Influence du climat sur la croissance et le développement du maïs ensilage

La proportion d'épis ne garantit pas à elle seule la bonne valeur nutritive d'un ensilage.

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Illlllll~u r ~~ Station fédérale de recherches en production animale de Posieux

Directrice: Danielle Gagnaux http://www.admin.ch/sar/rap

Influence du climat sur la croissance et le développement du maïs ensilage

moi

M. MEISSER et U. WYSS, Station fêdérale de i-ec•herches en production animale, CH-1725 Posieii.y

E-mail: marco.meisser@rap.admin.ch Tel. (+41) 26/40 77 111.

Résumé

Pendant vingt années consécutives, le cultivar de mâis LG 11 a servi de variété de référence à la Station fédérale de Posieux (RAP). Les observations recueillies dans le cadre de ce suivi ont permis d'étudier l'influence des conditions climatiques sur la croissance et le développement de cette variété.

La somme des températures (base 6 °C) de la période semis-floraison est très constante. Sur vingt ans, le coeffi- cient de variation s'est élevé à 4,8%. La somme des températures permet également de décrire avec précision l'évolution de la maturation du mâis. Les observations faites à la RAP confirment que la relation entre le cumul des températures et les teneurs en matière sèche de l'épi (respectivement de la plante entière) est étroite.

Les conditions de végétation influent sur la valeur énergétique du mâis ensilage. Les stress climatiques survenant entre la floraison et la récolte (sécheresse persistante, températures inhabituelles, fort gel) sont connus pour provoquer une baisse de la digestibilité de la matière organique (dMO). Nos observations montrent que les différences de dMO de la plante entière observées entre les années peuvent atteindre plusieurs points. Les stress climatiques qui sont à l'origine de ces différences ne se sont pas tellement exercés sur l'épi mais bien plus sur la tige et les feuilles.

Introduction

L'agriculteur qui souhaite produire un ensilage de qualité entend bien sûr choi- sir la variété qui répond le mieux à ses besoins. A cet égard, la digestibilité de la matière organique (dMO) représente un important critère de qualité. En par- tie liée au génotype, la dMO dépend également d'autres facteurs, notamment des conditions de végétation.

La variété et les conditions pédo-clima- tiques déterminent en grande partie la composition morphologique du maïs en- silage, notamment la proportion d'épis (= pourcentage d'épis dans la matière sèche (MS) de la plante entière). En fin de végétation, la baisse de qualité de la tige et des feuilles est compensée par l'accumulation de MS dans les grains et par l' augmentation de la proportion d'épis qui en résulte. Comme la dMO des grains est élevée et pratiquement constante, la dMO de la plante entière reste assez stable. L'importance de ce mécanisme de compensation de la va- leur énergétique est assez variable d' une année à l'autre.

D'un autre côté, la dMO des parties vé- gétatives joue également un rôle impor- tant en matière de qualité. Les efforts des sélectionneurs se portent depuis

quelque temps déjà sur l'amélioration de la dMO de la partie «non-grain»

(HEPTING, 1984; HERTER et al., 1996a;

BARRIERE, 1997). Mais au-delà des dif-

férences qui existent entre les variétés, la dMO de la tige et des feuilles dépend étroitement du stade de végétation. La valeur nutritive de la tige et des feuilles commence déjà à diminuer peu après la floraison, cette diminution s'accélérant en fin de végétation. Il semblerait que les conditions climatiques jouent un rôle dans cette accélération.

La détermination de la dMO d'un four- rage peut se faire de différentes maniè- res. Les essais avec des moutons (ln vivo) permettent d'obtenir de bons ré- sultats; ils ne peuvent cependant pas être réalisés de manière routinière en raison du travail qu'ils impliquent. Les méthodes de laboratoire (méthode en- zymatique et analyse chimique), qui sont couramment utilisées dans la pra- tique, sont d'une précision générale- ment suffisante pour estimer la valeur nutritive des fourrages. Qu'en est-il lorsqu'il s'agit de décrire des variations de dMO aussi fines que celles induites par le climat? Cette question ainsi que l'étude des relations entre les condi- tions climatiques, la dMO et la compo- sition morphologique du maïs ensilage constituent le thème de ce travail.

