho.
-----
Les objectifs poursuivis sont les suivants :
- déterminer et analyser les implications directes de l’alimentation en eau sur la
qualité des semences de sorgho ;
- déterminer le (ou les) stade (s) phénologique (s) pendant lequel (ou lesquels) un
stress hydrique a une incidence directe sur la productivité et la qualité des
semences de sorgho ;
- quantifier le niveau de satisfaction des besoins en eau en dessous duquel un effet
significatif néfaste peut être observé.
Le présent rapport est articulé autour de deux grandes parties :
- une partie consacrée aux généralités sur le sorgho : importance économique du
sorgho au Sénégal, botanique et physiologie ;
- une seconde partie relative à l’expérimentation.
Ière PARTIE : GENERALITES
I/ IMPORTANCE DE LA CULTURE DU SORGHO AU SENEGAL
Selon les statistiques agricoles du Sénégal pour la période allant de 1985 à 1990, le
sorgho occupait une superficie d’environ 130 000 ha avec un rendement moyen de 870
kg/ha. Cependant, cette superficie reste encore faible par rapport à celle occupée par le
mil (900.000 ha).
Les principales régions de production sont par ordre d’importance :
- la région de Kolda
- le Sénégal Oriental
- la région de Kaolack
- et la région de Thiès.
Selon TROUCHE (199 l), dans la vallée du fleuve Sénégal, le sorgho est surtout produit
en culture de décrue dans le “Walo” et en culture irriguée d’hivernage dans les périmètres
aménagés. Sa production sous irrigation dans ces périmètres représente une option de
diversification de la production vivrière et un moyen de limiter le déficit céréalier. Aussi
cette culture de décrue caractérisée par un faible rendement/ha (autour de 500 kg/ha) et
un faible niveau d’intensification occupait en 1989-90 environ 30 000 ha.
Dans les autres zones de production, la culture du sorgho est généralement soumise à un
régime pluviométrique le plus souvent aléatoire aussi bien du point de vue quantitatif que
de la répartition.
D’une manière générale, la production de sorgho au Sénégal se caractérise par un faible
rendement, en raison de contraintes d’ordre variétal, agronomique, pédoclimatique et
socio-économique. La presque totalité de la production est consommée au niveau des
exploitations agricoles. Le sorgho, comme le mil, est une denrée de base pour une partie
de la population sénégalaise.
Il importe cependant, de souligner que dans le cadre de l’amélioration variétale, l’Institut
Sénégalais de Recherches Agricoles (ISRA) a mis au point un certain nombre de variétés
(13) dont 4 hybrides et 9 lignées pures. Ces principales variétés améliorées sont
actuellement vulgarisées dans les régions de production du Sénégal.
II/ BOTANIQUE DU SORGHO
2.1/ ORIGINE ET ESPECE
Le sorgho (Sorghum bicolor, L. Moench) ou “gros mil” est une poacée de la tribu des
andropogonées. S. verticilliflorum est très certainement à l’origine des espèces cultivées.
II est cultivé depuis fort longtemps en Afrique et en Asie, et sa culture s’étend à toutes les
zones tropicales et tempérées.
4
’
Les nombreuses variétés existantes ont fait l’objet de diverses classifications. Selon la
classification de HARLAN et DEWET en 1972, on distingue cinq races principales :
- les guinea
- les caudatum
- les dur-r-a
- les kafn
- les bicolor
Au sein de ‘chacune de ces races, il existe une multitude de variétés traditionnelles ou
améliorées. Au Sénégal, on rencontre :
- les races guinea dont la panicule est lâche et porte des épillets à glumes
généralement baillantes renfermant un grain symétrique : ce sont des sorghos de
grande taille et photosensibles ;
- les durra : leur culture vient en importance après la race guinea. Leur panicule
très compacte est généralement portée par un pédoncule cross& les glumes sont
petites et adhérentes au grain globuleux.
Ces deux races sont généralement exploitées en culture traditionnelle et leur cycle
végétatif peut atteindre 150 jours.
A côté de ces deux races, il existe des variétés améliorées de type caudatum (CE 145-66
par exemple). Elles sont caractérisées par un grain dissymétrique, aplati sur la face
ventrale, bombé sur la face dorsale. La forme de la panicule peut être très variable.
Selon CHANTEREAU et NICOU (199 l), il existe dix races intermédiaires qui présentent
des combinaisons des caractères empruntés à plusieurs races principales.
FIGURE 1 : Les cinq races principales du sorgho (IHarlan, De Vk’et 1972)
(Dessins d’après Snowden, 1936)
Source : Le Sorgho (Chantereau et Nicou, 199 1)
Ed. Maisonnerie & Larose - CTA
Les principales variétés améliorées, vulgarisées dans les différentes régions de production
au Sénégal sont récapitulées dans le tableau ci-après :
TABLEAU 1: PRINCIPALES VARIETES AMELIOREES DE SORGHO
RECOMMANDEES AU SENEGAL (ISRAKNRA BAMBEY, 1987)
d’hivernage
612A X 75-14
85 - 90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée CSF
3 - 4
73 -13
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée
3 - 4
d’hivernage et CSC
73 -14
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée de CSF
3 - 4
CE 151- 262
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée ou pluviale
2,5 - $3
d’hivernage
CE 145 - 66
100
Centre Nord
Culture pluviale
29
d’hivernage
CE 180 - 33
90
Centre Nord
Culture pluviale
2,8
d’hivernage
CE196-7-2
90
Centre Mord
Culture pluviale
23
d’hivernage
F2 - 20
110
Casamance et Centre
Culture pluviale
3
Sud
d’hivernage
SSV3
90-100
Casamance et Centre
Culture pluviale
3- 4
Sud
d’hivernage
ssvs
1 H-120
Casamance et Centre
Culture pluviale
3 - 4
Sud
d’hivernage
CE 145 - 66
100
Casamance et Centre
Culture pluviale
29
C.S. C = Contre Saison Chaude
C.S.F. = Contre Saison Fraîche
2.2/ DESCRIPTION MORPHOLOGIQUE DU SORGHO
Le sorgho comme la plupart des végétaux supérieurs, dispose d’organes lui permettant
d’absorber l’eau et les sels minéraux, et d’assurer les fonctions photosynthétiques pour une
croissance et un développement satisfaisants : c’est une plante autotrophe.
Plusieurs auteurs ont présenté la morphologie du sorgho et la description faite par HOUSE
(1987) semble la plus appropriée à notre étude..
--
7
* Racines
Le système racinaire du sorgho est très développé et muni de nombreux poils radiculaires
(presque 2 fois plus que le maïs). Au mom.ent de la germination, apparaît la racine
primaire ou embryonnaire. Plusieurs racines de ce type se développent. Celles-ci sont peu
ou pas du tout ramifiées. Les racines secondaires se forment à partir des premiers noeuds ;
ce sont ces racines qui, en se développant, constituent le système racinaire fasciculé
abondant de la plante. Par la suite, les racines primaires meurent. Des racines adventives
apparaissent plus tard sur les noeuds inférieurs et peuvent être nombreuses. Ces racines ne
sont pas fonctionnelles quant à l’alimentation en eau et en éléments minéraux : on les
appelle souvent des racines d’ancrage permettant à la plante de résister à la verse.
Les sorghos cultivés sont, ou non, rhizomateux, ou très faiblement rhizomateux. Ils sont
annuels ou faiblement pérennes. Le système racinaire, toutefois, persiste assez pour
permettre le développement de rejetons à partir de bourgeons adventifs situés à la base de
la tige-mère.
Suivant les variétés et les conditions physiques du sol, le système racinaire du sorgho peut
atteindre 110 à 130 cm de profondeur (CHOPART, 1980) et selon LABARE, (1991) la
vitesse de croissance peut aller de 1,4 à 2 cm/jour une semaine après le semis.
* Tke
La tige ou chaume est constituée de séries de noeuds alternant avec des entre-noeuds. Elle
est grêle à très robuste, mesurant de 0,5 cm à 5 cm de diamètre près de la base,
s’amincissant vers l’extrémité terminale et ayant une longueur de 0,5 à 4-5 m. Elle est
rigide avec un cortex, ou une écorce, dur et une moelle plus molle. Les faisceaux
vasculaires sont répartis dans la tige mais ils sont plus concentrés dans la région
périphérique où ils sont si rapprochés les uns des autres qu’ils forment presque un anneau
continu. Les faisceaux vasculaires dans la zone centrale de la tige sont plus gros que ceux
de la périphérie. Les faisceaux du centre se ramifient pour former les plus petites veines
dans le limbe foliaire. La moelle peut être sucrée ou insipide, juteuse ou sèche. Dans les
vieilles tiges, la moelle peut se fragmenter, en particulier si elle est sèche.
Le noeud se présente comme un anneau à la base de la gaine foliaire : c’est le point où la
feuille s’attache à la tige. Il y a à cet endroit une anastomose complexe des faisceaux
vasculaires de la tige vers ceux de la feuille. Un bourgeon se forme à chaque noeud,
excepté au noeud correspondant à la feuille paniculaire. Sur les noeuds supérieurs des
ramifications apparaissent et peuvent donner des panicules de petite dimension.
L’importance du tallage varie suivant les races et les variétés. Dans les conditions d’une
bonne alimentation hydrique, le nombre de talles peut aller jusqu’à 10.
8
ç
* Feuilles
Les feuilles sont distribuées de façon variable le long de la tige chez le sorgho. Chez
certains types, elles sont concentrées près de la base. Elles sont plus ou moins
uniformément disposées chez d’autres. La longueur des feuilles peut atteindre 1 m et plus,
pour 10 à 15 cm de largeur. Leur nombre varie grandement suivant les plants. Chez les
plants bien adaptés, il y a ordinairement de 14 à 17 feuilles, ce nombre pouvant atteindre
30 chez les plants moins adaptés.
Les feuilles naissent le long de la tige en alternant sur deux lignes et se composent d’une
gaine et d’un limbe.
La nervure médiane est saillante, verdâtre ou blanchâtre, aplatie ou légèrement concave sur
la face supérieure et convexe sur la face inférieure. Il existe une courte ligule
membraneuse (1 à 3 mm) à la jonction du limbe avec la gaine.
Selon CHANTEREAU et NICOU (1991), certaines variétés de sorgho ont des poils de
taille microscopique sur la face inférieure des feuilles. Ce sont des trichromes. Leur
présence est intéressante car elle est associée à la résistance des jeunes plantes, à la
mouche du pied : Atherigona soccata.
* Panicule
L’inflorescence est une panicule qui peut être courte et compacte ou bien lâche et ouverte :
de 4 à 25 cm ou plus de long sur 2 à 20 cm ou plus de large. L’axe centrale de la particule
ou rachis peut se trouver complètement masque par la densité des branches secondaires et
tertiaires de la panicule ou être complètement exposé.
Le rachis est très variable morphologiquement: : de long et mince à trapu et robuste. Un
certain nombre de branches secondaires prend naissance à chaque noeud. Chacune peut
varier en longueur, étant trapue ou grêle, rigide ou souple, velue ou quasi glabre, ramifiée
près de sa base (branches tertiaires) ou non jusqu’au voisinage du sommet.
La particule croît ordinairement de manière verticale au sommet de la tige, mais peut aussi
se recourber. C’est une caractéristique de certaines races de sorgho.
Les sorghos sauvages ont des panicules plutôt lâches aux branches étalées. Les panicules
sont souvent grandes et de forme pyramidale.
La ramification ultime des branches secondaires ou tertiaires, est un racème qui consiste
toujours en un ou plusieurs épillets. Un épillet est toujours sessile et l’autre pédicellé à
l’exception de l’épillet terminal qui est sessile et flanqué de deux épillets pédicellés.
Chaque épillet est constitué dune paire de glumes et de glumelles. L’épillet a deux pistils
et trois étamines.
9
I
* Graines
La graine de sorgho est un caryopse composé de trois parties principales :
- l’enveloppe qui constitue le péricarpe ;
- le tissu de réserve ou albumen encore appelé endosperme ;
- et l’embryon.
Entre le péricarpe et l’endosperme peut se trouver une couche hautement pigmenté, de
couleur rouge foncé ou brun foncé (HOUSE,, 1987), appelé testa. Sa présence ou son
absence constitue une caractéristique variétale. Riche en composés tanniques, elle paraît
conférer des qualités de résistance aux moisissures des graines qui en sont pourvues.
L’albumen du sorgho présente à l’extérieur une couche périphérique de cellules riches en
vitamines, protéines et huile : c’est la couche d’aleurone. Sous cette première assise
cellulaire se trouve l’albumen corné, vitreux, caractérisé par l’existence de granules
d’amidon. Vient ensuite l’albumen interne, farineux où les granules d’amidon sont insérés
dans une matrice protéique peu importante avec de nombreuses lacunes.
L’emplacement de l’embryon ou scutelhun se marque sur le grain sur une longueur allant
de la moitié aux 2/3 de la longueur, par une trace elliptique à elliptique-oblongue, concave
ou plate, rarement convexe. Le hile est situé à la base de la graine sur le côté opposé à
celui de yembryon. Le hile passe fréquemment au noir au moment de la maturité
physiologique (HOUSE, 1987).
On évalue souvent le poids du caryopse avec: des échantillons de 1000 graines. Il rend
compte à la fois des données culturales et variétales de la plante.
Les caractéristiques morphologiques du grain à maturité complète sont les suivantes
(HOUSE, 1987).
- longueur = 3,5 à 5 mm
- largeur
= 2,5 à 4,5 mm
- poids de 1000 grains = 60 à 85 grammes.
--
-111111
10
*
CARYOFSE
FI(‘IiRE: 2 : Schéma du grain et morphologie du plant dc sorgho.
-’
Source : Le sorgho (CHANTEREAU et NICOI.:. 199 1)
Ed. Maisonneuve & La1 ose CTA
---
11
’
III/ PHYSIOLOGIE DU SORGHO
3.11 CROISSANCE ET DEVELOPPEMENT
On considère généralement trois phases dans le cycle de développement du sorgho:
- la phase végétative : de la germination à l’initiation florale ;
- la phase reproductive : de l’initiation florale à la pollinisation ;
- et la phase de maturation : de la pollinisation à la maturité complète.
a/ Phase végétative
La phase végétative débute par la germination de la graine et l’émergence d’une jeune
plantule. La germination correspond au passa.ge de l’état de vie ralentie à l’état de vie
active. Les réserves qui, jusque là assuraient le métabolisme résiduel de l’embryon, vont
être transformées pour assurer la croissance de la plantule. Différentes définitions de la
germination sont données selon qu’il s’agisse du physiologiste ou du technologiste des
semences.
Selon MASSALY (1985) la germination est définie comme l’émergence et le
développement, à partir de l’embryon, des structures essentielles qui, pour le type de
semence en question, sont indicatives de l’aptitude à produire une plantule normale en
conditions favorables.
Une bonne graine de sorgho semée dans un sol humide s’imbibe d’eau et gonfle. La
germination se produit rapidement et le coléoptile apparaît au bout de 3 à 4 jours lorsque la
température du sol est de 20 O C ou plus (CHANTEREAU et NICOU, 1991). La durée de
l’apparition du coléoptile peut être plus longue lorsque les températures sont basses
(inférieures à 20 O C).
Une première feuille perce l’extrémité du coléoptile et l’émission des feuilles suivantes se
fait très rapidement.
Parallèlement, la croissance racinaire est active, caractérisée par le développement d’une
racine séminale unique puis par celui des racines adventives 3 à 7 jours après l’émergence
du plant (CHANTEREAU et NICOU, 1991 ; HOUSE, 1987 ; CHOPART, 1980). La jeune
plantule vit durant cette période sur les éléments nutritifs stockés dans l’endosperme ; ces
réserves s’épuisent au bout de 10 jours (HOUSE, 1987).
Des études récentes (MASSALY et ZENALILAH, 1993) ont montré cependant que le
développement normal de la plantule est influencé par la conjonction des facteurs de la
taille et de la densité des graines semées. Les grosses graines denses ont montré un
pourcentage de levée avec un taux de survie des plantules supérieur à celui de petites
graines légères. Dès lors, pour assurer un dévleloppement végétatif satisfaisant, il importe
de disposer de semences de qualité, facteur d’un bon rendement, toutes autres conditions
de croissance étant à leur optimum.
12
’
Bourgeon végétatif
Bourgeons végétatif et floral.
F e u i l l e d e s o r g h o .
1
Section longitudinale d’un embryon
16jours a p r è s l a f é c o n d a t i o n : ( A ) Coiéoptile,
(B) Coléorhize, (P) Plumule. (R) Radicule.
FIGURE 3 : Bourgeons végétatif et floral, feuille de sor4lo
a et sectiori IonCitudinalC
c
d’un
emhyon 16 jours après la fécondation.
Source : Manuel pour la sélection du sorgho (L.R. l-louse. 1%7!.
13
L
La plante devenue donc entièrement autotrophe absorbe l’eau et les sels minéraux grâce à
son système racinaire puissant, surtout dans les premiers 30 cm du sol. Une intense
croissance végétative commence.
Grâce à un fonctionnement photosynthétique de type C4, le sorgho a un taux de
production de matière sèche élevée, relativement aux quantités d’eau absorbées. En effet,
les plantes en C4 héliophiles ne présentent pas de plateau de saturation de l’activité
photosynthétique pour les forts éclairements (MAÏS et MADERNI, 1992).
Le tallage commence 15 jours environ après le semis, mais il est limité dans le temps par
un mécanisme physiologique interne.
L’initiation florale se produit généralement lorsque la plante est haute de 50 à 60 cm. Le
développement végétatif se poursuit et peut être important. Il est uniquement assuré par la
croissance cellulaire complétée par la photopériodicité.
La température optimale pour la croissance végétative se situe le plus souvent vers 33” à
34” C (CHANTEREAIJ et NICOU, 1991).
La phase végétative du sorgho dure 30 à 40 jours.
b/ Phase reproductive
Cette phase démarre avec l’initiation florale et finit par la pollinisation. L’apparition de
l’inflorescence est précédée par un gonflement de la gaine de la dernière feuille. En 6 ou
10 jours, par croissance du pédoncule, la panicule se dégage : c’est la fin de la phase de
montaison.
La floraison débute par le sommet de la panicule en descendant très régulièrement. Elle
intervient généralement lorsque la particule s’est complètement déployée. Active juste
avant le lever du soleil et en début de matinée, la floraison a une durée moyenne dune
semaine.
Cette phase marque un profond changement dans la physiologie de la plante. Le sorgho est
une plante de jours courts. Sa floraison est induite dans un cycle de 24 heures lorsque la
durée de la période diurne est inférieure à une valeur critique (seuil photopériodique des
variétés tropicales : entre 12 et 13 heures).
L’épillet prêt à fleurir voit ses glumes s’ouvrir. Les stigmates se dégagent en premier puis,
un à deux jours plus tard, les anthères apparaissent. Si le temps est sec, leur déhiscence
intervient pratiquement en même temps. Ce sont essentiellement les stigmates de la partie
supérieure de la panicule, exposés avant les premières libérations de pollen, qui expliquent
un certain pourcentage de pollinisation croisée chez le sorgho nortnalernent considéré
comme une plante autogame. La pollinisation a lieu le matin après disparition de la rosée.
1 4
La viabilité du pollen est courte, de l’ordre de 2 à 4 heures. Par contre la période de
réceptivité des stigmates est beaucoup plus longue, elle commence un peu avant leur
libération des glumes pour s’achever plusieurs jours après.
Lorsque le pollen arrive sur le stigmate, il germe et développe le tube pollinique, lequel
croît à l’intérieur du style et aboutit au sac embryonnaire en passant par le micropyle. Le
noyau du tube dégénère rapidement, cependant, deux noyaux spermatiques du pollen
entrent dans le sac embryonnaire. L’un deux féconde les deux noyaux polaires haploïdes et
donne naissance au zygote accessoire, l’autre féconde l’oeuf et donne naissance au zygote
principal. Ce processus est connu sous le nom de double fécondation laquelle est
spécifique aux angiospermes.
c/ Phase de maturation
Après les phases de pollinisation et de fécondation, le zygote formé par la fusion d’un
gamétre et de l’oeuf va croître et se développer en un axe embryonnaire lequel cesse sa
croissance lorsque la déshydratation atteint un certain seuil.
Le développement du grain, c’est-à-dire son remplissage commence juste après la
pollinisation. La durée de remplissage complet varie de 30 à 50 jours environ selon le
cycle des variétés et les facteurs climatiques. Ce sont essentiellement les feuilles
supérieures de la plante qui, par leur activité photosynthétique, assurent l’accumulation de
réserves.
En cas de sécheresse, on pense que la matière carbonée constitutive des tiges est mise à
contribution pour l’alimentation du grain. Ce phénomène favorise l’affaiblissement de la
base du pied, révélé par la verse et des attaques de Macrophomina phaseolina (pourriture
charbonneuse du pied).
Le grain de sorgho passe par les stades laiteux puis pâteux avant d’arriver à maturité
physiologique caractérisée par l’apparition d’un point noir à sa base dans la région du hile.
Son poids est alors maximum avec un taux d’humidité se situant autour de 30 %.
Des études récentes conduites par le service d’agrophysiologie des semences de I’ISRA
(MASSALY et SAKA, 1993) concernant plusieurs variétés cultivées au Sénégal
confirment cette thèse. En effet, ces études ont montré que la maturité physiologique est
atteinte entre 24 et 26 jours après 50 % anthèse. Les différentes variables étudiées suivent
une croissance exponentielle jusqu’à maturité physiologique après laquelle démarre un
processus de dégradation de la graine :
- la teneur en eau peut être supérieure a 80 % juste après la fécondation : elle
décroît jusqu’à une valeur de 10 à 12 % ;
- le taux de germination est maximal à la maturité physiologique de même que le
poids sec de 100 graines (MS) et leur taille.
‘”
1 5
Selon DELOUCHE (1973) la détérioration de la semence est accompagnée d’une
séquence de manifestations morphologiques et physiologiques :
- l’enveloppe devient très perméable et l’imbibition crée des dommages à la graine ;
- il y a un ralentissement de la synthèse de l’énergie entraînant une faible vigueur
de la plante ;
- la respiration devient moins effrciente ;
- le taux de germination des graines diminue ;
- on note un retard dans la croissance et le développement des plantes ;
- le pourcentage élevé de plantules anormales ;
- la réduction de l’uniformité des plantes.
En définitive, la détérioration de la graine aboutit inéluctablement à des semences de
mauvaise qualité. Selon MASSALY, cette détérioration s’avère progressive, irréversible et
inéxorable. Elle peut être ralentie mais jamais arrêtée avec pour résultat final soit la baisse
de rendement avec perte de qualité, soit tout simplement la mort de la graine.
A la récolte, la composition du grain en éléments organiques et minéraux varie selon les
cultivais.
3.2/ EXIGENCES ECOLOGIQUES
a/ Facteurs climatiques
Le sorgho est une plante tropicale qui s’adapte à de nombreux milieux. C’est la céréale
principale des zones recevant entre 800 et 1000 mm de pluie par an.
Les besoins en eau du sorgho varient dans une fourchette de 350 mm à 750 mm en
fonction :
- de la longueur du cycle ;
- de la masse du couvert végétal : grosseur des tiges et surface foliaire ;
- de la demande évaporative (CHANTEREAU et NICOU, 1991).
Pour assurer un rendement maximum du sorgho, il faut que la plante puisse consommer de
façon régulière 400 mm pour un cycle court, 700 mm pour un cycle long.
1 6
Mais compte tenu des différentes pertes par percolation, ruissellement, évaporation, des
possibilités réelles d’absorption du système racinaire du sorgho et de la capacité de
rétention du sol, l’offre en eau due aux précipitations doit être supérieure d’au moins 30 à
40 % aux besoins de la plante.
Il faut donc une pluviométrie bien répartie située entre 500 et 600 mm pour une variété de
cycle court, 650 à 800 mm pour une variété cie cycle moyen, 950 à 1100 mm pour une
variété de cycle long si l’on veut assurer le rendement optimal dans des conditions de
bonne fertilité des sols.
Les besoins en eau du sorgho augmentent Pend!ant le cycle pour atteindre un maximum à la
floraison (environ 6 à 7 mm/Jour).
Le sorgho craint cependant l’excès d’eau. De même une période trop pluvieuse pendant la
maturation peut réduire la qualité de la production.
La croissance du sorgho est réduite lorsque la température ambiante est inférieure à 20” C.
L’opti.mum de croissance se situe vers 33”-34” C, avec une humidité maximale du sol. Le
développement floral et la formation des grains se déroulent normalement jusqu’à 40-43”
C. La fécondation est réduite au-delà de 40” C.
La sensibilité du sorgho au photopériodisme est surtout marquée chez les variétés tardives.
b/ Facteurs édaphiques
Le sorgho est cultivé sur des sols variés mais exige une teneur minimale de 6 % en argile,
la meilleure situation étant celle d’un sol sablo-argileux, profond, bien drainé, avec un pH
voisin de 6-7. Le sorgho présente une meilleure tolérance que le maïs au sel et à
l’aluminium (GRANES et CARON, 1993).
Le problème central de notre zone d’étude étant l’alimentation en eau et en sels minéraux,
liés aux caractéristiques physico-chimiques des sols, nous aborderons de façon plus
détaillée les aspects physiologiques.
