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Le photopériodisme des sorghos africains

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africains

Les variétés de sorgho obtenues en sélection

ces dernières années apportaient un progrès

surtout sur le plan de la productivité

dans des conditions de milieu favorables.

Pour répondre aux besoins et aux contraintes

des agriculteurs d 'A friq u e soudano-sahélienne,

il est nécessaire à présent d'intégrer

des caractéristiques agronomiques

des variétés locales, notamment leur sensibilité

au photopériodisme qui procure

une grande souplesse d'adaptation

face aux aléas climatiques.

M. VAKSMANN

CIRAD-CA, BP 1 8 1 3 , Bamako, M a li

S.B. TRAORE, O. NIANGADO

Institut d'économ ie rurale, BP 2 5 8 , Bamako, M a li

L

es programmes de sélection, ayant pour o b j e c t i f d 'a u g m e n t e r le n iv e a u de p r o d u c t i v i t é d a n s des c o n d i t i o n s de c u lt u r e non lim ita n te s , o n t é li m in é le comportement photopériodique des cultivars améliorés. Il s'agissait :

- de d i m i n u e r la t a i l l e des p la n t s et la production de biomasse pour mieux valoriser les engrais ou l'irrigation ;

- de r a c c o u r c i r la l o n g u e u r des c y c l e s culturaux ;

- d'a méliorer l'aptitude du matériel végétal à la culture dans d'autres conditions de durée du jour, sous d'autres latitudes ou en contre saison.

Ce c h o i x s o u s - e s t im e la s o u p le s s e q u e procure le p h o top ériod ism e dans le calage des cycles culturaux. Les variétés issues de la sélection sont mal adaptées aux systèmes de production extensifs d'A frique de l'Ouest, ce q u i e x p l i q u e le u r f a ib le a d o p t io n par les paysans (STOOP et al., 1982).

Au M a l i , une é tu d e a été c o n d u i t e sur la sensibilité des variétés au p ho topériodism e par l'institut d'é conom ie rurale (1ER, Mali) en collaboration avec le Centre de coopération in t e r n a tio n a le en rech e rc h e a g r o n o m iq u e pour le d é v e lo p p e m e n t (CIRAD, France) et l'international Crop Resarch Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT, Inde).

Le photopériodisme

des sorghos

Le d é v e l o p p e m e n t des s o rg h o s d é p e n d e s s e n t i e l l e m e n t de la t e m p é r a t u r e et de la p h o t o p é r i o d e . Le p h o t o p é r i o d i s m e est g é n é r a l e m e n t r e c o n n u c o m m e une adapta tion à des phénom ènes saisonniers. P o ur les m ils et so rg h o s , ce p h é n o m è n e p e rm e t la s y n c h r o n is a tio n de la flo ra is o n

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avec la fin de la saison des pluies. En effet, dans des conditions de faible intensification, une des p r i n c i p a l e s q u a lité s des sorghos lo c a u x est leu r a d a p ta tio n à la v a r ia b ilit é c lim a t iq u e de fa ç on à v a lo ris e r la t o ta lité de la s a is o n des p lu i e s et o p t i m i s e r les conditions de maturation du grain.

O n p a r t a g e h a b i t u e l l e m e n t les ty p e s de ré p o n s e s à la p h o t o p é r i o d e en t r o i s catégories, les plantes insensibles, les plantes qui fleurissent plutôt en jou r long et celles qui fleurissent plutôt en jo u r court. La plupart des p la n te s d ' o r i g i n e t r o p i c a l e s o n t de ty p e « j o u r s c o u r t s » t a n d i s q u e la m a j o r i t é de p lantes d 'o r ig in e s m é d it e r ra n é e n n e et tempérée sont de type « jours longs ». De mai à octobre, saison agricole en Afrique de l ' O u e s t e t d u C e n t r e , la v a r i a t i o n de la durée du jo u r est faible, à cause de la proxim ité de l'équateur (figure 1). Toutefois, le s o r g h o est très s e n s ib le e t son c y c l e p e u t ê tre m o d i f i é p a r de trè s f a i b l e s v a ria tio n s de la d urée du j o u r , de l'o r d r e de quelques minutes.

En fonctio n de la date de semis, la durée du c y c l e des s o rg h o s d ' A f r i q u e s o u d a n o - s a h é lie n n e p e u t v a r i e r , p o u r une m ê m e variété, de 90 à 190 jours. Un décalage de semis de 15 jours peut, fin mars, c'est-à-dire en contre saison, retarder la durée du cycle de plusieurs mois (figure 2). Il est rare, pour une plante de grande c ulture, de présenter u n e t e l l e i n t e r a c t i o n e n t r e le g é n o t y p e et l'environnement.

