“On a sous estimé l’impact de la chaleur sur le riz”

Sciences et Avenir : Comment la chaleur impacte-t-elle les plants de riz ? 

Yiwei Jian : Les effets dépendent fortement du stade de développement du plant. Au cours de la phase de croissance, les températures supérieures à 35 °C affectent principalement la capacité de la plante à produire de la biomasse, c’est-à-dire de la matière organique. Pourquoi ? Dans nos essais en plein champ, la chaleur extrême a été associée à une baisse des taux de photosynthèse, à une diminution de la teneur en chlorophylle et à une réduction de la surface des feuilles. Ces changements limitent la production des glucides nécessaires à la croissance ultérieure et au développement des grains.

Mais la phase de reproduction est encore plus vulnérable. Des températures supérieures à 30 °C ont principalement entraîné une baisse de l’indice de récolte, proportion de la biomasse finalement allouée aux grains. Autour de la période de floraison, la chaleur peut réduire la viabilité du pollen, perturber la fécondation et entraîner la stérilité des épillets, ce qui diminue le taux de formation des graines. Pendant la formation des grains, les températures élevées peuvent accélérer leur développement tout en perturbant plusieurs mécanismes, notamment la synthèse de l’amidon, le transfert d’azote et le transport des glucides vers le grain. Concrètement, cela s’est traduit dans nos expériences par une diminution des grains, une moindre absorption de l’azote par les racines, et des modifications de l’équilibre carbone-azote, garant de la croissance et de la qualité nutritive du riz..

Quels facteurs de stress thermique ont été pris en compte dans les études précédentes, et quels facteurs avez-vous inclus ?

Jusqu’à présent, la plupart des études caractérisaient le réchauffement à partir des variations de la température moyenne saisonnière, ou encore des degrés-jours de croissance, un indice qui permet de mesurer l’accumulation de chaleur reçue par une plante. En prenant en compte ce type d’indicateurs, les modèles ont abouti à une liste partielle des effets de la chaleur sur le riz, comme l’accélération du développement de la plante, une saison de croissance plus courte, des modifications de la photosynthèse et de la respiration, ainsi qu’une moindre accumulation de biomasse. 

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En revanche, ils représentent mal certains dommages provoqués par les fortes chaleurs. En particulier concernant la reproduction : les troubles de la floraison, la diminution du nombre de grains et de leur taille. Le problème ne réside donc pas dans le fait que les modèles ignorent complètement la température, mais dans le fait qu’ils ne représentent pas suffisamment les dommages non linéaires survenant à l’extrémité supérieure de la distribution des températures, comme au-delà de 35°C.

Nous avons adopté une approche différente. À partir de données horaires de température, nous avons quantifié le temps passé au-dessus de 30 °C et de 35 °C, puis distingué l’exposition pendant les phases de croissance et de reproduction du riz. Enfin, nous avons analysé ses effets sur le rendement, la biomasse aérienne et l’indice de récolte. Cela nous a permis de montrer que ce sont surtout ces épisodes de chaleur extrême, et non la seule hausse de la température moyenne, qui expliquent les pertes de rendement.

Quels résultats vous ont le plus surpris ?

L’une des conclusions les plus frappantes a été de constater à quel point les pertes induites par le réchauffement étaient dominées par l’exposition aux températures élevées. Sur plus de 70 % des sites expérimentaux, l’exposition aux températures élevées représentait plus de la moitié de la variation absolue de rendement causée par le réchauffement.

De ce fait, la correction de prédiction apportée par notre modèle est importante : pour un réchauffement moyen mondial de 1 °C, les modèles agricoles initiaux estimaient une baisse moyenne mondiale du rendement du riz de 3,8 %. Après correction de la sensibilité sous-estimée aux températures supérieures à 30 °C, cette estimation est passée à 8,1 %. Les révisions les plus importantes ont d’ailleurs concerné l’Asie du Sud et du Sud-Est.

Ce chiffre doit être interprété avec prudence. Il s’agit d’une estimation, fondée sur des observations, de la réponse du rendement liée à la température suite à une augmentation de 1 °C de la température moyenne mondiale. Il ne s’agit pas d’une prévision exhaustive de la production future de riz. Notre analyse a été conçue pour isoler les effets de la température. Elle ne tient pas compte de la fertilisation future par le CO₂, des changements dans les pratiques de gestion, de l’adoption de nouvelles variétés, ni de l’ensemble des effets du stress hydrique et nutritif. Elle doit donc être considérée comme une estimation du risque lié à la chaleur si les biais actuels des modèles sont corrigés, plutôt que comme un résultat inévitable.

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Quelles méthodes existent ou sont en train d’émerger pour rendre les plants de riz plus résilients ?

Plusieurs approches sont envisageables. La plus courante est la sélection conventionnelle, qui repose sur l’utilisation de variétés de riz naturellement tolérantes à la chaleur. La sélection assistée par marqueurs et la sélection génomique peuvent accélérer ce processus en identifiant les plants porteurs d’allèles ou de combinaisons d’allèles favorables. Une autre stratégie importante consiste à ajuster la phénologie de la culture : modifier les dates de repiquage ou sélectionner des variétés présentant des périodes de développement différentes. Ces techniques peuvent contribuer à éviter que la floraison et le début du remplissage des grains ne coïncident avec la période la plus chaude de la saison.

Toutefois, les mesures agronomiques sont tout aussi importantes. L’irrigation peut rafraîchir le couvert végétal grâce à l’évaporation, tandis qu’un meilleur calendrier d’irrigation peut protéger la phase de reproduction. Les stratégies les plus efficaces combineront probablement la sélection, l’ajustement des dates de plantation, la gestion de l’eau et la gestion des sols en fonction des conditions régionales.