Les fortes chaleurs pénalisent le potentiel des maïs

La vitesse d’installation des organes végétatifs et reproducteurs des plantes est pilotée par les sommes de températures. Les températures optimales pour le maïs se situent entre 20 et 30°C. Lorsque la plante s’écarte fortement de cet optimum, elle se retrouve en situation de stress abiotique qui, par définition, ralentit le développement et réduit la croissance.

Des températures supra optimales ont, bien sûr, des conséquences plus ou moins marquées suivant leur intensité, leur durée et le stade de développement du maïs auquel elles interviennent.

L’enroulement des feuilles, une protection à double-tranchant

Quel que soit le stade, le phénomène d’enroulement des feuilles est fréquemment observé lorsque la disponibilité en eau est, ou devient limitante. Il pourrait être amplifié par les pics thermiques.

Cela est assez spectaculaire (photos 1 et 2), mais constitue une protection pour la plante. Sous l’effet d’une augmentation de la production d’une hormone végétale, l’acide abscissique (ABA), les stomates se ferment pour limiter la transpiration. Toutefois, l’activité photosynthétique se trouve alors réduite. Si le stress persiste, le potentiel pourra alors bien sûr être affecté. Le phénomène n’est pas irréversible.

Les stress hydriques sont généralement accompagnés de stress thermiques. En l’absence de transpiration, en raison de la fermeture des stomates pour réguler les pertes d’eau, les températures des plantes augmentent, ce qui amplifie les stress thermiques.

Photos 1 et 2 : Parcelles de maïs aux feuilles enroulées

Avant la floraison, le développement de la panicule peut être affecté

Dans la période qui précède la floraison, lorsque la panicule est en plein développement et que les grains de pollen sont en cours de formation, un stress thermique peut provoquer des dégâts au niveau des anthères. Cela peut se traduire lors de la floraison par un blocage total ou partiel de la sortie des anthères hors des glumes. L’émission de pollen est alors fortement pénalisée. Ce phénomène a été clairement identifié sur des lignées mâles de maïs semences. Sur hybrides, le pollen n’est en général pas un facteur limitant, mais la présence éventuelle de ce phénomène sera à vérifier.

La floraison, une période critique

Selon les années, les vagues de chaleur peuvent être concomitante avec la période de floraison. C’est notamment le cas de 2022 et la canicule annoncée sur la 2^e décade de juillet. On estime globalement que 25 % des maïs grain en France ont fleuri avant le 1er juillet et que 40 % fleuriront après le 10 juillet. Pour les maïs fourrage, généralement semés plus tard ou en dérobé, la proportion restante à fleurir est quant à elle légèrement plus importante (2/3 environ).

Les effets négatifs d’un pic thermique et/ou d’un stress hydrique sur l’étape clef de la fécondation, et par conséquent sur le nombre de grains, sont bien connus. L’application de températures élevées (36 à 40°C) sur la panicule ou sur les épis, sur la plante ou in vitro, a permis de montrer que cela pénalise différentes structures : l’ovule, les grains de pollen, les tubes polliniques. Un stress hydrique peut pénaliser l’étape clef de la fécondation en affectant tout particulièrement l’émission des soies, voire la viabilité du pollen.

Perte de fécondité des ovules et impact sur l’émission des soies

Contrairement au nombre de rangs de l’épi, qui est déterminé vers 10 ‐ 12 feuilles donc déjà établi pour les semis d’avril et début mai, le nombre de couronnes évolue jusqu’à la floraison. Il pourrait être affecté si le développement de la plante est trop pénalisé, en particulier par un stress hydrique associé. Celui-ci est en effet connu pour pénaliser la croissance des soies et/ou retarder la floraison femelle.

Or, chaque soie est reliée à un ovule. Une soie courte ou sortie en décalé par rapport à l’émission de pollen, c’est moins de chance de féconder l’ovule et de former un grain.

Les ovules eux‐mêmes sont sensibles au stress chaud. L’application de températures élevées (36 ‐ 40°C) sur les épis uniquement, suivi d’une pollinisation par du pollen non stressé, montre des pertes plus ou moins importantes dans les taux de fécondation.

Baisse de la viabilité du pollen

La viabilité du pollen peut être définie par sa capacité à germer sur les soies ou in vitro, sur un milieu de composition définie. Pour certaines conditions, les grains de pollen peuvent subir des dommages et perdre la capacité à émettre un tube pollinique (photo 3). C’est le cas lorsque la température augmente et que l’humidité de l’air diminue.

Photo 3 : La fécondation est aléatoire, sans logique dans le développement des ovules. Cela traduit un manque de viabilité du pollen.

On sait qu’une proportion importante de pollen est émise dans la matinée, avant le pic thermique, ce qui peut limiter partiellement l’impact. Sur hybrides et maïs doux, le fait d’avoir une production importante de pollen peut gommer en partie la perte de viabilité. Mais la phase suivante se trouve exposée au stress.

Sensibilité des tubes polliniques

Les grains de pollen émis tombent sur les soies, germent et émettent un tube pollinique qui va atteindre l’ovule. Le stress thermique peut perturber cette étape clef. Cette phase est essentielle à la réussite de la fécondation et se déroule en général sur une période de l’ordre de 24 heures. Plusieurs grains de pollen peuvent germer sur une même soie, ce qui augmente les chances de fécondation, mais cela peut ne pas être suffisant.