3.3/ MECANISMES PHYSIOLOGIQUES D’ALIMENTATION EN EAU
ET EN SELS MINERAUX, ET REACTIONS DU SORGHO A UN
STRESS HYDRIQUE
a/ L’eau dans le sol
Le sol et l’eau constituent les ressources fondamentales de notre agriculture. Or dans les
pays sahéliens, elles sont devenues d’importants facteurs limitants de la production
agricole en général. La plante, pour se développer convenablement, a besoin d’un sol d’une
composition granulométrique équilibrée et ayant des propriétés physiques et chimiques
satisfaisantes. Un sol qui contient des quantités requises d’éléments nécessaires à la
nutrition des plantes peut être considéré comme chimiquement fertile. Quoique essentielle,
cette fertilité ne garantit pas par elle-même la réussite des cultures (HILLEL, 1988).
17
La valeur d’un sol, en tant que milieu adapte à la croissance végétale, ne dépend pas
seulement de la présence et de la quantité d’éléments nutritifs chimiques mais aussi de
l’état et du mouvement de l’eau et de l’air ainsi que des propriétés chimiques et du régime
thermique du sol. En effet, l’eau de pluie ou d’irrigation est soumise à plusieurs forces dans
le sol à partir desquelles est défi le potentiel de l’eau dans le sol. Thermodynamiquement,
selon ASLYNG et al. (1963) cité par HILLEL, le potentiel total de l’eau du sol est défini
comme étant la quantité de travail requise par quantité unitaire d’eau pure pour transporter
réversiblement et à température constante une quantité infinitésimale d’eau à partir d’un
bassin d’eau pure à une altitude donnée et à la pression atmosphérique jusqu’à l’eau du sol
(au point considéré).
Ce potentiel permet de mieux appréhender les différentes formes de conservation de l’eau
du sol. Ces formes (ou états) définissent la disponibilité de l’eau pour la plante. En effet,
une fraction de l’eau de pluie ou d’irrigation est disponible pour le végétal : c’est la réserve
utile (RU) d.éftie comme étant la quantité d’eau contenue dans la tranche de sol explorée
par les racines, entre le point de ressuyage et le point de flétrissement. L’autre fraction est
de l’eau non utilisable par la plante : elle est fortement liée aux particules solides du sol.
Aussi. pour augmenter la capacité de rétention de nos sols généralement de type
ferrugineux tropicaux et faciliter l’alimentation hydrique du sorgho, faut-il appliquer des
techniques additionnelles d’économie d’eau.
Les techniques de préparation du sol ont pour objectif de permettre un bon démarrage de la
culture et un développement satisfaisant. Le labour à plat améliore en particulier
l’infiltration de l’eau dans le sol en début de cycle et il facilite l’utilisation de cette eau par
la plante grâce à son action sur le système racinaire du sorgho.
Le gain de rendement obtenu grâce au labour s’élève en moyenne à 30 % par rapport à une
préparation traditionnelle, mais il peut varier de 20 à 50 % (CHANTEREAU et NICOU,
1991).
b/ Alimentation en eau et en sels minékaux
La production de matière sèche par la plante est fonction de la quantité d’eau et de sels
minéraux absorbée. Cette absorption dépend de facteurs externes et internes notamment
les facteurs climatiques du moment (ETP par exemple) et du patrimoine génétique du
végétal dont les besoins en eau et en sels minéraux sont très variables au cours de son
cycle de développement. Elle est régie par des mécanismes physiologiques très complexes
liés à la fois :
- à la quantité d’eau disponible dans le sol (RU) ;
- à la demande évaporative du climat (ETP) ;
- au stade phénologique de la plante ;
- à la richesse du sol en sels minéraux, déterminant ainsi la possibilité d’absorption
par la plante de ces éléments.
1 8
Les mécanismes d’absorption de l’eau et des sols minéraux sont deux mécanismes
indépendants :
- l’absorption de l’eau par la plante est surtout un phénomène passif donc purement
physique ;
- celle des éléments minéraux est un phdnomène actif donc d’origine biologique.
En effet, les ions ne passent à travers les membranes cytoplasmiques que grâce à
des mécanismes réclamant de l’énergie donc de l’oxygène et une certaine
température. Ces mécanismes mettent en oeuvre des protéines enveloppées dans
les membranes cytoplasmiques. Elles agissent comme de “petites pompes”
aspirantes et refoulantes, obligeant certains ions à pénétrer, en rejetant d’autres
avec une intensité variable (SOLTNER., 1992). L’absorption des éléments
minéraux est sélective.
Bien qu’étant deux mécanismes indépendants,, l’absorption de l’eau détermine pour une
large part, celle des éléments minéraux. La première est favorisée par un système racinaire
dense et profond : son développement est un facteur important de réussite de la culture.
Par la suite, grâce à la photosynthèse, des métabolites sont formés. Ils suivent un transit
vertical pour alimenter les organes souterrains et aériens. Cela se traduit par une croissance
et un développement harmonieux de la plante, toutes autres conditions et facteurs de
croissance étant à leur optimum. Pour cela, la nutrition des plantes nécessite donc des
mouvements d’ions minéraux et d’eau vers le:s surfaces absorbantes des racines et une
bonne colonisation dues01 par ces dernières (CALLOT et al., 1983). Selon ces mêmes
auteurs, des expériences ont montré qu’avec une bonne alimentation hydrique, des cultures
comme le tournesol, le ray grass, la fétuque, la luzerne ont une production de matière
sèche plus élevée qu’en période de sécheresse. Il en est de même pour les quantités
d’éléments minéraux absorbés.
Pour la fertilisation minérale du sorgho, des expériences ont montré que le pivot de la
fumure est l’azote (N) : pour la production de 100 kg de grains, 3,5 kg d’azote sont
mobilisés dont 50 % dans le grain (CHANTEREAU et NICOU, 1991). Cependant, l’azote
n’est complètement valorisé que si les quantités de phosphore disponible pour la plante
sont suffisantes et cela dépend de la richesse du sol en cet élément. C’est ainsi qu’on
considère que toute fertilisation minérale du So:rgho doit être à base d’engrais binaire NP.
Par ailleurs, des études ont montré que 1’efGence de l’utilisation de l’eau par la plante
dépend du niveau d’alimentation en azote du sorgho. Il ne faut cependant pas se limiter sur
ces deux éléments pour la culture du sorgho. Il importe surtout d’avoir un sol équilibré
pour éviter que certains éléments nutritifs deviennent des facteurs limitants à cause des
antagonismes possibles.
En conséquence, selon OKEN et WENDT, l’augmentation de la production agricole (celle
de sorgho particulièrement) et sa stabilité en zone sahélienne passent forcément par une
connaissance approfondie de la chimie et de la fertilité des sols de la région.
19
cl Conditions hydriques et production de matière sèche (MS)
La production de matière sèche d’un végétal est fortement liée à la quantité d’eau
consommée (ETR) durant chaque stade de son cycle de développement. Elle est fonction
des facteurs et conditions de croissance (éclairement, température, etc.) qui peuvent agir de
manière positive ou négative selon leur niveau, sur la production de matière sèche.
Quoique fondamentale, l’alimentation hydrique n’est pas la seule fonction physiologique à
expliquer la production de matière végétale. Celle-ci est le résultat des intéractions de la
photosynthèse, la transpiration, la nutrition minérale, la respiration en plus de l’absorption
de l’eau. Aucune de ces fonctions physiologiques ne peut être prise isolément pour
expliquer la production végétale.
Cependant, la production de matière sèche dépend étroitement des conditions
d’alimentation hydrique. Lorsque celles-ci sont limitantes, la plante peut mettre en place
des mécanismes d’adaptation à la contrainte hydrique. Une classification de ces différents
mécanismes est proposée par MAY et MILTHORPE (1962) ; TURNER (1979, 1986) ;
JONES et a1 (198 1) : l’esquive, l’évitement et la tolérance.
Selon BLUM (1984) le sorgho peut avoir les mêmes comportements face à une
sécheresse:
* l’esquive à la sécheresse permet à la plante de ne pas subir directement de
contraintes hydriques en réalisant son cycle en dehors des périodes sèches. Elle
est effective principalement lorsque le stress hydrique survient au cours de la
dernière moitié de la phase de croissance. Dans ces conditions, les génotypes de
sorgho précoces ont un avantage par rapport aux génotypes tardifs car ils ont une
surface foliaire plus réduite, une moindre utilisation de l’eau et un rapport densité-
longueur de racines par unité de surface foliaire plus élevé.
* l’évitement à la déshydratation consiste, pour la plante, à maintenir un état
hydrique interne satisfaisant en présence dune contrainte hydrique externe.
* la tolérance à la déshydratation permet à la plante d’assurer normalement ses
fonctions physiologiques malgré une dégradation de son état hydrique interne
consécutive à la contrainte hydrique externe.
Généralement donc, face un déficit hydrique du sol, les activités physiologiques de la
plante sont réduites et peuvent être nulles si cette contrainte dure longtemps. La
photosynthèse, la transpiration, la respiration de même que l’absorption d’eau diminuent
très sensiblement. Il s’en suit une baisse de la production de matière sèche. L’importance
des implications négatives du stress hydrique varie suivant la phase végétative au cours de
laquelle survient la contrainte.
20
La production d’une certaine quantité de matikre sèche nécessite l’évapotranspiration de
quantités d’eau variables selon la demande climatique. Le coefficient transpiratoire (C.T.)
en est l’indicateur. Il est défin comme la quantité d’eau consommée pour fabriquer une
unité de poids de matière sèche (CT = ETR/MS). Le rapport inverse (MS/ETR) mesure
l’effcience de l’eau. Le CT donne seulernent une indication sur les conditions
évapotranspiratoires au cours de l’élaboration de la matière végétale (VILAIN, 1993). Il
dépend de la culture et de la demande climatique (ETP) qui conditionne l’ETR. Lorsque la
valeur de ETR est proche ou égale ETM, on admet que la plante ne subit pas de stress
hydrique et qu’elle élabore davantage de matière sèche.
En conditions hydriques excédentaires, cas très rares voire inexistants dans les pays du
Sahel, les réactions des plantes dépendent de plusieurs facteurs :
- durée de la présence de l’eau ;
- espèces cultivées ;
- stade phénologique au moment où l’excès d’eau se manifeste ;
- conditions du milieu : les effets sont d’autant plus marqués que l’activité
physiologique générale et la transpiration sont élevées (VILAIN, 1987).
d/ Alimentation minérale et production de matière sèche
Les besoins en éléments minéraux varient suivant les espèces, les variétés et leur stade
phénologique. Ils sont généralement déterminés par l’analyse de la matière sèche totale
d’une plante (ou par l’analyse foliaire le plus souvent). Cette analyse permet de quantifier
les différents éléments présents et de prévoir pour un type de sol donné les doses d’engrais
minéral à apporter pour compenser les exportations des plantes.
Le niveau de satisfaction de ces besoins minéraux peut contribuer à expliquer une
production végétale donnée, connaissant le r6le important des éléments nutritifs dans le
métabolisme de la plante.
Ces éléments sont classés, d’un point de vue agronomique, suivant leur importance
quantitative et leur rôle. On distingue :
- les éléments majeurs : N, P, K ;
- les éléments secondaires : Ca, Mg, S ;
- les oligo-éléments : Fe, Mn, Zn, CU, Mo, CO (VILAIN, 1993).
2 1
d-l/ Les éléments majeurs
* L’azote, du fait de son rôle essentiel dans la constitution des noyaux cellulaires de la
chlorophylle, etc., existe dans la plante en quantité importante surtout dans les tissus
jeunes et dans certains organes de réserve. La Imatière sèche renferme de 1 à 5 % d’azote
total.
L’absorption de l’azote sera donc surtout marqué au début de la végétation et pendant la
période de croissance active. Ensuite, le rythme se ralentit. Ce rôle essentiel fait que l’azote
est, la plupart du temps, le facteur déterminant du rendement. Il agit surtout en augmentant
le volume des organes végétatifs, la quantité, de chlorophylle, donc la photosynthèse
(DIEIIL, 1975). Dans les graines, la proportion d’azote insoluble augmente lorsqu’on
s’approche de la maturité. Certaines expériences sur le sorgho (GIGOU, 1976 ;
ARRIVETS, 1976 ; JACQUINOT, 1964) citées par PIERI (1989) montrent que pour une
(1) tonne de produit récolté, 13 à 16,5 kg/ha d’azote sont exportés par les grains.
Cependant, l’utilisation de l’azote doit être faite de manière rationnelle pour éviter un excès
ou une carence. Selon le cas, le rendement en grains peut baisser.
* Le phosphore existe, dans les plantes cultivées, en quantité assez minime : 0,2 à 0,9% de
la matière sèche (BERTRAND, 1949 cité par DIEHL). L’absorption du phosphore (P205)
par la plante se fait à l’état de phosphates minéraux solubles existants à très faible
concentration dans les solutions du sol. Elle est très rapide au début de la végétation et il
est nécessaire qu’à ce moment, la plante dispose d’un minimum de phosphates solubles.
L’action favorable de P205 sur le développem.ent du système racinaire a été montré dès
1843 par LAWES et GILBERT et elle peut avoir des répercussions importantes sur la suite
du développement (DIEHL, 1975).
Cet auteur souligne qu’au cours de la croissance, l’acide phosphorique semble jouer un rôle
de régulateur et compense, dans une certaine mesure, les effets d’un excès d’azote.De
nombreuses expériences ont illustré l’accélération de la maturité sous l’influence d’une
alimentation phosphatée convenable. BURGEVIN a montré, en particulier, que la
formation de la matière sèche se faisait plus rapidement en présence d’une quantité
suffisante de P205 (DIEHL, 1975).
Le phosphore s’accumule surtout dans les grains.
* La teneur en potassium est assez variable ; la matière sèche en renferme de 0,3 à 0,5 %.
Il exerce au sein du métabolisme général un rôle d’activateur en maintenant l’équilibre des
anions’ et des cations, et en assurant l’hydratation des colloïdes. Son intervention dans
l’économie d’eau est importante. D’une part, avec d’autres constituants, il en règle
l’absorption et d’autre part, il contrôle la transpiration en augmentant la rapidité d’ouverture
ou de fermeture des stomates (VILAIN, 1993).
d-2/ Les éléments secondaires
* La teneur en calcium est assez variable. Les plantes en renferment d’autant plus
qu’elles contiennent moins de potassium. Le calctim présente des similitudes avec Ie
potassium mais s’en distingue nettement par sa faible mobilité. L’absorption de calcium
est passive.
22
* La teneur en magnésium est souvent proche de 1 %. La chlorophylle, riche en
magnésium, renferme 5 à 15 % du magnésium total de la plante. Les caractéristiques du
magnésium sont voisines de celles du calcium et du potassium. Le magnésium stimule la
nutrition phosphatée.
* Le soufre est absorbé par la plante à l’iitat de sulfates. Son rôle est à peu près
semblable à celui du phosphore. Le soufre et l’azote sont liés du point de vue
physiologique dans la constitution de certains protides. Les besoins de la plante en soufre
croissent en fonction des apports d’azote.
d-3/ Les oligo-éléments
Parmi les éléments minéraux présents chez les végétaux à l’état de traces, certains sont
indispensables. Sept oligo-éléments sont aujourd’hui reconnus comme tels : le fer, le
cuivre, le molybdène, le cobalt, le manganèse, le zinc et le bore. Leurs rôles sont
essentiellement métaboliques ; ils entrent comme cofacteur dans la constitution des
enzymes ou participent à leur fonctionnement.
Tous ces éléments minéraux sont interdépendants. Leur assimilation par la plante participe
entre autres facteurs et conditions de croissance, à l’élaboration de la matière sèche qui
détermine pour une large part le rendement et la qualité du produit récolté.
23
b
2 e P A R T I E : E X P E R I M E N T A T I O N
11 MATERIELS ET METHODES
l-l/ MATERIEL VEGETAL
La variété CE 145-66 utilisée dans cette expérimentation est exploitée en culture pluviale
d’hivernage entre 500 et 700 mm de pluie. Elle est obtenue à l’ISRA-CNRA de Bambey en
1980, tirée du croisement 68-19 (IS 2220) x .Nagawhite (écotype du Ghana). C’est une
variété de type Caudatum.
Le cycle végétatif (semis-maturité) est de 100 jours ; le cycle semis-épiaison varie de 65 à
70 jours (semis en juillet).
La CE 145-66 est légèrement photosensible. La hauteur moyenne de la plante est de 180-
200 cm.
L’albumen du grain est blanc. Le poids de 1000 grains est de 20-25 grammes avec une
teneur en tanin de 0,109 % matière sèche et une teneur en protéines de 12,4 % matière
sèche.
Rendement en milieu contrôlé :
- moyen : 2,9 T/ha
- maximum : 5,4 Tka
l-2/ METHODES
a/ Site expérimental
L’expérimentation est conduite à l’ISRA/CNRA de Bambey, situé à 14”42’ latitude Nord et
16”28’ longitude Ouest.
Le climat de la localité est caractéristique de la zone soudano-sahélienne avec une courte
saison des pluies (mi-juin à mi-octobre) à distribution pluviométrique monomodale dont Ie
pic se situe entre Août et Septembre (MARONE, 1994). La pluviométrie moyenne sur les
12 dernières années (1983-1994) est de 451.4 mm avec 318 mm relevés en 1983, année la
plus sèche et 806 mm en 1989, année le plus humide.
Les températures moyennes de la période sont comprises entre 24°C et 29”5C. La durée
d’insolation moyenne est égale à 272 heures et l’humidité relative moyenne varie entre 3 I,5
% et 79,l % (ISRAKNRA Bambey, 1995).
24
L’expérimentation a été conduite au cours de la saison chaude (Avril-Juin) 1995. Elle s’est
poursuivie jusqu’à la fm du mois de juillet du fa.it de la légère photosensibilité de la variété
CE 145- 66. Les cultures sont installées en pots sous abri et maintenues dans les
Condit:ions ambiantes. Les pots ont la forme d’un tronc de cône circulaire droit. Le
diamètre du grand cercle est de 0,30 m, la hauteur de 0,27 m, la longueur du coté 0,26 m.
Le fond du pot est troué. Le sol (16 Kg de poids sec par pot) est de type deck-dior (argilo-
sableux) avec une capacité de rétention proche de 130 mm/m.
b/ Dispositif expérimentai et traiteme@
C’est un dispositif complètement randomisé comportant 4 traitements et 16 répétitions (au
départ) :
- traitement témoin (T) non stressé ;
- stressé en phase d’initiation florale (SI) ;
- stressé en phase de gonflement (SI) ;
- stressé en phase de floraison - remplissage des grains (S3)
Le témoin maintient le contenu en eau du micro-lysimètre à 80 % de la réserve utile
maximale (RUm) jusqu’à la fin de l’expérimentation. Le traitement stressé (SI, S2 ou S3)
maintient le contenu en eau à 30 % de la RUm.
La RUm est le contenu en eau maximal du micro-lysimètre correspondant au poids de l’eau
après humectation complète et ressuyage de 24 heures.
Le premier stress hydrique (SI) est appliquée 29 jours après semis (Jas) , le deuxième (S2)
au 73ème jas et le dernier (S3) au 91ème jas.
La durée de chaque stress est de 10 jours. L’application du 2ème stress hydrique a été
perturbée par une pluie (23 juin 1995) 3 jour!; après son démarrage. Pour obtenir les 10
jours effectifs de stress, un écran (bâche) a été: installé sur l’abri à partir de cette date (76
jas). Cet écran est maintenu jusqu’à la récolte.
c/ Technique de culture
Pour assurer une bonne levée, plus de 10 graines par pots ont été semés (écartement 0,s m
x 0,30 m). Avant le semis de l’engrais 8-18-2’7 est répandu dans chaque pot à la dose de
150 kgha. La dose à l’hectare est divisée par la surface (0,0707 m2) du plus grand cercle
du pot. Les semences ont été préalablement C#alibrées (supérieur à la grille 9 = 3,6 mm)
puis traitées au granox à la dose de 2/1000, un produit fongicide-insecticide.
Au 1 lème jas, un démariage à 3 plants/pot est effectué suivi du premier apport de sulfate
d’ammoniac (75 kgha). Le second apport (75 kgha) est effectué au 25ème jas. Les sarclo-
binages manuels sont réalisés à la demande.
:
25
Au cours de l’expérimentation, trois (3) traitements phytosanitaires contre les pucerons du
sorgho sont effectués avec du Diméthoate ou du Thimul 35 à la dose de 30 CC/~. Le
traitement est réalisé au pulvérisateur.
Les irrigations ont été réalisées à une périod.icité de 3 jours jusqu’au 9ème jas. Cette
périodicité est ramenée à 2 jours jusqu’au 39ème jas.
A partir du 40ème jas, les irrigations sont effectuées quotidiennement jusqu’au 110ème jas.
Ce changement de la fréquence des irrigations est dû au climat (forte demande évaporative
de l’atmosphère) et à la croissance des plants (surfaces évaporantes de plus en plus
importantes).
Les apports complètent la masse d’eau au seuil du traitement. Les irrigations ramènent la
masse d’eau à 80 % de la RUm pour le témoin et à 30 % de la RUm pour les traitements
stressés (Sl, S2 et S3).
l-3/ VARIABLES ETUDIEES ET TE:CHNIQUES DE MESURE
Les variables étudiées sont relatives à la consommation en eau des cultures, à la croissance
et au développement végétatifs et à la structure de la récolte.
a/ Suivi hvdrique
Les consommations en eau sont déterminées à partir des variations de poids des
microlysimètres. Les pesées ont été effectuées tous les trois (3) jours du semis au 9ème jas,
ensuite tous les deux (2) jours du 9ème jas au 39ème jas puis quotidiennement, du 40ème
jas à la récolte. Ces pesées sont faites par une balance de portée de 20 kg et de précision 1
g (Balance METTLER PE 24). La différence entre le poids obtenu à la mesure précédente
P (i - 1) et l’apport d’eau l(i) dune part et le poids obtenu par la mesure du jour détermine
la consommation d’eau en litres. Cette masse est convertie en consommation en mmjour
grâce à la formule suivante :
ETR (mnw’jour) = k x (M - d).
Où
k = 14,14 : coefficient qui est fonction de la surface du plus grand cercle
du cône circulaire droit (seau). II est obtenu par le rapport 1/0,0707. Ce
coefficient n’est utilisable que dans des conditions similaires à notre
expérience.
M = masse d’eau mesurée en litres/jour, variable suivant le stade
phénologique de la culture.
d =
quantité d’eau perdue par drainage. Dans notre expérience, d est
négligeable.
Les consommations ont diminué avec la mise en place de l’écran au 76ème jas. L’écran
crée un ombrage et diminue la demande évaporative et l’activité photosynthétique.
26
A partir du 57ème jas, les apports d’eau ont été ajustés en fonction du poids frais moyen
des plantes du microlysimètre, obtenu à chaque changement de régime hydrique. Ces
ajustements ont permis de prendre en compte la biomasse végétale élaborée, négligée au
départ, dans la détermination de la consommation en eau. Une simulation du bilan
hydrique a été faite avec le logiciel BIPODE (version 3.10).
b/ Suivi de la croissance et du développement des cultures
Il a consisté à l’indication des dates de changement de phase phénologique, base de
l’application du stress hydrique.
La croissance et le développement ont également été suivis par la mesure de l’élongation
du brin-maître (du 13ème jas au 69ème jas). Les poids humide et sec des biomasses
aérierme et racinaire sont mesurés à chaque changement de régime hydrique sur tous les
traitements à l’aide d’une balance PRECISA 1000 C - 3000 D précise à 0,Ol g.
c/ Structure de la récolte
Les différentes composantes du rendement sont déterminées par le :
- nombre de panicules récoltées ;
- poids frais et sec des panicules ;
- poids des grains ;
- poids de 100 grains par répétition ;
- poids de la matière sèche moyenne élaborée par 100 grains ;
- quantité de matière sèche élaborée par la biomasse aérienne.
L’exertion paniculaire et la longueur du brin-maître ont été mesurées à la récolte au
115ème jas.
d/ Qualité des semences
L’appréciation de la qualité des semences des différents traitements est obtenue à partir du
poids individuel des grains et de deux (2) tests réalisés au laboratoire :
- poids individuel des grains ;
- 1 test de vigueur ;
- 1 test de germination.
* Poids individuel des grains
Un lot de 100 grains par répétition est prélévé pour chaque traitement. Leur poids
individuel est déterminé à l’aide d’une balance METTLER précise à 0,OO 1 g.
27
* Test de vigueur
Pour chaque traitement, 5 grains/répétition sont prélevés. Ces grains sont mis séparément
dans des tubes à essai remplis de sable et placés à l’étuve dans des conditions d’obscurité
totale. La température à l’intérieur de l’étuve varie autour de 26” C. Au bout de 7 jours, la
longueur des parties aérienne et racinaire des plantules est mesurée. Ces plantules sont
mises à sécher à l’étuve (105 O C) pendant 24 heures. La quantité de matière sèche élaborée
par plantule est ensuite déterminée.
* Test de germination
Les grains (50 grains/répétition) sont mis dans Ides boîtes de Pétri ayant comme substrat du
papie.r buvard. Ces boîtes sont placées dans une étuve où la température varie entre 210,5
et 28” C avec 16 heures de lumière par 24 heures. Un premier comptage de plantules
normales est effectué au Sème jas puis un second au 10ème jas. Le pourcentage de
germination est calculé pour chaque répétition.
1.41 ANALYSE
L’analyse statistique des résultats obtenus a éte faite avec le logiciel MSTATC (Michigan
St,ate University). Les graphiques ont été faits avec les logiciels HARVARD GRAPHICS
et EXCEL.