Modèles de développement

du sorgho

U n m o d è l e s i m p l e p e r m e t d ' e x p l i q u e r le d é v e l o p p e m e n t du s o r g h o : la d u r é e de la p é r io d e v é g é t a t iv e (D T ), e x p r im é e en s o m m e de d e g ré s j o u r s de la le v é e à l ' i n i t i a t i o n p a n ic u la ir e , a u g m e n te avec la p h o t o p é r i o d e (P), s o it de f a ç o n l i n é a i r e (M A J O R , 1 9 8 0 ; R IT C H IE et A L A G A R S W A M Y , 1 9 8 9 ) , s o it de fa ç o n hyperbolique (FRANQUIN, 1974). Le p r e m i e r m o d è l e l i n é a i r e ( f i g u r e 3) im plique une variation faible de de la durée de la phase v é g é ta t iv e en f o n c t i o n de la p h o to p é rio d e . C'est le cas de nombreuses variétés américaines ou de variétés issues des programmes de sélection.

Dans le second modèle, la durée de la phase végétative s'accroît très rapidem ent lorsque

Mois Figure 1. Evolution de la durée du jour à 12°39 ' de latitude nord

(latitude de Bamako, Mali) au cours de l'année.

190 170 150 - 130 - 110 90 70 50 Durée du cycle (¡ours) Période de semis en conditions naturelles Jours I 50 20/02 100 10/04 150 30/05 ---r 200 20/07 T T 250 300 10/09 30/10 Date de semis Figure 2. Evolution de la durée du cycle d'une variété locale de sorgho (CSM 388) lorsque la date de semis varie (région de Bamako).

3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 en degrés jours (DT) ; 1 (2) DT = a - b x P - / (1) DT= a - b x P 11 11,5 12 60 M CSM 388 12,5 13 13,5 14 14,5 15 Photopériode P (heures) (1 ) Modèle linéaire, par exemple pour la variété 60 M

(2) Modèle hyperbolique, par exemple pour la variété CSM 388

Figure 3. Les deux modèles reliant la somme des températures nécessaires à l'initiation paniculaire en fonction de la photopériode.

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la p h o to p é rio d e augm ente, ju s q u 'à rendre im p o s s i b l e la f l o r a i s o n en j o u r s lo n g s . Ce modèle traduit bien le comportement des sorghos a fric a in s . S'ils sont semés de mai à j u i n , près du s o ls tic e , lo rs q u e la d u ré e du jo u r est m axim a le, leur d é v e lo p p e m e n t reste à l 'é t a t v é g é t a t if et é v o l u e lo r s q u e la durée du jo u r est descendue en dessous d 'u n e p h o t o p é r i o d e i n d u c t iv e . S 'ils s ont semés en a oût ou sous des p h o to p é rio d e s basses, la d urée de la p é r io d e v é g é ta tiv e est m i n i m a l e et sa v a l e u r r e p r é s e n te la « p r é c o c i t é i n t r i n s è q u e » de la v a r i é t é . D a n s ces c o n d i t i o n s la v a r i é t é s e m b le insensible à la photopériode.

Prévision du développement

des sorghos

Pour déterminer les caractéristiques de sensi­ bilité à la photopériode et aux températures d'une variété, on réalise un essai comportant des semis échelonnés. O n porte en ordonnée la d u r é e de la p é r i o d e v é g é t a t i v e (D T ) et en abscisse la photopériode (P) au m oment de l ' i n i t i a t i o n p a n i c u l a i r e ( f i g u r e 4). O n a ju s te une r e l a t io n h y p e r b o l i q u e de fo rm u le générale : DT = 1 / b - a x P. Cette f o r m u l e p e r m e t de p r é v o i r la d u r é e de la phase végétative en fonction de la date de semis et des te m p é ra tu re s s u iv a n t une p rocédure itérative simple. Chaque variété p e u t être ca ra c téris ée par les c o e ff ic ie n ts de p h o to p é r io d is m e a et b et par la durée d e la p h a s e j u v é n i l e p e n d a n t l a q u e l l e , en d é b u t de c y c le , e lle est insensible à la photopériode (tableau 1).