Matériel et méthodes

Pendant vingt années consécutives (1977-1996), la variété de maïs LG 11 (variété mi-tardive de maïs-grain pou- vant être utilisée pour l'ensilage en

plante entière) a fait l'objet d'observa- tions relatives à la qualité nutritive et aux rendements. Exception faite de 1990, ce maïs a toujours été cultivé à la Station fédérale de Posieux (650 m d'altitude). Le sol y est de type limon sa- bleux, légèrement humifère; la rotation des cultures a été de type maïs / maïs / prairie artificielle ou maïs / maïs / bette- rave fourragère/prairie artificielle.

L'échantillonnage s'est fait à interval- les de dix jours environ, généralement de la floraison à la récolte. Au terme de chaque relevé, les tiges et les épis (spathes incluses) ont été séparés. L'en- semble des tiges ainsi qu'une propor- tion représentative des épis recueillis ont été hachés puis séchés. Les valeurs de dMO ont été obtenues premièrement à l'aide de la méthode enzymatique et secondement par l'analyse de la com- position chimique (Weende). La régres- sion tirée du Livre vert (DACCORD et

CHAUBERT, 1994) a permis dans ce der- nier cas de calculer la dMO. La pre- mière de ces méthodes n'a été utilisée qu'en 1980, 1983, 1994 et 1995, alors que la seconde a été pratiquée chaque année.

La somme des températures a été cal- culée en base 6 °C. Cette méthode con- siste à cumuler les températures effi- caces journalières au-dessus de 6 °C de la façon suivante:

T °eff : = (T °nain + T °nlax)12-6 °C

Résultats et discussion

Relations entre les sommes des températures

et la croissance du maïs

La température est le principal facteur qui détermine la croissance du maïs. Le temps de développement jusqu'à la flo- raison peut être estimé à l'aide de la somme des températures. Le tableau 1 montre que cette dernière est très cons- tante. Les durées de développement (ex- primées en jours) sont en revanche assez variables d'une année à l'autre et reflè- tent bien les conditions climatiques.

La teneur en MS de la plante entière comme celle de l'épi sont étroitement liées à la somme des températures. Que l'on prenne le cumul des températures du semis à la récolte, ou seulement de la floraison femelle à la récolte, la cor- rélation entre ces teneurs et la somme des températures est très bonne (tabl. 2).

La somme des températures permet à elle seule d'expliquer à plus de 90% les teneurs en MS observées. Les résultats ci-dessus rejoignent ceux de Bloc et al.

(1983), qui obtiennent pour la variété LG 11 un coefficient de corrélation de 0,97 entre la somme des températures (de la floraison femelle à la récolte) et la teneur en eau des grains. Pour une somme des températures donnée, il est donc parfaitement possible de prédire la teneur en MS de l'épi. La corrélation entre la teneur en MS de l'épi et celle Tableau 1. Dates de semis, durées de développement, conditions climatiques, rendements et teneurs en MS de la plante entière.

Date semis (No de jour)

Durée semis ► fi.

(nombre de jours)

E des températures semis ► fi.

(°C)

E des températures fi. ► fi. +56

Cc)

Rendement fi. +56 (dt MS/ha)

Teneur en MS fi. +56

(°/O)

1977 141 82 787 436 144 23

1978 132 91 790 415 153 26

1979 130 82 808 514 189 28

1980 124 100 788 524 149 29

1981 121 93 795 571 185 28

1982 121 79 790 600 181 28

1983 151 59 764 614 171 28

1984 122 94 764 499 176 24

1985 127 80 753 590 158 29

1986 139 75 775 539 131 28

1987 120 106 882 586 143 32

1988 124 80 759 629 197 28

1989 123 77 700 651 201 28

1990 121 84 801 635 184 33

1991 129 82 757 698 144 34

1992 127 75 729 718 173 34

1993 120 78 734 606 197 26

1994 119 79 802 741 178 33

1995 124 82 791 602 163 30

1996 128 81 761 494 145 24

Moyenne 127,2 83,0 776,5 583,1 168,1 28,7

Coefficient de var. 6,5% 12,1 ^% 4,8% 14,9% 12,6% 11,3%

No de jour: 1 = 1 er janvier; 32 = 1 er février, etc./durée: temps séparant le semis de la floraison/fi. = floraison/fl. +56 = 8 semaines après la floraison.

