Résumé de la formation
Les poètes et les artistes en témoignent, tout est fascinant dans le monde végétal : la beauté des formes et des couleurs dans l’infinie variété des plantes, des plus gigantesques au plus minuscules, leur adaptation aux milieux et aux saisons, leur capacité à communiquer, leur structure, leur fonctionnement, leur résilience, leurs vertus, leur profusion. Plus on s’intéresse à ce monde si complexe, plus on est émerveillé par sa diversité et les mille stratégies qu’au fil de l’évolution il a mises en place pour survivre, se reproduire, se développer, s’épanouir dans la plupart des milieux, et des reliefs, sous toutes les latitudes. Nous lui devons tout puisque seuls les végétaux ont la capacité de capter l’énergie solaire pour transformer les minéraux en matière organique, produisant notamment des sucres, fibres, vitamines, huiles, protéines qui nourrissent les animaux et les humains. Ils nous abritent, nous chauffent, servent de matériaux de construction, entretiennent le sol et la santé. Ils dégagent de l’oxygène, captent le gaz carbonique et tentent ainsi de réparer les dégâts de l’activité humaine. Savons-nous, quand nous croquons un fruit, qu’il résulte de processus infiniment complexes mis en œuvre par la plante qui nous l’offre ? Mieux connaître le monde végétal nous aidera peut-être à le respecter davantage dans sa diversité pour nous sauver nous-mêmes.
Le cours en ligne a pour but d’informer le futur agriculteur ou même l’agriculteur installé du fonctionnement des plantes pour l’aider à mieux les cultiver, c’est-à-dire intervenir à bon escient sur le cycle biologique de chacune en vue d’en obtenir un rendement optimum. Quels sont les stades du cycle de culture du blé ? Comment les repérer ? Auxquels de ces stades repères l’agriculteur va-t-il intervenir pour semer, désherber, fertiliser, traiter, récolter ? Il ne s’agit pas seulement d’appliquer des recettes mais de comprendre, au-delà de l’observation visuelle, comment fonctionne la plante par le jeu des hormones végétales et des facteurs externes comme le sol, l’eau, la lumière, la température. Passionnant ! La série de vidéos commence par décrire l’anatomie des plantes cultivées puis leur physiologie avant d’en montrer l’application aux pratiques de l’agriculteur.
La structure assure la solidité de la plante
L’exposé de Florence LARDET se concentre sur les plantes à fleurs ou angiospermes qui, malgré la fragilité apparente de certaines d’entre elles, ont toutes une structure qui les fixe au sol et leur permet de se nourrir, croître, résister aux éléments et se reproduire. L’élément de base du système est la cellule végétale équipée d’une paroi cellulosique résistante et souple qui entoure la membrane cellulaire. La cellule fonctionne en outre comme une micro-usine équipée de capteurs solaires, les chloroplastes, de vacuoles pour le stockage plus la turgescence nécessaire au port dressé de la plante. Dans la cellule, le noyau contient une partie du patrimoine génétique ; les mitochondries agissent comme des machines hyper performantes transformatrices d’énergie. Les cellules végétales, qu’on dit autotrophes, produisent en effet leur propre nourriture à partir d’éléments minéraux. C’est cela qui est formidable. Alors que les alchimistes, malgré plusieurs siècles d’efforts, n’ont pas réussi à transformer le plomb en or, les plantes, elles, partout dans le monde, transforment l’eau, le gaz carbonique, l’azote, les sels minéraux en glucides, lipides, protides, hormones, vitamines, autrement plus utiles que l’or. Elles transforment le minéral en matière vivante. Comme la plante, évidemment, ne peut pas se déplacer (sauf rares exceptions), elle doit trouver dans son environnement de quoi couvrir ses besoins.
La structure de la plante ou appareil végétatif se compose principalement des racines, collet, tiges, feuilles et fleurs.