II/ RESULTATS ET DISCUSSIONS
2.1/ CONDITIONS CLIMATIQJJES DE L’:EXPERIMENTATION
L’essai a été installé à environ 400 mètres de Ila station météorologique de I’ISRAKNRA
de Bambey. Les données climatiques représentées sur la figure 4 ont été enregistrées au
cours de l’expérimentation (du 8 Avril au 3 1 Juillet 1995).
Les températures maxima et minima ont varié respectivement de 3 1,O” C à 45,5” C et de
15,0° C à 26,7” C.
Les humidités relatives mesurées vont de 50 % à 100 % pour les maxima et de 9 % à
68 % pour les minima.
L’insolation journalière va de 0.1 h à 11.9 heures avec une moyenne de 9 heures.
La vitesse du vent a varié entre 1 mkeconde et 7mseconde.
Les données d’évaporation Bac (EV Bac) utilisées pour la simulation du bilan hydrique
sont des moyennes calculées sur 12 ans (1983- 1994).
28
2.2/ ALIMENTATION EN EAU DES CULTURES
Les quantités d’eau consommées du semis à la récolte présentent des différences
significatives au seuil alpha = 0,05. Le témoin a une consommation en eau plus
importante. Il n’a pas subi de stress hydrique. Cependant, il n’est pas significativement
différent du premier traitement stressé (Si). L#es traitements stressés (Si, S2 et S3) n’ont
pas une consommation en eau significativement différente (Figure 6). Les indices de
satisfaction des besoins en eau (ISE) suivent la même tendance (Tableau 2).
L’application du stress hydrique (30 % RUm) est accompagnée d’une baisse du stock
hydrique (Figure 5). L’alimentation en eau des plantes diminue également pendant cette
période. MARONE (1994) a obtenu des résultats similaires sur l’arachide (Variété
55-437).
2.3/ SUIVI DE LA CROISSANCE ET DU DEVELOPPEMENT
a/ Phases phénolocGques
Les différentes dates de changement de phases phénologiques ont été notées. Ces phases
correspondent généralement aux dates de début d’application du stress hydrique :
- 29eme jour après semis (jas) : début de la phase d’initiation florale. A cette période les
organes reproducteurs de la plante sont formés et leur nombre déterminé. Le déboîtement
des entre-noeuds débute. Ils s’allongent progressivement et la montaison commence. Les
plantules ont une hauteur moyenne de 67 cm sur l’ensemble des traitements. Cette hauteur
a été mesurée jusqu’au 69ème jas : la hauteur moyenne enregistrée est respectivement
pour le témoin, les stressés 1, 2 et 3 de 109, 108, 101 et 103 cm. Le premier stress (Sl)
est appliqué à partir du 29ème jas. Il y a eu un ralentissement de la croissance jusqu’au
39ème jas. A cette date, les plantes du traitement SI ont eu 15 cm de moins que celles des
autres traitements (85 cm en moyenne).
Un stress hydrique pendant la période d’initiation florale ralentit la croissance du sorgho
(0.4 cm/jour).Lorsque les conditions d’alimentation hydrique redeviennent normales, le
sorgho (Var. CE 145-66) accélère son rythme de croissance (2 cm/jour) jusqu’au début du
gonflement.
-73ème jas : début de la phase gonflement-épiaison. Elle est caractérisée par le
gonflement de la feuille paniculaire et l’allongement du pédoncule. Le deuxième stress
(S2) a été appliqué au début de cette phase. Les plantes du traitement S2 ont eu une
mauvaise exertion paniculaire (Annexe 4). L’épiaison est ralentie pour les plantes du
traitement S2. L’ensemble des fleurs de certaines panicules a complètement avorté avant
la fin du stress.
- 91ème jas : début de la phase de floraison--remplissage des grains. Le troisième stress
est appliqué sur le traitement S3. Ce stress de fin de cycle a entraîné un mauvais
remplissage des grains.
29
Figure 4 : Conditions climatiques de l’expérimentation; relevés de
la station de Bambey-CNRA.
A: température et insolation
1 0
-0
Jours
\\--- Tmin - Tmm @J Insol 1
B : humidité et vitesse du vent
100
8 0
*cJ
.”
00
2
6
40
3
20
0 1 11 21 1 11 21 31 10 20 30 10 20 30
Jours
30
(
TABLEAU 2 : CONSOMMATIONS EN EAU DES CULTURES (mm)
a/ Irrig;ations totales
TRAITEMENTS
QUANTITES D’EAU
RECUES
(mm)
T
1135
Sl
1060
s2
1006
s 3
1068
b/ Résultats de la simulation (BIPODE)
STADES
E T M
ETRS
I
ISE = ETRsl ETM
r
DRAINAGE
DUREE
1 156 T Sl S2 S3 T Sl
127
127
128
127
82
82
2
502
476
414
476
476
95
83
3
182
150
150
1
4
17%
147
154
CYCLE
1019
900
828
842
88
83
-
845
-
c/ Résultats des mesures directes
STADES
ETRm
ISE = ETRm/ETM
* DRAINAGE
Sl
222 a
1 9 7 b 2 0 3 b
371 c
156a
145 a
CYCLE
-
-
894 ab 834 b
1 = S e m
STADES : i s - i n i t i a t i o n f l o r a l e
ISE = indice de satisfaction des besoins en eau
2 = Initiation florale -Gonflement
ETRs = EvapoTranspiration Réelle simulée
3 = Gonflement-Epiaison
ETRm = EvapoTranspiration Réelle mesurée
4 = Floraison -Remplissage des grains - Maturité
ETM = EvapoTranspiration Maximale
* DRAINAGE : Il est considéré comme négligeable, il n’est pas mesuré
o=
Les chiffres de la même ligne, suivis d’une même lettre ne
sont pas significativement différents.
200 -. -Témoin sans stress
120
a0 .-
40 --
O-
1
1-l
21
31
41
51
61
71
81
91
101
111
Jours après semis
btress initiation florale 1
160
120
80
40
0 l-- ‘,“/” ‘1” ‘i*“,:‘,“/‘( -,,,,i”“,,, ,:‘- ‘i, ,/“,i”‘,““‘!“““’ /h’,‘/‘,
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
101
111
Jours après semis
2 0 0 /
j-Stress gonflement
1 6 0
Jours après semis
0 L--
--
--+.~-----~-~-
1
11
21
31
41
51
61
71 81 91 101
111
Jours après semis
Figure 5 : Evolution des stocks en eau du sol d’après les simulations des 4 traitements (BIPODE)
---
N
m . .
33
c
b/ Production de biomasse végétale
L’élaboration de la matière sèche décrit une courbe sigmoïdale avec une phase
exponentielle sur l’ensemble des traitements. La phase exponentielle correspond à la
période initiation florale-gonflement (Figure 7 et annexes 2 et 3).Le traitement SI, stressé
au début de cette période a élaboré moins de matière sèche que les autres. Il a accéléré sa
production de matière sèche après l’arrêt du stress. Il a ensuite rattrapé les autres
traitements pour la hauteur du brin-maître.
Il n’y a pas d’écarts significatifs entre les traitements pour la production de matière sèche
aérienne. Cela est mis en évidence par l’analyse de l’efficience d’utilisation de l’eau
(WUE: mstjetr) pour la production de biomasse aérienne (figure 8 et annexe 1). L’analyse
montre l’existence d’une corrélation significative positive entre la quantité d’eau
consommée et la quantité de matière sèche élaborée (r = +0.732).
Les coefficients transpiratoires ou CT (annexe 3) sont élevés pour la période semis-
initiation florale. La forte radiation sur les parois des microlysimètres non enterrés, en
plus des températures élevées et des vents forts, a accentué l’évapotranspiration réelle
mesurée des cultures. Ces dernières n’avaient pas encore eu un développement végétatif
important pour assurer une bonne couverture du sol.
c/ Discussion
Les conditions d’alimentation en eau de la plante jouent un rôle important dans
l’élaboration de la matière sèche ,Un stress hydrique (ISE = 74 %) appliqué pendant la
phase initiation florale-gonflement ralentit la croissance végétative. Le sorgho, par des
mécanismes physiologiques s’adapte au stress lorsque celui-ci survient précocément.
Après l’arrêt du stress hydrique, il a la capacité de reprendre une croissance végétative
normale. De même, un stress hydrique, d’une durée inférieure ou égale à 10 jours,
appliqué durant la phase de gonflement ou la phase de floraison-remplissage des grains
ne semble pas affecter la production de matière sèche. A ces stades, le sorgho est à la fïn
de la. phase végétative. Il peut toutefois affecter certaines composantes du rendement.
2.4/ EFFET DU STRESS HYDRIOUE SUR. LA PRODUCTION DE GRAINS
a/ Rendement (Tableau 3)
Il n’y a pas de différences significatives entre Ile témoin et les traitements SI et S3. Seul le
traitement 52 présente un rendement significativement plus faible que celui des autres
traitements. Le rendement le plus élevé a été obtenu avec le témoin{ 1856 Kg/ha) et le
plus faible par le traitement S2 (805 Kg/ha). Dans les conditions de l’expérimentation, le
stress hydrique (30 % RUm) a entraîné une diminution du rendement par rapport à celui
du témoin: stress 1 = 9 % ; stress 2 = 57 % ; stress 3 = 18 %.
b/ Analyse de la récolte
Le traitement S2 présente des valeurs significativement inférieures à celles des autres
traitements qui sont égaux entre eux au seuil alpha = 0.05 pour les variables suivantes :
poids sec des panicules, poids des grains/poquet; poids des grainsJpied et nombre de
graiw’poquet. L’essai n’a cependant pas montré de différence significative du nombre de
grains/pied entre le traitement SI et le témoin d’une part et entre SI et S3 d’autre part. Le
témoin est significativement supérieur à S2 et S3 qui sont égaux entre eux.
34
FIGURE 7: EVOLUTION DE L’ELABORATION DE
LA MATIERE SECHE DU SORGHO
_----
3 0 0
0
7
1
I
I
I
Semis
I.Florale
Gonflement
Flor oison
Maturation
P h a s e s phknologiques (Var.CE 1 4 5 - 6 6 )
1~~~~-)- Tdmotn + Stress 1 -+K-- Stress 2 --E% Stress 3 b
35
t
TABLEAU 3 : ANALYSE DE LA PRODUCTION
PARAMETRES
*Les chiffres de la même ligne suivis d’une même lettre ne sont pas significativement diflZrents (alpha = 0.05)
PSBa
= poids sec de la biomasse aérienne.
P.S. Panicules = poids sec des panicules
:PG
= poids des grains/ha
EP
= exertion paniculaire
.NBG/poquet = nombre de grains par poquet
HB.115 jas
= hauteur du brin-maître au 11% jas
P G P
= poids des grains par pied
c v
= coefficient de variation
= nombre de grains par pied
PlOO G
= poids de 100 grains
:Q:SlO::
= quantité de matière sèche dans 100 grains
PGMSa
= pourcentage des grains dans la matière sèche aérienne
WUE (mst/etr) = efflcience d’utilisation de l’eau pour la production de matière sèche
WUE (PG/etr) = effkience d’utilisation de l’eau pour la production de grains
Pour lie poids et la quantité de matière sèche de 100 grains, il n’y a pas de différence
sigifïcative entre Sl, S3 et le témoin. Parmi <ces traitements seuls le témoin et Sl sont
significativement supérieurs à S2.
L’application du stress hydrique (52) pendant la phase de gonflement a entraîné une
diminution significative du poids des grains et de leur nombre. Un stress appliqué
pendant la phase de floraison-remplissage des grains les affecte moins que lorsqu’il est
appliqué à la phase précédente.
c/ Analyse de la maturité
Les traitements SI et S2 présentent un pourcentage plus élevé de grains de taille inférieur
à 2,s mm par rapport au témoin et à S3 (Figures 9 et Il). La figure 10 montre que les
traitements stressés (SI, S2 et S3) ont un pourcentage cumulé de grains (taille inférieure à
3,2 mm) significativement différent du témoin. Le pourcentage de grains dont la taille est
inférieure à 3,6 mm est le plus élevé pour S3 (82 Oh), suivi de SI (77 OA). Le témoin et S2
montrent le pourcentage le plus faible (69 %), (annexe 5).
Les stress hydriques à l’initiation florale et à la floraison-remplissage des grains affectent
la taille des grains de sorgho.
c*3 . .
37
FIGURE 9: DISTRIBUTION DE LA TAILLE L’ES
GRAINS DE SORGHO: EFFET DU STRESS HYDR
~-- .-_
60
I
I
l
I
I
I n f 2 . 8 m m
5~~2.8 -1nf3.2 m m
Sup3.2~lnf3.6 m m
Sup3.6~lnf4 m m
Sup 4 m m
Grllles
) -I- Tbmoin
--l-- S t r e s s 1 -?4+ S t r e s s 2 -Id- S t r e s s 3
38
’
d/ Discussion
Lorsqu’un stress hydrique (30 % RUm) survient au stade initiation florale, le rendement
du sorgho (Var. CE 145-66) baisse légèrement. Le sorgho est capable de reprendre une
croissance normale lorsque les conditions du milieu redeviennent favorables. Par contre
un tel stress affecte la taille des grains de sorgho. En effet, la formation des organes
reproducteurs du sorgho s’effectue à cette periode. Le stress hydrique pourrait être à
l’origine d’un mauvais remplissage des grains que reflète une proportion relativement
élevée de grains de petite taille. Ce stress a da.vantage affecté la taille des grains que leur
nombre.
Le rendement du sorgho, dont les principales composantes sont le nombre et le poids des
grains est plus affecté lorsque le stress hydrique survient au début de la phase
gonflement-épiaison. Cette baisse du rendement est dû à un avortement partiel ou total
des épillets des panicules suite au stress hydrique. L’essai montre qu’il existe une
corrélation significative positive (r = + 0,628) entre la consommation en eau et la
production de grains. BACC1 et al. (1992) ont observé que lorsqu’une carence hydrique
survient à cette période, le rendement baisse de 35 à 45 % et le nombre de grains
diminue. Cette baisse du rendement est mise en évidence par le poids de 100 grains
(Tableau 3). Le traitement S2 a un poids de 100 grains significativement différent des
autres traitements. Cela se traduit par une faiblesse de la quantité de matière sèche
accumulée dans le grain. En d’autres termes, les grains issus des plantes du traitement S2
sont immatures, augmentant ainsi le pourcentage de grains de petite taille. Les plantes
n’ont pas tiré profit du retour à la normale de l’alimentation en eau pour produire des
grains. Cela est mis en évidence par la figure 8 qui montre que l’effïcience de l’utilisation
de l’eau pour la production de grains (WUE : PG/ETR) du traitement S2 (stress hydrique
gonflement-épiaison) est significativement inférieure aux autres traitements. En d’autres
termes, il a davantage utilisé l’eau consommée pour l’élaboration de la matière sèche
végétative. Le témoin et le traitement Sl sont s~ignifïcativement égaux mais différents
de Ss.
Le stress hydrique à la floraison-remplissage des grains affecte la taille des grains et leur
nombre mais dans une moindre mesure que la phase précédente. Il y a une accélération de
la maturation et un raccourcissement de la phase de remplissage du grain. JORDAN et al.
(1984) ont formulé l’hypothèse selon laquelle le remplissage des grains se fait alors à
partir d’un transfert d’assimilats des feuilles. La sénescence des feuilles devient rapide et
l’activité photosynthétique baisse. DOSSOU-YOVO (1991) a également observé que
l’arrêt de l’irrigation à la floraison a une action, beaucoup plus réductrice sur les caractères
du grain (taille, poids).
39
1
2.51 EFFET DU STRESS HYDRIQUE SUR LA QUALITE DES GRAINS
a/ Poids d’un Prain
Le régime hydrique a eu un effet significatif sur le poids individuel des grains : le t&r&.
a donné un poids individuel de grain (22,4 mg) le plus élevé, suivi de Sl (21, 7 mg), dë $3
(19,0 mg) et de S2 (15,4 mg). L’analyse de la quantité de matière sèche accumulée dans
un grain suit la même tendance. Il en est de même pour le nombre de grains de poids
inférieur à 15 mg et le nombre de grains de poids supérieur à 15 mg. Ces observations
sont mises en évidence par la figure 12.
Le traitement S2 a un nombre plus élevé de grains de poids inférieur à 21 mg, suivi du
traitement 53 (figure 12 et annexe 7). En valeur relative 46 % pour le témoin, 50 % pour
S 1, 80 % pour S2 et 60 % pour S3 des grains ont un poids inférieur à 21 mg. Les
traitements S2 et S3 ne présentent pas de différence significative (Tableau 4).
Un stress hydrique (ISE = 46 %) au stade gonflement-épiaison du sorgho est accompagné
d’un nombre élevé de grains de faible poids.
b/ Germination des grains
Pour le taux de germination, le traitement S2 est significativement plus faible que le
témoin et les traitements Sl et S3 qui ne présentent pas de différence significative entre
eux (Tableau 4 et annexe 9). L’essai a montré que, lorsque la variété de sorgho CE 145-66
est soumise à un stress hydrique au gonflement-épiaison, il s’en suit une baisse du pouvoir
germinatif de la semence.
c/ Vigueur des plantules
Le traitement Sl ne diffère pas significativement du témoin pour la quantité de matière
sèche élaborée par plantule. Ils sont significativement supérieurs à S2 et S3 qui sont égaux
entre eux. Le traitement Sl présente cependant une longueur totale des parties aérienne et
racinaire significativement supérieure à celle du témoin. Cela est dû à la rapidité d’accès à
la teneur en eau critique pour la germination des grains du traitement Sl (plus petits et
plus légers que ceux du témoin) favorisant ainsi l’émergence de la radicule puis du
coléoptile qui se développent rapidement. Les grains du témoin ont mis plus de temps
pour atteindre leur teneur en eau critique pour la germination. La poursuite du test de
vigueur qui a duré 7 jours, aurait permis aux plantules du témoin de rattraper celles de SI
pour la longueur des parties aérienne et racinaire.
d/ Discussion
Le poids d’un grain, le pouvoir germinatif et la vigueur de la piantule à la levée sont des
attributs essentiels de la qualité des semences. Le faible poids des grains du traitement SZ
est attribué à un mauvais remplissage. En effet, suite à un indice de satisfaction des
besoins en eau de 46 % pendant le stress hydrique, le sorgho réactive lentement ses
fonctions physiologiques (consommation en eau et activité photosynthétique faible)
lorsque
les
conditions
d’alimentation.
hydrique
redeviennent
favorables.
40
FIGURE 10:FREQLJENCES
CUMULEES DE LA
DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS
100
-- -.-..
90
__~.-.-_-.-.- --.-
80
7 0
v)
28e 6 0
~--.-~ - - - - - -
s
8
5 0
E
g
4 0
a
3 0
2 0
0
I
I
I
I
---T------
l n f 2 . 8 m m
Sup2.8~Inf3.2 m m
Sup3.2~lnf3.6 m m
Sup3.6-Inf4 m m
Sup 4 m m
Grilles
-)- Tdmoln
+ S t r e s s 1 +K-- S t r e s s 2 -%- S t r e s s 3
4 1
FIGURE 1 1 :DISTRtEtUTION DE LA TAILLE DES
GRAINS DE SORGHCKTRESSES EN% DU TEMOIN
--_.
t
I
I
I
I
I
l n f 2 . 8 m m
Sup2.8 -1nf3.2 m m
Sup3.2-lnf3.6 m m
Sup3.6~lnf4 m m
S u p 4 m m
Grilles
-W- Tdmaln
--i-- S t r e s s 1 -X- S t r e s s 2 +3- S t r e s s 3
42
La variété de sorgho CE 145-66 réagit au stress hydrique par le développement de
ramifications à partir des entre-noeuds supérieurs. Les grains produits par ces
ramifications ne sont pas arrives à maturité physiologique dans les conditions de
l’expérimentation. Cela est reflété par une faiblesse du pouvoir germinatif (67 % > des
grains du traitement S2. Cette faiblesse est liée à la quantité de matière sèche accumulée
dans le grain.
TABLEAU 4 : ANALYSE DE LA QUALITE
r---
PARAMETRES
TEMOIN
STRESS 1 (SI) STRESS 2 (Sz) STRESS 3 (S3) CV %
Les chiffres de la même ligne, suivis d’une même lettre ne présentent pas d’écart significatif (alpha = 0.05).
* QMS 1 G = quantité de matière sèche dans un grain
* NBGPI à 15 mg = nombre de grains de poids inférieur à 15 mg
* NBGPS à 15 mg = nombre de grains de poids supérieur à 15 mg
* NBGPI 2 1 mg =nombre de grains de poids inférieur à 2 1 mg
* NBGPS 2 1 mg =nombre de grains de poids supérieur à 2 1 mg
* TVHPA = Test de vigueur : hauteur partie aérienne
* TVLPR = Test de vigueur : longueur partie racinaire
* TV QMSPl = Test de vigueur : quantité de matière sèche par plantule.
L’essai a montré une corrélation significative positive entre la quantité de matière sèche
accumulée dans le grain et le pourcentage de germination (r = + 0,728). MASSALY et
SAKA (1993) ont obtenu les mêmes résultats. Ils ont observé que le taux de germination
d’un lot de semences de sorgho est fortement lié à la quantité de matière sèche accumulée
par les grains de ce lot.
Cependant, un des critères les plus pertinents pour l’appréciation de la qualité d’une
semence est la vigueur des plantules à la levée. Elle est généralement définie à partir de la
quantité de matière sèche produite par plantule. Elle est liée à la densité de la semence. Il
faut cependant noter que la vigueur baisse beaucoup plus rapidement que le pouvoir
germinatif : elle regresse en fonction de la vitesse de détérioration de la semence.
L’essai a montré que les stress hydriques au gonflement-épiaison et floraison-remplissage
des grains affectent significativement, de manière négative, la vigueur des plantules à la
levée. Ils participent à la péjoration de la qualité des semences de sorgho
(Var. CE 145-66).
43
FIGURE 12:REPONSE DU SORGHO A L’ALIMEN-
TATION EN EAU:DISTRIBUTION POIDS GRAINS
.g
b 2 0 0
-8
-8
b 1 5 0
ii
0
1
I
I
3 - 8 . 9
m g
9 - 1 4 . 9
m g
15-20.9
m g
2 1 - 2 6 .
21-26.9 9
mg
27 -32.9 mg
Clos-ses de pnTds
-Ilt- T&maIn
-t Stress 1 -Y+- Stress 2 -E3- Stress 3
44
t; . .
45
2.W DISCUSSION GENERALE
L’absorption de l’eau par la plante est une fonction physiologique qui contribue largement
à l’élaboration de la matière sèche végétative. Le stress hydrique est accompagné d’une
baisse de l’ETR. Un stress hydrique (ISE inférieur ou égal à 74 %) appliqué au début de
la phase initiation florale ralentit la croissance de la plante. Cependant, l’essai a montré
que la vitesse de croissance passe de 0,4 cm/jour pendant le stress hydrique à 2 cm/jour
lorsque les conditions d’alimentation en eau redeviennent normales toutes autres
conditions étant à leur optimum. La variété de sorgho CE 145-66 est capable de mettre en
place des mécanismes physiologiques de rattrapage de la croissance végétative après un
stress hydrique précoce.
Un stress hydrique appliqué au début de la phase gonflement-épiaison ou au début de la
phase floraison-remplissage des grains n’a pas d’effets significatifs limitant la production
de matière sèche végétale. A ces stades, la plante a déjà atteint son plateau de croissance
végétative, le développement des organes reproducteurs (panicule, fleurs, grains)
commence. Par contre, le développement des organes reproducteurs est affecté
négativement par ces stress. En effet, dans nos conditions d’essai, lorsque la satisfaction
des besoins en eau de la plante est inférieure ou égale à 45 %, aussi bien le rendement
que la qualité semencière des grains de sorgho baissent. Cette baisse du rendement et de
la qualité semencière est plus marquée lorsque le stress hydrique survient au début de la
phase gonflement-épiaison. Le rendement du traitement S2 a baissé de 57 % par rapport
au témoin dans les conditions de l’essai. BACC1 et al. (1992) ont observé une baisse du
rendement de 35 à 45 %. Le nombre de grains, leur taille et la quantité de matière sèche
accumulée dans les grains sont faibles. La proportion de grains immatures est beaucoup
plus importante que celle des autres traitements. Pendant cette phase de gonflement-
épiaison, la variété de sorgho CE 145-66 diminue la surface évapotranspirante par la
sénescence des feuilles. L’activité photosynthétique baisse et la quantité de
photosynthétats diminue. Le processus de remplissage des grains est alors ralenti voire
bloqué. Des avortements de panicules entières ont été observés. Cette observation est
mise en évidence par l’efficience d’utilisation d.e l’eau pour la production de grains (WUE:
PG/ETR : figure 5) qui montre que les plantes du traitement S2’ ont davantage consommé
de l’eau pour l’élaboration de matière sèche végétale que pour la production de grains.
Cette observation est aussi mise en évidence par la figure 9 qui montre un nombre élevé
de grains de poids inférieur à 15 mg qui ne sont pas de bonnes semences.
Un stress hydrique au début de la phase floraison-remplissage des grains affecte dans une
moindre mesure la taille, le poids et le nombre de grains. JORDAN et al. (1984) ont
observé que le remplissage des grains se fait alors à partir de transfert d’assimilats des
feuilles. L’essai a montré que la taille, le poids et le nombre de grains sont affectés
négativement et cela est en accord avec les observations de DOSSOU-YOVO (1991). Ce
dernier observe que l’arrêt de l’irrigation à la floraison affecte plus les caractères du grain
(taille, poids).