Tableau 2. Relations statistiques entre la somme des températures et la teneur en MS de la plante entière (respectivement de l'épi), et entre ces deux teneurs en MS. Période 1977-1996, environ huit relevés par année.

Paramètres des courbes de régression; n = 164

So-T. / % MS PE So-T. / % MS Epi °/O MS Epi / °/O MS PE

y= ax2 + bx + c (1) r = 0,96 a = 0,00002 (1) r = 0197 a = 0,00001 r = 0,98 a = 0,0039

polynomial b = -0,0161 b = 0,0422 b = 0,1558

c = 14,591 c = -34,544 c = 13,636

(2) r = 0,96 a = 0,00002 (2) r = 0,97 a = 0,000009

b = 0,0158 b = 0,0641

c = 13,857 c = 5,1649

y = aebX (1) r = 0,97 a = 5,0927 (1) r = 0,96 a = 1,6544 r = 0,98 a = 12,914

exponentiel b = 0,0013 b = 0,0024 b = 0,0176

(2) r = 0,97 a = 13,766 (2) r = 0,96 a = 10,82

b = 0,0013 b = 0,0024

So-T. = somme des températures; MS = matière sèche; PE = plante entière; (1) = du semis à la récolte; (2) = de la floraison à la récolte.

de la plante entière est également étroite.

Le tableau 2 présente les coefficients des équations utilisées.

La relation «moyenne» (vingt ans de re- levés) entre le rendement et la somme des températures est illustrée par la fi- gure 1. Il apparaît que le facteur tempé- rature n'est pas suffisamment précis pour expliquer les différences de ren- dement observées.

Les observations faites a la RAP mon- trent que le développement du maïs tend à être toujours plus court. La der- nière colonne du tableau 1 indique les teneurs en MS de la plante entière deux mois après la floraison. Entre 1990 et 1996, ces valeurs ont été le plus sou- vent égales ou supérieures a 30%, alors qu'entre 1977 et 1989, ce cas ne s'est présenté qu'une fois. Cette situation s'explique notamment par le fait que

les températures estivales des années 1990-1996 ont été relativement élevées (exception faite de 1996).

I1 est important que le praticien tienne compte de ces aspects lors de la déter- mination du moment de la récolte. Bien souvent, la tradition s'oppose à l'obser- vation. Pourtant, avec un peu d'atten- tion, et pour autant que le dévelop- pement de la culture puisse se faire complètement, le maïs peut être récolté et ensilé au stade le plus favorable.

Relations entre les méthodes de laboratoire servant

à déterminer la digestibilité de la matière organique (dMO) Nous avons mis en relation les valeurs de dMO obtenues à l'aide des deux métho- des de laboratoire précitées. La figure 2 montre que la concordance entre les deux procédés n'est pas spécialement bonne.

Par rapport a la méthode enzymatique, la dMO obtenue par l'analyse de la com- position chimique a été «sous-estimée»

pendant trois ans (1980, 1983 et 1995 ) et «surestimée» l'espace d'une année (1994). La dispersion des valeurs n'a

.c 200 00

la

y - ^-

~ -0.00009x2 + 0.3526x ^_ 149.22 0 0 0

~ r2=0.73 O O ~80

"a O O

CD 100- E ⁰⁰

m O

o 0 0 O

Ç O

~ 0

500 700 900 1100 1300 1500 1700 somme des températures (°C)

Fig. 1. Evolution du rendement en fonction de la somme des températures. Les données ont été recueillies de 1977 à 1996, a raison d'environ huit relevés par année; variété LG 11.

