Ing. agr. dipl. EPFZ

344 Pages·2008·18.63 MB·French

ETH Library
Échanges gazeux des feuilles
chez Vitis vinifera L. (cv.
Chasselas) en fonction des
paramètres climatiques et
physiologiques et des modes de
conduite de la vigne
Doctoral Thesis
Author(s):
Zufferey, Vivian Jean-Urbain
Publication date:
2000
Permanent link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-004102347
Rights / license:
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Thèse EPFZ N° 13777
ECHANGES GAZEUX DES FEUILLES
CHEZ VITIS VINIFERA L. (CV. CHASSELAS) EN FONCTION
DES PARAMETRES CLIMATIQUES ET PHYSIOLOGIQUES ET DES MODES DE
CONDUITE DE LA VIGNE
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THESE
Présentée àl'
ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE ZURICH
Pour l'obtention du grade de
Docteures sciences techniques
Par
VIVIAN JEAN-URBAIN ZUFFEREY
Ing. agr. dipl. EPFZ
né le 22 février 1966
de Chippis (VS)
Acceptée sur proposition
du Prof. Dr. J. Nösberger, rapporteur
duDr. H. Blum, corapporteur
du Dr. F. Murisier, corapporteur
du Prof. Dr. H.-R. Schultz, corapporteur
Zürich 2000
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AVANT-PROPOS
L'homme moderne a quitté la campagnepour la ville. Il a estompé les effets des saisons et lefroidet
le chaud. Il a éclairé la nuit, domestiqué l'espace, écrit Robert Tinlot. A la recherche du Graal qu'il
ne parvient pas à saisir, le chevalier de la Table ronde nous donne déjà l'image de l'homme
d'aujourd'hui qui tourne autour de la terresanspouvoir s'apaiser. Toujoursplus vite ! Toujoursplus
loin ! L'homme moderne a-t-il omis que son aventure se présente toujours à la croisée des deux
dimensions, à l'intersection desquelless'inscritle destin des sociétés humaines, l'espace etle temps ?
L'espace ? Le rappel de l'importance dufacteur géographique estparticulièrement opportun, relève
René Rémond, à un moment où l'on pourrait être, dufait de la mondialisation, tenté de se croire
désormais affranchi de la sujétion de l'espace. Tout concourt à accréditerpareil sentiment, poursuit-
il : la révolution des communications quifait qu'aujourd'hui le monde entier (ou presque ...) est
instantanément informé de ce qui se passe en n'importe quelpoint de l'univers et qui a transformé
l'image proposée naguère par Mac Luhan du grand village planétaire en réalité d'aujourd'hui.
Pourtant, succomber à pareille impression serait perdre de vue qu'en dépit de ces changements
considérables rien ne reste aussi déterminant que le rapport de l'homme à l'espace. L'actualité
internationale nous enseigne quotidiennement que laposition géographique régit les relations d'une
nation avec ses voisins, luidicteses impératifs, commande sesjugements etses choix.
Le temps ? Dans notre existence éphémère etfragile, quepeu de temps suffit à changer toutes choses
et à briser lesfils mystérieux où nos cœurs sont liés. Encore, ne voyons-nous l'existence que dans
l'épaisseur d'une vie humaine. Etpourtant, c'est toujours la même pensée avec d'autres soucis, la
même onde avec d'autres vents, la même vie avec un autre âge. Aujourd'hui, dans un monde tel un
corps démesurément agrandi où l'âme reste ce qu'elle était, troppetite maintenantpour le remplir,
tropfaiblepour le diriger selon Bergson, l'homo economicus moderne a-t-ilremplacé l'homo sapiens
d'autrefois ? Que de ressources humaines bradées de nosjours, que d'exclus aupartage desprogrès
de lascience etdes technologies, que d'hommes etdefemmes abandonnés en chemin.
L'agriculture n'échappe pas à ce courant implacable. Elle est ce frêle esquifdémâté sur qui les
passions, matelotsfurieux, trépignent, se battantpour le choix de la route. Une brume au-dehors, une
incertitude au-dedans. Et beaucoup plus encore : famines, malnutrition, espaces en déshérence,
abandons d'exploitations, comme autant de désolations et d'épreuves humaines etfamiliales. Ilfaut
redonner dès aujourd'huiplus de cohérence et d'espérance à ce monde agricole émietté. Alors, le
champ dupossible sera sûrementplus important qu'on le pense. La recherche doit impérativement
contribuer à cet élan de solidarité etfaire attention, comme le relève Guy Paillotin, auxpistes de la
recherche qui conduisent à des défis pour l'agriculture et se préoccuper davantage des pistespour
l'agriculture qui constituentdes défis à la recherche et à l'intelligence. Le seul arbitragepossible sur
la modernité, sur les évolutions, sur les technologies, c'est la générosité envers les démunis, c'est le
monde que nous voulonspréparerà nos enfants età nospetits enfants. Quandon songe au labeurque
devrafournir notre génération, c'estpréparer l'avenir que de débarrasser le chemin des ronces etdes
pierres...
