Un bilan de 70 ans de sélection du maïs

Un bilan de 70 ans de sélection du maïs

« Simultaneous gains in grain yield and nitrogen efficiency over 70 years of maize genetic improvement » (gains simultanés de rendement en grain et d’efficacité de l’azote sur 70 ans d’amélioration génétique du maïs) est un article de Sarah M. Mueller, Carlos D. Messina et Tony J. Vyn publié dans Scientific Reports.

En voici le résumé (nous découpons...) :

« L'augmentation des rendements en grains pour nourrir une population croissante et la diminution de l'utilisation d'engrais azotés (N) et de leur perte vers l'environnement sont des exigences contradictoires qui représentent un défi de taille pour les agriculteurs et la société ; elles impliquent la nécessité d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote (EUA) dans les cultures céréalières.

Bien que la sélection pour l'augmentation du rendement du maïs ait amélioré l'EUA avec le temps, la compréhension actuelle des déterminants physiologiques de l'EUA et de ses composants clés entrave la conception de stratégies de sélection plus efficaces permettant d'accélérer le gain génétique pour ce caractère.

Nous montrons que les gains pour l'EUA chez le maïs ont été soutenus par une allocation plus efficace de N entre les organes de la plante pendant la période de remplissage du grain.

En comparant sept hybrides de maïs commercialisés entre 1946 et 2015 provenant d'une seule entreprise de semences dans des traitements avec plusieurs niveaux de N, nous montrons que les hybrides modernes produisent plus de grains par unité d'azote accumulé en remobilisant plus efficacement l'azote stocké dans les tiges que celui des feuilles pour soutenir la croissance du grain.

Les augmentations de la récupération d'engrais azoté et de l'indice N de la récolte à maturité ont pour contrepartie une diminution constante de l'allocation d'azote de la tige dans cette étude portant sur une longue durée.

Ces informations peuvent éclairer les stratégies de sélection futures en vue d'obtenir des gains en EUA via l'amélioration de l'efficacité de conversion de l'azote végétal accumulé en rendement en grain.

Les graphiques :

B – Rendement en grains (t/ha)

C – Efficacité de l'utilisation de l'azote (kg/kg)

D – Efficacité de la récupération de l'azote (%)

E – Efficacité interne de l'azote (kg/kg)

F – Teneur du grain en azote (%)

G – Indice de récolte d'azote [fraction de l'azote total de la plante présente dans le grain] (%)

Voici encore un paragraphe qui donne un aperçu du contexte :

« L'efficacité interne de l'azote est génétiquement contrôlée et des analyses de synthèse effectuées sur divers environnements, modes de gestion et génotypes, ont estimé à environ 56 kg de grains la production pour chaque kg de N absorbé par les plantes à partir du sol. L'efficacité de la récupération de l'azote est généralement inférieure à 50 %, ce qui signifie qu'une grande partie de l'engrais azoté appliqué n'est pas utilisée par la culture. Les engrais azotés qui ne sont pas absorbés par la culture ou retenus dans le sol sont perdus dans l'environnement. Les améliorations apportées à l'efficacité de la récupération de l'azote grâce à la gestion agronomique sont au cœur des recherches depuis plusieurs décennies et ont abouti à la mise en place de meilleures pratiques de gestion des engrais azotés, y compris l'optimisation des sources d'engrais et du calendrier d'application de l'azote. En revanche, les recherches visant à identifier les possibilités d’amélioration génétique de l'efficacité de la récupération et de l'efficacité interne de l'azote ne sont que récentes. Comprendre comment l'EUA et ses composants ont changé après des décennies d’amélioration du maïs fournit une première évaluation des possibilités d’obtenir des gains d'EUA générés de manière intentionnelle. Plusieurs études ont montré que l'EUA a augmenté avec l'amélioration des hybrides. Cependant, ce qui n'a pas été démontré de manière adéquate est la source de l'amélioration de l'EUA. »

Le tableau suivant montre comment a évalué la répartition de l'azote entre le grain, la rafle, les feuilles et les tiges.

Le résultat le plus impressionnant est la remobilisation de l'azote présent dans la tige vers le grain. C'est ce que montre aussi le tableau suivant qui fournit également les composants du rendement.

En tête de colonnes

Année de commercialisation

Nom de l'hybride

Jours entre le semis et 50 % de floraison femelle (R1 Days)

Intervalle entre anthèse et floraison femelle (ASI)

Nombre de grains (KI)

Poids des grains (mg/grain – KW)

Pourcentage de remobilisation de l'azote des feuilles (% Leaf Remob)

Pourcentage de remobilisation de l'azote dela tige (% Stem Remob)

Si l'on admet que le nombre d'épis par plante n'a pas changé, nous obtenons une augmentation du rendement entre l'hybride de 1946 et l'hybride de 2015 de 69 %, due à la seule génétique dans cette série d'hybrides (ce chiffre n'a pas de valeur généralisable). Elle résulte d'une augmentation du nombre de grains de 27 % et du poids du grain de 32 %.

L'article évoque une augmentation de 89 %, ce qui semble indiquer la présence de davantage de deuxièmes épis utiles.

Le spécialiste se passionnera à la lecture de cet article.

Nous poserons quatre commentaires, le deuxième sous forme de question.

Les graphiques ci-dessus montrent que la teneur en azote (protéines) du grain a baissé avec le temps. C'est le résultat d'une augmentation du rendement plus rapide que celle de l'absorption et de la valorisation de l'azote. Augmentation relativement rapide d'un côté, lente de l'autre, la quantité totale de protéines récoltées par hectare a augmenté.

Quelle aurait été l'efficacité de la sélection, tant sur le rendement que sur l'efficacité de l'utilisation de l'azote si elle avait été effectuée selon les conceptions à la fois post-modernes et anté – quoi au juste ? – qui ont cours dans certains milieux (y compris, horresco referens, à l' INRA), par une sélection massale, « participative », sur des populations garantissant (en théorie) le « droit » (qui était anciennement une obligation faute d'alternative) des agriculteurs de produire leurs propres semences ?

Les conceptions qui ont cours dans certains milieux (y compris (bis)) veulent que les semenciers sélectionnent des variétés dans le but exprès de leur associer obligatoirement davantage d'intrants, d'engrais et pesticides. Il va de soi que produire quelque 70 % de plus (en quelque 70 ans) nécessite plus d'azote par hectare. Ce que cette étude montre, cependant, c'est que les besoins en azote, ramenés au quintal de grain produit, ont diminué, tout comme les pertes potentielles du fait d'une meilleure capacité d'absorption (« récupération ») apportée par la génétique.

Et dire qu'il est chic de parler français – non, ça, c'était en Alsace, après la guerre – chic de vilipender le progrès génétique, le monde des variétés et des semences modernes…