Détermination du moment de la récolte

La détermination du moment le plus op- portun pour récolter le maïs ensilage est délicate. Sans développer les différents aspects à prendre en compte (qualité nu- tritive, rendement énergétique, aptitude à l'ensilage, ingestibilite), rappelons sim- plement que le stade le plus favorable pour l'ensilage est atteint lorsque la te- neur en matière sèche de la plante entière est comprise entre 30 et 34%. Cette four- chette correspond à peu près au stade pateli, dur du grain. A ce stade, le grain s'écrase difficilement mais se raye avec l'ongle; l'intérieur est jaune et dur. En revanche, au stade viti-eux, le grain est dur et ne se raye plus; son contenu est vitreux. La teneur en MS de la plante entière est alors supérieure à 35%.

~

$ .~ 85 _e Cr m 80

O& p

fl. 75 ~ ~

0 ° _ O

~ •~ 70 Î00~O O O

~ o E ^~.

~ $ 65

la 65 70 75 80 85 dMO enzymatique (%)

- Relation parfaite p 1980 à 1983 X 1994 O 1995

Fig. 2. Relations entre la digestibilité enzymatique et celle obtenue à partir de l'analyse chimique (régression tirée du Livre vert); variété LG 11.

80 p 70 60 50

20 25 30 35

teneur en MS de la plante entière (%) -0- épi -0 pl. entière - à parties végétatives

A Fi«,). 3. Evolution de la dMO des différentes parties du maïs en fonc- tion du stade de développement. D'après STRUIK (1983), modifié.

Fig. 4. Relations entre dMO enzymatique, proportion d'épis et teneur en énergie; en fonction du stade de maturité et de la tempé- rature moyenne de la décade écoulée. Année 1983. D

année 19183 (var. L 11)

^ i

m 80 ii g

1 70 @ .épi

- à parties vég.

-CF- pl. entière 50

65 7.5

5D ô 60

o. 7.0

w

55 6.5 -CF-% d'épis

&

ED -à NEL

~

ô. 50 6.0 m

45

@

5.5 .r

26.9 31.5 34.7 36.8

10.0 °C 7.9 °C 3.5 °C teneur en MS de la plante entière r,4) et température moyenne de

la décade écoulée (°C)

donc rien d'aléatoire: elle est influencée par l'année. L'explication de ces diffé- rences est à rechercher dans les condi- tions climatiques. En 1994, l'été à Po- sieux s'est montré sec et surtout extreme- ment chaud. La maturation du maïs y a été très rapide: des vingt années d'obser- vations, 1994 a été la plus précoce. Les températures moyennes des mois de juil- let et d'août se sont respectivement éle- vées à 20,9 et 19,5 °C. Le dernier jour du mois d'août, le maïs plante entière affi- chait déjà une teneur en MS de 31%.

La méthode enzymatique est réputée mieux refléter les variations de dMO que la régression tirée du Livre vert.

De nombreux auteurs relèvent cepen- dant les limites des méthodes de labo- ratoire (BARRIERE et al., 1991; ANDRIEU

et al., 1993; DACCORD et al., 1996), lesquelles ne permettent pas d'expli- quer plus de 60 à 70% des variations observées avec les animaux (DARDENNE et al., 1993).

Relations entre les conditions

climatiques

et la digestibilite enzymatique de la matière organique

Contrairement aux prairies, où l' âge de l'herbe détermine de manière prépon- dérante sa valeur nutritive, la qualité du

maïs reste à peu près constante. En conditions normales de végétation, le stade de développement n'influe prati- quement pas sur la valeur nutritive du maïs plante entière. La baisse de la dMO de la tige et des feuilles est com- pensée par une augmentation de la pro- portion de grains, dont la dMO reste élevée et constante (fig. 3).

Comparativement aux années 1983 et 1995 (fig. 4 et 6), l'année 1994 (fig. 5) se distingue par une dMO de la tige et des feuilles sensiblement plus basse.

