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Jean-Claude Gurnade, Philippe Malet. To cite this version: HAL Id: hal

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Texte intégral

(1)

HAL Id: hal-00884252

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00884252

Submitted on 1 Jan 1981

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Macrophysiologie de la maturation du blé d’hiver en conditions naturelles (1) II. - Liaisons entre la sénescence du maître-brin et la maturation des grains chez la variété ” talent ”. Intérêt pour la télédétection

Jean-Claude Gurnade, Philippe Malet

To cite this version:

Jean-Claude Gurnade, Philippe Malet. Macrophysiologie de la maturation du blé d’hiver en conditions naturelles (1) II. - Liaisons entre la sénescence du maître-brin et la maturation des grains chez la variété ” talent ”. Intérêt pour la télédétection. Agronomie, EDP Sciences, 1981, 1 (4), pp.255-260.

�hal-00884252�

(2)

Macrophysiologie de la maturation du blé d’hiver en conditions naturelles ( 1 )

II. - Liaisons entre la sénescence du maître-brin

et la maturation des grains chez la variété

«

talent ». Intérêt pour la télédétection

Jean-Claude GURNADE Philippe MALET (

*

) Stagiaire de l’Institut Technique des Céréales et des Fourrages, F04800 Gréoux-Les-Bains.

(

**

) LN.R.A., Station de Bioclimatologie, Centre de Recherches d’Avignon, F84140 Montfavet.

RÉSUMÉ

Blé

Physiologie Morphologie Sénescence

En suivant l’évolution des poids d’eau et de matière sèche pour les 2 dernières feuilles, les 2 derniers entre-noeuds et pour des lots de 10 grains prélevés dans le tiers médian des épis, et en analysant les

fluctuations du rapport entre les diamètres desséchés à l’étuve et les diamètres frais sur les 2 derniers noeuds,

on obtient une description précise de la progression de la sénescence sur les maîtres-brins dominants d’un blé d’hiver. La variété « talent » étudiée est caractérisée par un port de feuilles très érigé.

Grâce, en partie, à l’interprétation des pics de variances visibles sur les poids de matière sèche et d’eau dans les grains, on montre qu’il existe une véritable coordination entre la progression de la sénescence le long des

brins (du bas vers le haut) et la croissance des grains. Aussi, les mesures par télédétection qui sont sensibles

aux changements de morphologie d’un couvert végétal (en particulier la réflectance) peuvent fournir des informations sur la croissance des grains.

SUMMARY

Wheat

Physiology Morphology

Senescence

Macrophysiology of

winter wheat maturation in natural conditions. II. -

Relationship

between

senescence

of

main culms and kernel maturation in talent cultivar.

Benefit for

remote

sensing.

Water content and dry matter weights were evaluated on the whole ear, on the 2 upperleaves (fig. 1 and 2c),

on the 2 upper stem internodes (fig. 2d) and on 10 kernels from the median third of ear (fig. 2a). Variations of green-to-dry diameter ratio for the 2 upper nodes (fig. 2e) were examined too. An accurate description of

senescence for dominant main culms of winter wheat may thus be obtained. The investigated cultivar

« talent » has characteristically erected leaves.

Partly owing to interpreting « variance peaks » visible on the weights of water and dry matter in kernels (fig. 2b), a real co-ordination between the progression of senescence along the culms (from the basis to the top) and the kernel growth is shown up.

Therefore, the remote sensing data which are sensitive to the morphological changes of canopies (e.g. the reflectance) can give very useful information on the grain growth.

INTRODUCTION

La sénescence du blé est un

sujet

très étudié si l’on

rattache à ce thème les recherches sur le fonctionnement de la

plante pendant

la maturation :

effectivement,

les divers

organes

végétatifs

vieillissent et meurent successivement au cours de cette

période. Mais,

sauf

exception (STAM P

&

HERZOG, 1976),

il est rare que le

sujet

soit abordé nommé- ment. De

plus

la sénescence n’est pas un

concept

sans

équivoque :

par

exemple,

PALTRIDGE& DENHOLM

(1974)

la (’) Etude réalisée dans le cadre d’une action concertée entre l’I.N.R.A. et l’I.T.C.F.

conçoivent

à l’échelle de la

plante

entière

(et

non au niveau d’un organe isolé comme le font les auteurs

précédents)

et la

font débuter dès l’initiation des

premiers

organes floraux.

