Désertification et végétation des zones arides et semi-arides » maladies des plantes , agriculture et écologie

 Désertification et végétation des zones arides et semi-arides

5/11/2008


Désertification et végétation des zones arides et semi-arides


    Problématique
    Les déserts  recouvrent déjà un tiers de notre planète et gagnent  chaque jour plus de 10 000 ha.. Le milliard d’êtres humains qui peuplent ces régions contribuent à leur extension (Abou, 1994).
    Le terme désertification désigne la dégradation des terres dans les zones arides, semi-aride, et sub-humides sèches par suite de divers facteurs,  parmi lesquels les variations climatiques et les activités humaines (Cornet, 1997).    
    La désertification est donc un phénomène écologique dont les causes sont multiples. Elle se traduit  par une avancée  du désert. Cette avancée  n’est pas  sans conséquences sur le couvert végétal, sur l’équilibre déjà fragile de l'écosystème et sur l’économie de ces régions.
    La désertification est à l’origine de la disparition de certaines espèces végétales, cas de Sitpa tenacessima en Algérie: en 25 ans la régression des surfaces alfatières serait de l’ordre de 20 à 30%,  (Aidoud et Touffet; 1996). La rareté de l’eau couplée à une salinité accrue dans ces régions constitue un facteur limitant au développement de nombreuses plantes d’intérêt social (fourragères ,vivrières.. ) et économique (alfa…).     Elle a également des impacts sociaux – économiques.  Elle aboutit à l’échelle humaine, à une diminution ou à une destruction du potentiel biologique des terres  ou de leur capacité à supporter les populations qui y vivent. L’épuisement des ressources disponibles lié une mauvaise gestion des pâturages  ( déforestation intensive et disparition  du couvert végétal sur le parcours des nomades, épuisement des point d’eau … )   fini par constituer un obstacle majeur pour le développement de ces zones et contribue à la paupérisation des populations et au développement des migrations.  
      
    Les premiers stress imposés à la végétation des zones arides et semi-arides sont :
    - le manque d’eau (sécheresse prolongée liée à la rareté des précipitations; ce qui se répercute directement sur la végétation et l’économie de ces régions. Dans son étude sur  l’évolution de la phytomasse de deux espèces caractéristiques de la steppe algérienne (alfa et sparte) en comparaison avec celle de la pluviométrie, Rognon (1996) a remarqué une chute de productivité de 1976-1986 ( années sèches).et qui malgré  l’augmentation de la pluviométrie par la suite, elle a continué à décroître. Ce même auteur  a expliqué ce phénomène par l’atteinte d’un seuil  de  dégradation irréversible.
 la déficience du sol en éléments nutritifs : sols très érodés à la suite de la disparition du couvert végétal,  de l’élévation de la température et de la salinité : la superficie souffrant d’un excès de sel dans le monde seraient aujourd’hui d’environ 1 milliard d’hectares. Au Magreb et au Moyen-Orient, 15 millions d’hectares de terres agricoles sont sujets à une salinité croissante (Kinet et al., 1997) ; ce qui contribue à l’appauvrissement de la biodiversité et à la réduction de la fixation du carbone.
  
Les objectifs
A la suite de cette  mise au point exhaustive sur les différentes conséquences  de la désertification; les objectifs du présent projet constituent une contribution à la recherche de solutions à certains de ces problèmes; que nous pouvons succinctement résumer ainsi:
La recherche par un choix judicieux d’espèces végétales (fourragères et fertilisantes) bien adaptées à ces zones. 
Essai de repeuplement de ces zones  et stabilisation des dunes avec ces espèces pour rétablir l’équilibre et limiter ainsi l’érosion des sols  en constituant un  écran protecteur et en améliorant  leur  fertilité :                    (légumineuses qui enrichissent  le sol en azote et lui restituent ses activités microbiologiques grâce à leurs nodosités) .
La mise en valeur de ces sols par le développement d’espèces végétales halophiles et xérophiles. Dans ce cas la disponibilité des plantes fourragères permet d’améliorer les 3 cheptels d’élevage (ovin, caprin et  camelin ) qui permettront une augmentation de la production animale (apport de matières organiques sous forme de fumier…)  et une  amélioration de la situation économique des habitants  de ces régions.
- La mise en valeur de ces sols permet la culture d’autres plantes bien adaptées       pour constituer une source de revenu pour  les populations locales et rétablir ainsi l’équilibre de l’écosystème initiale favorisant le retour d’une vie socio économique stable.