Il apparaît clairement que pour le sorgho, le stade végétatif le plus sensible au stress
hydrique est la phase gonflement-épiaison. Dans notre étude, la variété ,CE 145-66 a
montré une baisse significative tant de la quantité que de la qualité de la production avec
des taux de satisfaction des besoins en eau de l’ordre de 46 % durant cette phase.
Un stress hydrique pendant cette phase affecte également la vigueur à la levée des
plantules issues de ces grains. L’analyse de la vigueur montre que la quantité de matière
sèche élaborée par les plantules des traitements S2 et S3 est significativement inférieure à
celle du témoin et du traitement SI. Les grains de petite taille et de poids faible ont donné
des plantules moins vigoureuses. Cette faible vigueur est plus accentuée pour les
plantules issues du traitement S2. De même un faible taux de germination est observé
pour le traitement S2. L’analyse montre une corrélation significative (n = 7 : r2 = 0.5)
entre le poids des grains et le taux de germination. MASSALY et SAKA (1993) ont fait
les mêmes observations. Selon ces auteurs, il existe une forte relation entre le poids d’un
grain (quantité de matière sèche accumulée) et la vigueur de la plantule à la levée dune
part et entre la quantité de matière sèche d’un grain et le taux de germination d’autre part.
Bien que le témoin et le traitement SI soient significativement égaux pour la production
de matière sèche par plantule (test de vigueur), le traitement Sl est significativement
supérieur au premier pour la longueur moyenne des parties aérienne et racinaire. En effet,
l’imbibition des petites graines légères se passe beaucoup plus rapidement que celle de
grosses graines et lourdes. Les petites graines légères, en atteignant plus rapidement leur
teneur en eau critique pour la germination, démarrent de manière plus précoce leur
croissance racinaire et aérienne. Cependant, si la durée du test de vigueur (7 jours ici) est
prolongée, les plantules issues des grosses graines et lourdes dépasseraient en hauteur
celles issues de petites graines légères.
De ce qui précède, il en découle qu’un stress hydrique appliqué au début de la phase de
gonflement-épiaison participe à la faiblesse du rendement (taille, poids, nombres de
grains faibles) et à la péjoration de la qualité des semences de sorgho : quantité de
matière sèche accumulée dans le grain, taux de germination, vigueur des plantules faibles.
47
1
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Au cours de l’expérimentation, les effets de Mimentation hydrique sur la productivité et
la qualité des semences de sorgho ont été étudiés. Les objectifs particuliers étaient de
déterminer et d’analyser les implications directes de l’alimentation en eau sur le
rendement de la culture et sur la qualité des semences, de déterminer le stade le plus
sensible en quantifiant le niveau de satisfaction des besoins en eau pour lequel un effet
significatif pouvait être observé. Les résultats obtenus à la fin de l’essai ont confirmé
l’hypothèse de départ selon laquelle : l’alimentation hydrique de la plante peut affecter la
productivité et la qualité des semences de sorgho. Pour la variété de sorgho CE 145-66, le
stade phénologique le plus sensible à un stress hydrique de 10 jours est la phase de
gonflement-épiaison. Le taux de satisfaction des besoins en eau inférieur à 50 % affecte
la production et sa qualité. Le stress entraîne une baisse de rendement par une réduction
de la taille, du poids et du nombre de grains. Ce stress entraîne aussi une détérioration de
la qualité des grains. Cette détérioration est mise en évidence par une faible vigueur des
plantules et un faible taux de germination.
Lorsque le stress survient pendant la phase de floraison-remplissage des grains, il
provoque dans une moindre mesure les mêmes effets qui sont plus marqués pour la
vigueur des plantules.
Un stress hydrique précoce appliquée à l’initiation florale n’affecte pas significativement
le rendement et la qualité des semences de la variété de sorgho CE 145-66.
L’expérience montre cependant que les différents stress appliqués n’ont pas d’effets
significatifs sur la production de biomasse végétale. Toutefois, un stress précoce ralentit
la production de matière sèche au début de la phase de pleine croissance végétative du
sorgho (Var. CE 145-66). Cette croissance redevient normale avec le retour à des
conditions d’alimentation en eau plus favorables.
Dans une approche générale, il faudra être un peu prudent quant à la généralisation de ces
résultats à l’ensemble des autres variétés de sorgho, encore plus aux autres cultures
pluviales (arachide, mil, riz, niébé, etc.) du fait de certaines limites liées à cette étude.
La culture en pots durant la saison chaude a dû affecter le fonctionnement normal de la
plante.
Pour ce faire, il s’agira dans un premier temps de mener des expériences similaires sur les
variétés de sorgho vulgarisées au Sénégal afin de mettre en évidence les éventuelles
relations entre le régime d’alimentation hydrique et la qualité des semences, et dans un
deux.ième temps, les élargir aux autres espèces cultivées. Cela fera appel aux méthodes de
la bioclimatologie, de la physiologie végétale et de l’agrophysiologie des semences. Ce
travail pluridisciplinaire doit déboucher sur une modélisation de la qualité des semences
produites pendant la saison des pluies au Sénégal.
Cette modélisation prendra en compte les caractéristiques du sol, le climat, la phénologie
de la culture et les techniques culturales.
48
’
Une telle modélisation a plusieurs applications majeures dont :
- une application agronomique : elle servirait de référence pour le producteur de
semences afin de lui permettre une bonne conduite de ses cultures. Il aura également un
outil pour la prédiction de la qualité de ses semences ;
- une application économique : du fait de la contribution de la semence de bonne qualité à
l’augmentation de la production agricole nationale, un modèle de la qualité semencière
permettra :
. d’identifier de manière précoce les sites où la production semencière sera de
meilleure qualité ;
. de donner les bases pour l’estimation de quantité attendue de semences de qualité ;
. et de prendre à l’avance les dispositions qui s’imposent (programmes de production
de semences de contre saison) pour corriger les éventuels déficits.
49
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41
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1407
1339
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16.29
11.51
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11.50
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12.9
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:::
2.
- 53 -
ANNEXE 2 : EVOLUTION DE L’ELABORATION DES BIOMASSES
RACINAIRES ET AERIENNES (POIDS MOYEN (2) DE 3 PIEDS)
BIOMASSE
BIOMASSE
RACINAIRE
AERIENNE
TOTAL
PH.
PS (MS)
PH
PS (MS)
PH
PS (MS)
Br
78.98
14.19
92.87
16.31
171.85
30.50
10.23
41.84
8.07
50.03
9.13
91.87
17.20
5.82
91.45
17.36
79.27 t 13.36
17û.72
30.72
i2.52
57.93
8.74
62.26
10.00
120.19
18.74
6.30
84.16
33.78
135.44
34.19
219.60
67.97
15.58
44.63
20.86
69.62
17.20
114.25
38.06
9.62
129.57
39.83
166.83
35.99
296.40
75.82
18.37
99.16
36.45
138.04
30.53
237.20*
66.98
16.81
344.40
90.79
488.95
137.54
833.35
228.33
11.68
Sll4
305.52
99.90
383.42
101.08
688.94
200.98
12.86
73ème Jas
S~I,
---I+F 324.48 106.34 497.94 140.59 822.42 246.93 13.69 18.09 -.-
310.20
86.19
452.98
152.83
763.18
239.02
11.09
19.67
-.-
l
262.76
67.23
455.29
153.39yq
718.05
220.62
8.63
19.68
-.-
s113
378.73
109.91
508.50
133.88
887.23
243.79
14.10
17.18 -.-
91ème Jas
sh
297.56
79.92
433.55
125.51
731.11
205.43
10.25
16.10
-.-
s313
302.87
85.61
477.98
155.18
780.85
240.79
10.98
19.91 -.-
I
Tn
I
329.61
134.27
493.95
155..72(*)
823.56
289.99
18.10
21.00 -.-
Sln
259.52
65.36
405.01
134.05(+)
664.53
199.41
8.81
18.07
-.-
LOlème Jas
s212
250.41
83.64
336.28
107.52(.)
586.69
191.16
11.28
t
14.50 -.-
351.09
113.39
540..81
165.81(*)
891.90
279.20
15.29
22..36 1 -.-
L
(*) : en phase de maturation
(+) : en phase de floraison - remplissage des graines
(-1 : en phase de floraison.
PH = Poids humide
PS = Poids sec
Br = Biomasse racinaire
Ba = Biomasse aérienne.
-54-
ANNEXE 3 : EVOLUTION DE L’ELABORATION DE LA MATIERE SECHE (g)
ET COEFFICIENTS TRANSPIRATOHZES (CT)
PHASES PHENO
S - IF
I F - G
G-FRg
FRg-M
C T
1
QMS
Q M S
1
C T
1
Qm
Q M S t
CT
C T
1 QMS
Q M S
1 CT
C T
I
I
II
T
30.50
7.3
228.33
2.4
251.12
7.0
251.12
X
Sl
17.20
12.9
200.98
2.0
243.79
3.6
243.79
X
s2
30.72
6.4
246.93
1.9
264.40
4.8
264.40
X
s3
18.74
10.8
239.02
2.0
258.26
7.3
258.26
X
MOYENNE
24.29
9.4
228.82
2.1
254..39
5.7
254.39
X
ANNEXE 4 : EXERTION PANICULAIRE CEP) ET HAUTEUR DU BRIN-MAITRE
0
AU 115ème JOIJR (en cm)
4
1
TRAITEMENTS
T
Sl
s2
s3
REP
EP
HB
EP
HB
EP
H B
EP
HB
1
16
166
12
140
1
92
9
110
2
1 1
136
9
133
4
113
4
110
3
8
126
15
145
6
120
6
110
4
6
127
8
151
6
111
9
114
5
1 3
126
10
135
5
120
3
114
6
5
113
1 1
160
6
114
10
126
7 -
7
125
1 1
134
5
106
0
112
- 55 -
ANNEXE 5 : DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS DE SORGHO
(VARIETE : CE 145-66) : POURCENTAGE DU POIDS
-
GRILLE
IG7
SG7-IG8
SG8-IG9
SG9-IGlO
TRAITEMENT
--
l
T
1.5
15.7
52.9
19.9
Sl
8.5
21.5
43.2
18.7
sz
9.7
19.4
39.6
23.9
s3
2.9
27.4
51.8
10.3
~
-
ANNEXE 6 : DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS DES TRAITEMENTS
STRESSES EN POURCENTAGE DU POIDS DU TRAITEMENT TEMOIN
GRILLE
IG7
SG7-IG8
SG8-IG9
SG9-IGlO
SGlO
TRAITEMENT
T
100.0
100.00
100.00
100.00
100.00
Sl
518.80
122.00
73.10
84.30
71.90
sz
284.20
53.26
32.00
52.00
32.50
s3
164.50
143.00
80.50
42.60
-
-
61.70
167 = Inférieur à la grille 7 (2.8 mm)
SG7 : Supérieur ”
”
IG8 : Inférieur à la grille 8 (3.2. mm)
SG8 : Supérieur ”
”
IG9 : Inférieur à la grille 9 (3.6 mm)
SG9 : Supérieur ”
”
IGlO : Inférieur à la grille 10 (4.0 mm)
SGlO : Supérieur
- 56 -
ANNEXE 7 : DISTRIBUTION DU POIDS DES GRAINS DE SORGHO (CE 145 -66)
CLASSES
115
s15
I21
s21
REPETITION T
Sl S2 S3
T
Sl S2 S3
T
Sl S2
53
T
Sl S2 S3
1
39
6
48
1
61
94
52
99
100
63
99
61
0
37
1
39
2
0
1
0 32
100 99
100 68
8
13 45 79 92
87 55 21
3
3
30
100
8
97 70
0
92 50 67
100 48 50 33
0
52
4
0
15 59
1
100 85
41
99 20 51
98 34 80
49
2
66
5
1
2
4
1
’ 79 ’ 88 ’ 96 ’ 99 ’ 21 ’ 75 ’ 35 ’ 17
lûû ’ 25
65
83 ’
0 ’
6
4
1
84
1
96 99 16 99 40 25
100 25 60 75
0
75
7
3
61
90
10 97 39
10 90
27
97
100 73 73
3
0
27
115 :Inférieur à 15 mg
IX : Inférieur à 21 mg
S15 : Supérieur à 15 mg
S21 : Supérieur à 21 mg
II
CLASSES
3 - 8.9
9-14.9
H-20.9
21-26.9
27-32.9
I
Il
TRAITEMENTS
mg
mg
m g
mg
mg
T
0
61
259
338
42
SI
20
98
233
318
31
s2
111
271
177
77
64
s3
14
118
288
277
3
b
- 57 -
ANNEXE 8 : TEST DE VIGUEURBORGHO : VAR. CE 145-66
CLASSES
LONGUEUR PARTIE
LONGUEUR PARTIE
QUANTITE DE MS
3
13.3 21.6
13.3
21.6
0.0
11.1 4.3
11.1
4.3
12.5
0.0
7.5
13.6
12.9
0.0
7.0
4
12.7 18.8 6.0
12.7
18.8
6.0
9.5 4.4
9.5
4.4
10.5
1.0
6.2
12.2
12.0
3.2
7.7
5
13.2
20.9
11.7
2.7
3.0
9.1
9.7
2.6
18.4
13.5
9.4
2.1
6
11.0
19.1
9.4
6.2
2.0
13.5
8.4
5.8
14.7
13.8
5.3
5.3
I
I
(.
:
7
11.0
13.4
19.1 15.4
15.4
9.4 4.6
4.6
6.2 4.4
4.4
2.0 4.7
4.7
13.5 8.2
8.2
8.4 3.1
3.1
5.8 2.7
14.7 18.7
13.8 12.6
5.3 2.9
5.3 3.3
i
j MOYENNE
14.5
19.7
6.6
8.2
6.1
11.6
4.6
5.9
16.1
13.4
4.8
5.8
ANNEXE 9 : GERMINATION DU SORGHO (en %)
VARIETE CE 145 - 66
l
1
TRAITEMENTS
TEMOIN
STRJ!
STRESS 2
STRESS 3
R E P
1
9 8
82
2
9 4
78
3
8 6
90
4
90
84
5
90
78
6
80
92
7
9 6
34
98
I
MOYENNE
91
67
- 58 -
1
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
FIGURE 1 :
Les cinq races principales du sorgho
FIGURE 2 :
Schéma du grain et morphologie du sorgho
FIGURE 3 :
Bourgeons végétatif et floral, feuille de sorgho et section
longitudinale d’un embryon 16 jours après fécondation
FIGURE 4 :
Conditions climatiques de l’expérimentation ;, relevés de la
station de Bambey - CNRA
FIGURE 5 :
Evolution des stocks du sol d’après les simulations des
4 traitements (BIPODE)
FIGURE 6 :
Consommations en eau aux différentes phases phénologiques.
FIGURE 7 :
Evolution de l’élaboration de la matière sèche du sorgho
FIGURE 8 :
Effcience de l’eau pour la production de matière sèche et de grains
FIGURE 9 :
Distribution de la taille des grains de sorgho : effet du stress hydrique
(variété CE 145 - 66);
FIGURE 10 :
Fréquences cumulées de la distribution de la taille des grains de sorgho:
effet du stress hydrique
FIGKJRE 11 :
Distribution de la taille des grains de sorgho :
traitements stressés en % du poids du témoin (var. CE 145-66)
FIG-URE 12 :
Réponse du sorgho à l’alimentation en eau : distribution du poids des
grains en fonction du régime hydri.que
FIGr’IIJRE 13 :
Test de vigueur des plantules
TABLEAU 1 :
Principales variétés améliorées de sorgho recommandées au Sénégal
TABLEAU 2 :
Consommations en eau des cultures (mm)
TABLEAU 3 :
Analyse de la production
TABLEAU 4 : k Analyse de la qualité
I
- 59 -
LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES UTILISES
AGR.HY.MET
Programme d’Agrométérologique et hydrologie opérationnelle (Sahel).
Niamey -Niger
C.E.B.A.A.S. :
Centre d’Etudes Régionales pour 1’Amélioration et l’Adaptation à la
Sécheresse - Bambey - Sénégal
CE.R.D.1. :
Centre d’Edition, de Reproduction et de Diffusion de Documents
Pédagogiques. Dakar , Sénégal
C.N.R.A. :
Centre National de Recherches Agronomiques Bambey - Sénégal
C.I.R.A.D. :
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour
le Développement. Paris, France.
C.S.C. :
Contre Saison Chaude
C.S.F. :
Contre Saison Froide
C.T. :
Coefficient Transpiratoire
C.T..4. :
Centre Technique de Coopération Agricole
E.N.C.R. :
Ecole Nationale des Cadres Ruraux. Bambey, Sénégal
E.T.M. :
EvapoTranspiration Maximale
E.T.P. :
EvapoTranspiration Potentielle
E.T.R. :
EvapoTranspiration Réelle
G.E.R.D.A.T. :
Groupement d’Etudes et de Recherches pour le Développement de
1’Agronomie Tropicale
I.C.R.I.S.A.T. :
International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics.
Patancheru, Inde.
1.N.fi.P.T. :
Insitut National Polytechnique de Toulouse, France
I.N.R.A. :
Institut National de la Recherche Agronomique
I.S.R.A. :
Institut Sénégalais de Recherches Agricoles
M.S. :
Matière Sèche
RDT :
Rendement
R.U. :
Réserve Utile
R.U.m :
Réserve Utile maximale
W.U.E. :
Water Use Efficiency (Efficience de l’utilisation de l’eau).
%
pour cent ou pourcentage
Q
inférieur ou égal
<
inférieur
supérieur
;
par ou divisé par
ha
hectare
0
degré
“C
degré Celsius
kg
kilogramme
g
gramme
mm
millimètre
cm
centimètre
m2
mètre carré
c c
centimètre cube
1
litre
jas
jour après semis
h
heure
+
additionné de
ZZZ
égal à
i-2
coefficient de détermination
.
..__~_
-_
---
MINISTERE DE L’AGRICULTURE
DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT
INSTITUT SENEGALAIS DE
SUPERIEUR
RECHERCHES AGRICOLES
(I.S.R.A.)
ECOLE NATIONALE DES
CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES
CADRES RURAUX DE BAMBEY
AGRONOMIQUES DE BAMBEY
(E. N. C. R.)
(C. N. R. A.)
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
POUR L’OBTENTION DU DIPLOME
D’INGENIEUR DES TRAVAUX AGRICOLES
+ REPONSE DE LA VARIETE DE SORGHO cE l45--66
A L'ALIMENTATION EN.EAU : EFFETS DU STRESS
HYDRIQUE SUR ~LEiXENDEMENT ET LA QUALITE DES
SEMENCES ':'
PAR LOUIS SENE
(SOEME PROMOTION)
TIJTEUR DE STAGE
-
MAITRES DE STAGE :
~,.~qJJ!$” ” ~~~~~~~~ * rgJ*~,
DANIEL GRANES
Professeur à 1’E.N.C.R
Technologi&e des semences
Chercheur
NOVEMBRE 1995
DEDICACE
Il-)
Feue BEATRICE MARIE DIOUF
Tu aurais souhaité être présente pour
partager avec moi la joie que procurent
les résultats de ce travail. Dieu en a décidé
autrement mais ton image restera gravée
dans mon coeur.
6)
Ma fille MARIE FRANCE C.N. SENE
L(a vie est pleine d’épreuves :
le travail bien fait, la discipline et
le courage te les feront surmonter.
REMERCIEMENTS
A Monsieur Famara MASSALY, responsable du laboratoire d’agrophysiologie des
semences de l’ISRA/CNRA de Bambey, qui a assuré mon initiation dans la recherche
agrophysiologique des semences avec une très grande compétence et beaucoup de générosité
et sollicitude constante. Son goût du travail bien fait, reflété par ses interrogations
pertinentes pour l’amélioration de la qualité des semences au Sénégal m’a poussé à mieux
saisir l’importance de la rigueur dans l’analyse scientifique. Je voudrais lui assurer ici ma
sincère reconnaissance.
A Monsieur MADIAGNE DIAGNE, responsable du service bioclimatologique du CNRA
de Bambey, qui, par la pertinence de ses observations et enseignements a largement
contribué à ma meilleure compréhension du continuum sol-plante-atmosphère. Pour sa
sollicitude, je prie d’accepter tous mes remerciements.
A Monsieur Daniel GRANES, mon tuteur de stage, professeur à l’ENCR de Bambey et
chef du Département de Productions Végétales, qui m’a facilité les contacts avec les maîtres
de stage et a apporté des corrections à la première partie de ce travail, je prie d’accepter mes
sincères remerciements.
Mes remerciements vont également :
- Au personnel administratif de I’ENCR ;
- Au corps enseignant de I’ENCR pour sa contribution à la réalisation de mon mémoire.
Toute ma reconnaissance :
A Monsieur Emmanuel SENE, agronome chercheur au programme céréales pluviales en
zone seche et à sa famille pour leur accueil, leur soutien et leur sollicitude constante.
A Monsieur Arthur DA SYLVA, chercheur en pathologie des semences pour les
corrections apportées au document manuscrit.
A Monsieur Edouard MARONE, agronome chercheur en physiologie végétale au
CERAAS.
En ami et frère, il s’est ouvert à moi sans réserve à tous points de vue. Son accueil
chaleureux a rendu mon séjour très agréable et a conkribué largement à la réalisation de ce
document. Je ne saurais trouver les mots forts pour lui exprimer ma reconnaissance. Merci
pour tout.
A Mademoiselle COUNA SYLLA analyste programmeur au CERAAS, pour son soutien
constant et pour avoir participé à la reliure du document final.
A Mademoiselle Marie Pascale SARR, Secrétaire à la SONEES pour avoir assuré la
dactylographie avec beaucoup de plaisir. Son soutien moral m’a permis de surmonter les
épreuves en cours de formation. Je lui exprime ma gratitude.
Mes sincères remerciements vont également :
Aux agents du laboratoire d’agrophysiologie des semences :
B. BOYE, B. NDIAYE, N. SAMB qui m’ont soutenu pendant les mesures et tests au
laboratoire.
,4ux agents du laboratoire de bioclimatologie notamment S. NDOUR, M. THIAM, M.
FALL, A. FAYE, N. NGOM, D. FALL qui m’ont fourni les données chmatiques et m’ont
aidé à mieux comprendre le logiciel BIPODE.
,4 Monsieur Moussa SIDIBE, agent au 1aborato:ire d’analyses du sol au CNRA de Bambey,
pour sa collaboration fructueuse.
A Monsieur Amadou DIOP, agent au CERAAS, pour avoir assuré des mesures nécessaires
à la meilleure compréhension du thème étudié.
A Monsieur Amadou DIOUF, responsable de la documentation au CNRA de Bambey et à
son assistant Pape Sémou DIOUF qui n’ont ménagé aucun effort pour me fournir les
références bibliographiques.
A Monsieur Meissa BADIANE, pour avoir accepté de multiplier certaines références
bibliographiques. Merci pour la collaboration.
Aux ouvriers temporaires du laboratoire d’agrophysiologie des semences notamment : B.
TINE, A. et 1. MASSALY, THIAW, G. FAYE, 1. DIOUF, A. DIOUF sans qui, il me
serait difficile de réaliser certaines mesures.
A tous ceux-là qui, de près ou de loin, ont participé à ma formation et à la réalisation du
document final, j’exprime toute ma reconnaissance.
F
mm---
RESUME-
Au cours de cette expérimentation, les effets du régime hydrique sur le rendement et la
qualité des semences de la variété de sorgho CE 145-66 ont été étudiés du 8 Avril au 31
Juillet 1995. L’essai a été conduit et réalisé en microlysimètres sous abri, maintenus dans les
conditions ambiantes de 1’ISRAKNRA de Bambey.
Les différents stress hydriques (30 % RUm) d’une durée de 10 jours chacun n’ont pas affecté
la production de matière sèche végétative. Cependant, un stress hydrique au début de la
phase initiation florale ralentit la croissance qui est accélérée après l’arrêt du stress. Ce stress
ne diminue pas significativement le rendement et la qualité des semences.
Lorsque Ie stress hydrique (46 % de satisfaction des besoins en eau) est appliqué à la phase
de gonflement-épiaison de la variété CE 145-66, le rendement et la qualité des semences
baissent significativement. La quantité de matière sèche accumulée dans le grain est faible.
Le taux de germination et la vigueur des plantules à la levée baissent en conséquence.
Un taux de satisfaction des besoins en eau de 45 % pendant la phase de floraison-
remplissage des grains entrake une baisse du rendement. Cette baisse est moins significative
que celle entraînée par la phase précédente. Cependant, la qualité des semences est
significativement faible.
La première approche de cette étude a permis de déterminer la phase phénologique la plus
sensible au stress hydrique. Lorsque la satisfaction des besoins en eau est inférieure à 50 %
pendant la phase de gonflement-épiaison, le rendlement et la qualité semencière de la variété
de sorgho CE 145-66 baissent.
La validation des résultats obtenus, par des expériences similaires sur les autres variétés de
sorgho et leur élargissement aux autres cultures pluviales doit déboucher sur une
modélisation de la qualité des semences produites en hivernage au Sénégal.
MOTS CLES : sorgho, variété CE 145-66, stress hydrique, indice de satisfaction en eau,
évapotranspiration réelle et maximale, réserve utile maximale, gonflement-
épiaison, rendement, qualité des semences, germination, vigueur, matière
sèche.