Cette différence apparaît peu de temps après la floraison; on l'observe déjà lorsque la plante entière affiche une te-

so année 1994

^ C,2_0 (var. LG 11)

CD 80

~ v-

~ E

iV 70-

4D -0-épi

«0 60 ~- parties vég.

-CI--pl. entière 50

65 7.5

CD ô 60

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M 7.0 :? w z

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Ç 55 -0-% épis

.5 D

~s

7

6 ~ -à -NEL

ô ~ 50

•m 6.0 m

~ _C

@

45 5.5 ^r

26.6 31.0 32.6 35.4 36.5 13.0 °C 9.4 °C 4.9 °C 7.5 °C teneur en MS de la plante entière (%) et température moyenne de la

décade écoulée (°C)

Fiel. 5. Relations entre dMO enzymatique, proportion d'épis et teneur en énergie; en fonction du stade de maturité et de la tempéra- ture moyenne de la décade écoulée. Année 1994.

année 1995

^ (var. L 11)

m 80 S É e 70

m --4-- épi

10 60

0 ^à parties vég.

faible gel --C>- pl. entière 50

65 7.5

^ 60 A2

7.0 w a

55 6.5 _o-. % épis

L --à- NEL

Z

^ID

CL 50 6.0 m

1

5.5

C

45

CD

24.9 30.1 35.4 36.4

6.7 °C 4.2 °C 7.8 °C teneur en MS de la plante entière (%) et température moyenne de la

décade écoulée (°C)

Fig. 6. Relations entre dMO enzymatique, proportion d'épis et teneur en énergie; en fonction du stade de maturité et de la tempéra- ture moyenne de la décade écoulée. Année 1995.

neur en MS d'environ 25%. En fin de végétation, les teneurs en MS des par- ties végétatives ont paradoxalement été un peu plus basses en 1994 qu'en 1983 et 1995: 21% contre respectivement 22 et 24%.

Les figures 4 à 6 illustrent également l'évolution de la dMO (respectivement de la teneur en énergie) de la plante en- tière. En 1983, ces valeurs ont augmen- té jusqu'à la dernière récolte, en dépit d'une proportion d'épis pratiquement stationnaire et d' une teneur en MS de plus de 36%. Les températures fraîches de la dernière décade ont vraisembla- blement contribué à éviter que la baisse de dMO de la tige ne s'accélère (fig. 4).

Plus généralement, on assiste à une di- minution de la dMO en fin de végéta-

tion (DACCORD et al., 1996): malgré une augmentation continuelle de la propor- tion d'épis, survient un moment où la diminution de la qualité de la tige n'est plus compensée par l'accumulation de MS dans les grains. Il en résulte alors une baisse sensible de la dMO de la plante entière, comme cela a été le cas en 1995. Le faible gel du 30 septembre et les températures clémentes de la der- nière décade de récolte pourraient être à l'origine de ce décrochement (fig. 6).

En 1994, cet effet est moins marqué, probablement en raison de l'été très chaud et sec. Il est possible que ces conditions aient favorisé une lignifica- tion précoce des parties végétatives.

Cette hypothèse est étayée par les fai- bles valeurs de dMO de ces parties et par les teneurs énergétiques relative- ment basses qui en découlent (fig. 5).

BARRIERE (1998) indique qu'un fort en- soleillement et des températures élevées sont connus pour favoriser la lignifica- tion. Les parois secondaires de lignine, qui apparaissent essentiellement en fin

de croissance, constituent une barrière qui empêche les micro-organismes de dégrader la cellulose. Il s'ensuit une baisse de dMO. Pour HERTER et al.

(1996b), la conjonction, en août et en septembre, de températures moyennes relativement basses et de précipitations élevées influerait positivement sur la dMO. Ces résultats demandent encore à être confirmés.