Les racines, discrètes mais puissantes
Discrètes, les racines le sont parce qu’enfoncées dans la terre, on ne les voit pas, même si leur volume est comparable à celui de la partie aérienne et leur surface démultipliée par les innombrables radicelles et poils absorbants. Leur puissance assure l’arrimage de la plante au sol et le pompage de l’eau qui véhicule les éléments minéraux. Elles stockent aussi des réserves comme la carotte, la betterave, le manioc… qu’on dit tubéreuses. Elles sont pivotantes chez les dicotylédones (crucifères, légumineuses, ombellifères, etc.) et fasciculées chez les monocotylédones, comme les Poacées (graminées) ou encore tubéreuses comme on vient de le voir.
Le système radiculaire est sensible à la granulométrie et à la structure du sol. Il respire et se fraie mille chemins dans la terre. Évitons donc le tassement.
Les racines, organes d’absorption
L’eau est à la fois un véhicule des sels minéraux dissous (principalement azote soluble, phosphore, potassium, calcium) et un précurseur de la matière organique par la photosynthèse. C’est dire son importance pour la plante. Or c’est principalement par les poils absorbants des racines que la plante absorbe l’eau. D’où l’importance d’un système racinaire bien développé. La majorité des végétaux n’ont toutefois pas la capacité d’absorber directement l’azote de l’air (80 % de l’air), sauf, bien sûr, les Fabacées (légumineuses) par l’intermédiaire des bactéries du genre Rhizobium qui vivent en symbiose avec la plante, regroupées en nodosités sur les racines.
L’eau et les sels minéraux sont transférés dans le parenchyme (tissu permettant la circulation des substances à travers les cellules) jusqu’aux vaisseaux conducteurs ou xylème, au centre de la racine. Ce xylème conduit la sève brute (eau, sels minéraux, éléments organiques = acides aminés) vers le reste de la plante. L’eau est transportée par osmose : passage d’un milieu peu concentré en éléments vers un milieu qui l’est davantage. Les vacuoles jouent un rôle majeur. Différentes théories expliquent la montée de la sève brute vers les feuilles ; la transpiration foliaire y contribue.
Les tiges forment l’appareil caulinaire
Plus ou moins ramifié selon les espèces, cet appareil se compose des tiges principales et secondaires, formant l’armature de la partie aérienne de la plante. Parcouru par les vaisseaux porteurs des sèves brute dans le xylème (bois) et élaborée dans le phloème, il porte les feuilles, les bourgeons et les fleurs puis les fruits. Il est attiré par la lumière ; on dit qu’il croît selon un phototropisme positif.
Le méristème primaire assure la croissance en longueur et le méristème secondaire des dicotylédones la croissance en épaisseur. Les monocotylédones (ex. graminées) n’ont pas de méristème secondaire.
Les nœuds, dans la tige, existent chez toutes les plantes supérieures, c'est de là que partent les branches et que se forment les bourgeons, mais chez les graminées (ou Poacées) ils ont un rôle fondamental de soutien.
Les tiges herbacées sont tendres, vertes, souples, mais disparaissent l’hiver. Seules les tiges ligneuses se retrouvent l’année suivante. Les tiges herbacées peuvent être rampantes, comme les stolons, ou creuses comme les chaumes des céréales, ou encore grimpantes, s’accrochant par des crampons ou des vrilles. La nature est imaginative ! Certaines tiges peuvent être modifiées et souterraines comme les rhizomes (ex. chiendent), cormes, bulbes et tubercules où sont stockées des réserves (amidon ou inuline). Les plantes sans tige ou à tige très courte sont dites acaules ; la rosette de feuilles est au ras du sol ; ex. tussilage, pissenlit, primevère.
Les tiges portent des bourgeons qui sont des embryons de feuilles, de rameaux ou de fleurs. Au sommet, l’apical ; sur les côtés, les axillaires. L’écorce des rameaux ligneux est percée de pores ou lenticelles qui assurent les échanges gazeux des tissus profonds de la tige.
Les feuilles s’offrent au soleil
Portés par les tiges et s’exposant à la lumière, ces organes aplatis, souples et chlorophylliens assurent des fonctions essentielles : respiration, transpiration et photosynthèse. Elles sont caduques, persistantes ou marcescentes (subsistent desséchées durant le repos végétatif).
