Les prélèvements et mesures réalisées

a. Prélèvements de placettes

A trois reprises pendant le remplissage, on a réalisé dans chaque parcelle un prélèvement de 5 rangs sur 50 cm de long, soit une surface de 0,44 m². Les plantes prélevées (cents à deux cents par placette) ont été fractionnées en maîtres brins et talles, et ces brins ont été comptés, pesés et séchés à l’étuve pour une estimation du nombre d'épis et de la matière sèche par m².

Auparavant on avait mis à part 15 maitres brins moyens représentatifs de la placette d’après leur poids frais individuel égal au poids frais moyen des brins prélevés (pour le premier prélèvement à l’épiaison) ou d’après la longueur de leur épi (pour les autres prélèvements). Ces quinze brins ont ensuite été disséqués comme indiqué dans la section suivante.

A l’épiaison, la longueur de l’épi des brins moyens a été mesurée pour chaque conduite agricole et chaque variété (mais sans différencier les zones traitée et non traitée de la parcelle). Sur la base des longueurs moyennes des épis mesurées à l’épiaison, 300 épis ont été marqués au champ pour chacune des modalités expérimentales.

b. Prélèvements de brins moyens

Des prélèvements de 30 brins marqués ont été réalisés toutes les semaines de la floraison à la fin du remplissage du grain. Quinze brins sur les 30 prélevés ont été conservés comme étant

les plus proches de la moyenne; ils ont été répartis en trois lots qui constituent les répétitions expérimentales et disséqués en épi, tige+gaines et limbes (désignées comme ‘feuilles’ par facilité de langage). Les feuilles de chaque lot ont été scannées (format non compressé Tiff; 300 ppp; couleurs brutes) sur fond bleu. Puis les feuilles ont été réparties par étage foliaire numéroté de 1 à 5 en partant de la feuille drapeau. Deux des lots ont été directement séchés, tandis que les feuilles du troisième ont été coupées en tronçons de 1 cm pour en prélever un aliquote de 150 mg, qui a été conservé à -80°C en vue d'extractions enzymatiques. Le reste de l'échantillon a été congelé puis lyophilisé.

Après séchage, les gaines ont été séparées des tiges, ainsi que les grains de la balle. Les grains ont ensuite été comptés, puis séchés à nouveau. Tous les échantillons secs ont ensuite été pesés. Après broyage, un aliquote compris entre 7 et 10 mg a été analysé pour déterminer l’azote total de chaque organe par méthode Dumas (1836).

c. Mesure des surfaces foliaires

Les surfaces vertes ont été quantifiées grâce au logiciel Assess (Lamari, L., 2002) qui à partir d’une mesure de la teinte de chaque pixel permet de distinguer les parties vertes (101 < H < 171) et sénescentes (31 < H < 101) des feuilles du fond qu’on avait chois bleu pour un contraste maximal. Les pixels ainsi distingués ont été sommés par le logiciel, puis convertis en cm² d’après la résolution du scanner. Les surfaces vertes et sénescentes ont ensuite été exprimées soit en cm², soit en % de la surface foliaire totale.

d. Mesure des activités enzymatiques liées au métabolisme azoté pendant le remplissage du grain

Les activités des nitrate réductase (NR), Glutamate déhydrogenase aminante (GDHa) et désaminante (GDHd), Glutamine synthetase (GS) et endoprotéases ont été mesurées dans les trois étages foliaires supérieurs de chaque modalité expérimentale, tant qu’ils restaient partiellement verts. L’extraction enzymatique a été réalisée à 4°C, après broyage sous azote liquide, en utilisant un tampon MOPS (4-morpholine propane sulfonic acid). Les protocoles utilisés sont rapportés dans le chapitre I concernant l’expérimentation au champ de 2007. Les activités enzymatiques sont exprimées en nkat/feuille pour les NR, GDH et GS et en UA/feuille pour les endoprotéases

3. Traitement des données et analyses statistiques

a. Normalisation des données par le NGE

Une analyse de variance multifactorielle a été réalisée à partir du nombre de grains dans les échantillons prélevés tout au long du remplissage. Les conduites agricoles (ITK) ont eu un effet significatif (P < 10-4) sur les nombre de grains par épi (NGE) avec 2008.1 < 2008.2 < 2008.3. Il y avait aussi un effet variété (CV), le NGE étant plus important pour Bastide (de 52 à 75) que pour Soissons (de 46 à 55). On constate par ailleurs l’absence d’effet des fongicides (FON) pour la variété Soissons, alors que pour la variété Bastide les épis des brins non traités portaient 2 à 3 grains de plus que ceux des brins traités (P < 10-3). Néanmoins, on ne constate pas d’évolution du NGE entre la floraison et la maturité (P > 5%), suggérant l’absence d’effet des maladies sur la taille du puits épi. L’effet FON constaté résulterait soit d’un biais de sélection, soit d’une hétérogénéité de la parcelle.