Conclusions

❑ L'évolution de la maturité du maïs dépend grandement des conditions de végétation. Pour ensiler la plante entière au stade le plus favorable, une observation attentive du déve- loppement de la culture est néces- saire. Le stade favorable est atteint lorsque le grain est pâteux dur (il est alors difficile de l'écraser mais il est possible de le rayer avec l'on- gle). En un mot comme en cent: à la tradition et aux a priori, on préfé- rera une détermination objective du moment de la récolte.

❑ Les facteurs climatiques influent sur la valeur nutritive du maïs. Nos ob- servations montrent que les tempé- ratures élevées jouent un rôle dans l'évolution de la dMO, particulière- ment après la floraison (1994); elles interviennent vraisemblablement aussi en fin de croissance (1983 et 1995). En outre, les résultats pré- sentés dans ce travail confirment que la valeur nutritive du maïs dé- pend grandement de la dMO des parties végétatives. La richesse en épis ne saurait garantir à elle seule Il une bonne valeur nutritive.

❑ Les méthodes de laboratoire «clas- siques» sont d'une précision suffi-

santé pour déterminer la valeur nu- tritive du maïs ensilage. Cependant, pour déceler des différences de dMO aussi fines que celles induites par le climat, il est nécessaire de recourir à des procédés plus précis. La spec- troscopie dans le proche infrarouge (SPIR), méthode rapide qui permet notamment de déterminer les teneurs des différentes fractions pariétales, constitue à cet égard une piste pro- metteuse. Mais cette méthode de- mande un important travail d'étalon- nage, en particulier si l'on souhaite prendre en compte les variations de digestibilité d'origine climatique.

Remerciements

Nous tenons à remercier ici MM. R.

Vogel et B. Papaux pour leur précieuse collaboration, en particulier en ce qui concerne le suivi du maïs et la prise d'échantillons.

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data and, observations provided an apgropt7iate basis to ine influenoe of`

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The ternperature sum (basïs 6°Q for the ti:me interval from sowing to s~g presved~: . - .

to be very constant, the coefficient of vairiatibn att~ining 4.8~. The heat sutn is alsfl =

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Growth conditions affect the energy value of sil,age maize. It is an éstablished fact that' :..

unfavourable weather conditions occuinring between. sïlking and hwest,: wch d~ronght, unnsual ter>c~pexat~a~res and hea~y frost, res~lt in a ~c~ecrcase: in the: di~estil}ilit~

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La motofaucheuse pour herber AM42 de Aebi est bien plus légère à con- duire et bien plus facile à manier.

Zusammenfassung

bachtungen bestütigen die enge Beziehung zwischen Temperatur- Wettereinfluss auf Wachstum und Reifun von Silomais summe und Trockensubstanzgehalt des Kolbens beziehungsweise

9 der Ganzpflanze.

Wâhrend zwanzig Jahren diente die Maissorte LG 11 an der Die Wachstumsbedingungen beeinflussen den Energiegehalt van Eidgenôssischen Forschungsanstalt für Nutztiere (R.AP) als Refe- Silomais. Es ist bekannt, dass eine ungünstige Wetterentwicklung renzpflanze. Die in diesem Rahmen gesammelten Daten und Beo- wie anhaltende Trockenheit, ungewdhnliche Temperaturen und bachtungen konnten herangezogen werden, um den Wettereinfluss starker Frost, die Verdaulichkeit der organischen Substanz (vOS) auf Wachstum und Reifung dieser Sorte zu untersuchen. beeintrchtigt. Unsere Daten zeigen auf, dass der Jahreseffekt auf Die Temperatursumme (Basis 6 °C) für die Zeitperiode Aussaat - die Unterschiede in der vOS eine Grôssenordnung von mehreren Blüte hat sich mit einem Variationskoefiizient von 4,$% als sehr Verdaulichkeitseinheiten erreichen kann. Der zugrunde liegende konstant erwiesen. Auch der VerIauf der Maisreifung wird mit der Wetterstress wirkt sich weniger auf den Kolben als vielmehr auf Temperatursumme genau erfasst. Die an der RAP gemachten Beo- die Restpflanze aus.

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