Au premier coup d’œil, l’infinie variété des végétaux apparaît dans leur feuillage grâce auquel on dispose d’un premier niveau d’identification de la plante, même si les feuilles peuvent être différentes sur le même végétal. Simples ou composées de folioles (pennées), avec ou sans pétiole (sessiles), disposées de façon isolée ou opposées ou alternes ou en rosette autour du même nœud (verticilées). Le limbe peut être aciculé (résineux), linéaire, lancéolé, triangulaire, lobé (chêne) et bien d’autres formes. Les botanistes ont inventé de nombreux mots pour caractériser chaque type de feuille et chaque partie de la feuille : pétiole, limbe, base et sommet du limbe. Les flores en donnent tous les détails en les illustrant de photos ou dessins. Retenons au moins que les monocotylédones présentent des limbes allongés à nervures parallèles, sans pétiole.
La production des feuilles nourrit la plante… et le monde
La plante se nourrit d’eau, sels minéraux, azote, carbone et… énergie lumineuse. L’eau n’arrive pas seulement par le sol mais aussi par l’atmosphère où elle est absorbée par les stomates des feuilles, les lenticelles de l’écorce et, bien sûr par les poils absorbants des racines. Les stomates absorbent aussi le gaz carbonique CO2.
Les cellules des feuilles présentent à la lumière de très nombreux chloroplastes contenant des pigments, dont la chlorophylle, qui captent l’énergie lumineuse permettant de transformer l’eau et le gaz carbonique de l’air en matière organique, d’abord en glucose : 6 CO2 + H2O + énergie C6H12O6 + 6 O2.
L’activité photosynthétique est influencée par la température, la teneur de l’air en gaz carbonique, l’intensité lumineuse. Maximum entre 10 h et 16 h, elle est essentielle à la nutrition de la plante, à la captation du carbone de l’air et, indirectement, au règne animal dont la vie dépend des plantes.
Le glucose élaboré dans les feuilles est transformé dans les différents organes de la plante qui réalise la synthèse de nouveaux glucides : 12 C (saccharose) ou plus complexes : amidon, cellulose, hémicelluloses… Les sucres permettent aussi à la plante de fabriquer des acides aminés à partir de l’azote (ions nitrates), du soufre et du phosphore. Combinés entre eux, ces acides aminés donnent des protéines simples qui se condensent en protéines complexes.
Dans les graines et fruits oléagineux, la plante fabrique des acides gras et du glycérol qui se combinent en lipides. Infatigable, la plante fabrique en outre des pigments, vitamines, hormones de croissance, essences, résines, tanins… bref, toute une riche pharmacopée nécessaire tant à la plante qu’au règne animal.
La plante respire par tous ses organes et transpire par les feuilles
À rebours de la photosynthèse et en bien moindre quantité, la plante capte de l’oxygène dans l’air et y rejette du gaz carbonique. Dans les mitochondries, elle oxyde (brûle) des molécules de glucose, libérant de l’énergie et du CO2. Ce phénomène dépend de la richesse en sucres des cellules et donc de l’âge des tissus. La plante peut en outre supporter l’anaérobiose, mais quelque temps seulement. Ensuite, vient l’asphyxie.
Par les stomates des feuilles, principalement, la plante rejette dans l’atmosphère l’eau puisée par les racines ; c’est la transpiration, moteur principal de la circulation de la sève brute. Avec la vapeur d'eau, la plante émet aussi dans l'air des gaz (surtout de l'oxygène) et des aérosols comprenant notamment des phytohormones qui lui permettent de communiquer avec d'autres plantes ou d'émettre des « messages chimiques » perceptibles par certains animaux (insectes). Les végétaux, en particulier les forêts, jouent un rôle central dans le cycle de l’eau, sa filtration, et la régulation thermique.
Les plantes ne se contentent pas d’absorber les substances du sol et de l’atmosphère, de respirer, de fabriquer toutes sortes de matières organiques, de capter le CO2, de rafraîchir et oxygéner l’air ; eh bien, par les fleurs, fruits et graines, ou même de façon végétative (non sexuée), elles se reproduisent !