Tableau 4-3: NGE moyen (moyenne ± écart type) par modalité expérimentale (les ITK sont décrits en p.99) CV: FON: 2008.1 2008.2 2008.3 Soissons Traité 47 ± 2 50 ± 2 54 ± 4 Non Traité 46 ± 4 50 ± 3 55 ± 2 Bastide Traité 52 ± 3 65 ± 4 74 ± 4 Non Traité 55 ± 3 68 ± 4 78 ± 5

De petites variations de NGE entre dates de prélèvement sont par contre significatives pour chaque couple CV × ITK. Afin de limiter le bruit lié à ces variations aléatoires d’échantillonnage entre dates de prélèvement, les résultats présentés ont été normalisés par le NGE moyen de chaque modalité expérimentale présenté dans le tableau ci-dessus.

b. Interpolations selon le temps depuis l’anthèse

La date de floraison a été déterminée par passages quotidiens dans la parcelle; elle variait légèrement entre variétés et conduites agricoles. En conséquence, on a réalisé des interpolations polynomiales d’ordre 4 des différentes mesures (biomasse et contenu en azote des différents organes) afin de pouvoir comparer les différentes modalités expérimentales aux mêmes sommes de températures depuis la floraison (djA), et aussi pour calculer des flux d’azote, lorsque les contenus n’évoluaient pas de façon linéaire.

Les cinétiques d’évolution des surfaces vertes n’ont pas été ajustées à une polynomiale, mais à une loi logistique inverse, dont l’équation est la suivante: s = S / [1 + e r.·(T-t) ]

Avec s, surface verte à l’instant t (en djA)

S, asymptote supérieure de la logistique (surface verte initiale) r, taux de décroissance initial (à t = -∞)

T, temps au point d’inflexion

On définira aussi D comme la durée entre 5% et 95% de sénescence; d’après l’équation de la logistique D = -2·Ln(19)/r D est donc proportionnel à l’inverse de r. L’ajustement est répété trois fois pour chaque modalité expérimentale (une fois par lot). Les analyses statistiques seront effectuées sur ces quatre paramètres (S, r, T, D).

c. Calcul de l’efficience d’utilisation de la lumière (RUE)

L’interception efficace de la lumière RIE a été calculée à chaque instant t et pour chaque étage foliaire i selon Bancal et al. (2007):

(

)

[

]

[

(

)]

( )

∑

∑

∑

où k est la constante d’interception selon la loi de Beer Lambert, LAIj représente l’indice de l’étage foliaire j en m²/m², et GLAIj(t) son indice vert en m²/m² à l’instant t.

Cette formule revient à appliquer la loi de Beer Lambert à chaque étage foliaire en considérant (1) que le rayonnement incident chaque étage est celui qui n’a pas été intercepté par les étages supérieurs et (2) que l’interception efficace par cet étage est le produit de son interception physique et de son %vert.

Concrètement, le rapport GLAIj(t)/LAIj est donné par l’ajustement logistique du % de vert de l’étage foliaire j. On calcule donc pour chaque jour RIE(t), puis le PAR (rayonnement photosynthétiquement actif) absorbé ce jour d’après les données météorologiques de rayonnement quotidien. Il ne reste plus qu’à cumuler ce résultat depuis la floraison jusqu’à chaque jour de prélèvement. On obtient alors une relation dont l’abscisse est un cumul de PAR absorbé et l’ordonnée une MS des parties aériennes rapportée au m². La pente de cette relation est l’efficience d’utilisation de la lumière (RUE) qui estime la quantité de MS que la culture photosynthétise par unité de PAR absorbé dans les parties vertes des feuilles.

d. Analyse statistique

Des analyses de variance à 3 facteurs (CV, ITK, FON) ont été réalisées date par date sur le flux d’N dans tous les organes en mg/brin (StatGraphics3: Manugistics, Inc., Maryland, USA). Dans le cas des activités enzymatiques, des analyses de variance à 4 facteurs ont été réalisées en incluant les dates de prélèvement. Des analyses de variance supplémentaires ont été réalisées sur les activités enzymatiques et sur le contenu en protéines en fonction de la date du changement de l’allure des cinétiques du flux d’N des feuilles saines et malades, divisant ainsi la cinétique en deux parties.

Résultats

Généralités

L’indice de nutrition azoté mesuré à l’épiaison permet une caractérisation de l’effet des traitements azotés et variétaux en début de remplissage du grain. Les valeurs obtenues sont les suivantes (tableau 4-4):

Tableau 4-4: INN à l’épiaison (moyenne ± écart type) par modalité expérimentale (les ITK sont décrits en p.99) CV: FON: 2008.1 2008.2 2008.3 Soissons Traité 0,76 ± 0,01 0,76 ± 0,02 1,10 ± 0,02 Non Traité nd nd nd Bastide Traité 0,77 ± 0,04 0,88 ± 0,01 1,05 ± 0,08 Non Traité nd nd nd

Une analyse de variance à 2 facteurs CV et ITK met en évidence l’effet des conduites agricoles (P < 10-4), avec le classement suivant des ITK: 08.1 < 08.2 < 08.3. Une interaction significative CV × ITK est également trouvée (P < 1%): les ITK 08.1 et 08.2 ne sont différents que chez Bastide. Par contre il n’y avait pas de différence variétale significative pour l’INN à épiaison (P > 5%). En conséquence, les résultats seront dans la suite discutés pour les deux variétés, mais figurés préférentiellement pour la variété Soissons. On comparera d’une part l’effet des ITK pour les plantes traitées (S1t, S2t, S3t), d’autre part l’effet des maladies pour un ITK (S3t, S30).

Les résultats ci-dessous sont rapportés au brin moyen; néanmoins on devra se reporter au m² pour les mesures de GLAI et pour calculer le rayonnement intercepté pendant le remplissage du grain. Or l’étude du nombre de brins moyens /m² a indiqué que celui-ci évoluait au cours du temps, la régression des talles n’étant pas terminée à l’épiaison, ce dont on a tenu compte en interpolant le résultat des trois prélèvements placette pour chaque date de prélèvement brin.