Pourquoi consacrer tant de ressources à l'étude d'unefeuille de vigne ? tout simplementparce que
« lanature apour habitude d'offrir dans ses moindres ouvrages des leçonspour les grandes choses ».
Nous négligeons trop souvent l'importance considérable de ce monde silencieux dans l'équilibre
vertigineux de la création. De l'algue bleue à la rose, que de cheminparcouru ...Le monde végétal
s'adapte, invente, crée, développe des stratagèmes quise déroulentà une autre échelle de durée etde
temps quinous échappe etnous dépassecomplètement. L'étude des végétauxnous enseigne qu'Ussont
souverains dans l'art des synthèses, et l'on demeure confondu devant la complexité de l'organisation
et dufonctionnementd'unefeuille. Pour expliquer un brin depaille, ilfaut démonter tout l'univers
...
Dans un monde écrasé de techniques et de commerces de toute sorte, dans un monde essoufflé
d'errances et d'interrogations, la connaissance et le respect de la vie végétale restent desfacteurs
essentiels de l'harmonie de notre propre existence. Les végétaux sont indissociables de l'univers de
l'homme. Cette approche, nous l'espérons, viendrapeut-être raffermir ce sentimentd'unité du monde
vivantetde l'originalité de l'universdes végétaux.
Lorsque les voyageurs s'enfoncent dans les profondeurs des pays inconnus, ils suivent le cours des
rivières. Parfois, le mouvant ruban semble s'interrompre. Il n'a point disparu, mais invisible, il
poursuitson cheminsous la terre. La vigne, au cours de sa longue marche d'esten ouestsuivantainsi
sur plusieurs millénaires la course quotidienne du soleil, nous offre en exemple sa remarquable
capacité d'adaptation et l'inépuisable richesse de sa nature pourvu qu'on lui abandonne ce peu de
terreetde lumière dontelle abesoin.
Pully, mai2000
TABLE DES MATIERES
I RESUME 1
II SUMMARY 5
IB INTRODUCTION GENERALE 9
IV ETUDE DES ECHANGES GAZEUX DES FEUILLES CHEZ VITIS VINIFERA L.
(CV. CHASSELAS) EN FONCTION DES PARAMETRES CLIMATIQUES ET
PHYSIOLOGIQUES
1 Résumé 12
2 Introduction 14
3 Matériel et méthodes 18
3.1 Conceptexpérimental 18
3.2 Lieux d'essais 21
3.3 Données climatiques etphénologie 1996-1998 22
3.4 Dates de mesures 24
3.5 Méthodes et mesures expérimentales 26
3.5.1 Echangesgazeuxdufeuillage etproduits d'assimilation 26
- Photosynthèse apparente (A) ettranspiration (E)
- Respiration obscure apparente (R0)
- Teneur enphotoassimilats desfeuilles ([CH.20]r)
3.5.2 Intensité lumineuse (PAR) 27
3.5.3 Température desfeuilles (Ti) 28
3.5.4 Humiditéde l'air (hs) 28
3.5.5 Potentielhydriquefoliaire (W) 28
3.5.6 Estimation de lateneur en chlorophylle (CM) 28
3.5.7 Croissance des baies etphotosynthèse 29
3.5.8 Variation durapportfeuille-fruit 29
3.5.9 Comparaison variétale 30
3.6 Calculetélaborationdes données 32
3.6.1 Déficitde saturation de l'air (SD) 32
3.6.2 Plastochron et indexdeplastochronfoliaire (LPI) 32
3.6.3 Surfacefoliaire (LAI) 34
3.6.4 Echangesgazeux de C02 etH20 35
3.6.5 Conductances etrésistancesaux échanges gazeux (Gs, rs, rm) 36
3.6.6 Exportationpotentielle des assimilats 38
3.6.7 Bilanjournalierde C02 39
3.7 Modélisation 40
4 Résultats et discussion 46
4.1 Photosynthèse foliaire 46
4.1.1 Influence desfacteurs climatiques etphysiologiques 46
4.1.1.1 L'intensitélumineuse 46
4.1.1.2 La température dufeuillage 63
4.1.1.3 Le déficitde saturationde l'air 81
4.1.1.4 Lepotentielhydriquefoliaire 92
4.1.1.5 L'âgedesfeuilles 103
4.1.1.6 La teneur en chlorophylle 113
4.1.1.7 Laproximitéd'un organepuits (grappe) 118
4.1.1.8 Le rapportfeuille-fruit 124
4.1.1.9 La teneur etl'exportationdesglucidesfoliaires 140
4.1.1.10 L'aptitudevariétale 154
4.2 Respiration foliaire 164
4.2.1 Facteursdevariationdutauxderespiration 164
4.2.1.1 L'effetde latempérature, de l'âge desfeuilles etde lapériode
de végétation 164
4.2.1.2 L'évolution nocturne de la respiration 169
4.3 Approchede modélisation 177
4.3.1 Laphotosynthèse 177
182
4.3.2 Laconductance stomatique
4.3.3 Larespirationobscure 184
187
4.4 Conclusions