Les plantes n’ont pas toujours besoin de fécondation ; beaucoup d’entre elles se multiplient par bouturage, marcottage, drageonnage, greffe. C’est la reproduction asexuée. Toutefois, dans la majorité des cas, les plantes se reproduisent par des organes reproducteurs : fleurs, fruits, graines.
Les fleurs, hautes en couleurs deviennent graines
On offre des fleurs, symboles de l’amour et de la reconnaissance, pour honorer une personne vivante ou défunte. Parées de belles couleurs et d’odeurs, les fleurs attirent le regard et aussi les insectes qui à leur tour attirent les oiseaux ; elles embellissent la campagne et les jardins. Caractéristiques de chaque espèce, elles contribuent à la reconnaissance des plantes. Elles peuvent être isolées (tulipe) ou groupées en inflorescences : grappes, épis, corymbes (sureau), ombelles, capitules (pâquerette), chatons, glomérules (trèfle). Les botanistes, une fois de plus, ne manquent pas d’imagination pour nommer les inflorescences dans leur diversité.
Perchée sur son pédoncule, la fleur-type est protégée à la base par des bractées et des sépales (3 chez les monocotylédones, 4 ou 5 chez les dicotylédones) qui forment le calice. Les pétales assemblés en corolle abritent les organes reproducteurs, Le carpelle est la partie femelle d'une fleur comprenant un style, un stigmate et un ovaire. Ainsi, le pistil ou gynécée est formé d'un ou plusieurs carpelles qui peuvent être soudés ou libres. Les étamines forment l’organe mâle. Ces dernières se composent d’un filet et d’une anthère qui produit du pollen qui contient les gamètes mâles. Le grain de pollen contient une grande cellule végétative à gros noyau et une cellule spermatogène. Sur cette base commune, les fleurs sont d’une grande variété.
La plupart des plantes à fleurs produisent des cellules reproductrices ou gamètes qui vont s’unir (fécondation) produisant un œuf qui se développe en embryon puis un nouveau végétal. Les plantes sont dites autogames quand le pollen d’une fleur féconde l’ovule de la même fleur (pois, blé, orge, avoine…). L’autogamie est favorisée par l’agriculture mais elle ne concerne en réalité qu’une minorité d’espèces. Les plantes allogames ou hétérogames sont à fécondation croisée : le pollen d’une fleur est transporté sur une autre fleur de la même espèce par le vent ou les insectes (maïs, betterave, melon…). La fécondation croisée augmente la variabilité génétique.
La pollinisation désigne la libération des grains de pollen contenus dans l’anthère qui s’ouvre, et leur dissémination. Arrivé sur le pistil, le grain de pollen pénètre dans l’ovule : c’est la fécondation qui est double chez les angiospermes, conduisant à un embryon et à un albumen qui servira de réserve. Embryon et albumen se développent pour constituer la graine. Celle-ci contient un tissu de réserve destiné à la consommation de l’embryon au démarrage de la germination. Les réserves sont des protéines (légumineuses ou Fabacées), des lipides (oléagineux), des glucides (amidon des céréales).
Les fleurs deviennent fruits
L’ovaire fécondé se développe et ses tissus se modifient. L’épiderme externe devient l’épicarpe, c’est-à-dire la peau du fruit. Le parenchyme de remplissage ou mésocarpe devient la pulpe ou chair du fruit. L’épiderme interne ou endocarpe donne le noyau. Les stigmates et le style disparaissent ; les étamines, sépales et pétales fanent. L’ovaire évolue en fruit.
Les fruits simples sont les plus fréquents, soit charnus comme les drupes (pêche) et baies (raisin), soit secs (châtaigne, noix). Le fruit sec est dit déhiscent quand il s’ouvre à maturité par une ou plusieurs fentes de déhiscence : capsule, follicule, silique, gousse. Les fruits secs indéhiscents ne s’ouvrent pas à maturité. En général, il s’agit d’akènes, par exemple : noisette, gland des chênes, caryopse des céréales, samare des érables.
