Impact de la restriction d'irrigation sur la maturité à la récolte et la conservation des pommes

Mise en place du projet ClimPomPoire

Le changement climatique implique de nombreuses incertitudes sur les fréquences, la durée et l'intensité des stress subis par les plantes : disponibilité de l'eau, température, rayonnement, sécheresse de l'air [1]. En 2022, le congrès International de la Pomme - INTERPOMA - faisait de l'eau sa thématique de l'année, récompensant les innovations permettant de mieux piloter l'irrigation selon les besoins de la plante. Cette même année, la situation des nappes en France était préoccupante (BRGM). Les organismes de gestion de l'eau avaient alors pris la décision de rationner l'usage de l'eau - plage horaire, volume réduit selon le débit des cours d'eau - pour répartir au mieux les volumes entre consommation humaine, environnement, usages agricoles et industriels. Or l'eau est un facteur limitant essentiel pour la survie, la croissance et l'expression du plein potentiel de production et de qualité de l'arbre fruitier. L'eau est aussi essentielle pour conduire les arbres à leur plein potentiel de production et de qualité (calibre, jutosité, etc.). L'impact d'une réduction des apports d'eau varie selon les types de sols, la couverture végétale, le climat, le porte-greffe, la conduite (architecture, charge) et l'installation des arbres (âge, volume du végétal et surface racinaire développée).

Après floraison, lors de la multiplication cellulaire, le besoin hydrique est plus important qu'en période végétative [2]. La période de grossissement des fruits est également cruciale pour l'élaboration de la qualité. Quatre semaines avant récolte, à l'approche de la maturité physiologique, les fruits sont sensibles à la chute selon les variétés. La disponibilité de l'eau et les degrés accumulés par jour en saison sont des facteurs identifiés dans cette chute précoce [3]. En pratique, les besoins d'eau sont encore calculés selon la formule ETP × Kc (Évapotranspiration × Coefficient Cultural), définis dans les années 1970-1980. Les besoins en eau d'irrigation des pommiers se situent entre 380 et 680 mm selon la profondeur d'enracinement et la réserve utile. Les températures élevées ou la salinisation des sols, due à l'évaporation, amplifient le stress hydrique. La plante peut s'adapter à ces stress par diverses stratégies : en synthétisant des composés permettant de réguler la perte d'eau (tolérance [4]), en encourageant les racines à aller explorer le sol en profondeur (évitement) ou en accélérant son cycle (échappement par perte des feuilles, chute des fruits, etc.). L'impact de ces stress sur les arbres peut être visible à court terme (calibre, rendement [5, 6]), mais aussi sur le long terme (alternance, floribondité, maladies physiologiques [7]).

Lorsque les fruits sont récoltés dans ces conditions, rares sont les travaux qui poursuivent leur évaluation jusqu'en conservation. Or, des questionnements émergent sur l'origine des pertes au verger et en station, notamment en lien avec les indicateurs de maturité (amidon, fermeté) et de qualité (sucres solubles) : le(s)quel(s) prendre en compte pour estimer le potentiel de conservation et orienter les lots dans les modes de stockage adaptés ? Pour un même stade de régression d'amidon ou une fermeté proche, des fruits peuvent se comporter différemment en conservation. C'est pourquoi un projet est mis en place pour évaluer l'impact des facteurs pré et post-récolte dans des conditions de production et de conservation aux plus proches des conditions réelles de la filière : avec des vergers déjà établis et une station de conditionnement centralisant les fruits.

L'objectif du projet n'est pas de faire une comparaison culturale ou variétale mais d'évaluer et comprendre l'impact d'une restriction de l'irrigation de 50 % (RI50) au cours des semaines précédant la récolte sur la maturité, les pertes et la qualité après conservation et lors de la conservation dans les conditions subies en magasin.

Les variétés étudiées sont conduites selon des itinéraires adaptés aux contraintes régionales dans des vergers de fruits à pépins du CTIFL localisés dans les trois principaux bassins de production en France : La Morinière en Centre-Val de Loire avec environ 2 000 h d'ensoleillement, une température de 12 °C et 700 mm de pluie en moyennes annuelles, un climat océanique dégradé et des plantations sur buttes sur un sol argileux ; Lanxade dans le Sud-Ouest avec environ 2 000 h d'ensoleillement, une température de 13,6 °C et 780 mm de pluie en moyennes annuelles, un climat océanique altéré et un sol de type sable argilo-limoneux ; et Balandran dans le Sud-Est avec environ 2 600 h d'ensoleillement, une température de 15,2 °C et 726 mm de pluie en moyennes annuelles, un climat méditerranéen franc et un sol brun lessivé limon argilo-sableux.