La méthodologie 
    Afin de  répondre aux objectifs fixés, notre choix a porté sur des espèces peuplant les zones arides, semi-arides et qui se trouvent menacées par   l’ensemble   de problèmes déjà évoqués dans le paragraphe précédent.  
Ces espèces appartiennent au genre Retama (Légumineuses) et au genre Atriplex (Chenopodiacées). Elles  ont été choisies pour leurs nombreux avantages aussi bien écologiques qu’économiques (présentés en annexe).
Nous comptons adopter la méthodologie suivante pour la réalisation des objectifs  fixés.  

A- la première partie du travail portera sur :
Le recensement  et la récolte d’espèces dans les différentes populations locales (récoltes dans les différents étages bioclimatiques) pour avoir une plus grande diversité et plus de chances d’avoir  des individus présentant les caractères recherchés ( adaptation aux  conditions de sécheresse, de salinité et présentant une certaine qualité fourragère .
La caractérisation des ces individus sur la base de critères: morphologiques (biométrie), cytogénétiques (caryotypes) et biochimiques (polymorphisme enzymatique).
Le clonage des individus performants pour augmenter leur nombre et fournir des semences pour la réalisation de la deuxième partie du travail.

B- La deuxième partie du projet repose sur l’utilisation des outils de la biotechnologie  végétale (techniques des cultures in vitro de tissus ) pour perfectionner le matériel  végétal récolté  (recherche des caractères de résistance aux facteurs abiotiques)  et possibilité de  multiplier  les génotypes  les plus performants,  sur une large  échelle  en vue de répondre à la demande importante en plants exigée pour le repeuplement des grand s étendus des zones dégradées.
Ces techniques offrent de nombreux avantages et d’immenses potentialités comme facteurs d’amélioration de la production végétale.

Impacts scientifiques 

-  possibilité de sélectionner des clones présentant des gènes de tolérance à certains facteurs abiotiques (crible de la résistance à stade précoce à l’échelle cellulaire).
-  possibilité de produire des variants : les conditions de culture in vitro peuvent entraîner des variations qui pourraient concerner des caractères de résistance aux facteurs abiotiques (salinité, sécheresse…) ou de qualité fourragère. En conditions normales , les gènes  s’expriment à travers un ensemble de signaux dont l’ensemble constitue l’équivalent d’une mémoire de la cellule. Dans les conditions in vitro, cette série de signaux est différente et la mémoire est différente; donc un gène peut aboutir dans l’une ou l’autre condition à des expressions différentes par conséquent à un caractère nouveau qui peut concerner cette résistance. La variation est conservée au cours des générations (Sibi,1981).
Ces variations ont permis de découvrir une nouvelle hérédité qui a été utilisée pour créer de nouvelles variétés. Ces variations peuvent être orientées par l’introduction dans le milieu de culture d’un agent de pression de sélection  pour induire une résistance à un facteur abiotique (salinité, sécheresse …).

         
Impacts socio-économiques

Les résultats escomptés par les travaux de ce projet  auront sans aucun doute des répercutions socio-économiques. La disponibilité d’une végétation rétablissant l’équilibre de l’écosystème offre des conditions favorables .
L’utilisation des techniques de  culture in vitro permettra à grande échelle la multiplication des espèces retenues ce qui nécessitera la création de pépinière (création de postes de travail : PME).