TABLES DES MATIERES
PAGES
DEDICACE
REMERCIEMENTS
RESUME
INTRODUCTION
1
Ière PARTIE : GENERALITES
3
II IMPORTANCE DE LA CULTURE DU SORGHO DU SENEGAL
3
Il/ BOTANIQUE DU SORGHO
3
2-l
Origine et espèce
3
2-2
Description morphologique du sorgho
6
Ill/ PHYSIOLOGIE DU SORGHO
11
3-I
Croissance et développement
11
3-2
Exigences écologiques
15
3-3
Mécanismes physiologiques d’alimentation en eau et en sels
minéraux et réactions du sorgho à un stress hydrique
16
2ème PARTIE : EXPERIMENTATION
23
II MATERIELS ET METHODES
23
l - l
Matériel végétal
23
l-2 Méthodes
23
a/ Site expérimental
23
b/ Dispositif expérimental et traitements
24
cl Technique de culture
24
l-3
Variables étudiées et techniques de mesure
25
a/ Suivi hydrique
25
bl Suivi de la croissance et du développement
1
26
c/ Structure de la récolte
26
d/ Qualité des semences
26
l - 4 A n a l y s e
27
II/ RESULTATS ET DISCUSSIONS
27
2-l
Conditions climatiques de l’expérimentation
27
2-2
Alimentation en eau des cultures
28
2-3
Suivi de la croissance et du développement
28
a/ Phases phénologiques
28
b/ Production de biomasse végétale
33
cl Discussion
33
2-4
Effets du stress hydrique sur la production de grains
33
a/ Rendement
33
b/ Analyse de la récolte
33
c/ Analyse de maturité
35
dl Discussion
38
2-5
Effets du stress hydrique sur la qualité des grains
39
a/ Poids d’un grain
39
b/ Germination des grains
39
c/ Vigueur des plantules
39
d/ Discussion
39
2-6
Discussion Générale
45
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
47
BIBLIOGRAPHIE
49
ANNEXES
52
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
58
LISTE DES ABREVIATIONS
59
1
c
INTRODUCTION
La production agricole au Sénégal, comme dans les pays du Sahel en général, est
tributaire de plusieurs facteurs parmi lesquels la faible fertilité des terres de cultures et la
pluviométrie souvent déficitaire et irrégulière. En plus de ces facteurs, la production du
sorgho est limitée par la qualité des semences. Ces dernières étaient obtenues à partir de
variétés traditionnelles à cycle long. La maturation des grains s’effectuait pendant une
période de forte hygrométrie. Cette hygrométrie favorise l’installation d’agents pathogènes
(moisissures) altérant la qualité des semences de sorgho (LOUVEL, 1982 et 1983).
C’est pourquoi, l’Institut Sénégalais de Recherches Agricoles (ISRA) a mis au point des
variétés améliorées à cycles courts et à bonne productivité. Cependant, une des
contraintes à l’adoption des variétés de sorgho améliorées de type caudatum est aussi la
faiblesse de la qualité de leur semence si celle-ci est produite en hivernage. La récolte
tardive du sorgho coïncide avec des conditions environnantes difficiles ; pluies tardives,
températures et hygrométrie élevées, action des moisissures et des insectes, etc. De telles
conditions environnementales participent à la péjoration de la qualité des semences de
sorgho.
En 1993, des expériences conduites par le laboratoire d’agrophysiologie des semences de
I’ISRA à Bambey ont confirmé cette hypothèse. MASSALY et SARA (1993) ont trouvé
que la date optimale de récolte du sorgho se situe entre 24 à 26 jours après 50 % anthèse.
Cette date correspond à la maturité physiologique du grain du sorgho. La quantité de
matière sèche contenue dans le grain est maximale et le taux de germination atteint son
seuil le plus élevé. A partir de cette période, le processus de détérioration de la semence
démarre du fait de la respiration et des facteurs de détérioration ci-haut cités.
Selon les mêmes auteurs, il y a une variabilité interannuelle de la qualité des semences de
sorgho même lorsqu’elles sont récoltées à la maturité physiologique. De plus, l’analyse de
la qualité des semences de sorgho produites sur différents sites et selon le même itinéraire
technique a révélé une variabilité intersites de la quantité de matière sèche accumulée, de
la germination et du pourcentage de grains rnks : les valeurs les plus élevées ont été
obtenues dans les zones les plus arrosées. De ce qui précède, ils ont formulé l’hypothèse
selon laquelle “la qualité de la semence de sorgho pourrait être dégradée par des stress
hydriques survenant pendant la période allant de la floraison-fécondation à la maturité
physiologique”.
La présente étude tente de répondre à ce questionnement. Elle rentre dans le cadre des
activités de recherche du laboratoire d’agrophysiologie des semences de I’ISRAKNRA de
Bambey et fait suite à celles réalisées en 1993 (MASSALY et SARA ; MASSALY et
ZENALLAH, 1993) pour l’amélioration de la qualité des semences de sorgho.
Elle est axée sur l’hypothèse suivante :
- l’alimentation hydrique de la plante peut affecter la productivité et la qualité des
semences de sorgho.
-----
Les objectifs poursuivis sont les suivants :
- déterminer et analyser les implications directes de l’alimentation en eau sur la
qualité des semences de sorgho ;
- déterminer le (ou les) stade (s) phénologique (s) pendant lequel (ou lesquels) un
stress hydrique a une incidence directe sur la productivité et la qualité des
semences de sorgho ;
- quantifier le niveau de satisfaction des besoins en eau en dessous duquel un effet
significatif néfaste peut être observé.
Le présent rapport est articulé autour de deux grandes parties :
- une partie consacrée aux généralités sur le sorgho : importance économique du
sorgho au Sénégal, botanique et physiologie ;
- une seconde partie relative à l’expérimentation.
Ière PARTIE : GENERALITES
I/ IMPORTANCE DE LA CULTURE DU SORGHO AU SENEGAL
Selon les statistiques agricoles du Sénégal pour la période allant de 1985 à 1990, le
sorgho occupait une superficie d’environ 130 000 ha avec un rendement moyen de 870
kg/ha. Cependant, cette superficie reste encore faible par rapport à celle occupée par le
mil (900.000 ha).
Les principales régions de production sont par ordre d’importance :
- la région de Kolda
- le Sénégal Oriental
- la région de Kaolack
- et la région de Thiès.
Selon TROUCHE (199 l), dans la vallée du fleuve Sénégal, le sorgho est surtout produit
en culture de décrue dans le “Walo” et en culture irriguée d’hivernage dans les périmètres
aménagés. Sa production sous irrigation dans ces périmètres représente une option de
diversification de la production vivrière et un moyen de limiter le déficit céréalier. Aussi
cette culture de décrue caractérisée par un faible rendement/ha (autour de 500 kg/ha) et
un faible niveau d’intensification occupait en 1989-90 environ 30 000 ha.
Dans les autres zones de production, la culture du sorgho est généralement soumise à un
régime pluviométrique le plus souvent aléatoire aussi bien du point de vue quantitatif que
de la répartition.
D’une manière générale, la production de sorgho au Sénégal se caractérise par un faible
rendement, en raison de contraintes d’ordre variétal, agronomique, pédoclimatique et
socio-économique. La presque totalité de la production est consommée au niveau des
exploitations agricoles. Le sorgho, comme le mil, est une denrée de base pour une partie
de la population sénégalaise.
Il importe cependant, de souligner que dans le cadre de l’amélioration variétale, l’Institut
Sénégalais de Recherches Agricoles (ISRA) a mis au point un certain nombre de variétés
(13) dont 4 hybrides et 9 lignées pures. Ces principales variétés améliorées sont
actuellement vulgarisées dans les régions de production du Sénégal.
II/ BOTANIQUE DU SORGHO
2.1/ ORIGINE ET ESPECE
Le sorgho (Sorghum bicolor, L. Moench) ou “gros mil” est une poacée de la tribu des
andropogonées. S. verticilliflorum est très certainement à l’origine des espèces cultivées.
II est cultivé depuis fort longtemps en Afrique et en Asie, et sa culture s’étend à toutes les
zones tropicales et tempérées.
4
’
Les nombreuses variétés existantes ont fait l’objet de diverses classifications. Selon la
classification de HARLAN et DEWET en 1972, on distingue cinq races principales :
- les guinea
- les caudatum
- les dur-r-a
- les kafn
- les bicolor
Au sein de ‘chacune de ces races, il existe une multitude de variétés traditionnelles ou
améliorées. Au Sénégal, on rencontre :
- les races guinea dont la panicule est lâche et porte des épillets à glumes
généralement baillantes renfermant un grain symétrique : ce sont des sorghos de
grande taille et photosensibles ;
- les durra : leur culture vient en importance après la race guinea. Leur panicule
très compacte est généralement portée par un pédoncule cross& les glumes sont
petites et adhérentes au grain globuleux.
Ces deux races sont généralement exploitées en culture traditionnelle et leur cycle
végétatif peut atteindre 150 jours.
A côté de ces deux races, il existe des variétés améliorées de type caudatum (CE 145-66
par exemple). Elles sont caractérisées par un grain dissymétrique, aplati sur la face
ventrale, bombé sur la face dorsale. La forme de la panicule peut être très variable.
Selon CHANTEREAU et NICOU (199 l), il existe dix races intermédiaires qui présentent
des combinaisons des caractères empruntés à plusieurs races principales.
FIGURE 1 : Les cinq races principales du sorgho (IHarlan, De Vk’et 1972)
(Dessins d’après Snowden, 1936)
Source : Le Sorgho (Chantereau et Nicou, 199 1)
Ed. Maisonnerie & Larose - CTA
Les principales variétés améliorées, vulgarisées dans les différentes régions de production
au Sénégal sont récapitulées dans le tableau ci-après :
TABLEAU 1: PRINCIPALES VARIETES AMELIOREES DE SORGHO
RECOMMANDEES AU SENEGAL (ISRAKNRA BAMBEY, 1987)
d’hivernage
612A X 75-14
85 - 90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée CSF
3 - 4
73 -13
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée
3 - 4
d’hivernage et CSC
73 -14
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée de CSF
3 - 4
CE 151- 262
90
Vallée du Fleuve
Culture irriguée ou pluviale
2,5 - $3
d’hivernage
CE 145 - 66
100
Centre Nord
Culture pluviale
29
d’hivernage
CE 180 - 33
90
Centre Nord
Culture pluviale
2,8
d’hivernage
CE196-7-2
90
Centre Mord
Culture pluviale
23
d’hivernage
F2 - 20
110
Casamance et Centre
Culture pluviale
3
Sud
d’hivernage
SSV3
90-100
Casamance et Centre
Culture pluviale
3- 4
Sud
d’hivernage
ssvs
1 H-120
Casamance et Centre
Culture pluviale
3 - 4
Sud
d’hivernage
CE 145 - 66
100
Casamance et Centre
Culture pluviale
29
C.S. C = Contre Saison Chaude
C.S.F. = Contre Saison Fraîche
2.2/ DESCRIPTION MORPHOLOGIQUE DU SORGHO
Le sorgho comme la plupart des végétaux supérieurs, dispose d’organes lui permettant
d’absorber l’eau et les sels minéraux, et d’assurer les fonctions photosynthétiques pour une
croissance et un développement satisfaisants : c’est une plante autotrophe.
Plusieurs auteurs ont présenté la morphologie du sorgho et la description faite par HOUSE
(1987) semble la plus appropriée à notre étude..
--
7
* Racines
Le système racinaire du sorgho est très développé et muni de nombreux poils radiculaires
(presque 2 fois plus que le maïs). Au mom.ent de la germination, apparaît la racine
primaire ou embryonnaire. Plusieurs racines de ce type se développent. Celles-ci sont peu
ou pas du tout ramifiées. Les racines secondaires se forment à partir des premiers noeuds ;
ce sont ces racines qui, en se développant, constituent le système racinaire fasciculé
abondant de la plante. Par la suite, les racines primaires meurent. Des racines adventives
apparaissent plus tard sur les noeuds inférieurs et peuvent être nombreuses. Ces racines ne
sont pas fonctionnelles quant à l’alimentation en eau et en éléments minéraux : on les
appelle souvent des racines d’ancrage permettant à la plante de résister à la verse.
Les sorghos cultivés sont, ou non, rhizomateux, ou très faiblement rhizomateux. Ils sont
annuels ou faiblement pérennes. Le système racinaire, toutefois, persiste assez pour
permettre le développement de rejetons à partir de bourgeons adventifs situés à la base de
la tige-mère.
Suivant les variétés et les conditions physiques du sol, le système racinaire du sorgho peut
atteindre 110 à 130 cm de profondeur (CHOPART, 1980) et selon LABARE, (1991) la
vitesse de croissance peut aller de 1,4 à 2 cm/jour une semaine après le semis.
* Tke
La tige ou chaume est constituée de séries de noeuds alternant avec des entre-noeuds. Elle
est grêle à très robuste, mesurant de 0,5 cm à 5 cm de diamètre près de la base,
s’amincissant vers l’extrémité terminale et ayant une longueur de 0,5 à 4-5 m. Elle est
rigide avec un cortex, ou une écorce, dur et une moelle plus molle. Les faisceaux
vasculaires sont répartis dans la tige mais ils sont plus concentrés dans la région
périphérique où ils sont si rapprochés les uns des autres qu’ils forment presque un anneau
continu. Les faisceaux vasculaires dans la zone centrale de la tige sont plus gros que ceux
de la périphérie. Les faisceaux du centre se ramifient pour former les plus petites veines
dans le limbe foliaire. La moelle peut être sucrée ou insipide, juteuse ou sèche. Dans les
vieilles tiges, la moelle peut se fragmenter, en particulier si elle est sèche.
Le noeud se présente comme un anneau à la base de la gaine foliaire : c’est le point où la
feuille s’attache à la tige. Il y a à cet endroit une anastomose complexe des faisceaux
vasculaires de la tige vers ceux de la feuille. Un bourgeon se forme à chaque noeud,
excepté au noeud correspondant à la feuille paniculaire. Sur les noeuds supérieurs des
ramifications apparaissent et peuvent donner des panicules de petite dimension.
L’importance du tallage varie suivant les races et les variétés. Dans les conditions d’une
bonne alimentation hydrique, le nombre de talles peut aller jusqu’à 10.
8
ç
* Feuilles
Les feuilles sont distribuées de façon variable le long de la tige chez le sorgho. Chez
certains types, elles sont concentrées près de la base. Elles sont plus ou moins
uniformément disposées chez d’autres. La longueur des feuilles peut atteindre 1 m et plus,
pour 10 à 15 cm de largeur. Leur nombre varie grandement suivant les plants. Chez les
plants bien adaptés, il y a ordinairement de 14 à 17 feuilles, ce nombre pouvant atteindre
30 chez les plants moins adaptés.
Les feuilles naissent le long de la tige en alternant sur deux lignes et se composent d’une
gaine et d’un limbe.
La nervure médiane est saillante, verdâtre ou blanchâtre, aplatie ou légèrement concave sur
la face supérieure et convexe sur la face inférieure. Il existe une courte ligule
membraneuse (1 à 3 mm) à la jonction du limbe avec la gaine.
Selon CHANTEREAU et NICOU (1991), certaines variétés de sorgho ont des poils de
taille microscopique sur la face inférieure des feuilles. Ce sont des trichromes. Leur
présence est intéressante car elle est associée à la résistance des jeunes plantes, à la
mouche du pied : Atherigona soccata.
* Panicule
L’inflorescence est une panicule qui peut être courte et compacte ou bien lâche et ouverte :
de 4 à 25 cm ou plus de long sur 2 à 20 cm ou plus de large. L’axe centrale de la particule
ou rachis peut se trouver complètement masque par la densité des branches secondaires et
tertiaires de la panicule ou être complètement exposé.
Le rachis est très variable morphologiquement: : de long et mince à trapu et robuste. Un
certain nombre de branches secondaires prend naissance à chaque noeud. Chacune peut
varier en longueur, étant trapue ou grêle, rigide ou souple, velue ou quasi glabre, ramifiée
près de sa base (branches tertiaires) ou non jusqu’au voisinage du sommet.
La particule croît ordinairement de manière verticale au sommet de la tige, mais peut aussi
se recourber. C’est une caractéristique de certaines races de sorgho.
Les sorghos sauvages ont des panicules plutôt lâches aux branches étalées. Les panicules
sont souvent grandes et de forme pyramidale.
La ramification ultime des branches secondaires ou tertiaires, est un racème qui consiste
toujours en un ou plusieurs épillets. Un épillet est toujours sessile et l’autre pédicellé à
l’exception de l’épillet terminal qui est sessile et flanqué de deux épillets pédicellés.
Chaque épillet est constitué dune paire de glumes et de glumelles. L’épillet a deux pistils
et trois étamines.
9
I
* Graines
La graine de sorgho est un caryopse composé de trois parties principales :
- l’enveloppe qui constitue le péricarpe ;
- le tissu de réserve ou albumen encore appelé endosperme ;
- et l’embryon.
Entre le péricarpe et l’endosperme peut se trouver une couche hautement pigmenté, de
couleur rouge foncé ou brun foncé (HOUSE,, 1987), appelé testa. Sa présence ou son
absence constitue une caractéristique variétale. Riche en composés tanniques, elle paraît
conférer des qualités de résistance aux moisissures des graines qui en sont pourvues.
L’albumen du sorgho présente à l’extérieur une couche périphérique de cellules riches en
vitamines, protéines et huile : c’est la couche d’aleurone. Sous cette première assise
cellulaire se trouve l’albumen corné, vitreux, caractérisé par l’existence de granules
d’amidon. Vient ensuite l’albumen interne, farineux où les granules d’amidon sont insérés
dans une matrice protéique peu importante avec de nombreuses lacunes.
L’emplacement de l’embryon ou scutelhun se marque sur le grain sur une longueur allant
de la moitié aux 2/3 de la longueur, par une trace elliptique à elliptique-oblongue, concave
ou plate, rarement convexe. Le hile est situé à la base de la graine sur le côté opposé à
celui de yembryon. Le hile passe fréquemment au noir au moment de la maturité
physiologique (HOUSE, 1987).
On évalue souvent le poids du caryopse avec: des échantillons de 1000 graines. Il rend
compte à la fois des données culturales et variétales de la plante.
Les caractéristiques morphologiques du grain à maturité complète sont les suivantes
(HOUSE, 1987).
- longueur = 3,5 à 5 mm
- largeur
= 2,5 à 4,5 mm
- poids de 1000 grains = 60 à 85 grammes.
--
-111111
10
*
CARYOFSE
FI(‘IiRE: 2 : Schéma du grain et morphologie du plant dc sorgho.
-’
Source : Le sorgho (CHANTEREAU et NICOI.:. 199 1)
Ed. Maisonneuve & La1 ose CTA
---
11
’
III/ PHYSIOLOGIE DU SORGHO
3.11 CROISSANCE ET DEVELOPPEMENT
On considère généralement trois phases dans le cycle de développement du sorgho:
- la phase végétative : de la germination à l’initiation florale ;
- la phase reproductive : de l’initiation florale à la pollinisation ;
- et la phase de maturation : de la pollinisation à la maturité complète.
a/ Phase végétative
La phase végétative débute par la germination de la graine et l’émergence d’une jeune
plantule. La germination correspond au passa.ge de l’état de vie ralentie à l’état de vie
active. Les réserves qui, jusque là assuraient le métabolisme résiduel de l’embryon, vont
être transformées pour assurer la croissance de la plantule. Différentes définitions de la
germination sont données selon qu’il s’agisse du physiologiste ou du technologiste des
semences.
Selon MASSALY (1985) la germination est définie comme l’émergence et le
développement, à partir de l’embryon, des structures essentielles qui, pour le type de
semence en question, sont indicatives de l’aptitude à produire une plantule normale en
conditions favorables.
Une bonne graine de sorgho semée dans un sol humide s’imbibe d’eau et gonfle. La
germination se produit rapidement et le coléoptile apparaît au bout de 3 à 4 jours lorsque la
température du sol est de 20 O C ou plus (CHANTEREAU et NICOU, 1991). La durée de
l’apparition du coléoptile peut être plus longue lorsque les températures sont basses
(inférieures à 20 O C).
Une première feuille perce l’extrémité du coléoptile et l’émission des feuilles suivantes se
fait très rapidement.
Parallèlement, la croissance racinaire est active, caractérisée par le développement d’une
racine séminale unique puis par celui des racines adventives 3 à 7 jours après l’émergence
du plant (CHANTEREAU et NICOU, 1991 ; HOUSE, 1987 ; CHOPART, 1980). La jeune
plantule vit durant cette période sur les éléments nutritifs stockés dans l’endosperme ; ces
réserves s’épuisent au bout de 10 jours (HOUSE, 1987).
Des études récentes (MASSALY et ZENALILAH, 1993) ont montré cependant que le
développement normal de la plantule est influencé par la conjonction des facteurs de la
taille et de la densité des graines semées. Les grosses graines denses ont montré un
pourcentage de levée avec un taux de survie des plantules supérieur à celui de petites
graines légères. Dès lors, pour assurer un dévleloppement végétatif satisfaisant, il importe
de disposer de semences de qualité, facteur d’un bon rendement, toutes autres conditions
de croissance étant à leur optimum.
12
’
Bourgeon végétatif
Bourgeons végétatif et floral.
F e u i l l e d e s o r g h o .
1
Section longitudinale d’un embryon
16jours a p r è s l a f é c o n d a t i o n : ( A ) Coiéoptile,
(B) Coléorhize, (P) Plumule. (R) Radicule.
FIGURE 3 : Bourgeons végétatif et floral, feuille de sor4lo
a et sectiori IonCitudinalC
c
d’un
emhyon 16 jours après la fécondation.
Source : Manuel pour la sélection du sorgho (L.R. l-louse. 1%7!.
13
L
La plante devenue donc entièrement autotrophe absorbe l’eau et les sels minéraux grâce à
son système racinaire puissant, surtout dans les premiers 30 cm du sol. Une intense
croissance végétative commence.
Grâce à un fonctionnement photosynthétique de type C4, le sorgho a un taux de
production de matière sèche élevée, relativement aux quantités d’eau absorbées. En effet,
les plantes en C4 héliophiles ne présentent pas de plateau de saturation de l’activité
photosynthétique pour les forts éclairements (MAÏS et MADERNI, 1992).
Le tallage commence 15 jours environ après le semis, mais il est limité dans le temps par
un mécanisme physiologique interne.
L’initiation florale se produit généralement lorsque la plante est haute de 50 à 60 cm. Le
développement végétatif se poursuit et peut être important. Il est uniquement assuré par la
croissance cellulaire complétée par la photopériodicité.
La température optimale pour la croissance végétative se situe le plus souvent vers 33” à
34” C (CHANTEREAIJ et NICOU, 1991).
La phase végétative du sorgho dure 30 à 40 jours.
b/ Phase reproductive
Cette phase démarre avec l’initiation florale et finit par la pollinisation. L’apparition de
l’inflorescence est précédée par un gonflement de la gaine de la dernière feuille. En 6 ou
10 jours, par croissance du pédoncule, la panicule se dégage : c’est la fin de la phase de
montaison.
La floraison débute par le sommet de la panicule en descendant très régulièrement. Elle
intervient généralement lorsque la particule s’est complètement déployée. Active juste
avant le lever du soleil et en début de matinée, la floraison a une durée moyenne dune
semaine.
Cette phase marque un profond changement dans la physiologie de la plante. Le sorgho est
une plante de jours courts. Sa floraison est induite dans un cycle de 24 heures lorsque la
durée de la période diurne est inférieure à une valeur critique (seuil photopériodique des
variétés tropicales : entre 12 et 13 heures).
L’épillet prêt à fleurir voit ses glumes s’ouvrir. Les stigmates se dégagent en premier puis,
un à deux jours plus tard, les anthères apparaissent. Si le temps est sec, leur déhiscence
intervient pratiquement en même temps. Ce sont essentiellement les stigmates de la partie
supérieure de la panicule, exposés avant les premières libérations de pollen, qui expliquent
un certain pourcentage de pollinisation croisée chez le sorgho nortnalernent considéré
comme une plante autogame. La pollinisation a lieu le matin après disparition de la rosée.
1 4
La viabilité du pollen est courte, de l’ordre de 2 à 4 heures. Par contre la période de
réceptivité des stigmates est beaucoup plus longue, elle commence un peu avant leur
libération des glumes pour s’achever plusieurs jours après.
Lorsque le pollen arrive sur le stigmate, il germe et développe le tube pollinique, lequel
croît à l’intérieur du style et aboutit au sac embryonnaire en passant par le micropyle. Le
noyau du tube dégénère rapidement, cependant, deux noyaux spermatiques du pollen
entrent dans le sac embryonnaire. L’un deux féconde les deux noyaux polaires haploïdes et
donne naissance au zygote accessoire, l’autre féconde l’oeuf et donne naissance au zygote
principal. Ce processus est connu sous le nom de double fécondation laquelle est
spécifique aux angiospermes.
c/ Phase de maturation
Après les phases de pollinisation et de fécondation, le zygote formé par la fusion d’un
gamétre et de l’oeuf va croître et se développer en un axe embryonnaire lequel cesse sa
croissance lorsque la déshydratation atteint un certain seuil.
Le développement du grain, c’est-à-dire son remplissage commence juste après la
pollinisation. La durée de remplissage complet varie de 30 à 50 jours environ selon le
cycle des variétés et les facteurs climatiques. Ce sont essentiellement les feuilles
supérieures de la plante qui, par leur activité photosynthétique, assurent l’accumulation de
réserves.
En cas de sécheresse, on pense que la matière carbonée constitutive des tiges est mise à
contribution pour l’alimentation du grain. Ce phénomène favorise l’affaiblissement de la
base du pied, révélé par la verse et des attaques de Macrophomina phaseolina (pourriture
charbonneuse du pied).