V MICROCLIMAT ET METABOLISME GLUCIDIQUE DU COUVERT VEGETAL
EN RELATION AVEC LES MODES DE CONDUITEDELA VIGNE
1 Résumé 191
2 Introduction 193
3 Matérielet méthodes 196
3.1 Dispositifs expérimentaux 196
3.1.1 Essaid'orientation des rangs 196
3.1.2 Essaid'écartements des rang 196
3.1.3 Essaisur les diversesformes de lavégétation 197
3.2 Méthodes etmesures expérimentales 198
3.2.1 Surfacefoliaire exposable (SFe) etexposée (SFE) 198
3.2.2 Surfacefoliaire réellementéclairée 201
3.2.3 Microclimatlumineux dufeuillage 201
3.2.4 Modèle d'interception durayonnementsolaire 202
3.2.5 Potentielhydrique desfeuilles 203
3.2.6 Indice chlorophyllien etteneur en chlorophylle 203
3.2.7 Activitéphotosynthétique ettranspiration 203
3.2.8 Bilanjournalierde C02 203
3.2.9 Teneur etexportationpotentielle enphotoassimilats 204
3.2.10 RelationSFE/kgde raisin etteneur en sucres des baies 204
3.3 Méthodes statistiques 204
4 Résultats et discussion 205
4.1 Essaid'orientation des rangs 205
4.1.1 Interception de l'énergie lumineuse 205
4.1.2 Echanges gazeux dufeuillage 216
4.1.3 Stockage temporairedes assimilatsfoliaires 229
4.1.4 Exportationpotentielle desphotoassimilats 234
4.1.5 Bilansjournaliers de C02 237
4.2 Essai d'écartementdes rangs 240
4.2.1 Surfacefoliaire exposable 240
4.2.2 Surfacefoliaire réellementéclairée 242
4.2.3 Microclimatlumineux 249
4.2.4 Activitéphotosynthétique 254
4.3 Essai sur les diverses formes de lavégétation 261
4.3.1 Microclimatlumineux dufeuillage 261
- Plan verticalsimple (Guyot)
Doubleplan depalissage (Lyre)
-
Forme cylindrique de lavégétation (Gobelet)
-
4.3.2 Rapportfeuille-fruit etaccumulation des sucres dans les haies 268
4.4 Conclusions 271
VI DISCUSSION GENERALE 275
VII BIBLIOGRAPHIE 277
ABREVIATIONSET SYMBOLES UTILISES
Symboles Signification
PAR Radiationphotosynthétique active, densité de flux de photons dans le domaine
400-700nm(umolphotons nïV1)
Indice de saturationlumineux (umolphotons m'V1)
L Pointde compensation lumineux (umol photons mfV1)
a Efficience lumineuse ou rendement quantique apparent (umol C02/umol
photons incidents)
Photosynthèse apparente ounette, taux d'assimilation (umol C02 m'V1)
Photosynthèse apparente maximale à la concentration en C02 ambiant (umol
C02 mV1)
Ro Respiration obscure apparente (umol C02 niV1)
PR Photorespiration (umol C02m'V1)
G C02 (H20) Conductance du C02 (H20) (mmol rnV1)
Gs C02 (H20) Conductance stomatique C02 (H20) (mmol nïV1)
Conductance stomatique maximale (mmol C02 m" s"1)
vrares Conductance stomatique résiduelle à PAR = 0 pmol photons m'V1 (mmol
C02mV)
Ga C02 (H20) Conductance de lacouchelimitepour le C02 (H20) (mmol m"-2„s"-1n)
E Taux detranspiration (évapotranspiration de lafeuille) (mmolH20 m"V1)
rs Résistance stomatique au C02 (1/Gs) (sm1)
rm Résistance mésophyllienneau C02 (uhar/umol C02 rnV1)
CE Efficiencede carboxylation (umolC02m"Wubar)
Ca Concentrationen C02externe (ppm)
Ci Concentrationen C02 intercellulaire ou substomatique (ppm)
r Pointde compensation du C02(ppm)
WUE Efficience de l'utilisation de l'eau (assimilation/transpiration) (umol
C02/mmolH20)
L Limitation stomatique (%)
GFAC Facteurde sensibilité stomatique (sans dimension)
hs Humidité relative de l'air (%)
SD Déficitde saturationde l'air (mbar)
VPD Déficit depression de vapeur(mbar)
Y Potentiel hydrique foliaire (MPa)
Potentiel hydrique foliaire de base (MPa)
1 base
1jour.min Potentiel hydrique foliaireminimalencours dejournée (MPa)
TL Température des feuilles (°C)
T Température foliaire minimale (°C)
xmin
T Température foliaire maximale (°C)
±max
T Température foliaire optimale (°C)
Chi Teneurenchlorophylletotale (u.g cm"2)
(CH20)n Teneuren glucides (mg/g de MS, mmol m"2)
TNC Glucides foliaires totaux (mmol m"2)
C-Export Exportation de carbone ou de glucides (mmol Glc eq. m"V1)
LPI Indice deplastochronfoliaire (sans dimension)
LAI Surface foliaire totaleparm2 de sol (m2)
SFe Surface foliaire exposable (m2)
SFE Surface foliaire exposée (m2)
IF Index foliaire (SFE/LAI) (sans dimension)