Conséquences

agronomiques :

adaptation

et calage du cycle

En A f r iq u e s o u d a n o -s a h é lie n n e , la saison d es p lu i e s c o m p r e n d t r o i s p é r io d e s caractéristiques (figure 5). La p r e m i è r e p é r i o d e c o r r e s p o n d à l'in s ta lla t io n des plu ies. Cette p é rio de , de mai à j u ille t, est c e lle des semis. Le d éb ut et la durée de cette phase sont très variables s u iv a n t les l ie u x , les a n n é e s m a is aussi en f o n c t io n des itin é ra ire s t e c h n iq u e s et notamment du travail du sol.

Photopériode à l'initiation florale (heures) Figure 4. Relation entre la photopériode (P) et la durée de la période végétative (DT) exprimée en degrés jours (base 8).

Fonctionnem ent

du m odèle

de développem ent

des sorghos

Afin de prévoir la durée de la période végétative (de la levé e à l 'i n i t i a t i o n p a n ic u la ir e ) , un processus de calcul est utilisé au pas de temps journalier et en tenant compte de la latitude. Chaque jour on calcule :

- la p h o to p é r io d e (P) à l'a id e de fo rm u le s astronomiques (DURAND et LEGROS, 1981). - la somme de température (TT) depuis la levée. On utilise une température de base de 8 °C et un optimum à 34 °C.

- la somme de tem pérature (DT) nécessaire à l 'i n it ia t io n p a n ic u la ir e est d é te rm in é par la fo rm u le suivante, a et b sont des co e fficie n ts caractéristiques d'une variété : DT = 1 / b - a x P. La période végétative prend fin lorsque les besoins sont couverts, c'est-à-dire si TT excède DT. Tableau 1. Paramètres caractéristiques du développem ent de 4 variétés originaires du Mali.

Variété a b Phase juvénile

en degrés jours

CSM 63 0,00093 0,01415 500

CSM 219 0,00199 0,02794 450

CSM 388 0,001947 0,02705 500

Bimbiri Dialan 0,00082 0,01166 700

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Installation Maximum Fin des pluies des pluies des pluies Floraison Période de semis Période de végétation et maturation

Mois

Figure 5. Evolution du stock hydrique et détermination des dates

caractéristiques de l'année pluviométrique en Afrique soudano-sahélienne. La d e u x iè m e p é r io d e est très h u m id e et

la pluviom étrie est régulière. Elle correspond à la pleine végétation du sorgho de m i-juille t à mi-septembre.

La troisième période correspond à la fin de la saison des pluies, le stock d'eau dans le sol d im in u e régulièrem ent. C'est la pério de de maturation du grain.

Si, entre les années, le semis peut varier de mai à ju i l le t , en un mêm e e n d ro it, la date m o y e n n e d ' a r r ê t des p lu i e s est m o in s v a ria b le . La s e n s ib ilité à la p h o to p é r io d e conduit,,en général, à une floraison groupée à la f i n de la seconde^ p é r i o d e , la p lu s h u m id e, assurant des c o n d itio n s optim ales pour la maturation du grain. O n considère, en général, qu'une variété est adaptée si elle

Effet de la date de semis sur le développement d'un sorgho photopériodique (Sinzana, Mali).

C liché F.-N. Reyniers

fleurit deux à trois semaines avant l'arrêt de la saison des p lu ies (C IR A D -IR A T , 1971). Le rendement et la qualité du grain dépendent é tr o it e m e n t de la date de flo ra is o n car le grain des variétés qui fleurissent trop tôt est attaqué par les oiseaux et altéré par les m oi­ sissures et les insectes. Les variétés d o n t la floraison est trop tardive épuisent les réserves en eau du sol a v a n t la fin du rem plissage des g r a in s (C U R T IS , 1 9 6 8 ; K A S S A M et ANDREWS, 1975 ; FR AN Q U IN , 1984). Dans les zones où les risques de sécheresse sont im portants, cette souplesse de date de semis rend possible la pratique traditionnelle du semis précoce qui permet de valoriser la totalité de la saison des pluies. De plus, cette p r a t iq u e a m é lio r e l 'u t i l i s a t i o n de l'a z o t e o rg a n iq u e m in é r a lis é e en d é b u t de c a m ­ pagne et perm et une m e ille u re maîtrise de l'enherbement car les sarclages commencent p lu s t ô t et le d é v e l o p p e m e n t des p la n ts est plus p ré coce , c o n c u rr e n ç a n t c e lu i des adventices. Pour une variété peu sensible à la photopériode, un retard de semis se traduit par un d é c a la g e é q u iv a le n t de la date de f lo r a is o n . Si le semis est tr o p p ré c o c e , la m a tu ra tio n se fa it dans une a m b ia n c e très h u m id e et, en cas de semis tro p ta rd if, le risque de sécheresse après la flo ra is o n est accru. La vulgarisation de cette variété devra tenir compte de l'écart nécessairement réduit des dates de semis.