La télédétection suppose cette vision

globale

de la sénes-

cence d’une

plante

et même de l’ensemble d’un couvert

végétal.

Mais elle n’a d’intérêt que dans la mesure où les

changements

d’architecture et de

propriétés optiques

des

plantes, qui

caractérisent l’évolution de la sénescence et

auxquels

la télédétection est effectivement sensible

(SuiTS, 1972),

sont en relation avec la maturation des

grains (l’objectif

de la télédétection étant

l’appréciation

des rende-

ments et non celle de la

sénescence

en

soi).

Avant de décrire dans un article

suivant,

les

changements

(3)

d’architecture

qui

caractérisent la sénescence d’un blé d’hiver

(variété « talent ») pendant

la maturation des

grains,

nous examinerons les relations

significatives

entre la sénescence et la vitesse de croissance des

grains.

Ayant

montré dans un article

précédent (MALET

&

GURN A

DE, 1980)

que les événements les

plus

faciles à détecter et à

interpréter

sont les

plus brefs,

nous n’examine-

rons que les

conséquences

des morts successives des organes aériens du blé sur la croissance des

grains.

C’est évidemment la

conception

la

plus

radicale

possible

de la sénescence d’une

plante.

A cela

s’ajoutent

bien sûr les

changements

des

propriétés optiques

des feuilles

(le jaunis- sement) qui

sont les

signes

d’une réduction

progressive

de l’activité

photosynthétique.

Mais nous laisserons de côté

l’analyse

de ces

phénomènes

« continus

» qui exigent

des

moyens

d’investigation beaucoup plus sophistiqués

que les nôtres : une balance de

précision,

une étuve et un modèle

statistique d’analyse

de la croissance

(M AL ET, 1979).

II. MATÉRIEL ET

MÉTHODES

1. Conditions

générales d’expérimentation

et

dispositif

Les détails ont été

exposés

dans l’article

précédent (M

ALET

& GuttNnDE,

1981).

Il

s’agit

d’une

expérience

menée à Gréoux-les-Bains

(Alpes-de-Haute-Provence),

en

1977 et

1978,

sur le cultivar de blé tendre « talent ».

Rappelons,

pour

mémoire,

que les densités

d’épis

au m2

(mesurées

à la

récolte)

étaient notablement différentes entre les 2 années : 412 en

1977,

588 en 1978.

2.

Organes

observés

Différentes études

(BALDY, 1973 ;

CARR &

WaaDt,aw, 1965 ; T HORNE , 1973)

montrent que les

parties supérieures

des brins

(dernière

feuille et sa

gaine,

col de

l’épi)

restent

photosynthétiquement

actives

après

la floraison et contri- buent pour

plus

de 90 p. 100 au

poids

de

grains

à la récolte

(RAWSON

&

HOFSTRA, 1969). Cependant,

ainsi que le

montre

LEDE NT (1974b),

la contribution

photosynthétique, juste après

l’anthèse, de l’avant-dernière

feuille,

n’est pas

négligeable

sur des variétés

qui

ont un

feuillage

à port relativement vertical.

Or la variété « talent

qui

est étudiée ici est de ce type :

l’angle

d’insertion de la dernière feuille

(mesuré

à

partir

du haut de la

tige)

fait 10° à la floraison et encore 35°

au début du

palier

d’eau des

grains (GU RNAD E

&

M ALET

,

1981).

C’est la raison pour

laquelle

des mesures

pondérales

de matière sèche et d’eau ont été faites, dès

1977,

sur les 2 dernières

feuilles,

mais

uniquement

sur des brins dominants

(on appelle

brin dominant d’une

plante

celui

qui

a la

tige

la

plus longue),

c’est-à-dire sur des échantillons de maîtres-brins et de talles confondus

(10

par

prélèvement).

En

1978,

ces mesures ont été renouvelées à la fois sur des brins dominants

( 10

par

prélèvement)

et sur des échantillons constitués exclusivement de maîtres-brins dominants

(10

par

prélèvement) repérés depuis

le début du

tallage.