Les fruits multiples proviennent de fleurs à plusieurs carpelles indépendants. Ex : fruit de la rose ou de la mûre. Il existe aussi des fruits complexes : faux fruits (fraise) et infrutescenses (figue).
Les plantes croissent et se développent
La croissance désigne l’augmentation de la taille de la plante, de son volume et de sa masse. Le développement concerne la différenciation des cellules, permettant l’apparition de nouveaux organes assurant de nouvelles fonctions. Les deux phénomènes sont indissociables. La biodiversité végétale est extrêmement variée ; intéressons-nous simplement aux plantes cultivées.
La croissance est assurée par la multiplication des cellules dans les méristèmes, tissus où les cellules sont indifférenciées et peuvent se diviser par mitose indéfiniment. Les méristèmes primaires situés à l’extrémité des tiges et racines permettent la croissance en longueur. Les méristèmes secondaires assurent la croissance en épaisseur des tiges et racines. Les monocotylédones ( ex. graminées), rappelons-le, n’ont pas de structure secondaire. Les graminées, en revanche, émettent de nouvelles tiges à partir du plateau de tallage.
La croissance des végétaux est continue grâce aux zones qui restent embryonnaires en permanence. Après multiplication, les cellules végétales se différencient : elles acquièrent une structure particulière en lien avec leur rôle, constituant différents tissus où les cellules, en général ne se divisent plus. Il arrive que des cellules spécialisées se dédifférencient permettant de régénérer une plante entière à partir d’un morceau de tige ou même de qqs cellules (in vitro). Intelligence extraordinaire des plantes !
Pour un an, deux ans ou (beaucoup) plus
Les plantes annuelles vivent moins d’un an ; leur croissance est forte jusqu’à la floraison puis s’arrête durant le fructification. Les bisannuelles développent leur appareil végétatif durant la première année et constituent des réserves en automne, ce qui leur permet de redémarrer au printemps suivant jusqu’à la floraison. Les vivaces forment des colonies, se reproduisent par multiplication : c’est le cas de nombreuses plantes médicinales, des plantes à rhizomes ou stolons… L’appareil végétatif peut disparaitre en hiver et repartir au printemps. Les plantes pérennes sont individualisées, se reproduisent par graines, ont une durée de vie limitée (qui peut être très longue) et croissent par paliers.
Le développement des plantes à fleurs connaît différentes phases : germination, croissance de l’appareil végétatif aérien et souterrain, floraison et reproduction, sénescence.
La germination amorce un développement par étapes
La graine peut rester en dormance (vie ralentie) des années avant de trouver des conditions favorables à sa germination : présence d’eau, d’oxygène et une température clémente. Les tissus s’imbibent alors d’eau, la graine gonfle, le métabolisme reprend, les cellules se multiplient, créant de nouveaux organes. Radicule et tigelle s’allongent, la graine « lève ». Le ou les cotylédons, feuilles primordiales, présentes dans la graine se déploient. La plantule absorbe l’eau et les minéraux du sol, puise l’énergie dans les réserves jusqu’à ce que les jeunes feuilles assurent la photosynthèse.
Mono et dicotylédones présentent de nombreuses différences qui permettent de les reconnaître facilement : forme des feuilles et des nervures, système racinaire. Les désherbants agissent souvent sur les unes ou les autres.
Les organes végétatifs se déploient dans l’air et dans la terre
Les tiges des dicotylédones grandissent par une zone d’élongation située sous le bourgeon apical, et les rameaux par les bourgeons axillaires nés à l’aisselle des feuilles. Les plantes herbacées et certaines monocotylédones s’allongent à partir de la base, des entre-nœuds et des feuilles. La croissance des parties aériennes n’est pas toujours régulière, mais plutôt par vagues.
La zone d’élongation racinaire a des cellules qui s’allongent, provoquant la pénétration de la racine dans le sol. Les cellules se différencient vers des formes et des fonctions spécialisées. Les cellules de l’épiderme produisent des radicelles qui augmentent la surface d’absorption.