Le grain de sorgho passe par les stades laiteux puis pâteux avant d’arriver à maturité
physiologique caractérisée par l’apparition d’un point noir à sa base dans la région du hile.
Son poids est alors maximum avec un taux d’humidité se situant autour de 30 %.
Des études récentes conduites par le service d’agrophysiologie des semences de I’ISRA
(MASSALY et SAKA, 1993) concernant plusieurs variétés cultivées au Sénégal
confirment cette thèse. En effet, ces études ont montré que la maturité physiologique est
atteinte entre 24 et 26 jours après 50 % anthèse. Les différentes variables étudiées suivent
une croissance exponentielle jusqu’à maturité physiologique après laquelle démarre un
processus de dégradation de la graine :
- la teneur en eau peut être supérieure a 80 % juste après la fécondation : elle
décroît jusqu’à une valeur de 10 à 12 % ;
- le taux de germination est maximal à la maturité physiologique de même que le
poids sec de 100 graines (MS) et leur taille.
‘”
1 5
Selon DELOUCHE (1973) la détérioration de la semence est accompagnée d’une
séquence de manifestations morphologiques et physiologiques :
- l’enveloppe devient très perméable et l’imbibition crée des dommages à la graine ;
- il y a un ralentissement de la synthèse de l’énergie entraînant une faible vigueur
de la plante ;
- la respiration devient moins effrciente ;
- le taux de germination des graines diminue ;
- on note un retard dans la croissance et le développement des plantes ;
- le pourcentage élevé de plantules anormales ;
- la réduction de l’uniformité des plantes.
En définitive, la détérioration de la graine aboutit inéluctablement à des semences de
mauvaise qualité. Selon MASSALY, cette détérioration s’avère progressive, irréversible et
inéxorable. Elle peut être ralentie mais jamais arrêtée avec pour résultat final soit la baisse
de rendement avec perte de qualité, soit tout simplement la mort de la graine.
A la récolte, la composition du grain en éléments organiques et minéraux varie selon les
cultivais.
3.2/ EXIGENCES ECOLOGIQUES
a/ Facteurs climatiques
Le sorgho est une plante tropicale qui s’adapte à de nombreux milieux. C’est la céréale
principale des zones recevant entre 800 et 1000 mm de pluie par an.
Les besoins en eau du sorgho varient dans une fourchette de 350 mm à 750 mm en
fonction :
- de la longueur du cycle ;
- de la masse du couvert végétal : grosseur des tiges et surface foliaire ;
- de la demande évaporative (CHANTEREAU et NICOU, 1991).
Pour assurer un rendement maximum du sorgho, il faut que la plante puisse consommer de
façon régulière 400 mm pour un cycle court, 700 mm pour un cycle long.
1 6
Mais compte tenu des différentes pertes par percolation, ruissellement, évaporation, des
possibilités réelles d’absorption du système racinaire du sorgho et de la capacité de
rétention du sol, l’offre en eau due aux précipitations doit être supérieure d’au moins 30 à
40 % aux besoins de la plante.
Il faut donc une pluviométrie bien répartie située entre 500 et 600 mm pour une variété de
cycle court, 650 à 800 mm pour une variété cie cycle moyen, 950 à 1100 mm pour une
variété de cycle long si l’on veut assurer le rendement optimal dans des conditions de
bonne fertilité des sols.
Les besoins en eau du sorgho augmentent Pend!ant le cycle pour atteindre un maximum à la
floraison (environ 6 à 7 mm/Jour).
Le sorgho craint cependant l’excès d’eau. De même une période trop pluvieuse pendant la
maturation peut réduire la qualité de la production.
La croissance du sorgho est réduite lorsque la température ambiante est inférieure à 20” C.
L’opti.mum de croissance se situe vers 33”-34” C, avec une humidité maximale du sol. Le
développement floral et la formation des grains se déroulent normalement jusqu’à 40-43”
C. La fécondation est réduite au-delà de 40” C.
La sensibilité du sorgho au photopériodisme est surtout marquée chez les variétés tardives.
b/ Facteurs édaphiques
Le sorgho est cultivé sur des sols variés mais exige une teneur minimale de 6 % en argile,
la meilleure situation étant celle d’un sol sablo-argileux, profond, bien drainé, avec un pH
voisin de 6-7. Le sorgho présente une meilleure tolérance que le maïs au sel et à
l’aluminium (GRANES et CARON, 1993).
Le problème central de notre zone d’étude étant l’alimentation en eau et en sels minéraux,
liés aux caractéristiques physico-chimiques des sols, nous aborderons de façon plus
détaillée les aspects physiologiques.
3.3/ MECANISMES PHYSIOLOGIQUES D’ALIMENTATION EN EAU
ET EN SELS MINERAUX, ET REACTIONS DU SORGHO A UN
STRESS HYDRIQUE
a/ L’eau dans le sol
Le sol et l’eau constituent les ressources fondamentales de notre agriculture. Or dans les
pays sahéliens, elles sont devenues d’importants facteurs limitants de la production
agricole en général. La plante, pour se développer convenablement, a besoin d’un sol d’une
composition granulométrique équilibrée et ayant des propriétés physiques et chimiques
satisfaisantes. Un sol qui contient des quantités requises d’éléments nécessaires à la
nutrition des plantes peut être considéré comme chimiquement fertile. Quoique essentielle,
cette fertilité ne garantit pas par elle-même la réussite des cultures (HILLEL, 1988).
17
La valeur d’un sol, en tant que milieu adapte à la croissance végétale, ne dépend pas
seulement de la présence et de la quantité d’éléments nutritifs chimiques mais aussi de
l’état et du mouvement de l’eau et de l’air ainsi que des propriétés chimiques et du régime
thermique du sol. En effet, l’eau de pluie ou d’irrigation est soumise à plusieurs forces dans
le sol à partir desquelles est défi le potentiel de l’eau dans le sol. Thermodynamiquement,
selon ASLYNG et al. (1963) cité par HILLEL, le potentiel total de l’eau du sol est défini
comme étant la quantité de travail requise par quantité unitaire d’eau pure pour transporter
réversiblement et à température constante une quantité infinitésimale d’eau à partir d’un
bassin d’eau pure à une altitude donnée et à la pression atmosphérique jusqu’à l’eau du sol
(au point considéré).
Ce potentiel permet de mieux appréhender les différentes formes de conservation de l’eau
du sol. Ces formes (ou états) définissent la disponibilité de l’eau pour la plante. En effet,
une fraction de l’eau de pluie ou d’irrigation est disponible pour le végétal : c’est la réserve
utile (RU) d.éftie comme étant la quantité d’eau contenue dans la tranche de sol explorée
par les racines, entre le point de ressuyage et le point de flétrissement. L’autre fraction est
de l’eau non utilisable par la plante : elle est fortement liée aux particules solides du sol.
Aussi. pour augmenter la capacité de rétention de nos sols généralement de type
ferrugineux tropicaux et faciliter l’alimentation hydrique du sorgho, faut-il appliquer des
techniques additionnelles d’économie d’eau.
Les techniques de préparation du sol ont pour objectif de permettre un bon démarrage de la
culture et un développement satisfaisant. Le labour à plat améliore en particulier
l’infiltration de l’eau dans le sol en début de cycle et il facilite l’utilisation de cette eau par
la plante grâce à son action sur le système racinaire du sorgho.
Le gain de rendement obtenu grâce au labour s’élève en moyenne à 30 % par rapport à une
préparation traditionnelle, mais il peut varier de 20 à 50 % (CHANTEREAU et NICOU,
1991).
b/ Alimentation en eau et en sels minékaux
La production de matière sèche par la plante est fonction de la quantité d’eau et de sels
minéraux absorbée. Cette absorption dépend de facteurs externes et internes notamment
les facteurs climatiques du moment (ETP par exemple) et du patrimoine génétique du
végétal dont les besoins en eau et en sels minéraux sont très variables au cours de son
cycle de développement. Elle est régie par des mécanismes physiologiques très complexes
liés à la fois :
- à la quantité d’eau disponible dans le sol (RU) ;
- à la demande évaporative du climat (ETP) ;
- au stade phénologique de la plante ;
- à la richesse du sol en sels minéraux, déterminant ainsi la possibilité d’absorption
par la plante de ces éléments.
1 8
Les mécanismes d’absorption de l’eau et des sols minéraux sont deux mécanismes
indépendants :
- l’absorption de l’eau par la plante est surtout un phénomène passif donc purement
physique ;
- celle des éléments minéraux est un phdnomène actif donc d’origine biologique.
En effet, les ions ne passent à travers les membranes cytoplasmiques que grâce à
des mécanismes réclamant de l’énergie donc de l’oxygène et une certaine
température. Ces mécanismes mettent en oeuvre des protéines enveloppées dans
les membranes cytoplasmiques. Elles agissent comme de “petites pompes”
aspirantes et refoulantes, obligeant certains ions à pénétrer, en rejetant d’autres
avec une intensité variable (SOLTNER., 1992). L’absorption des éléments
minéraux est sélective.
Bien qu’étant deux mécanismes indépendants,, l’absorption de l’eau détermine pour une
large part, celle des éléments minéraux. La première est favorisée par un système racinaire
dense et profond : son développement est un facteur important de réussite de la culture.
Par la suite, grâce à la photosynthèse, des métabolites sont formés. Ils suivent un transit
vertical pour alimenter les organes souterrains et aériens. Cela se traduit par une croissance
et un développement harmonieux de la plante, toutes autres conditions et facteurs de
croissance étant à leur optimum. Pour cela, la nutrition des plantes nécessite donc des
mouvements d’ions minéraux et d’eau vers le:s surfaces absorbantes des racines et une
bonne colonisation dues01 par ces dernières (CALLOT et al., 1983). Selon ces mêmes
auteurs, des expériences ont montré qu’avec une bonne alimentation hydrique, des cultures
comme le tournesol, le ray grass, la fétuque, la luzerne ont une production de matière
sèche plus élevée qu’en période de sécheresse. Il en est de même pour les quantités
d’éléments minéraux absorbés.
Pour la fertilisation minérale du sorgho, des expériences ont montré que le pivot de la
fumure est l’azote (N) : pour la production de 100 kg de grains, 3,5 kg d’azote sont
mobilisés dont 50 % dans le grain (CHANTEREAU et NICOU, 1991). Cependant, l’azote
n’est complètement valorisé que si les quantités de phosphore disponible pour la plante
sont suffisantes et cela dépend de la richesse du sol en cet élément. C’est ainsi qu’on
considère que toute fertilisation minérale du So:rgho doit être à base d’engrais binaire NP.
Par ailleurs, des études ont montré que 1’efGence de l’utilisation de l’eau par la plante
dépend du niveau d’alimentation en azote du sorgho. Il ne faut cependant pas se limiter sur
ces deux éléments pour la culture du sorgho. Il importe surtout d’avoir un sol équilibré
pour éviter que certains éléments nutritifs deviennent des facteurs limitants à cause des
antagonismes possibles.
En conséquence, selon OKEN et WENDT, l’augmentation de la production agricole (celle
de sorgho particulièrement) et sa stabilité en zone sahélienne passent forcément par une
connaissance approfondie de la chimie et de la fertilité des sols de la région.
19
cl Conditions hydriques et production de matière sèche (MS)
La production de matière sèche d’un végétal est fortement liée à la quantité d’eau
consommée (ETR) durant chaque stade de son cycle de développement. Elle est fonction
des facteurs et conditions de croissance (éclairement, température, etc.) qui peuvent agir de
manière positive ou négative selon leur niveau, sur la production de matière sèche.
Quoique fondamentale, l’alimentation hydrique n’est pas la seule fonction physiologique à
expliquer la production de matière végétale. Celle-ci est le résultat des intéractions de la
photosynthèse, la transpiration, la nutrition minérale, la respiration en plus de l’absorption
de l’eau. Aucune de ces fonctions physiologiques ne peut être prise isolément pour
expliquer la production végétale.
Cependant, la production de matière sèche dépend étroitement des conditions
d’alimentation hydrique. Lorsque celles-ci sont limitantes, la plante peut mettre en place
des mécanismes d’adaptation à la contrainte hydrique. Une classification de ces différents
mécanismes est proposée par MAY et MILTHORPE (1962) ; TURNER (1979, 1986) ;
JONES et a1 (198 1) : l’esquive, l’évitement et la tolérance.
Selon BLUM (1984) le sorgho peut avoir les mêmes comportements face à une
sécheresse:
* l’esquive à la sécheresse permet à la plante de ne pas subir directement de
contraintes hydriques en réalisant son cycle en dehors des périodes sèches. Elle
est effective principalement lorsque le stress hydrique survient au cours de la
dernière moitié de la phase de croissance. Dans ces conditions, les génotypes de
sorgho précoces ont un avantage par rapport aux génotypes tardifs car ils ont une
surface foliaire plus réduite, une moindre utilisation de l’eau et un rapport densité-
longueur de racines par unité de surface foliaire plus élevé.
* l’évitement à la déshydratation consiste, pour la plante, à maintenir un état
hydrique interne satisfaisant en présence dune contrainte hydrique externe.
* la tolérance à la déshydratation permet à la plante d’assurer normalement ses
fonctions physiologiques malgré une dégradation de son état hydrique interne
consécutive à la contrainte hydrique externe.
Généralement donc, face un déficit hydrique du sol, les activités physiologiques de la
plante sont réduites et peuvent être nulles si cette contrainte dure longtemps. La
photosynthèse, la transpiration, la respiration de même que l’absorption d’eau diminuent
très sensiblement. Il s’en suit une baisse de la production de matière sèche. L’importance
des implications négatives du stress hydrique varie suivant la phase végétative au cours de
laquelle survient la contrainte.
20
La production d’une certaine quantité de matikre sèche nécessite l’évapotranspiration de
quantités d’eau variables selon la demande climatique. Le coefficient transpiratoire (C.T.)
en est l’indicateur. Il est défin comme la quantité d’eau consommée pour fabriquer une
unité de poids de matière sèche (CT = ETR/MS). Le rapport inverse (MS/ETR) mesure
l’effcience de l’eau. Le CT donne seulernent une indication sur les conditions
évapotranspiratoires au cours de l’élaboration de la matière végétale (VILAIN, 1993). Il
dépend de la culture et de la demande climatique (ETP) qui conditionne l’ETR. Lorsque la
valeur de ETR est proche ou égale ETM, on admet que la plante ne subit pas de stress
hydrique et qu’elle élabore davantage de matière sèche.
En conditions hydriques excédentaires, cas très rares voire inexistants dans les pays du
Sahel, les réactions des plantes dépendent de plusieurs facteurs :
- durée de la présence de l’eau ;
- espèces cultivées ;
- stade phénologique au moment où l’excès d’eau se manifeste ;
- conditions du milieu : les effets sont d’autant plus marqués que l’activité
physiologique générale et la transpiration sont élevées (VILAIN, 1987).
d/ Alimentation minérale et production de matière sèche
Les besoins en éléments minéraux varient suivant les espèces, les variétés et leur stade
phénologique. Ils sont généralement déterminés par l’analyse de la matière sèche totale
d’une plante (ou par l’analyse foliaire le plus souvent). Cette analyse permet de quantifier
les différents éléments présents et de prévoir pour un type de sol donné les doses d’engrais
minéral à apporter pour compenser les exportations des plantes.
Le niveau de satisfaction de ces besoins minéraux peut contribuer à expliquer une
production végétale donnée, connaissant le r6le important des éléments nutritifs dans le
métabolisme de la plante.
Ces éléments sont classés, d’un point de vue agronomique, suivant leur importance
quantitative et leur rôle. On distingue :
- les éléments majeurs : N, P, K ;
- les éléments secondaires : Ca, Mg, S ;
- les oligo-éléments : Fe, Mn, Zn, CU, Mo, CO (VILAIN, 1993).
2 1
d-l/ Les éléments majeurs
* L’azote, du fait de son rôle essentiel dans la constitution des noyaux cellulaires de la
chlorophylle, etc., existe dans la plante en quantité importante surtout dans les tissus
jeunes et dans certains organes de réserve. La Imatière sèche renferme de 1 à 5 % d’azote
total.
L’absorption de l’azote sera donc surtout marqué au début de la végétation et pendant la
période de croissance active. Ensuite, le rythme se ralentit. Ce rôle essentiel fait que l’azote
est, la plupart du temps, le facteur déterminant du rendement. Il agit surtout en augmentant
le volume des organes végétatifs, la quantité, de chlorophylle, donc la photosynthèse
(DIEIIL, 1975). Dans les graines, la proportion d’azote insoluble augmente lorsqu’on
s’approche de la maturité. Certaines expériences sur le sorgho (GIGOU, 1976 ;
ARRIVETS, 1976 ; JACQUINOT, 1964) citées par PIERI (1989) montrent que pour une
(1) tonne de produit récolté, 13 à 16,5 kg/ha d’azote sont exportés par les grains.
Cependant, l’utilisation de l’azote doit être faite de manière rationnelle pour éviter un excès
ou une carence. Selon le cas, le rendement en grains peut baisser.
* Le phosphore existe, dans les plantes cultivées, en quantité assez minime : 0,2 à 0,9% de
la matière sèche (BERTRAND, 1949 cité par DIEHL). L’absorption du phosphore (P205)
par la plante se fait à l’état de phosphates minéraux solubles existants à très faible
concentration dans les solutions du sol. Elle est très rapide au début de la végétation et il
est nécessaire qu’à ce moment, la plante dispose d’un minimum de phosphates solubles.
L’action favorable de P205 sur le développem.ent du système racinaire a été montré dès
1843 par LAWES et GILBERT et elle peut avoir des répercussions importantes sur la suite
du développement (DIEHL, 1975).
Cet auteur souligne qu’au cours de la croissance, l’acide phosphorique semble jouer un rôle
de régulateur et compense, dans une certaine mesure, les effets d’un excès d’azote.De
nombreuses expériences ont illustré l’accélération de la maturité sous l’influence d’une
alimentation phosphatée convenable. BURGEVIN a montré, en particulier, que la
formation de la matière sèche se faisait plus rapidement en présence d’une quantité
suffisante de P205 (DIEHL, 1975).
Le phosphore s’accumule surtout dans les grains.
* La teneur en potassium est assez variable ; la matière sèche en renferme de 0,3 à 0,5 %.
Il exerce au sein du métabolisme général un rôle d’activateur en maintenant l’équilibre des
anions’ et des cations, et en assurant l’hydratation des colloïdes. Son intervention dans
l’économie d’eau est importante. D’une part, avec d’autres constituants, il en règle
l’absorption et d’autre part, il contrôle la transpiration en augmentant la rapidité d’ouverture
ou de fermeture des stomates (VILAIN, 1993).
d-2/ Les éléments secondaires
* La teneur en calcium est assez variable. Les plantes en renferment d’autant plus
qu’elles contiennent moins de potassium. Le calctim présente des similitudes avec Ie
potassium mais s’en distingue nettement par sa faible mobilité. L’absorption de calcium
est passive.
22
* La teneur en magnésium est souvent proche de 1 %. La chlorophylle, riche en
magnésium, renferme 5 à 15 % du magnésium total de la plante. Les caractéristiques du
magnésium sont voisines de celles du calcium et du potassium. Le magnésium stimule la
nutrition phosphatée.
* Le soufre est absorbé par la plante à l’iitat de sulfates. Son rôle est à peu près
semblable à celui du phosphore. Le soufre et l’azote sont liés du point de vue
physiologique dans la constitution de certains protides. Les besoins de la plante en soufre
croissent en fonction des apports d’azote.
d-3/ Les oligo-éléments
Parmi les éléments minéraux présents chez les végétaux à l’état de traces, certains sont
indispensables. Sept oligo-éléments sont aujourd’hui reconnus comme tels : le fer, le
cuivre, le molybdène, le cobalt, le manganèse, le zinc et le bore. Leurs rôles sont
essentiellement métaboliques ; ils entrent comme cofacteur dans la constitution des
enzymes ou participent à leur fonctionnement.
Tous ces éléments minéraux sont interdépendants. Leur assimilation par la plante participe
entre autres facteurs et conditions de croissance, à l’élaboration de la matière sèche qui
détermine pour une large part le rendement et la qualité du produit récolté.
23
b
2 e P A R T I E : E X P E R I M E N T A T I O N
11 MATERIELS ET METHODES
l-l/ MATERIEL VEGETAL
La variété CE 145-66 utilisée dans cette expérimentation est exploitée en culture pluviale
d’hivernage entre 500 et 700 mm de pluie. Elle est obtenue à l’ISRA-CNRA de Bambey en
1980, tirée du croisement 68-19 (IS 2220) x .Nagawhite (écotype du Ghana). C’est une
variété de type Caudatum.
Le cycle végétatif (semis-maturité) est de 100 jours ; le cycle semis-épiaison varie de 65 à
70 jours (semis en juillet).
La CE 145-66 est légèrement photosensible. La hauteur moyenne de la plante est de 180-
200 cm.
L’albumen du grain est blanc. Le poids de 1000 grains est de 20-25 grammes avec une
teneur en tanin de 0,109 % matière sèche et une teneur en protéines de 12,4 % matière
sèche.
Rendement en milieu contrôlé :
- moyen : 2,9 T/ha
- maximum : 5,4 Tka
l-2/ METHODES
a/ Site expérimental
L’expérimentation est conduite à l’ISRA/CNRA de Bambey, situé à 14”42’ latitude Nord et
16”28’ longitude Ouest.
Le climat de la localité est caractéristique de la zone soudano-sahélienne avec une courte
saison des pluies (mi-juin à mi-octobre) à distribution pluviométrique monomodale dont Ie
pic se situe entre Août et Septembre (MARONE, 1994). La pluviométrie moyenne sur les
12 dernières années (1983-1994) est de 451.4 mm avec 318 mm relevés en 1983, année la
plus sèche et 806 mm en 1989, année le plus humide.
Les températures moyennes de la période sont comprises entre 24°C et 29”5C. La durée
d’insolation moyenne est égale à 272 heures et l’humidité relative moyenne varie entre 3 I,5
% et 79,l % (ISRAKNRA Bambey, 1995).
24
L’expérimentation a été conduite au cours de la saison chaude (Avril-Juin) 1995. Elle s’est
poursuivie jusqu’à la fm du mois de juillet du fa.it de la légère photosensibilité de la variété
CE 145- 66. Les cultures sont installées en pots sous abri et maintenues dans les
Condit:ions ambiantes. Les pots ont la forme d’un tronc de cône circulaire droit. Le
diamètre du grand cercle est de 0,30 m, la hauteur de 0,27 m, la longueur du coté 0,26 m.
Le fond du pot est troué. Le sol (16 Kg de poids sec par pot) est de type deck-dior (argilo-
sableux) avec une capacité de rétention proche de 130 mm/m.
b/ Dispositif expérimentai et traiteme@
C’est un dispositif complètement randomisé comportant 4 traitements et 16 répétitions (au
départ) :
- traitement témoin (T) non stressé ;
- stressé en phase d’initiation florale (SI) ;
- stressé en phase de gonflement (SI) ;
- stressé en phase de floraison - remplissage des grains (S3)
Le témoin maintient le contenu en eau du micro-lysimètre à 80 % de la réserve utile
maximale (RUm) jusqu’à la fin de l’expérimentation. Le traitement stressé (SI, S2 ou S3)
maintient le contenu en eau à 30 % de la RUm.
La RUm est le contenu en eau maximal du micro-lysimètre correspondant au poids de l’eau
après humectation complète et ressuyage de 24 heures.
Le premier stress hydrique (SI) est appliquée 29 jours après semis (Jas) , le deuxième (S2)
au 73ème jas et le dernier (S3) au 91ème jas.
La durée de chaque stress est de 10 jours. L’application du 2ème stress hydrique a été
perturbée par une pluie (23 juin 1995) 3 jour!; après son démarrage. Pour obtenir les 10
jours effectifs de stress, un écran (bâche) a été: installé sur l’abri à partir de cette date (76
jas). Cet écran est maintenu jusqu’à la récolte.
c/ Technique de culture
Pour assurer une bonne levée, plus de 10 graines par pots ont été semés (écartement 0,s m
x 0,30 m). Avant le semis de l’engrais 8-18-2’7 est répandu dans chaque pot à la dose de
150 kgha. La dose à l’hectare est divisée par la surface (0,0707 m2) du plus grand cercle
du pot. Les semences ont été préalablement C#alibrées (supérieur à la grille 9 = 3,6 mm)
puis traitées au granox à la dose de 2/1000, un produit fongicide-insecticide.
Au 1 lème jas, un démariage à 3 plants/pot est effectué suivi du premier apport de sulfate
d’ammoniac (75 kgha). Le second apport (75 kgha) est effectué au 25ème jas. Les sarclo-
binages manuels sont réalisés à la demande.
:
25
Au cours de l’expérimentation, trois (3) traitements phytosanitaires contre les pucerons du
sorgho sont effectués avec du Diméthoate ou du Thimul 35 à la dose de 30 CC/~. Le
traitement est réalisé au pulvérisateur.
Les irrigations ont été réalisées à une périod.icité de 3 jours jusqu’au 9ème jas. Cette
périodicité est ramenée à 2 jours jusqu’au 39ème jas.
A partir du 40ème jas, les irrigations sont effectuées quotidiennement jusqu’au 110ème jas.
Ce changement de la fréquence des irrigations est dû au climat (forte demande évaporative
de l’atmosphère) et à la croissance des plants (surfaces évaporantes de plus en plus
importantes).