La m od élisatio n du bilan h y d riq u e permet, pour chaque site, de caler les caractéristiques variétales en fonction de la période de semis et de la d a te m o y e n n e de f in des p lu ie s . L 'a n a ly s e f r é q u e n t ie l le de la p h é n o lo g ie et des te rm e s du b il a n h y d r i q u e p e rm e t de m esurer les risques a g r o c lim a tiq u e s et de déterminer les zones optimales de culture pour chaque variété (figure 6).

L'évolution

des programmes

de recherche

Les variétés locales fournissent une produc­ t i o n é le v é e de p a i l l e s , a v e c un r a tio p a ille /g ra in faible, et ne répondent pas à une i n t e n s i f i c a t i o n des t e c h n i q u e s . C 'e s t p o u rq u o i les sé le c tio n n e u rs o n t entrepris, d e p uis les années soixante, divers c roise ­ m e n ts à p a r t i r de m a t é r ie l e x o g è n e (JACQUINOT, 1972).

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Figure 6. Détermination des lignes optimales de culture pour quatre variétés de sorgho au sud du Mali. Trois variétés ont été étudiées. La variété ICSV401, de type caudatum est une lignée sélectionnée par l'ICRISAT. La longueur de son cycle est d'environ 100 jours. Les variétés CSM219 et CSM388 sont de type guinea et proviennent de la collection de sorghos locaux du Mali.

La variété CSM219 est originaire de la région de Kayes (pluviométrie moyenne annuelle de 650 millimètres), avec un cycle moyen de 110 ¡ours.

La variété CSM388 est originaire de la région de Koutiala (pluviométrie moyenne annuelle de 950 millimètres) et son cycle moyen est de 1 30 jours.

La sé le c tio n a p r iv ilé g ié l'i n t r o d u c t i o n de variétés de taille courte et de fort potentiel de p ro d u c tio n . A l'é p o q u e de ce c h o ix straté­ g iq u e , il é ta it i m p l i c i t e q u e l 'a g r i c u l t u r e tra d itio n n e lle a lla it s'intensifier. Il s'agissait de préparer la « révolution verte » qui avait déjà permis une a m é lio ra tio n considérable de la production agricole en Asie.

Cette tendance s'est encore accrue avec la sécheresse qui a sévi au Sahel. Les variétés au développement plus rapide ont été préférées aux variétés locales car elles devaient mieux s'adapter à des hivernages courts. Pour réduire la ta ille et la durée du cycle, l'o btention des variétés insensibles à la p h o to p é rio d e était d e v e n u e alors un des p r i n c i p a u x c ritè re s de sélection.

L ' é v o l u t i o n a g r ic o l e des pays d ' A f r i q u e de l 'O u e s t a g é n é r a l e m e n t d é m e n t i ces p r é v is io n s , les n o u v e l l e s t e c h n i q u e s et les v a rié t é s a m é lio r é e s se s o n t ré v é lé e s d é c e v a n te s et les paysans ne les o n t q ue r a re m e n t adopté es (S T O O P et a l., 1981 ; M ATLO N, 1985).

A t r a v e r s le p h o t o p é r i o d i s m e , n o u s cherchons à améliorer la prise en compte des contraintes écologiques dans la définition des programmes de recherche.

A l'issue de ce travail nous escomptons : - a m é l i o r e r la c o n n a i s s a n c e de la c r o i s s a n c e e t du d é v e l o p p e m e n t des céréales africaines ; - la m is e au p o i n t de p r o t o c o l e s e x p é r i m e n t a u x s i m p l e s p e r m e t t a n t de c r i b l e r un g r a n d n o m b r e de v a r i é t é s à l'é ga rd du p h o to p é r io d is m e et la c a ra c té ­ risation systématique des variétés en cours de vulgarisation ;

- améliorer notre connaissance des stratégies paysannes de choix variétal. Les programmes d ' a m é l i o r a t i o n d o i v e n t t e n i r c o m p t e des besoins des paysans dans leur diversité. Une prospection des variétés locales couplée avec une caractérisation de leur comportement est en cours de réalisation ;

- établir des méthodes de sélection permet­ ta nt d 'a m é lio re r le rap po rt grain / p a ille et la valorisation des intrants tout en respectant le photopériodisme des cultivars ;

- a m é lio re r l'é v a lu a tio n du risque encouru par le paysan, face aux différents itinéraires t e c h n i q u e s q u i lu i s o n t p ro p o s é s . C 'e s t l ' o b j e c t i f f i n a l de la m o d é l i s a t i o n q u i p e r m e tt r a de s e n s ib ilis e r les c h e r c h e u r s et les agents de vulgarisation aux contraintes des paysans et aux inconvénients éventuels des améliorations qu'ils proposent.