Les racines des plantes pluriannuelles poussent toute l’année à condition toutefois que la température, l’eau et l’oxygène soient suffisants, ainsi que l’activité des parties aériennes où sont fabriqués sucres, vitamines et hormones. Les éléments nutritifs ne sont absorbées que par les jeunes racines alors que l’eau est absorbée par toute la racine. Les racines de certaines plantes peuvent vivre en symbiose avec des champignons formant des mycorhizes qui augmentent la surface d’absorption de l’eau et des sels minéraux.
Et puis, merveille, la plante fleurit !
La floraison survient après un minium de développement végétal, variable selon les espèces : treize entre-nœuds pour la tomate, un à cinq ans pour les arbres fruitiers, une dizaine d’années pour le noyer… La plante fleurit en général à une saison précise liée à son âge, à la durée du jour et à la température, mais elle peut fleurir en toute saison si la nutrition et la température sont favorables.
Le bourgeon destiné à produire des feuilles se transforme en bourgeon floral : c’est l’initiation florale qui s’accompagne de modifications de l’appareil végétatif. Ainsi, chez les graminées, un allongement très important des entre-nœuds produit la montaison.
Enfin, l’inexorable sénescence
Les plantes annuelles et bisannuelles amorcent leur vieillissement, nous l’avons dit, à la floraison. La transformation irréversible des bourgeons végétatifs en bourgeons floraux met un terme à la croissance des tiges. Quand le dernier bourgeon est transformé en fleur, la sénescence est enclenchée avec une baisse de vigueur générale. Les plantes meurent après dispersion des graines. Le vieillissement est aussi déclenché par facteurs externes : froid, lumière déclinante, sécheresse.
Les plantes pluriannuelles à feuilles caduques connaissent une sénescence cyclique : chute des feuilles et mort des tiges herbacées, préludes au repos hivernal. Le printemps ramènera le renouvellement de l’appareil photosynthétique.
Rien ne fonctionnerait sans les hormones
Les phythormones, substances de croissance circulant dans la plante, sont actives sur différentes fonctions : dormance, germination, croissance, floraison, fructification. Citons les principales : auxine, cytokinines, gibbérellines, acide abscissique, éthylène. Leurs propriétés stimulantes ou inhibitrices ont incité à leur synthèse en laboratoire pour maîtriser les adventices et optimiser la conduite des cultures.
L’auxine, synthétisée dans les bourgeons apicaux, est transportée dans les racines où elle s’accumule. Elle agit sur l’élongation des cellules, stimule les divisions cellulaires, le développement du péricarpe des fruits, retarde la chute des feuilles et des fruits. Elle peut être utilisée au bouturage et à la plantation, au désherbage de dicotylédones ; elle permet d’obtenir des fruits sans fécondation (sans pépins), évite la chute prématurée des fruits.
Les cytokinines, produites principalement par les racines, agissent en association avec d’autres hormones. Couplées à l’auxine, elles stimulent les divisions cellulaires et la synthèse des protéines. L’équilibre auxine/cytokinines est responsable de la dominance apicale : le port des arbres, leur développement eu hauteur. On les utilise pour stimuler le bourgeonnement.
Les gibbérellines sont synthétisées dans tous les tissus où se produisent des divisions actives. Elles stimulent la croissance des tiges, feuilles et fruits, lèvent la dormance des semences et des bourgeons. Elles sont utilisées pour provoquer l’induction florale, provoquant des fruits sans graines. Les antigibbérellines réduisent la vitesse de croissance : ce sont les raccourcisseurs des céréales.
L’acide abscissique, produit dans le parenchyme des racines et des feuilles, inhibe de nombreux phénomènes de croissance et de développement, prolonge dormance des bourgeons et des graines. Il contrôle l’ouverture et la fermeture des stomates en cas de stress de la plante (sécheresse, froid, blessure).
L’éthylène est un gaz produit en quantité par les fleurs et les fruits. Il provoque la chute des feuilles et des fruits en activant leur maturation. Il peut agir sur la nanification des plantes et l’induction florale.