De

plus,

sur cette dernière

catégorie

de

brins,

les mesures ont

été étendues aux 2 derniers articles de la

tige :

- à la

hampe

de

l’épi

en

distinguant

la fraction incluse dans la

gaine

de la dernière feuille de celle située au-dessus

(nous

avons choisi

d’appeler « hampe

de

l’épi »,

tout

l’entre-noeud

qui porte l’épi,

étant donné son caractère

génétique

de

pédoncule. floral qui

le

distingue

des autres entre-noeuds de la

tige).

- à l’entre-noeud situé

au-dessous, qu’on appellera

l’entre-noeud

(n - 1).

On a

également

mesuré l’évolution des diamètres des 2 derniers noeuds

(où

s’insèrent les

gaines

des 2 dernières

feuilles),

d’abord à l’état

frais, puis après

passage

à l’étuve,

afin d’obtenir l’évolution de leur

rapport

de rétrécissement

(diamètre

frais/diamètre

sec).

En

effet,

on peut supposer que les

possibilités

de transit de l’eau et de la matière sèche par un noeud sont d’autant

plus

difficiles que ce

rapport

« frais/sec » se

rapproche

de l’unité :

c’est,

en

quelque

sorte, un critère de l’état de sénescence d’un noeud.

Enfin,

nous avons mesuré l’arrivée des assimilats dans les

grains

selon la méthode décrite dans l’article

précédent (M

ALET

&

GuttNaDE, 1981) :

à

chaque

date de

prélèvement,

10

grains

par

épi

étaient extraits à

partir

du 4e

étage d’épillets

sur 10

épis

de maîtres-brins

dominants,

chacun de

ces lots de 10

grains

étant

pesé séparément frais, puis

sec

après étuvage

à 110°C

pendant

12 heures.

3.

Interprétation

des variances

Après

avoir examiné l’évolution moyenne des différents organes observés et les concordances de dates existant avec

(4)

les

phases

de maturation du

grain,

on

interprétera

l’évolu-

tion des variances de

chaque

type de mesure. En effet

(M

AL

ET, 1979)

pour tout caractère

biologique qui

évolue

dans le temps et

qui

concerne une « entité élémentaire

d’organogénèse

», un

changement

notable de la variance est un

signe

révélateur d’une variation

importante

de la vitesse d’évolution.

Or

chaque

organe mesuré ici est bien une « entité élémen- taire

d’organogenèse

», y

compris

le secteur de

l’épi

sont

prélevés 10 grains (VINCEN T

& MALET,

1977).

Dès lors :

- un

pic

de variance relatif au

poids

d’eau devrait

permettre

de situer avec

plus

de

précision

le début et la fin

du «

palier

d’eau » des

grains ;

- un

pic

de variance sur la matière sèche devrait permettre de confirmer ou de détecter un

changement

du

taux d’accumulation de la matière sèche dans les

grains.

III. RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX 1.

Comparaison

entre maîtres-brins et brins dominants

En

1978,

les teneurs en eau des 2 dernières feuilles et des

épis

évoluent d’une

façon

très

comparable

dans les 2

catégories

de brins

(fig. 1).

Les feuilles commencent à se

dessécher brutalement aux même dates : la seule différence notable entre les 2 échantillons est un dessèchement de la dernière feuille

(N) plus

brutal sur les brins dominants que

sur les maîtres-brins dominants. On peut donc se

permettre,

dans une certaine mesure, de comparer le dessèchement des feuilles mesuré

uniquement

sur des brins dominants en 1977

avec celui mesuré sur des maîtres-brins dominants en 1978.

2. Maturation des

grains

et sénescence des organes sur les maîtres-brins dominants

La

figure

2

présente,

pour les 2 années 1977 et

1978,

les évolutions dans le

temps :

a)

des masses de matière sèche

(M.S.)

et d’eau contenues dans 1 000

grains,

b)

les variances 0’2 relatives à ces 2

grandeurs, c)

les teneurs en eau

(p. 100)

de la dernière feuille

(N)

de l’avant-dernière

(N-1)

et de

l’épi complet (grains

et

rachis),

d)

les teneurs en eau

(p. 100)

des entre-noeuds

(N-1),

de la totalité de la

hampe

de

l’épi

et de sa

partie

située au-dessus

de la

gaine

de la dernière

feuille,

e)

le

rapport

du diamètre frais au diamètre sec

(après

dessèchement à

l’étuve)

pour les 2 derniers noeuds de la

tige.