La pomme Golden Delicious est choisie car elle est la première variété en volume avec 23 % de la production française et 19 % en Europe, volume stable depuis cinq ans (source AGRESTE). Les deux cultivars choisis sont Reinders® et Smoothee® CG10 Yellow Delicious. La pomme Gala occupe le second rang du classement avec 18 % de la production française et 13 % en Europe, en croissance de 4,8 %. Les trois cultivars choisis sont Brookfield® Baigentcov et Buckeye® Simmonscov et Galastar® Galavalcov.

Les pommiers ont entre 6 et 17 ans. Ils sont donc adultes et bien établis. En juin 2023, juste avant le démarrage de l'essai, 68 % des niveaux des nappes françaises se trouvaient sous les normales mensuelles (BRGM).

Difficultés de l'expérimentation en verger ouvert

Les données climatiques rappellent les limites de l'expérimentation en verger ouvert. En considérant l'apport total en eau composé des pluies et de l'eau fournie par irrigation, la différence entre la modalité témoin et la modalité RI50 n'est pas toujours aussi importante que celle souhaitée dans le protocole (Figure 2).

La capacité de rétention et les réserves utiles des sols du bilan hydrique n'ont pas été calculées dans cet essai exploratoire. Bien qu'elles ne correspondent pas à des besoins strictement « physiologiques » des fruitiers, ces données sont utiles, en complément des données météorologiques, pour mieux caractériser les phases et les intensités de stress.

Différences de calibres et matière sèche à la récolte

La réduction de l'irrigation a eu un impact important sur la production de Golden Reinders® (-9,3 t/ha) et de Gala Brookfield® (-6 t/ha) dans le Val de Loire et sur celle de Gala Buckeye® Simmons dans le Sud-Ouest (-7,2 t/ha), mais les modalités n'ont pas montré de différences en termes de pertes en conservation. Ceci est probablement dû à la trop faible différence entre les modalités d'irrigation (17 à 32 %). Seules les productions de Golden Smoothee® et de Galaval® du Sud-Est sont présentées ci-après.

Golden Delicious

Les pommes Golden Smoothee® sont récoltées 151 jours après floraison. Les différences de production sont faibles mais l'impact économique est notable : 60,5 t/ha avec 8 % d'écart de tri pour le témoin et 58,9 t/ha avec 11 % d'écart de tri pour RI50.

Les coups de soleil légers ne sont pas toujours détectés lors du calibrage (Figure 3). Or les symptômes légers peuvent brunir en conservation et occasionner des pertes. Sur l'ensemble des fruits reçus, le pourcentage de coups de soleil est de 10 % sur le témoin et de 15 % sur la modalité RI50. Sur le graphique climatique, la température maximale de l'air a effectivement plusieurs fois dépassé les 30 °C, voire 40 °C (courbe rouge), avec un rayonnement important et une faible humidité relative (<40 %) pendant plusieurs heures (Figure 4). Sur la face exposée au soleil, la température sous-épidermale du fruit peut être de 5 à 7 °C supérieure à celle de l'air et sur la face ombragée de 3 à 4 °C supérieure [8]. La température de surface du fruit a donc pu atteindre 45 à 47 °C quelques semaines avant la récolte et provoquer le brunissement photooxydatif [8]. En l'absence de protection, le stress hydrique peut amplifier la sensibilité du fruit au coup de soleil [9]. Les fruits avec coup de soleil n'ont pas été stockés afin de supprimer les interactions possibles entre les stress subis par les pommes à savoir une irrigation inférieure et des coups de soleil.

Les pommes de la modalité RI50 présentent les caractéristiques significativement différentes suivantes : un calibre de moins que le témoin (182 g pour le témoin contre 161 g pour RI50), un taux de sucres solubles totaux près de 1,1 °Brix de moins (14,3 contre 15,4 °Brix), et un taux de matière sèche supérieur de 2,5 % (14,6 % contre 17,1 %), une fermeté légèrement supérieure (6,3 et 6,7 kg/cm2). L'acidité (7,2 et 7,3 g acide malique/100 g jus) et la densité (0,800 et 0,799) sont similaires.

Les lots sont stockés en froid normal à +0,5 °C ou en atmosphère contrôlée de type très basse teneur en oxygène (Ultra Low Oxygen en anglais, abrégé ULO ultra-basse teneur en oxygène). Après trois mois à +0,5 °C suivi de sept jours en conditions type magasin à 18 °C, des défauts liés à ces différences de qualité à la récolte sont relevés (Figure 5). Par rapport au témoin, la modalité RI50 présente près de six fois plus de scald de sénescence et cinq fois plus de Bitter Pit ou Lenticel Blotch Pit. Les défauts apparaissent également à très basse teneur en oxygène mais dans des proportions moindres : scald 1 % et 7 % ; Bitter Pit/Lenticel Blotch Pit 0 % et 7 %.