Les apports complètent la masse d’eau au seuil du traitement. Les irrigations ramènent la
masse d’eau à 80 % de la RUm pour le témoin et à 30 % de la RUm pour les traitements
stressés (Sl, S2 et S3).
l-3/ VARIABLES ETUDIEES ET TE:CHNIQUES DE MESURE
Les variables étudiées sont relatives à la consommation en eau des cultures, à la croissance
et au développement végétatifs et à la structure de la récolte.
a/ Suivi hvdrique
Les consommations en eau sont déterminées à partir des variations de poids des
microlysimètres. Les pesées ont été effectuées tous les trois (3) jours du semis au 9ème jas,
ensuite tous les deux (2) jours du 9ème jas au 39ème jas puis quotidiennement, du 40ème
jas à la récolte. Ces pesées sont faites par une balance de portée de 20 kg et de précision 1
g (Balance METTLER PE 24). La différence entre le poids obtenu à la mesure précédente
P (i - 1) et l’apport d’eau l(i) dune part et le poids obtenu par la mesure du jour détermine
la consommation d’eau en litres. Cette masse est convertie en consommation en mmjour
grâce à la formule suivante :
ETR (mnw’jour) = k x (M - d).
Où
k = 14,14 : coefficient qui est fonction de la surface du plus grand cercle
du cône circulaire droit (seau). II est obtenu par le rapport 1/0,0707. Ce
coefficient n’est utilisable que dans des conditions similaires à notre
expérience.
M = masse d’eau mesurée en litres/jour, variable suivant le stade
phénologique de la culture.
d =
quantité d’eau perdue par drainage. Dans notre expérience, d est
négligeable.
Les consommations ont diminué avec la mise en place de l’écran au 76ème jas. L’écran
crée un ombrage et diminue la demande évaporative et l’activité photosynthétique.
26
A partir du 57ème jas, les apports d’eau ont été ajustés en fonction du poids frais moyen
des plantes du microlysimètre, obtenu à chaque changement de régime hydrique. Ces
ajustements ont permis de prendre en compte la biomasse végétale élaborée, négligée au
départ, dans la détermination de la consommation en eau. Une simulation du bilan
hydrique a été faite avec le logiciel BIPODE (version 3.10).
b/ Suivi de la croissance et du développement des cultures
Il a consisté à l’indication des dates de changement de phase phénologique, base de
l’application du stress hydrique.
La croissance et le développement ont également été suivis par la mesure de l’élongation
du brin-maître (du 13ème jas au 69ème jas). Les poids humide et sec des biomasses
aérierme et racinaire sont mesurés à chaque changement de régime hydrique sur tous les
traitements à l’aide d’une balance PRECISA 1000 C - 3000 D précise à 0,Ol g.
c/ Structure de la récolte
Les différentes composantes du rendement sont déterminées par le :
- nombre de panicules récoltées ;
- poids frais et sec des panicules ;
- poids des grains ;
- poids de 100 grains par répétition ;
- poids de la matière sèche moyenne élaborée par 100 grains ;
- quantité de matière sèche élaborée par la biomasse aérienne.
L’exertion paniculaire et la longueur du brin-maître ont été mesurées à la récolte au
115ème jas.
d/ Qualité des semences
L’appréciation de la qualité des semences des différents traitements est obtenue à partir du
poids individuel des grains et de deux (2) tests réalisés au laboratoire :
- poids individuel des grains ;
- 1 test de vigueur ;
- 1 test de germination.
* Poids individuel des grains
Un lot de 100 grains par répétition est prélévé pour chaque traitement. Leur poids
individuel est déterminé à l’aide d’une balance METTLER précise à 0,OO 1 g.
27
* Test de vigueur
Pour chaque traitement, 5 grains/répétition sont prélevés. Ces grains sont mis séparément
dans des tubes à essai remplis de sable et placés à l’étuve dans des conditions d’obscurité
totale. La température à l’intérieur de l’étuve varie autour de 26” C. Au bout de 7 jours, la
longueur des parties aérienne et racinaire des plantules est mesurée. Ces plantules sont
mises à sécher à l’étuve (105 O C) pendant 24 heures. La quantité de matière sèche élaborée
par plantule est ensuite déterminée.
* Test de germination
Les grains (50 grains/répétition) sont mis dans Ides boîtes de Pétri ayant comme substrat du
papie.r buvard. Ces boîtes sont placées dans une étuve où la température varie entre 210,5
et 28” C avec 16 heures de lumière par 24 heures. Un premier comptage de plantules
normales est effectué au Sème jas puis un second au 10ème jas. Le pourcentage de
germination est calculé pour chaque répétition.
1.41 ANALYSE
L’analyse statistique des résultats obtenus a éte faite avec le logiciel MSTATC (Michigan
St,ate University). Les graphiques ont été faits avec les logiciels HARVARD GRAPHICS
et EXCEL.
II/ RESULTATS ET DISCUSSIONS
2.1/ CONDITIONS CLIMATIQJJES DE L’:EXPERIMENTATION
L’essai a été installé à environ 400 mètres de Ila station météorologique de I’ISRAKNRA
de Bambey. Les données climatiques représentées sur la figure 4 ont été enregistrées au
cours de l’expérimentation (du 8 Avril au 3 1 Juillet 1995).
Les températures maxima et minima ont varié respectivement de 3 1,O” C à 45,5” C et de
15,0° C à 26,7” C.
Les humidités relatives mesurées vont de 50 % à 100 % pour les maxima et de 9 % à
68 % pour les minima.
L’insolation journalière va de 0.1 h à 11.9 heures avec une moyenne de 9 heures.
La vitesse du vent a varié entre 1 mkeconde et 7mseconde.
Les données d’évaporation Bac (EV Bac) utilisées pour la simulation du bilan hydrique
sont des moyennes calculées sur 12 ans (1983- 1994).
28
2.2/ ALIMENTATION EN EAU DES CULTURES
Les quantités d’eau consommées du semis à la récolte présentent des différences
significatives au seuil alpha = 0,05. Le témoin a une consommation en eau plus
importante. Il n’a pas subi de stress hydrique. Cependant, il n’est pas significativement
différent du premier traitement stressé (Si). L#es traitements stressés (Si, S2 et S3) n’ont
pas une consommation en eau significativement différente (Figure 6). Les indices de
satisfaction des besoins en eau (ISE) suivent la même tendance (Tableau 2).
L’application du stress hydrique (30 % RUm) est accompagnée d’une baisse du stock
hydrique (Figure 5). L’alimentation en eau des plantes diminue également pendant cette
période. MARONE (1994) a obtenu des résultats similaires sur l’arachide (Variété
55-437).
2.3/ SUIVI DE LA CROISSANCE ET DU DEVELOPPEMENT
a/ Phases phénolocGques
Les différentes dates de changement de phases phénologiques ont été notées. Ces phases
correspondent généralement aux dates de début d’application du stress hydrique :
- 29eme jour après semis (jas) : début de la phase d’initiation florale. A cette période les
organes reproducteurs de la plante sont formés et leur nombre déterminé. Le déboîtement
des entre-noeuds débute. Ils s’allongent progressivement et la montaison commence. Les
plantules ont une hauteur moyenne de 67 cm sur l’ensemble des traitements. Cette hauteur
a été mesurée jusqu’au 69ème jas : la hauteur moyenne enregistrée est respectivement
pour le témoin, les stressés 1, 2 et 3 de 109, 108, 101 et 103 cm. Le premier stress (Sl)
est appliqué à partir du 29ème jas. Il y a eu un ralentissement de la croissance jusqu’au
39ème jas. A cette date, les plantes du traitement SI ont eu 15 cm de moins que celles des
autres traitements (85 cm en moyenne).
Un stress hydrique pendant la période d’initiation florale ralentit la croissance du sorgho
(0.4 cm/jour).Lorsque les conditions d’alimentation hydrique redeviennent normales, le
sorgho (Var. CE 145-66) accélère son rythme de croissance (2 cm/jour) jusqu’au début du
gonflement.
-73ème jas : début de la phase gonflement-épiaison. Elle est caractérisée par le
gonflement de la feuille paniculaire et l’allongement du pédoncule. Le deuxième stress
(S2) a été appliqué au début de cette phase. Les plantes du traitement S2 ont eu une
mauvaise exertion paniculaire (Annexe 4). L’épiaison est ralentie pour les plantes du
traitement S2. L’ensemble des fleurs de certaines panicules a complètement avorté avant
la fin du stress.
- 91ème jas : début de la phase de floraison--remplissage des grains. Le troisième stress
est appliqué sur le traitement S3. Ce stress de fin de cycle a entraîné un mauvais
remplissage des grains.
29
Figure 4 : Conditions climatiques de l’expérimentation; relevés de
la station de Bambey-CNRA.
A: température et insolation
1 0
-0
Jours
\\--- Tmin - Tmm @J Insol 1
B : humidité et vitesse du vent
100
8 0
*cJ
.”
00
2
6
40
3
20
0 1 11 21 1 11 21 31 10 20 30 10 20 30
Jours
30
(
TABLEAU 2 : CONSOMMATIONS EN EAU DES CULTURES (mm)
a/ Irrig;ations totales
TRAITEMENTS
QUANTITES D’EAU
RECUES
(mm)
T
1135
Sl
1060
s2
1006
s 3
1068
b/ Résultats de la simulation (BIPODE)
STADES
E T M
ETRS
I
ISE = ETRsl ETM
r
DRAINAGE
DUREE
1 156 T Sl S2 S3 T Sl
127
127
128
127
82
82
2
502
476
414
476
476
95
83
3
182
150
150
1
4
17%
147
154
CYCLE
1019
900
828
842
88
83
-
845
-
c/ Résultats des mesures directes
STADES
ETRm
ISE = ETRm/ETM
* DRAINAGE
Sl
222 a
1 9 7 b 2 0 3 b
371 c
156a
145 a
CYCLE
-
-
894 ab 834 b
1 = S e m
STADES : i s - i n i t i a t i o n f l o r a l e
ISE = indice de satisfaction des besoins en eau
2 = Initiation florale -Gonflement
ETRs = EvapoTranspiration Réelle simulée
3 = Gonflement-Epiaison
ETRm = EvapoTranspiration Réelle mesurée
4 = Floraison -Remplissage des grains - Maturité
ETM = EvapoTranspiration Maximale
* DRAINAGE : Il est considéré comme négligeable, il n’est pas mesuré
o=
Les chiffres de la même ligne, suivis d’une même lettre ne
sont pas significativement différents.
200 -. -Témoin sans stress
120
a0 .-
40 --
O-
1
1-l
21
31
41
51
61
71
81
91
101
111
Jours après semis
btress initiation florale 1
160
120
80
40
0 l-- ‘,“/” ‘1” ‘i*“,:‘,“/‘( -,,,,i”“,,, ,:‘- ‘i, ,/“,i”‘,““‘!“““’ /h’,‘/‘,
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
101
111
Jours après semis
2 0 0 /
j-Stress gonflement
1 6 0
Jours après semis
0 L--
--
--+.~-----~-~-
1
11
21
31
41
51
61
71 81 91 101
111
Jours après semis
Figure 5 : Evolution des stocks en eau du sol d’après les simulations des 4 traitements (BIPODE)
---
N
m . .
33
c
b/ Production de biomasse végétale
L’élaboration de la matière sèche décrit une courbe sigmoïdale avec une phase
exponentielle sur l’ensemble des traitements. La phase exponentielle correspond à la
période initiation florale-gonflement (Figure 7 et annexes 2 et 3).Le traitement SI, stressé
au début de cette période a élaboré moins de matière sèche que les autres. Il a accéléré sa
production de matière sèche après l’arrêt du stress. Il a ensuite rattrapé les autres
traitements pour la hauteur du brin-maître.
Il n’y a pas d’écarts significatifs entre les traitements pour la production de matière sèche
aérienne. Cela est mis en évidence par l’analyse de l’efficience d’utilisation de l’eau
(WUE: mstjetr) pour la production de biomasse aérienne (figure 8 et annexe 1). L’analyse
montre l’existence d’une corrélation significative positive entre la quantité d’eau
consommée et la quantité de matière sèche élaborée (r = +0.732).
Les coefficients transpiratoires ou CT (annexe 3) sont élevés pour la période semis-
initiation florale. La forte radiation sur les parois des microlysimètres non enterrés, en
plus des températures élevées et des vents forts, a accentué l’évapotranspiration réelle
mesurée des cultures. Ces dernières n’avaient pas encore eu un développement végétatif
important pour assurer une bonne couverture du sol.
c/ Discussion
Les conditions d’alimentation en eau de la plante jouent un rôle important dans
l’élaboration de la matière sèche ,Un stress hydrique (ISE = 74 %) appliqué pendant la
phase initiation florale-gonflement ralentit la croissance végétative. Le sorgho, par des
mécanismes physiologiques s’adapte au stress lorsque celui-ci survient précocément.
Après l’arrêt du stress hydrique, il a la capacité de reprendre une croissance végétative
normale. De même, un stress hydrique, d’une durée inférieure ou égale à 10 jours,
appliqué durant la phase de gonflement ou la phase de floraison-remplissage des grains
ne semble pas affecter la production de matière sèche. A ces stades, le sorgho est à la fïn
de la. phase végétative. Il peut toutefois affecter certaines composantes du rendement.
2.4/ EFFET DU STRESS HYDRIOUE SUR. LA PRODUCTION DE GRAINS
a/ Rendement (Tableau 3)
Il n’y a pas de différences significatives entre Ile témoin et les traitements SI et S3. Seul le
traitement 52 présente un rendement significativement plus faible que celui des autres
traitements. Le rendement le plus élevé a été obtenu avec le témoin{ 1856 Kg/ha) et le
plus faible par le traitement S2 (805 Kg/ha). Dans les conditions de l’expérimentation, le
stress hydrique (30 % RUm) a entraîné une diminution du rendement par rapport à celui
du témoin: stress 1 = 9 % ; stress 2 = 57 % ; stress 3 = 18 %.
b/ Analyse de la récolte
Le traitement S2 présente des valeurs significativement inférieures à celles des autres
traitements qui sont égaux entre eux au seuil alpha = 0.05 pour les variables suivantes :
poids sec des panicules, poids des grains/poquet; poids des grainsJpied et nombre de
graiw’poquet. L’essai n’a cependant pas montré de différence significative du nombre de
grains/pied entre le traitement SI et le témoin d’une part et entre SI et S3 d’autre part. Le
témoin est significativement supérieur à S2 et S3 qui sont égaux entre eux.
34
FIGURE 7: EVOLUTION DE L’ELABORATION DE
LA MATIERE SECHE DU SORGHO
_----
3 0 0
0
7
1
I
I
I
Semis
I.Florale
Gonflement
Flor oison
Maturation
P h a s e s phknologiques (Var.CE 1 4 5 - 6 6 )
1~~~~-)- Tdmotn + Stress 1 -+K-- Stress 2 --E% Stress 3 b
35
t
TABLEAU 3 : ANALYSE DE LA PRODUCTION
PARAMETRES
*Les chiffres de la même ligne suivis d’une même lettre ne sont pas significativement diflZrents (alpha = 0.05)
PSBa
= poids sec de la biomasse aérienne.
P.S. Panicules = poids sec des panicules
:PG
= poids des grains/ha
EP
= exertion paniculaire
.NBG/poquet = nombre de grains par poquet
HB.115 jas
= hauteur du brin-maître au 11% jas
P G P
= poids des grains par pied
c v
= coefficient de variation
= nombre de grains par pied
PlOO G
= poids de 100 grains
:Q:SlO::
= quantité de matière sèche dans 100 grains
PGMSa
= pourcentage des grains dans la matière sèche aérienne
WUE (mst/etr) = efflcience d’utilisation de l’eau pour la production de matière sèche
WUE (PG/etr) = effkience d’utilisation de l’eau pour la production de grains
Pour lie poids et la quantité de matière sèche de 100 grains, il n’y a pas de différence
sigifïcative entre Sl, S3 et le témoin. Parmi <ces traitements seuls le témoin et Sl sont
significativement supérieurs à S2.
L’application du stress hydrique (52) pendant la phase de gonflement a entraîné une
diminution significative du poids des grains et de leur nombre. Un stress appliqué
pendant la phase de floraison-remplissage des grains les affecte moins que lorsqu’il est
appliqué à la phase précédente.
c/ Analyse de la maturité
Les traitements SI et S2 présentent un pourcentage plus élevé de grains de taille inférieur
à 2,s mm par rapport au témoin et à S3 (Figures 9 et Il). La figure 10 montre que les
traitements stressés (SI, S2 et S3) ont un pourcentage cumulé de grains (taille inférieure à
3,2 mm) significativement différent du témoin. Le pourcentage de grains dont la taille est
inférieure à 3,6 mm est le plus élevé pour S3 (82 Oh), suivi de SI (77 OA). Le témoin et S2
montrent le pourcentage le plus faible (69 %), (annexe 5).
Les stress hydriques à l’initiation florale et à la floraison-remplissage des grains affectent
la taille des grains de sorgho.
c*3 . .
37
FIGURE 9: DISTRIBUTION DE LA TAILLE L’ES
GRAINS DE SORGHO: EFFET DU STRESS HYDR
~-- .-_
60
I
I
l
I
I
I n f 2 . 8 m m
5~~2.8 -1nf3.2 m m
Sup3.2~lnf3.6 m m
Sup3.6~lnf4 m m
Sup 4 m m
Grllles
) -I- Tbmoin
--l-- S t r e s s 1 -?4+ S t r e s s 2 -Id- S t r e s s 3
38
’
d/ Discussion
Lorsqu’un stress hydrique (30 % RUm) survient au stade initiation florale, le rendement
du sorgho (Var. CE 145-66) baisse légèrement. Le sorgho est capable de reprendre une
croissance normale lorsque les conditions du milieu redeviennent favorables. Par contre
un tel stress affecte la taille des grains de sorgho. En effet, la formation des organes
reproducteurs du sorgho s’effectue à cette periode. Le stress hydrique pourrait être à
l’origine d’un mauvais remplissage des grains que reflète une proportion relativement
élevée de grains de petite taille. Ce stress a da.vantage affecté la taille des grains que leur
nombre.
Le rendement du sorgho, dont les principales composantes sont le nombre et le poids des
grains est plus affecté lorsque le stress hydrique survient au début de la phase
gonflement-épiaison. Cette baisse du rendement est dû à un avortement partiel ou total
des épillets des panicules suite au stress hydrique. L’essai montre qu’il existe une
corrélation significative positive (r = + 0,628) entre la consommation en eau et la
production de grains. BACC1 et al. (1992) ont observé que lorsqu’une carence hydrique
survient à cette période, le rendement baisse de 35 à 45 % et le nombre de grains
diminue. Cette baisse du rendement est mise en évidence par le poids de 100 grains
(Tableau 3). Le traitement S2 a un poids de 100 grains significativement différent des
autres traitements. Cela se traduit par une faiblesse de la quantité de matière sèche
accumulée dans le grain. En d’autres termes, les grains issus des plantes du traitement S2
sont immatures, augmentant ainsi le pourcentage de grains de petite taille. Les plantes
n’ont pas tiré profit du retour à la normale de l’alimentation en eau pour produire des
grains. Cela est mis en évidence par la figure 8 qui montre que l’effïcience de l’utilisation
de l’eau pour la production de grains (WUE : PG/ETR) du traitement S2 (stress hydrique
gonflement-épiaison) est significativement inférieure aux autres traitements. En d’autres
termes, il a davantage utilisé l’eau consommée pour l’élaboration de la matière sèche
végétative. Le témoin et le traitement Sl sont s~ignifïcativement égaux mais différents
de Ss.
Le stress hydrique à la floraison-remplissage des grains affecte la taille des grains et leur
nombre mais dans une moindre mesure que la phase précédente. Il y a une accélération de
la maturation et un raccourcissement de la phase de remplissage du grain. JORDAN et al.
(1984) ont formulé l’hypothèse selon laquelle le remplissage des grains se fait alors à
partir d’un transfert d’assimilats des feuilles. La sénescence des feuilles devient rapide et
l’activité photosynthétique baisse. DOSSOU-YOVO (1991) a également observé que
l’arrêt de l’irrigation à la floraison a une action, beaucoup plus réductrice sur les caractères
du grain (taille, poids).
39
1
2.51 EFFET DU STRESS HYDRIQUE SUR LA QUALITE DES GRAINS
a/ Poids d’un Prain
Le régime hydrique a eu un effet significatif sur le poids individuel des grains : le t&r&.
a donné un poids individuel de grain (22,4 mg) le plus élevé, suivi de Sl (21, 7 mg), dë $3
(19,0 mg) et de S2 (15,4 mg). L’analyse de la quantité de matière sèche accumulée dans
un grain suit la même tendance. Il en est de même pour le nombre de grains de poids
inférieur à 15 mg et le nombre de grains de poids supérieur à 15 mg. Ces observations
sont mises en évidence par la figure 12.
Le traitement S2 a un nombre plus élevé de grains de poids inférieur à 21 mg, suivi du
traitement 53 (figure 12 et annexe 7). En valeur relative 46 % pour le témoin, 50 % pour
S 1, 80 % pour S2 et 60 % pour S3 des grains ont un poids inférieur à 21 mg. Les
traitements S2 et S3 ne présentent pas de différence significative (Tableau 4).
Un stress hydrique (ISE = 46 %) au stade gonflement-épiaison du sorgho est accompagné
d’un nombre élevé de grains de faible poids.
b/ Germination des grains
Pour le taux de germination, le traitement S2 est significativement plus faible que le
témoin et les traitements Sl et S3 qui ne présentent pas de différence significative entre
eux (Tableau 4 et annexe 9). L’essai a montré que, lorsque la variété de sorgho CE 145-66
est soumise à un stress hydrique au gonflement-épiaison, il s’en suit une baisse du pouvoir
germinatif de la semence.
c/ Vigueur des plantules
Le traitement Sl ne diffère pas significativement du témoin pour la quantité de matière
sèche élaborée par plantule. Ils sont significativement supérieurs à S2 et S3 qui sont égaux
entre eux. Le traitement Sl présente cependant une longueur totale des parties aérienne et
racinaire significativement supérieure à celle du témoin. Cela est dû à la rapidité d’accès à
la teneur en eau critique pour la germination des grains du traitement Sl (plus petits et
plus légers que ceux du témoin) favorisant ainsi l’émergence de la radicule puis du
coléoptile qui se développent rapidement. Les grains du témoin ont mis plus de temps
pour atteindre leur teneur en eau critique pour la germination. La poursuite du test de
vigueur qui a duré 7 jours, aurait permis aux plantules du témoin de rattraper celles de SI
pour la longueur des parties aérienne et racinaire.
d/ Discussion
Le poids d’un grain, le pouvoir germinatif et la vigueur de la piantule à la levée sont des
attributs essentiels de la qualité des semences. Le faible poids des grains du traitement SZ
est attribué à un mauvais remplissage. En effet, suite à un indice de satisfaction des
besoins en eau de 46 % pendant le stress hydrique, le sorgho réactive lentement ses
fonctions physiologiques (consommation en eau et activité photosynthétique faible)
lorsque
les
conditions
d’alimentation.
hydrique
redeviennent
favorables.
40
FIGURE 10:FREQLJENCES
CUMULEES DE LA
DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS
100
-- -.-..
90
__~.-.-_-.-.- --.-
80
7 0
v)
28e 6 0
~--.-~ - - - - - -
s
8
5 0
E
g
4 0
a
3 0
2 0
0
I
I
I
I
---T------
l n f 2 . 8 m m
Sup2.8~Inf3.2 m m
Sup3.2~lnf3.6 m m
Sup3.6-Inf4 m m
Sup 4 m m
Grilles
-)- Tdmoln
+ S t r e s s 1 +K-- S t r e s s 2 -%- S t r e s s 3
4 1
FIGURE 1 1 :DISTRtEtUTION DE LA TAILLE DES
GRAINS DE SORGHCKTRESSES EN% DU TEMOIN
--_.
t
I
I
I
I
I
l n f 2 . 8 m m
Sup2.8 -1nf3.2 m m
Sup3.2-lnf3.6 m m
Sup3.6~lnf4 m m
S u p 4 m m
Grilles
-W- Tdmaln
--i-- S t r e s s 1 -X- S t r e s s 2 +3- S t r e s s 3
42
La variété de sorgho CE 145-66 réagit au stress hydrique par le développement de
ramifications à partir des entre-noeuds supérieurs. Les grains produits par ces
ramifications ne sont pas arrives à maturité physiologique dans les conditions de
l’expérimentation. Cela est reflété par une faiblesse du pouvoir germinatif (67 % > des
grains du traitement S2. Cette faiblesse est liée à la quantité de matière sèche accumulée
dans le grain.
TABLEAU 4 : ANALYSE DE LA QUALITE
r---
PARAMETRES
TEMOIN
STRESS 1 (SI) STRESS 2 (Sz) STRESS 3 (S3) CV %
Les chiffres de la même ligne, suivis d’une même lettre ne présentent pas d’écart significatif (alpha = 0.05).
* QMS 1 G = quantité de matière sèche dans un grain
* NBGPI à 15 mg = nombre de grains de poids inférieur à 15 mg
* NBGPS à 15 mg = nombre de grains de poids supérieur à 15 mg
* NBGPI 2 1 mg =nombre de grains de poids inférieur à 2 1 mg
* NBGPS 2 1 mg =nombre de grains de poids supérieur à 2 1 mg
* TVHPA = Test de vigueur : hauteur partie aérienne
* TVLPR = Test de vigueur : longueur partie racinaire
* TV QMSPl = Test de vigueur : quantité de matière sèche par plantule.