Cette

représentation

permet de dater un certain nombre de

phénomènes caractéristiques

de la sénescence du brin et de

repérer

certaines concordances. En

1978,

on observe successivement :

- en

t i

- Un début de dessèchement

(fig.

c) de l’avant- dernière feuille

(N-1), correspondant

cette année-là au début du

palier

d’eau des

grains (fig. a) ;

suit 3

jours après,

une

augmentation

du taux d’accumulation de la matière sèche dans les

grains (fig. a), phénomène qui,

comme le

prévoit

le modèle de MALET

(1979),

provoque un

pic

très net

sur la variance de la matière sèche

(fig. b),

- en t!- Le dessèchement définitif

(fig.

c) de la feuille

(N-1).

C’est à peu

près

à ce moment-là que la feuille

(N)

commence à

jaunir,

bien que sa teneur en eau soit encore

très stable. Comme pour la feuille

(N-1),

ce début de sénescence de la dernière feuille est suivi d’une augmenta- tion du taux d’accumulation de matière sèche dans les

grains (fig. a)

et du

pic

de variance

correspondant (fig. b).

En

même

temps,

la teneur en eau de l’entre-noeud

(N-1)

augmente

légèrement (fig. d)

et le dernier noeud N se dilate

un peu (fig. e),

- en

t,

- Le début du dessèchement de la feuille

(N),

),

sans que le taux d’accumulation de matière sèche dans les

grains

diminue comme il l’avait fait en t,, au début du dessèchement de la feuille

(N-1).

L’avant-dernier noeud

(N-1)

commence à se rétrécir

(fig. e),

ce

qui

n’est pas le cas du noeud

(N),

-

en t,

- La fin du

palier

d’eau

(fig. a), auquel correspond

un

pic

très net sur la variance du

poids

d’eau

(fig. b) (ce phénomène

attendu

(MALET

&

GtlRrrnBE, 1980)

ne s’était

pratiquement

pas

produit

au début du

palier d’eau).

A ce

moment-là,

la dernière feuille

(N)

se dessèche

définitivement,

- en

t,

- Le dessèchement brutal et simultané des

parties

hautes de la

tige (fig. d) qui correspond

au moment

où la matière sèche dans les

grains

atteint au maximum

(fig. a) ;

ce dessèchement ultime est

précédé

d’une part, d’une

augmentation

du taux d’accumulation de la matière sèche dans les

grains (mais

sans

répercussion

sur la

variance)

et d’autre part, d’un

pic

de variance sur le

poids

d’eau

(fig. b) auquel

ne

correspond

aucun

changement

visible sur l’évolution du

poids

d’eau

(fig. a),

-

en t 6 -

La masse de matière sèche dans les

grains

se

stabilise de même que celle de l’eau

(fig. a) ;

ce

changement

de vitesse d’évolution se retrouve bien sur la variance des

masses d’eau mais non sur celle de la matière sèche

(fig. b).

A ce moment-là

(fig. e),

les 2 derniers

noeuds,

surtout le dernier

(N),

se rétrécissent.

En

1977,

l’avant-dernière feuille

(N-1)

avait aussi commencé à se dessécher le 15

juin (fig. c’)

mais moins

brutalement,

le taux d’accumulation de matière sèche augmentant tout de même dès ce

moment-là,

avec une

répercussion

visible sur la variance

(fig. b).

Mais par

rapport

au

palier

d’eau

qui

avait débuté dès le 7

juin

cette

année-là

(fig. a),

avec un

pic

de variance très net

(fig. b),

ce dessèchement de la feuille

(N-1)

avait été

beaucoup plus

tardif

qu’en

1978.

