Impacts locaux attendus de l'augmentation du CO2 dans l'atmosphère sur la productivité de l'eau du maïs dans la Drôme, France

[Departement_IRSTEA]RE [TR1_IRSTEA]GES / ENVIRRI

فرنسي. Cette étude a été réalisée pour évaluer les impacts locaux d'un doublement du taux de CO2 atmosphérique (660 ppm) sur les besoins en eau d'irrigation et la productivité de l'eau du maïs dans la vallée de la Drôme (SE France). Cette région est caractérisée par des périodes d'étiage très sévères en été. Une comparaison de séries historiques entre les périodes 1960-1989 et 1990-2001, montre qu'en juillet, la température moyenne a augmenté de 2 °C et les débits de la rivière Drôme ont diminué de 16 %. En juillet les besoins en eau d'irrigation du maïs représentent 80 % de la demande en eau totale. Le modèle atmosphérique ARPEGE-CLIMAT régionalisé à haute résolution sur le bassin versant du Rhône a permis d'estimer les variations mensuelles attendues du climat. Pour un doublement du taux de CO2, ce modèle prévoit en juillet, une augmentation de la température de 4 °C et une diminution de la pluie de 30 %. A partir de ces variations moyennes, le générateur climatique LARS-WG a permis de simuler des scénarii climatiques journaliers locaux pour les climats actuel (1xCO2) et futur (2xCO2). Les effets du changement climatique sur les besoins en eau d'irrigation et la productivité de l'eau du maïs ont été simulés par le modèle de culture STICS. Différentes conditions de simulation, relatives au type de sol, dates de semis et seuils de stress hydrique pour le déclenchement des irrigations, ont été étudiées pour les climats actuel et futur. Les résultats principaux montrent que le réchauffement climatique augmente la demande en eau d'irrigation de 14 %, réduit la durée du cycle du maïs de 20 % et baisse en conséquence le rendement de 15 %. Cependant, l'effet direct d'un doublement du taux de CO2, considéré selon son effet sur les fonctions photosynthétiques, induit une augmentation du rendement de 18 %. Ces effets, qui se compensent, maintiennent ainsi le niveau de rendement. La productivité de l'eau du maïs WUE augmente de 13 % et cette amélioration est variable selon le niveau de stress hydrique. La simulation montre que des dates de semis plus précoces permettraient d'avancer la période d'arrosages et de supprimer un apport d'eau de 40 mm, en période de pointe et de faible disponibilité en eau. / This study was conducted to assess local impacts of doubling rate of atmospheric CO2 (660 ppm) on irrigation demand and maize crop water productivity in the Drôme valley (SE FRANCE). This region is characterised by severe water shortages in summer season. A comparison of historical records, between periods 1990-2001 and 1960-1989, shows that in July, the mean temperature increased by 2 °C and the river stream flow diminished by 16 %. In peak periods, the maize irrigation requirements represent 80 % of the season irrigation demand. The ARPEGE-CLIMAT atmospheric model, regionalised at high resolution on the Rhône catchments was used to calculate monthly climate variations. For a doubled rate of CO2, in July, an increase of 4 °C in average temperature and a decrease of 30 % of rainfall are expected. Monthly climate variations were introduced into the stochastic weather generator LARS-WG to simulate local daily climate scenarios for present (1xCO2) and future (2xCO2) climates. Then, the STICS crop model was applied to simulate the direct and indirect effects of the atmospheric CO2 increasing on irrigation demand and maize crop production. Several simulation conditions, such as, soil types, sowing dates and water stress levels were studied for current climate and future climate scenarios. Principal results show that global warming increases water irrigation demand by 14 %; lowers the maize cultivation cycle by 20 %; and reduces the yield by 15 %. On the other hand, a direct increase in CO2 concentration induces an average yield increase of 18 %; these opposite effects balance the maize yield. The maize crop water productivity increases of 13 % but it strongly depends on the water stress level. Similarly, earlier sowing dates allow earlier irrigation and a reduction of the water application depth by 40 mm in peak water demand periods and low water availability.