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n i

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ro u r en savoir plus

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M. VAKSMANN, S.B. TRAORE, 0. NIANGADO — Le photopériodisme des sorghos africains. La sélection variétale des sorghos a abouti à des variétés productives, mais qui se révèlent peu adaptées à des systèmes de culture extensifs, elles ont été peu adoptées par les paysans de ces ré g ion s. La se n s ib ilité à la photopériode des variétés locales est forte, même avec des écarts de photopériode de quelques minutes. En fonction de la date de semis, la durée du cycle varie de 90 à 190 ¡ours, un décalage de semis de 15 ¡ours peut (fin mars, en contre saison) retarder la durée du cycle de plusieurs mois. Mais cette caractéristique a été éliminée dans les sélections antérieures, alors qu'elle confère une grande souplesse d'adaptation. Il est donc recommandé de connaître la se nsibilité des va rié té s locales à la photopériode pour intégrer cette composante dansles programmes de sélection. D'après une expérimentation réalisée au Mali, deux semis effectués le 10 juin et le 10 ju ille t p e r m e ttr a ie n t de c rib le r ra p id e m e n t la sensibilité des variétés à la longueur du jour.

Mots-clés : sorgho, Sorghum bicolor, photopériodisme, sélection variétale, date de semis, cycle cultural, Mali, Afrique soudano-sahélienne.

M. VAKSMANN, S.B. TRAORE, 0. NIANGADO — Photoperiodism of African sorghum.

Plant improvement of sorghum has led to the release of highyielding cultivars. But they are not well adapted for use in traditional cultivation systems and farmers of these regions have ra re ly grow n th e m . The p ho top e rio d sensitivity of traditional is considerable — flowering occurs d uring the same period despite considerable differences between sowing dates. Depending on sowing date, the le n g th o f the cropping cycle varie s fro m 90-190 days and delaying sowing by IS days (end of March, out of season) can prolong the cycle by several months. However, this character was eliminated in earlier

selections even though it confers considerable flexibility of adaptation. So it is desirable to know the local varieties sensitivity to daylength and to include these data in breeding programmes. According to experimental results from Mali, these varieties sensitivity to daylength could be ra p id ly d e te rm in e d by tw o sowings on 10 June and 10 July.

Keywords: sorghum, Sorghum bicolor, photoperiodism, plant improvement, sowing date, cultivation cycle, Mali, Sudano-Sahelian Africa.

M. VAKSMANN, S.B. TRAORE, 0. NIANGADO — El fotoperiodismo de los sorgos africanos. La selección varietal de los sorgos ha obtenido variedades productivas, pero que se han revelado poco adaptadas a sistemas de cultivo extensivos, por lo que han sido poco aceptadas por los agricultores de estas regiones. La sensibilidad al fotoperiodo de las variedades locales es considerable: la floración suele tener lugar durante el mismo periodo incluso con grandes diferencias entre las fechas de siembra. En función de la fecha de siembra, la duración del ciclo varia entre 90 y 100 dias, pero un retraso de 15 días en la siembra (a fines de marzo, en contraestación) puede retardar varios meses la duración del ciclo. Sin embargo, esta caracteristica se eliminó en las selecciones anteriores, aun cuando brinda una gran fle x ib ilid a d de a d o pta ció n, recom ienda conocer la sensibilidad de las variedades locales al fotoperiodo para integrar este componente en los programas de selección. Según una e xp e rim e nta ció n re alizada en Malí, dos siembras efectuadas el 10 de ¡unió y el 10 de julio pueden permitir determinar rápidamente la sensibilidad de las variedades a la longitud del día.

Palabras clave: sorgo, Sorghum bicolor, fotoperiodismo, selección varietal, fecha de siembra, ciclo de cultivo, Mali, Africa sudano-saheliana.

Essais de sorghos photopériodiques (Sinzana, Mali).

C liché F.-N. Reyniers

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