Cependant

la dernière feuille

(N)

s’était

tout de même desséchée très brutalement dès la fin du

palier

d’eau

(fig. c’),

c’est-à-dire 3

jours

à

peine après

le desséche-

ment définitif de la feuille

(N-1) ;

aucun ralentissement de l’accumulation de la matière sèche dans les

grains

n’avait été alors visible entre les deux

phénomènes. Enfin,

de même

qu’en 1978,

la

phase

de diminution de la masse d’eau

après

le

palier,

avait été aussi

marquée

par des valeurs de la variance de l’eau des

grains

très

élevées,

mais de

façon

continue et non avec une série de

pics

et, à cette

phase,

avait

également correspondu

une ultime accélération du flux d’assimilats dans les

grains, compensée

ensuite par une

perte

de matière sèche.

IV. DISCUSSION

Les résultats

précédents

montrent l’existence d’un vérita- ble programme de sénescence des

parties

aériennes. Il se

manifeste par une

progression

de la sénescence

d’organes

à

organes suivant un ordre

précis :

en

premier

lieu les feuilles

du bas vers le

haut, puis

les entre-noeuds de la

tige correspondants

à ces

feuilles,

enfin et seulement les noeuds.

De

plus,

au niveau de

chaque

organe, la sénescence se

développe

en 2

étapes :

la

première, progressive,

voit

mourir peu à peu les

chloroplastes,

la

deuxième,

très

brutale,

consiste en un dessèchement

rapide

de

l’organe.

La

plupart

des intervalles de

temps

entre 2

étapes

successives de ce programme

dépendent

des conditions

(5)
(6)

climatiques, édaphiques

et sanitaires

particulières

à

chaque

année : par

exemple,

celui

séparant

les desséchements définitifs des 2 dernières feuilles. Il semble

cependant

que certaines

étapes

attendent des moments

caractéristiques

de

la maturation des

grains

pour se

produire.

Par

exemple,

le dessèchement définitif de la dernière feuille survient exacte- ment à la fin du

palier

d’eau ou tout au

plus

2 à 3

jours

avant ; celui des 2 derniers articles de la

tige

au maximum de matière sèche dans les

grains

et celui des 2 derniers noeuds

(en particulier

le

dernier)

au moment de la stabilisation de la matière sèche des

grains

à son niveau définitif

(en-dessous

du

maximum).

Il existerait donc certaines concordances entre les

étapes

de la sénescence et l’état de maturation des

grains.

Mais en outre, certains flux d’assimilats dans les

grains,

visibles sur l’évolution moyenne de la matière sèche

(et

souvent confir- més par des «

pics

» de

variance),

sont sans doute liés à la sénescence de certains organes : en

particulier

à celle des 2 dernières feuilles et même à celle de la

hampe

de

l’épi.

Les

flux

supplémentaires

d’assimilats peuvent venir directement des organes en

sénescence,

pour ainsi dire se vidant. Mais est-il

possible

que de tels

flux,

s’ils

existent,

aient une

importance significative

vis-à-vis du flux total

parvenant

aux

grains ?

Ils

peuvent

tout aussi bien

provenir

des organes encore en

pleine

activité

photosynthétique qui

seraient en

quelque

sorte « avertis » par un

« signal

de la mort

prochaine

d’un organe.

Par

exemple,

l’ultime flux d’assimilats dans les

grains,

confirmé en 1977 par un

pic

de

variance,

peut

provenir

de la

hampe

de

l’épi juste

avant

qu’elle

se dessèche.

Qualitative-

ment, cette

hypothèse

va dans le même sens que les observations de WnRDLnw

(1965)

et de RAwsoN & HOFS-

TRA

(1969)

sur l’existence d’un flux d’assimilats dans les

grains

en provenance directe des

tiges ; quantitativement,

elle

peut

être mise en

parallèle

avec les résultats de LEDENT

(1974b)

montrant que le

poids

de

grains

d’un

épi

est

significativement

lié au

poids

sec de la

hampe

de

l’épi (qu’il

soit mesuré à l’anthèse ou 15

jours

avant la

récolte).

Mais ce

flux

peut

tout aussi bien

provenir

essentiellement des

glumes puisque

celles-ci ont encore une activité

photosyn- thétique

et

puisqu’elles jouent

un rôle

prépondérant

sur la

finition des

grains

à

partir

de la mort de la dernière feuille

(C

ARR

&

W ARD LAW, 1965).