Outre le rôle majeur des hormones dans la croissance et le développement des plantes, ne négligeons pas, évidemment, les facteurs génétiques. La sélection végétale porte sur tous les facteurs du potentiel des plantes : résistance au froid, sécheresse, maladies, parasites… Elle peut porter sur leur production hormonale. Toutefois, l’expression du potentiel génétique des végétaux dépend surtout des conditions d’environnement : sol, météo, pratiques culturales… Les plantes ont une grande capacité d’adaptation à leur milieu.
Température et lumière agissent massivement sur la vie des plantes
Si on excepte les conifères, lichens, cactées, algues et quelques autres, la plupart des plantes se développent dans une zone de température assez étroite, en gros, de 10 à 35°, voire moins.
La température agit sur la photosynthèse, l’alimentation de la plante en eau et minéraux, la transpiration, la circulation des sèves. La différence de température jour/nuit favorise le développement de certaines plantes : pomme de terre, vigne, et aussi la floraison, la richesse en sucre de fruits… En serre on veille à un écart de 10° entre jour et nuit. Une température trop élevée la nuit peut retarder la floraison.
Le rythme de développement dépend également des saisons, donc encore une fois des écarts de température : entrée et sortie des périodes de vie latente des graines et bourgeons, aptitude à fleurir. La dormance (graines) est liée à la température ce qui permet aux plantes d’échapper aux conditions défavorables et donc d’optimiser la reproduction. La dormance a deux origines : physique : les enveloppes de la graine forment une barrière mécanique ; physiologique : rapport entre les quantités d’acide abscissique et de gibbérellines contenus dans la graine. Le froid humide de l’hiver lève la dormance et permet le retour à la vie active.
En-dessous d’une certaine température, la croissance d’une plante est quasiment nulle : c’est le zéro de végétation : 0° pour le blé, 8° pour le maïs. Chaque phase du développement nécessite une certaine somme de températures journalières. La différence entre la température moyenne du jour et le zéro de végétation s’appelle la température efficace. Les sommes de température varient selon les espèces et même les variétés. Aux agriculteurs donc de choisir les variétés en fonction de leur zone géographique, d’optimiser les dates de semis et de récolte. La maturité du grain des variétés précoces de tournesol demande une somme de température de 1560° alors que les variétés tardives ont besoin de 1700°. Le calendrier fourrager se fonde sur les sommes de température comme l’explique très bien Éric Braconnier dans son cours en ligne sur Agrilearn.fr.
Les horticulteurs lèvent la dormance des bourgeons par des traitements au froid, bains d’eau chaude ou vapeurs d’éther. Inversement, on peut prolonger la dormance pour retarder la floraison et protéger des gelées printanières. Beaucoup de plantes des régions tempérées ne peuvent fleurir qu’après une période d’exposition à des températures basses : c’est la vernalisation ; ex. carotte ou variétés hivernales de blé tendre qui restent à l’état végétatif si elles sont semées au printemps. Chez d’autres plantes, la vernalisation permet d’acquérir plus tôt l’aptitude à fleurir : légumineuses (Fabacées). On peut obtenir par le froid une vernalisation artificielle (3 à 10° C). Certaines plantes, en revanche, n’ont pas besoin de vernalisation : blé dur, arbres fruitiers.
Quant à la lumière, elle est essentielle, bien sûr à la photosynthèse qui nourrit la plante et permet son développement. D’ailleurs les plantes cherchent la lumière. Mais la lumière détermine aussi la floraison de nombreuses plantes, plus précisément la durée relative du jour et de la nuit. Il y a des plantes de jours longs et d’autres de jours courts et d’autres, enfin, dont la floraison y est indifférente.
En bref, de nombreux facteurs internes et externes influencent la croissance et les développement des plantes. Des techniques, nombreuses elles aussi, permettent d’intervenir sur ces phénomènes.
La vie des plantes décrit un cycle
Le cycle de vie des plantes connaît deux phases principales : végétative et reproductive qui se chevauchent ou sont séparées par une période de latence, en fonction de la génétique ou de facteurs externes : lumière, chaleur, froid, sécheresse.