L’essai a montré une corrélation significative positive entre la quantité de matière sèche
accumulée dans le grain et le pourcentage de germination (r = + 0,728). MASSALY et
SAKA (1993) ont obtenu les mêmes résultats. Ils ont observé que le taux de germination
d’un lot de semences de sorgho est fortement lié à la quantité de matière sèche accumulée
par les grains de ce lot.
Cependant, un des critères les plus pertinents pour l’appréciation de la qualité d’une
semence est la vigueur des plantules à la levée. Elle est généralement définie à partir de la
quantité de matière sèche produite par plantule. Elle est liée à la densité de la semence. Il
faut cependant noter que la vigueur baisse beaucoup plus rapidement que le pouvoir
germinatif : elle regresse en fonction de la vitesse de détérioration de la semence.
L’essai a montré que les stress hydriques au gonflement-épiaison et floraison-remplissage
des grains affectent significativement, de manière négative, la vigueur des plantules à la
levée. Ils participent à la péjoration de la qualité des semences de sorgho
(Var. CE 145-66).
43
FIGURE 12:REPONSE DU SORGHO A L’ALIMEN-
TATION EN EAU:DISTRIBUTION POIDS GRAINS
.g
b 2 0 0
-8
-8
b 1 5 0
ii
0
1
I
I
3 - 8 . 9
m g
9 - 1 4 . 9
m g
15-20.9
m g
2 1 - 2 6 .
21-26.9 9
mg
27 -32.9 mg
Clos-ses de pnTds
-Ilt- T&maIn
-t Stress 1 -Y+- Stress 2 -E3- Stress 3
44
t; . .
45
2.W DISCUSSION GENERALE
L’absorption de l’eau par la plante est une fonction physiologique qui contribue largement
à l’élaboration de la matière sèche végétative. Le stress hydrique est accompagné d’une
baisse de l’ETR. Un stress hydrique (ISE inférieur ou égal à 74 %) appliqué au début de
la phase initiation florale ralentit la croissance de la plante. Cependant, l’essai a montré
que la vitesse de croissance passe de 0,4 cm/jour pendant le stress hydrique à 2 cm/jour
lorsque les conditions d’alimentation en eau redeviennent normales toutes autres
conditions étant à leur optimum. La variété de sorgho CE 145-66 est capable de mettre en
place des mécanismes physiologiques de rattrapage de la croissance végétative après un
stress hydrique précoce.
Un stress hydrique appliqué au début de la phase gonflement-épiaison ou au début de la
phase floraison-remplissage des grains n’a pas d’effets significatifs limitant la production
de matière sèche végétale. A ces stades, la plante a déjà atteint son plateau de croissance
végétative, le développement des organes reproducteurs (panicule, fleurs, grains)
commence. Par contre, le développement des organes reproducteurs est affecté
négativement par ces stress. En effet, dans nos conditions d’essai, lorsque la satisfaction
des besoins en eau de la plante est inférieure ou égale à 45 %, aussi bien le rendement
que la qualité semencière des grains de sorgho baissent. Cette baisse du rendement et de
la qualité semencière est plus marquée lorsque le stress hydrique survient au début de la
phase gonflement-épiaison. Le rendement du traitement S2 a baissé de 57 % par rapport
au témoin dans les conditions de l’essai. BACC1 et al. (1992) ont observé une baisse du
rendement de 35 à 45 %. Le nombre de grains, leur taille et la quantité de matière sèche
accumulée dans les grains sont faibles. La proportion de grains immatures est beaucoup
plus importante que celle des autres traitements. Pendant cette phase de gonflement-
épiaison, la variété de sorgho CE 145-66 diminue la surface évapotranspirante par la
sénescence des feuilles. L’activité photosynthétique baisse et la quantité de
photosynthétats diminue. Le processus de remplissage des grains est alors ralenti voire
bloqué. Des avortements de panicules entières ont été observés. Cette observation est
mise en évidence par l’efficience d’utilisation d.e l’eau pour la production de grains (WUE:
PG/ETR : figure 5) qui montre que les plantes du traitement S2’ ont davantage consommé
de l’eau pour l’élaboration de matière sèche végétale que pour la production de grains.
Cette observation est aussi mise en évidence par la figure 9 qui montre un nombre élevé
de grains de poids inférieur à 15 mg qui ne sont pas de bonnes semences.
Un stress hydrique au début de la phase floraison-remplissage des grains affecte dans une
moindre mesure la taille, le poids et le nombre de grains. JORDAN et al. (1984) ont
observé que le remplissage des grains se fait alors à partir de transfert d’assimilats des
feuilles. L’essai a montré que la taille, le poids et le nombre de grains sont affectés
négativement et cela est en accord avec les observations de DOSSOU-YOVO (1991). Ce
dernier observe que l’arrêt de l’irrigation à la floraison affecte plus les caractères du grain
(taille, poids).
Il apparaît clairement que pour le sorgho, le stade végétatif le plus sensible au stress
hydrique est la phase gonflement-épiaison. Dans notre étude, la variété ,CE 145-66 a
montré une baisse significative tant de la quantité que de la qualité de la production avec
des taux de satisfaction des besoins en eau de l’ordre de 46 % durant cette phase.
Un stress hydrique pendant cette phase affecte également la vigueur à la levée des
plantules issues de ces grains. L’analyse de la vigueur montre que la quantité de matière
sèche élaborée par les plantules des traitements S2 et S3 est significativement inférieure à
celle du témoin et du traitement SI. Les grains de petite taille et de poids faible ont donné
des plantules moins vigoureuses. Cette faible vigueur est plus accentuée pour les
plantules issues du traitement S2. De même un faible taux de germination est observé
pour le traitement S2. L’analyse montre une corrélation significative (n = 7 : r2 = 0.5)
entre le poids des grains et le taux de germination. MASSALY et SAKA (1993) ont fait
les mêmes observations. Selon ces auteurs, il existe une forte relation entre le poids d’un
grain (quantité de matière sèche accumulée) et la vigueur de la plantule à la levée dune
part et entre la quantité de matière sèche d’un grain et le taux de germination d’autre part.
Bien que le témoin et le traitement SI soient significativement égaux pour la production
de matière sèche par plantule (test de vigueur), le traitement Sl est significativement
supérieur au premier pour la longueur moyenne des parties aérienne et racinaire. En effet,
l’imbibition des petites graines légères se passe beaucoup plus rapidement que celle de
grosses graines et lourdes. Les petites graines légères, en atteignant plus rapidement leur
teneur en eau critique pour la germination, démarrent de manière plus précoce leur
croissance racinaire et aérienne. Cependant, si la durée du test de vigueur (7 jours ici) est
prolongée, les plantules issues des grosses graines et lourdes dépasseraient en hauteur
celles issues de petites graines légères.
De ce qui précède, il en découle qu’un stress hydrique appliqué au début de la phase de
gonflement-épiaison participe à la faiblesse du rendement (taille, poids, nombres de
grains faibles) et à la péjoration de la qualité des semences de sorgho : quantité de
matière sèche accumulée dans le grain, taux de germination, vigueur des plantules faibles.
47
1
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Au cours de l’expérimentation, les effets de Mimentation hydrique sur la productivité et
la qualité des semences de sorgho ont été étudiés. Les objectifs particuliers étaient de
déterminer et d’analyser les implications directes de l’alimentation en eau sur le
rendement de la culture et sur la qualité des semences, de déterminer le stade le plus
sensible en quantifiant le niveau de satisfaction des besoins en eau pour lequel un effet
significatif pouvait être observé. Les résultats obtenus à la fin de l’essai ont confirmé
l’hypothèse de départ selon laquelle : l’alimentation hydrique de la plante peut affecter la
productivité et la qualité des semences de sorgho. Pour la variété de sorgho CE 145-66, le
stade phénologique le plus sensible à un stress hydrique de 10 jours est la phase de
gonflement-épiaison. Le taux de satisfaction des besoins en eau inférieur à 50 % affecte
la production et sa qualité. Le stress entraîne une baisse de rendement par une réduction
de la taille, du poids et du nombre de grains. Ce stress entraîne aussi une détérioration de
la qualité des grains. Cette détérioration est mise en évidence par une faible vigueur des
plantules et un faible taux de germination.
Lorsque le stress survient pendant la phase de floraison-remplissage des grains, il
provoque dans une moindre mesure les mêmes effets qui sont plus marqués pour la
vigueur des plantules.
Un stress hydrique précoce appliquée à l’initiation florale n’affecte pas significativement
le rendement et la qualité des semences de la variété de sorgho CE 145-66.
L’expérience montre cependant que les différents stress appliqués n’ont pas d’effets
significatifs sur la production de biomasse végétale. Toutefois, un stress précoce ralentit
la production de matière sèche au début de la phase de pleine croissance végétative du
sorgho (Var. CE 145-66). Cette croissance redevient normale avec le retour à des
conditions d’alimentation en eau plus favorables.
Dans une approche générale, il faudra être un peu prudent quant à la généralisation de ces
résultats à l’ensemble des autres variétés de sorgho, encore plus aux autres cultures
pluviales (arachide, mil, riz, niébé, etc.) du fait de certaines limites liées à cette étude.
La culture en pots durant la saison chaude a dû affecter le fonctionnement normal de la
plante.
Pour ce faire, il s’agira dans un premier temps de mener des expériences similaires sur les
variétés de sorgho vulgarisées au Sénégal afin de mettre en évidence les éventuelles
relations entre le régime d’alimentation hydrique et la qualité des semences, et dans un
deux.ième temps, les élargir aux autres espèces cultivées. Cela fera appel aux méthodes de
la bioclimatologie, de la physiologie végétale et de l’agrophysiologie des semences. Ce
travail pluridisciplinaire doit déboucher sur une modélisation de la qualité des semences
produites pendant la saison des pluies au Sénégal.
Cette modélisation prendra en compte les caractéristiques du sol, le climat, la phénologie
de la culture et les techniques culturales.
48
’
Une telle modélisation a plusieurs applications majeures dont :
- une application agronomique : elle servirait de référence pour le producteur de
semences afin de lui permettre une bonne conduite de ses cultures. Il aura également un
outil pour la prédiction de la qualité de ses semences ;
- une application économique : du fait de la contribution de la semence de bonne qualité à
l’augmentation de la production agricole nationale, un modèle de la qualité semencière
permettra :
. d’identifier de manière précoce les sites où la production semencière sera de
meilleure qualité ;
. de donner les bases pour l’estimation de quantité attendue de semences de qualité ;
. et de prendre à l’avance les dispositions qui s’imposent (programmes de production
de semences de contre saison) pour corriger les éventuels déficits.
49
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-!Q-
Y&
41
SI
61
7Iwwm
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1151.7
1171.0
957.2
9MA
981.2
95.1
94&:1
603A
152.4
129.5
122.1
9 5 1 . 6
10453
193.0
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147.2
a423
896.2
159.4
gg
944.7
710.4
---Es
--et
215.7
230.1
231.3
~
226.0
220.6
231.7
2 2 5 . 4
217.7
191.4
207.2
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2oaa
21u
0
179.7
+Ef 4 7 5 . 3
423.1
496.2
444.9
410.1
340.1
474.3
---et
1503
126.2
1473
75.9
9 1 . 4
76.4
---Et ---E ---E
133.~1
11.6
112.0
113.0
122.3
157.0
-Y --Y *
3
3
3
3
3
a
-3 5
5
3 2
3
3
3
1
3
3
3
d ü&
375.23
39265
361.65
350.14
3 9 5 . 2 5
4 1 8 . 2 9
3 9 2 . 1 1
340.50
3 0 6 . 7 1
327.14
-ïiEE 17176 -Em
168.11
146:47
154.16
lLa.50
1 6 9 . 6 3
116.03
1 5 7 . 0 7
133.02
111.37
-!EiË 26512 -EE
224.44
213131
195.98
246.75
246.66
2 4 4 . 1 5
1113.73
173.69
145.77
-xixF 6 9 6 7 m
6via
52:17
57.01
17.99
59.95
43.21
46.19
35.45
61.00
m 5909
5 1 . 5 6
sa.71
M:O6
50.69
a.a
5 1 . 6 3
1734
42.13
30.61
6 4 . 6 5
LLI$L SbL3
4334
M.67
3WL
40.67
6.55
43.52
9.19
34.49
24.11
52.91
15Lo1961 x
2301
1363
2202
415
1632
957
1407
1339
2559
1 3 . 6 5 111.111 2167
16.29
11.51
la:56
2.18
14.51
3.06
11.50
1.06
17.66
T 6a6 12aO
767
454
734
131
6 1 1
319
strœ3 3
as3
F'dds àlml g&E Tmon
-+ -+i ZLIL
(QI
strrs 1
1:03
2143
ias
t
strm 2
1.45
233
0 9 6
strns3 3
2.02
1.67
2 . 0 2
lh-difl lh MS
iNmil
261 215
1.64
Il. 100 gras [g)
stro53 1
1.61
2:16
1.69
stras 2
2.07
strsss 3
1.61
1.51
1.112
VM (md/dr) Tmrh
015 011 --T-E
IQ/mrrl
strtrss 1
o:ia
0:ta
0:ts
~~
strss2
0.17
0.19
0.18
-+FE -+% -+E
0:05
0:04
0:os
0.01
0.05
0.01
0.05 I
0.02 I
0.05 I
0 . 0 4 I
0 . 0 4 I
0.01
--% --f-
12.7
13.2
11.0
13.4
14.5
3.2
20:9
2114
21.6
la.8
20.9
19.1
15.4
19.7
2.2
-g ,:o,4
9.5
ii:5
15.6
12.5
6.7
3.5
7,z
Lt * v i i
I:“”
18.5
-7% -4
12.5
16.6
12.9
:::
:::
2.
- 53 -
ANNEXE 2 : EVOLUTION DE L’ELABORATION DES BIOMASSES
RACINAIRES ET AERIENNES (POIDS MOYEN (2) DE 3 PIEDS)
BIOMASSE
BIOMASSE
RACINAIRE
AERIENNE
TOTAL
PH.
PS (MS)
PH
PS (MS)
PH
PS (MS)
Br
78.98
14.19
92.87
16.31
171.85
30.50
10.23
41.84
8.07
50.03
9.13
91.87
17.20
5.82
91.45
17.36
79.27 t 13.36
17û.72
30.72
i2.52
57.93
8.74
62.26
10.00
120.19
18.74
6.30
84.16
33.78
135.44
34.19
219.60
67.97
15.58
44.63
20.86
69.62
17.20
114.25
38.06
9.62
129.57
39.83
166.83
35.99
296.40
75.82
18.37
99.16
36.45
138.04
30.53
237.20*
66.98
16.81
344.40
90.79
488.95
137.54
833.35
228.33
11.68
Sll4
305.52
99.90
383.42
101.08
688.94
200.98
12.86
73ème Jas
S~I,
---I+F 324.48 106.34 497.94 140.59 822.42 246.93 13.69 18.09 -.-
310.20
86.19
452.98
152.83
763.18
239.02
11.09
19.67
-.-
l
262.76
67.23
455.29
153.39yq
718.05
220.62
8.63
19.68
-.-
s113
378.73
109.91
508.50
133.88
887.23
243.79
14.10
17.18 -.-
91ème Jas
sh
297.56
79.92
433.55
125.51
731.11
205.43
10.25
16.10
-.-
s313
302.87
85.61
477.98
155.18
780.85
240.79
10.98
19.91 -.-
I
Tn
I
329.61
134.27
493.95
155..72(*)
823.56
289.99
18.10
21.00 -.-
Sln
259.52
65.36
405.01
134.05(+)
664.53
199.41
8.81
18.07
-.-
LOlème Jas
s212
250.41
83.64
336.28
107.52(.)
586.69
191.16
11.28
t
14.50 -.-
351.09
113.39
540..81
165.81(*)
891.90
279.20
15.29
22..36 1 -.-
L
(*) : en phase de maturation
(+) : en phase de floraison - remplissage des graines
(-1 : en phase de floraison.
PH = Poids humide
PS = Poids sec
Br = Biomasse racinaire
Ba = Biomasse aérienne.
-54-
ANNEXE 3 : EVOLUTION DE L’ELABORATION DE LA MATIERE SECHE (g)
ET COEFFICIENTS TRANSPIRATOHZES (CT)
PHASES PHENO
S - IF
I F - G
G-FRg
FRg-M
C T
1
QMS
Q M S
1
C T
1
Qm
Q M S t
CT
C T
1 QMS
Q M S
1 CT
C T
I
I
II
T
30.50
7.3
228.33
2.4
251.12
7.0
251.12
X
Sl
17.20
12.9
200.98
2.0
243.79
3.6
243.79
X
s2
30.72
6.4
246.93
1.9
264.40
4.8
264.40
X
s3
18.74
10.8
239.02
2.0
258.26
7.3
258.26
X
MOYENNE
24.29
9.4
228.82
2.1
254..39
5.7
254.39
X
ANNEXE 4 : EXERTION PANICULAIRE CEP) ET HAUTEUR DU BRIN-MAITRE
0
AU 115ème JOIJR (en cm)
4
1
TRAITEMENTS
T
Sl
s2
s3
REP
EP
HB
EP
HB
EP
H B
EP
HB
1
16
166
12
140
1
92
9
110
2
1 1
136
9
133
4
113
4
110
3
8
126
15
145
6
120
6
110
4
6
127
8
151
6
111
9
114
5
1 3
126
10
135
5
120
3
114
6
5
113
1 1
160
6
114
10
126
7 -
7
125
1 1
134
5
106
0
112
- 55 -
ANNEXE 5 : DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS DE SORGHO
(VARIETE : CE 145-66) : POURCENTAGE DU POIDS
-
GRILLE
IG7
SG7-IG8
SG8-IG9
SG9-IGlO
TRAITEMENT
--
l
T
1.5
15.7
52.9
19.9
Sl
8.5
21.5
43.2
18.7
sz
9.7
19.4
39.6
23.9
s3
2.9
27.4
51.8
10.3
~
-
ANNEXE 6 : DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES GRAINS DES TRAITEMENTS
STRESSES EN POURCENTAGE DU POIDS DU TRAITEMENT TEMOIN
GRILLE
IG7
SG7-IG8
SG8-IG9
SG9-IGlO
SGlO
TRAITEMENT
T
100.0
100.00
100.00
100.00
100.00
Sl
518.80
122.00
73.10
84.30
71.90
sz
284.20
53.26
32.00
52.00
32.50
s3
164.50
143.00
80.50
42.60
-
-
61.70
167 = Inférieur à la grille 7 (2.8 mm)
SG7 : Supérieur ”
”
IG8 : Inférieur à la grille 8 (3.2. mm)
SG8 : Supérieur ”
”
IG9 : Inférieur à la grille 9 (3.6 mm)
SG9 : Supérieur ”
”
IGlO : Inférieur à la grille 10 (4.0 mm)
SGlO : Supérieur
- 56 -
ANNEXE 7 : DISTRIBUTION DU POIDS DES GRAINS DE SORGHO (CE 145 -66)
CLASSES
115
s15
I21
s21
REPETITION T
Sl S2 S3
T
Sl S2 S3
T
Sl S2
53
T
Sl S2 S3
1
39
6
48
1
61
94
52
99
100
63
99
61
0
37
1
39
2
0
1
0 32
100 99
100 68
8
13 45 79 92
87 55 21
3
3
30
100
8
97 70
0
92 50 67
100 48 50 33
0
52
4
0
15 59
1
100 85
41
99 20 51
98 34 80
49
2
66
5
1
2
4
1
’ 79 ’ 88 ’ 96 ’ 99 ’ 21 ’ 75 ’ 35 ’ 17
lûû ’ 25
65
83 ’
0 ’
6
4
1
84
1
96 99 16 99 40 25
100 25 60 75
0
75
7
3
61
90
10 97 39
10 90
27
97
100 73 73
3
0
27
115 :Inférieur à 15 mg
IX : Inférieur à 21 mg
S15 : Supérieur à 15 mg
S21 : Supérieur à 21 mg
II
CLASSES
3 - 8.9
9-14.9
H-20.9
21-26.9
27-32.9
I
Il
TRAITEMENTS
mg
mg
m g
mg
mg
T
0
61
259
338
42
SI
20
98
233
318
31
s2
111
271
177
77
64
s3
14
118
288
277
3
b
- 57 -
ANNEXE 8 : TEST DE VIGUEURBORGHO : VAR. CE 145-66
CLASSES
LONGUEUR PARTIE
LONGUEUR PARTIE
QUANTITE DE MS
3
13.3 21.6
13.3
21.6
0.0
11.1 4.3
11.1
4.3
12.5
0.0
7.5
13.6
12.9
0.0
7.0
4
12.7 18.8 6.0
12.7
18.8
6.0
9.5 4.4
9.5
4.4
10.5
1.0
6.2
12.2
12.0
3.2
7.7
5
13.2
20.9
11.7
2.7
3.0
9.1
9.7
2.6
18.4
13.5
9.4
2.1
6
11.0
19.1
9.4
6.2
2.0
13.5
8.4
5.8
14.7
13.8
5.3
5.3
I
I
(.
:
7
11.0
13.4
19.1 15.4
15.4
9.4 4.6
4.6
6.2 4.4
4.4
2.0 4.7
4.7
13.5 8.2
8.2
8.4 3.1
3.1
5.8 2.7
14.7 18.7
13.8 12.6
5.3 2.9
5.3 3.3
i
j MOYENNE
14.5
19.7
6.6
8.2
6.1
11.6
4.6
5.9
16.1
13.4
4.8
5.8
ANNEXE 9 : GERMINATION DU SORGHO (en %)
VARIETE CE 145 - 66
l
1
TRAITEMENTS
TEMOIN
STRJ!
STRESS 2
STRESS 3
R E P
1
9 8
82
2
9 4
78
3
8 6
90
4
90
84
5
90
78
6
80
92
7
9 6
34
98
I
MOYENNE
91
67
- 58 -
1
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
FIGURE 1 :
Les cinq races principales du sorgho
FIGURE 2 :
Schéma du grain et morphologie du sorgho
FIGURE 3 :
Bourgeons végétatif et floral, feuille de sorgho et section
longitudinale d’un embryon 16 jours après fécondation
FIGURE 4 :
Conditions climatiques de l’expérimentation ;, relevés de la
station de Bambey - CNRA
FIGURE 5 :
Evolution des stocks du sol d’après les simulations des
4 traitements (BIPODE)
FIGURE 6 :
Consommations en eau aux différentes phases phénologiques.
FIGURE 7 :
Evolution de l’élaboration de la matière sèche du sorgho
FIGURE 8 :
Effcience de l’eau pour la production de matière sèche et de grains
FIGURE 9 :
Distribution de la taille des grains de sorgho : effet du stress hydrique
(variété CE 145 - 66);
FIGURE 10 :
Fréquences cumulées de la distribution de la taille des grains de sorgho:
effet du stress hydrique
FIGKJRE 11 :
Distribution de la taille des grains de sorgho :
traitements stressés en % du poids du témoin (var. CE 145-66)
FIG-URE 12 :
Réponse du sorgho à l’alimentation en eau : distribution du poids des
grains en fonction du régime hydri.que
FIGr’IIJRE 13 :
Test de vigueur des plantules
TABLEAU 1 :
Principales variétés améliorées de sorgho recommandées au Sénégal
TABLEAU 2 :
Consommations en eau des cultures (mm)
TABLEAU 3 :
Analyse de la production
TABLEAU 4 : k Analyse de la qualité
I
- 59 -
LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES UTILISES
AGR.HY.MET
Programme d’Agrométérologique et hydrologie opérationnelle (Sahel).
Niamey -Niger
C.E.B.A.A.S. :
Centre d’Etudes Régionales pour 1’Amélioration et l’Adaptation à la
Sécheresse - Bambey - Sénégal
CE.R.D.1. :
Centre d’Edition, de Reproduction et de Diffusion de Documents
Pédagogiques. Dakar , Sénégal
C.N.R.A. :
Centre National de Recherches Agronomiques Bambey - Sénégal
C.I.R.A.D. :
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour
le Développement. Paris, France.
C.S.C. :
Contre Saison Chaude
C.S.F. :
Contre Saison Froide
C.T. :
Coefficient Transpiratoire
C.T..4. :
Centre Technique de Coopération Agricole
E.N.C.R. :
Ecole Nationale des Cadres Ruraux. Bambey, Sénégal
E.T.M. :
EvapoTranspiration Maximale
E.T.P. :
EvapoTranspiration Potentielle
E.T.R. :
EvapoTranspiration Réelle
G.E.R.D.A.T. :
Groupement d’Etudes et de Recherches pour le Développement de
1’Agronomie Tropicale
I.C.R.I.S.A.T. :
International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics.
Patancheru, Inde.
1.N.fi.P.T. :
Insitut National Polytechnique de Toulouse, France
I.N.R.A. :
Institut National de la Recherche Agronomique
I.S.R.A. :
Institut Sénégalais de Recherches Agricoles
M.S. :
Matière Sèche
RDT :
Rendement
R.U. :
Réserve Utile
R.U.m :
Réserve Utile maximale
W.U.E. :
Water Use Efficiency (Efficience de l’utilisation de l’eau).
%
pour cent ou pourcentage
Q
inférieur ou égal
<
inférieur
supérieur
;
par ou divisé par
ha
hectare
0
degré
“C
degré Celsius
kg
kilogramme
g
gramme
mm
millimètre
cm
centimètre
m2
mètre carré
c c
centimètre cube
1
litre
jas
jour après semis
h
heure
+
additionné de
ZZZ
égal à
i-2
coefficient de détermination
.
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