De

toute façon quel qu’en

soit le

mécanisme,

on

peut

affirmer

qu’à

ce

moment-là,

la vitesse d’accumulation de la matière sèche dans les

grains

est liée à

la

progression

de la sénescence.

D’après

les mesures de

1978,

il existe

probablement

une liaison semblable au moment de la chute des 2 dernières feuilles : par

exemple,

au moment de la mort de l’avant- dernière feuille

(N-1),

on décèle une

légère

dilatation du noeud

(N) qui peut

effectivement favoriser le passage d’assimilats provenant aussi bien de l’entre-noeud

(N-1)

que de la dernière feuille

(N).

Même la

perte

de matière sèche en fin de

maturation,

visible les 2 années sur les moyennes et confirmée en 1977 par un

pic

de variance

(le

4

juillet),

semble se terminer au

moment du dessèchement définitif des 2 derniers nœuds.

Notons que cette

perte

de matière sèche n’est

pratiquement jamais

tenue pour

significative

par les

expérimentateurs (SIM

M O N

S

&

CROOKSTO N , 1979)

même

lorsqu’elle

est

parfai-

tement visible sur leurs mesures.

Or,

elle l’est certainement si l’on observe un

pic

de variance comme c’est le cas sur nos mesures de 1977. Ceci confirme l’intérêt du modèle d’ana-

lyse

de la croissance

proposé

par MALET

(1979).

Enfin,

pour

interpréter

les

pics

de variance de la

masse

d’eau

après

le

palier,

il faut sans doute se référer au modèle

général proposé

par MALET

(1979)

et non

plus

seulement à

son modèle

simplifié,

ainsi que nous l’avons fait

(M ALET

&

GURN AD

E, 1981)

pour

expliquer

les

pics

de variance en début et fin de

palier.

Cela

signifie

que ces

pics

de variance

sont

provoqués

en

partie

par le 2e

changement

d’évolution

après

le

palier

d’eau

(le

1er

juillet

en

1977 ;

le 7

juillet

en

1978),

mais surtout par une

dispersion

des

âges physiologi-

ques des

grains

suivant les

épis beaucoup plus grande pendant

cette

phase qu’au

cours du

palier

d’eau.

L’impor-

tance des

pics

de variance

dépendrait

donc de la

proportion

de

grains échaudés ;

cette

hypothèse

est confirmée par les

résultats obtenus l’année suivante sur un blé très échaudé

(B

AR E

T

&

H UET , 1979) :

le

pic

ultime de la variance de l’eau des

grains

atteint un niveau

décuplé

par

rapport

à ceux

présentés

ici.

V. CONCLUSION

Il semble donc

qu’il

existe une véritable « coordination »

entre la

progression

de la sénescence le

long

des brins

(du

bas vers le

haut)

et la

dynamique

de maturation des

grains,

dans la variété de blé « talent ». Il y a tout lieu de penser

qu’une

telle

interdépendance

existe pour

chaque

variété de

blé,

tout en

changeant

évidemment

plus

ou moins de nature

lorsque

varient les conditions

climatiques,

sanitaires ou

culturales

(par exemple

la densité des

brins).

Cette coordination

justifie l’hypothèse

que les conditions de maturation des

grains peuvent

être

décrites,

sinon de

façon

continue du moins à certaines

périodes favorables, grâce

aux observations faites par les satellites : en

particu-

lier

grâce

aux mesures de réflectances dans le visible et le

proche infrarouge, puisque

celles-ci sont

particulièrement

sensibles aux

changements

de structure et de

propriétés optiques

des

végétaux.

Mais cette conclusion

optimiste

doit être

tempérée

par la

perspective

des très

longues

recherches

qui

seront nécessai-

res pour établir la

signification

«

physiologique

» de tous les

changements possibles

de structure et de

propriétés opti-

ques au sein des couverts

pendant

la maturation des

grains.

D’un autre

côté,

cette étude montre que de telles recherches nécessitent

d’élargir

nos connaissances sur la

physiologie

du

blé ;

de ce

point

de vue, elles intéressent donc aussi l’amélioration

génétique

des

plantes.

Reçu le 15 février 1980 Accepté le 7 janvier 1981

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