Le protocole expérimental adopté peut se résumer ainsi

1)  prospections et collecte d’échantillons
2)  caractérisation des échantillons récoltés
3) clonage in vitro des génotypes les plus performants.
 Pour cette troisième partie il est donc nécessaire de passer par les étapes suivantes :
-  Initiation des cals  à partir des différentes parties végétatives (tiges ,feuilles et racines  de la plante ) en recensant  tous les facteurs qui influencent leur expression. En effet, il est possible d’induire des proliférations cellulaires en quelques semaines après la mise en culture des explants. Ils se forment des amas cellulaires appelés « cals ». Au cours des repiquages successifs des différences morphologiques apparaissent entre les cals issus d’une plante ou d’un même explant .On peut obtenir une collection de cals stables mais ayant des caractères de croissance  et de réactions à certains facteurs abiotiques différentes .On peut ainsi réaliser un crible vis à vis de ces facteurs (sécheresse et salinité) pour détecter les cals les plus résistants. On peut cloner ces cals .
- Obtention de suspensions cellulaires(cellules isolées)  pour entraîner leur dissociation assurant un meilleur contact entre les cellules et les constituants du milieu stimulant  les potentialités de la totipotence (embryons ou bourgeons). 
-  Crible précoce à l’échelle cellulaire de la résistance en présence d’un agent de pression de sélection (par l’utilisation d’une gamme de concentrations de Nacll croissantes). Dans ce cas, la cellule est ciblée directement et l’efficacité est meilleure pour l’expression du caractère de résistance.

- Des essais seront menés en parallèle pour les régénérations à partir de ces suspensions de cellules par :
      *organogenèse : cette organogenèse se manifeste par l’apparition de bourgeons et pousses adventives sur des cals (pour induire ses variations).
    *embryogenèse qui désigne la formation en conditions in vitro d’embryons à partir de cellules somatiques ou germinales  sans fusion gamétiques .Ces embryons sont identiques génériques et capables de produire de clones.

 Présentation d’Atriplex

 Les plantes du  genre Atriplex appartiennent à la famille des Chenopodiacées et se caractérisent par leur grande diversité. Elles se présentent sous forme herbacée ou arbustive. Elles peuvent être pérennes ou annuelles. Les feuilles des Atriplex présentent un  important polymorphisme . Elles  sont alternes et peuvent être simples, ovales, lancéolées ou dentées. Les plantes ont un port   ramifié et elles forment des touffes  très denses d’un aspect blanc argenté.
Les fleurs sont de couleur jaunâtre et regroupées en épis. Le genre Atriplex comprend environ 400 espèces réparties dans différentes régions du monde : Europe (sud méditerranéen), Asie occidentale, Moyen–Orient, Afrique centrale et les Iles Canaries.
 Les Atriplex présentent une grande plasticité écologique et se rencontre dans les différents étages climatologiques : de l’humide (littoral), au sec (désert).    
-    pluviométrie entre 150 mm et 1000 mm
Max : 30.3 à 30.8 °C
Min :    6.8 à   7.7 °C (mais peut résister à des minima de –10°C)

Les plantations d’Atriplex permettent la mise en valeur des sols salés, selon Sarson (1971) elles  peuvent même déssaliniser des sols car la teneur en NaCl peut atteindre jusqu'à 20% de la matière sèche chez Atriplex nummularia.
Selon franclet et Le Houerou (1971) les Atriplex représentent la base de la nouvelle agronomie pour les régions arides. Elles peuvent constituer actuellement les plantes les mieux adaptées  pour stabiliser la production en zones arides. Elles sont susceptibles de mettre en valeur des terres ou la végétation naturelle est profondément dégradée et par conséquent la production agricole très irrégulière. La productivité d’une plantation adulte d’Atriplex est estimée selon Franclet et Le Houerou (1971) à 1000 –2000 UF/ha.
 

 
 

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