Les annuelles effectuent leur cycle de vie en moins d’une année, parfois quelques semaines seulement. La plupart sont herbacées, petites, dont les graines germent à l’automne ou au printemps, pour une fructification en été. Ex. céréales, maïs.
Les bisannuelles, comme nous l’avons vu, ont un cycle sur deux années : développement de l’appareil végétatif et constitution de réserves la première année ; reprise de la végétation et phase reproductive la deuxième année puis mort de la plante. Ex. betterave.
Les pluriannuelles répètent les phases végétatives et reproductives plusieurs fois au cours de leur vie. Chaque cycle succède à une période de latence durant laquelle l’appareil aérien peut disparaître (plantes à bulbe, à tubercules, à rhizomes) ou persister (plantes à rosette, Poacées (graminées), ligneux). La plupart fleurissent chaque année. Ex. tulipe, pommier (ne fleurit qu’au bout de 3 ans, puis chaque printemps). Certaines ne fleurissent qu’une fois au cours de leur vie, ex. Saxifrage à fleurs multiples qui fleurit au bout de 40 à 75 ans puis meurt.
Du cycle de vie au cycle de culture
Sauf dans le cas de production de semences de bisannuelles ou de certaines pluriannuelles, l’agriculteur interrompt le cycle de vie pour la récolte. C’est le cycle de culture, qui est annuel ou pluriannuel. En arboriculture, le cycle qui se reproduit chaque année comprend le débourrement au printemps, puis la floraison, la foliation, la maturité puis la chute (récolte) des fruits avant le repos hivernal.
Le cycle de culture est partagé en plusieurs stades repères, appelés stades végétaux, qui correspondent à des étapes précises du développement des plantes. À chaque stade correspondent des besoins et des risques particuliers. Les connaître permet d’ajuster les interventions : fertilisation, lutte contre les adventices, protection phytosanitaire, irrigation, taille, date de récolte… Agir au bon moment conditionne le rendement.
Par exemple pour le blé d’hiver, on distingue le semis, la germination, la levée, le tallage (souvent application d’herbicide), la montaison avec fertilisation azotée et fongicides en deux ou trois apports plus régulateurs de croissance, l’épiaison, la floraison (8 jours après), la récolte. . Florence LARDET précise l’utilité des différentes interventions de l’agriculteur à chaque stade mais aussi les risques, en particulier d’échaudage.
Autre exemple : le colza, crucifère oléagineuse annuelle, de type hiver (semis fin d’été, début d’automne pour atteindre le stade rosette avant l’hiver) ou, plus rarement, de type printemps. La connaissance des stades repères permet d’intervenir au bon moment en désherbage, fertilisation et lutte contre les ravageurs.
Le rendement s’élabore tout au long du cycle de culture
Tout ce qui influe sur la croissance et le développement de la plante contribue au rendement : caractéristiques variétales et surtout conditions de culture : structure du sol, dates et densité de semis, dates et quantité des apports d’engrais, dates des traitements phytosanitaires et des passages d’irrigation, température, sécheresse, etc…
Florence LARDET reprend l’exemple du blé tendre en détaillant les éléments du rendement. Elle évoque notamment les 3-4 semaines précédant l’épiaison où les conditions de nutrition minérale déterminent les nombre de grains par épi tandis que le remplissage des grains est lié aux conditions survenant entre les stades grain laiteux et pâteux.
En conclusion
L’agriculteur, en fonction des contraintes de climat et de milieu de son exploitation, choisit les variétés, le travail du sol, la période et la densité de semis, la fertilisation, notamment azotée, les traitements. Les facteurs du rendement sont nombreux et agissent en interaction. Les pratiques agricoles consistent à les optimiser. Il importe donc à l’agriculteur de connaître le fonctionnement des plantes qu’il cultive, leurs besoins et les risques aux différents stades du cycle de culture. Ces connaissances ajoutées à une observation continue de l’état des cultures et des conditions météo lui permettent, malgré les aléas du climat, d’intervenir à bon escient pour un rendement optimum tout en maîtrisant les coût de production.