Le Bitter Pit, appelé tache amère en français, est un désordre physiologique se signalant par des taches plus ou moins brunes, en dépression non lenticellaire localisées sur la moitié basse du fruit au verger ou pendant la conservation, dès 50 jours de stockage. Le Lenticel Blotch Pit (LBP) est une nécrose au niveau des lenticelles. Les deux ont pour origine des déséquilibres minéraux. Ils se caractérisent par une composition faible en calcium (Ca) ou élevée en potassium (K) ou en magnésium (Mg), donnant un rapport [(K+Mg)/Ca] trop élevé. Golden Delicious est connue comme étant une variété sensible. Au verger, les conditions climatiques agissent sur les flux de sève qui alimentent le fruit : en saison très sèche et chaude, les stomates se ferment pour limiter l'évapotranspiration et faire face au stress thermique. Le calcium, déjà faiblement mobile, n'est plus transporté vers le fruit. Des apports irréguliers en eau (pluies ou irrigation) modifient le pH du sol, modifiant l'assimilation des minéraux par les radicelles (NH4+, Mg2+ et K+). Ceci peut inhiber l'absorption du calcium et sa répartition dans la plante et le fruit [11, 12]. Les pratiques culturales, stimulant la partie végétative et encourageant la circulation du calcium par le xylème vers les feuilles-puits et non dans le fruit, sont quant à elle déjà connues : taille d'hiver trop sévère, fortes fumures azotées, forte vigueur ou arbres en sous charge pour des fruits de gros calibre. L'irrigation dans cet essai a eu lieu de façon régulière, y compris les week-ends, sur les parcelles d'expérimentation. Cependant, les conditions environnementales variables ont largement influencé l'évapotranspiration.

Gala

Galastar® Galavalcov produite dans le Sud-Est est récoltée 135 jours après floraison. L'évolution rapide de la régression d'amidon, avec près d'un point par jour sur le week-end, n'a pas permis d'organiser le chantier de récolte à la même rapidité pour cueillir dans l'intervalle d'amidon 4-6 visé pour la conservation. Les fruits sont récoltés à une régression d'amidon plus avancée, de 8. Aucune différence de rendement n'est notée au précalibrage : 43,8 t/ha pour le témoin et 43,6 t/ha pour RI50 (Figure 6).

Des différences significative de qualités sont observées sur la matière fraîche (calibre 208 g pour le témoin et 200 g pour RI50) et sur la matière sèche (15 % et 15,5 %). L'indice réfractométrique est légèrement plus élevé avec 11,6 °Brix pour le témoin contre 12,3 °Brix pour RI50 soit +0,7 °Brix, différence non significative. Les lots ne différaient pas sur les autres critères.

Pour une bonne conservation, les pommes Gala sont généralement récoltées à une fermeté entre 7 et 8 kg/cm2 et avec un indice réfractométrique situé entre 10 et 13 °Brix. Dans cet essai, l'échantillon récolté présente ces deux critères, sans montrer d'effet de l'irrigation mais avec une régression d'amidon élevée, à 8 : les lots sont stockés en froid normal à +0,5 °C ou en atmosphère contrôlée de type très basse teneur en oxygène (Ultra Low Oxygen en anglais, abrégé ULO), sans prendre en compte volontairement ce critère. Aucune différence ne ressort sur les pertes à court terme (Figure 7). Malgré des pertes déjà importantes, la conservation en atmosphère contrôlée est poursuivie pour évaluer la sensibilité de Galaval au brunissement interne en longue conservation. Après six mois en ULO, les pommes de la modalité RI50 présentent 20 % de plus de brunissement interne que la modalité témoin (7). Dans la littérature, les arbres avec une irrigation déficitaire accumulent moins de zinc et de cuivre dans les feuilles et les fruits, or ces oligoéléments participent au système antioxydant [8].

Perspectives

Cet essai sur l'irrigation sert également de support pour comprendre les conditions de développement des fentes et des maladies des pommes Gala au verger pour le centre CTIFL de La Morinière. Sur le plan technique, l'intérêt des études pré/post-­récolte est de développer des combinaisons de pratiques tout au long de la chaîne de production. Faire la somme des bonnes pratiques permettra de réduire les pertes et de garantir la qualité. Une étude sur l'impact économique du changement climatique sur les volumes commercialisables, mais aussi sur les difficultés logistiques (qualité et stockage), reste à mener. La tendance à la réduction de la fenêtre de récolte rend difficile la gestion des flux en station [14]. Les échanges entre les instituts internationaux travaillant sur les fruits à pépins sont indispensables pour développer des stratégies permettant de s'adapter aux aléas de la production, voir l'encadré Aléas climatiques... productions irrégulières... fluctuations dans les stocks et pour mieux assurer la production à l'échelle globale. Quelques-uns de ces instituts sont affichés dans l'encadré Changement climatiques et fruits à pépins : des recherches dans le monde entier.