Viticulture durable : gestion du stress hydrique dans la vigne

Vous vivez une situation de stress hydrique dans vos parcelles et vous souhaitez trouver des solutions pour éviter que la situation ne s’aggrave. Définitions, mécanismes, implications, conséquences du manque d’eau sur la vigne : découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le sujet ainsi que nos conseils pour gérer le déficit, protéger vos vignes et évoluer vers une viticulture plus durable. 

Qu'est-ce que le stress hydrique en viticulture ?

• de précipitations insuffisantes
• de périodes de sécheresse prolongées
• de vagues de chaleur accentuant l’évapotranspiration
• d’une mauvaise gestion de l'irrigation
• du niveau de rétention des sols 

Un risque accentué par le réchauffement climatique

• modifications dans la répartition des pluies
• intensification des périodes chaudes et sèches
• croissance des taux d'évapotranspiration chez les plantes
• avance généralisée des stades végétatifs (floraison, véraison…) : déjà 15 jours de décalage dans certaines régions par rapport aux années 1980-2000 

Des recherches montrent que ce réchauffement est plus important en France qu’ailleurs, avec désormais 2 canicules par an, au lieu d’1 canicule tous les 5 ans. Dans le monde, ce sont près de 73 % des zones adaptées à la viticulture qui pourraient disparaître.   

Tout cela risque d’entraîner un déséquilibre de plus en plus défavorable pendant la période de croissance de la vigne, impactant la physiologie, la maturité et donc la spécificité des vins français. Des chercheurs australiens ont même établi que la qualité du raisin pourrait être réduite de 12 à 57 % dans certaines régions du globe par rapport à la situation actuelle. 

Quels sont les besoins en eau de la vigne ?

L’eau est, avec le rayonnement lumineux et la température, l’un des facteurs abiotiques essentiels au fonctionnement physiologique de la vigne et à la fertilisation des bourgeons. Le cycle de l’eau commence par l’absorption racinaire et se termine par l’évapotranspiration via les stomates. Cette transpiration est nécessaire pour réguler la température et limiter l’échauffement. 

La consommation en eau des pieds dépend de plusieurs facteurs dont : 

• le climat et les températures
• l’association cépage/porte-greffe
• le système de conduite du vignoble
• la densité de plantation
• le rendement visé
• le stade végétatif 

• entre 300 et 600 mL/an dans les climats frais
• entre 400 et 800 mL/an dans les climats chauds
• un besoin moyen de 450 mL/an d’eau nécessaire pour maintenir un cycle normal 

• en automne pour la création des réserves carbonées et azotées
• en hiver pour la création de la réserve utile du sol avant le débourrement
• au printemps pour adsorption des minéraux par les racines 

Les 30 % restants sont les besoins au moment de la croissance des raisins. 

Les conséquences du stress hydrique sur la vigne

Si la contrainte hydrique crée une compétition saine entre les organes pour l’acquisition des ressources (assimilats), un trop grand déficit engendre des troubles en chaîne au niveau des fonctions de base de la plante. Cela impacte la conduite du vignoble, les rendements, les raisins et donc le vin. À long terme, la pérennité du vignoble est en jeu. 

Ces fonctions de base ont des sensibilités très diverses au manque d’eau : 

• fertilité des bourgeons : très sensible
• développement des entre-cœurs : sensible
• conductance stomatique : sensible
• développement des rameaux : assez sensible
• photosynthèse : assez sensible 

Ainsi, le stress hydrique influence la photosynthèse par une diminution de la conductance stomatique, ce qui limite l'assimilation du CO2. Cela entraîne un ralentissement de la croissance végétative (limbes plus petits, moindre vigueur des rameaux, réduction du développement foliaire). Ce qui contraint la production d’énergie nécessaire pour alimenter les inflorescences et les fruits. 

Un manque d’eau crée également un trouble au niveau du phloème. Celui-ci a besoin d’eau pour conserver la pression (la turgescence) et assurer le transport des nutriments vers les organes. 

 
Bon à savoir : il ne faut pas oublier que la vigne entretient aussi une relation symbiotique avec la communauté microbienne de la rhizosphère, nécessaire à l’absorption des nutriments, la protection contre les pathogènes, la fixation de l’azote, la décomposition organique, etc. Cette dernière a également besoin d’eau pour maintenir son activité. 

Impact sur le rendement

Les rendements reposent sur la capacité des ceps à produire des inflorescences pour l’année suivante, ainsi que sur le succès de développement de ces inflorescences en cours de saison. Rappelons que le système des appellations des vins en France dépend notamment de la maîtrise des rendements (en moyenne 50 hL/ha en AOP et 120 hL/ha en IGP). 

Or, depuis les années 2000, les rendements fixés aux cahiers des charges ne sont plus systématiquement atteints. Cela se traduit par : 

• des seuils de rentabilité insatisfaisants
• une perte de revenus pour les exploitants
• des problèmes de compétitivité (140 hL/ha en Afrique du Sud avec irrigation)
• la remise en question des appellations, argument commercial pourtant essentiel 

Effet sur la qualité du raisin et ses composés biochimiques

Le développement des baies suit une phase de croissance herbacée lors de la floraison (production de tanins, acides organiques, thiols, azote, minéraux…) puis une phase de maturation lors de la véraison (production de sucre, augmentation du pH, anthocyanes, précurseurs d’arômes…). 

En cas de stress hydrique lors de la floraison, le risque est le blocage de biosynthèse des métabolites secondaires qui entrent dans l’élaboration des tanins, anthocyanes, terpènes… 

En cas de stress hydrique lors de la maturation, la vigne tend à favoriser la répartition des assimilats vers les raisins plutôt que vers les autres organes. Cette réallocation conduit à une accumulation plus rapide d'hexoses (sucres simples : glucose, fructose). Conjugué à une vague de chaleur, le stress hydrique peut engendrer une trop grande évapotranspiration qui conduit à la fois à une concentration de la teneur en sucres et au flétrissement des baies (jusqu’à 25 %). 

Les conséquences dans le raisin sont : 

• une perte d’acidité et une hausse du pH
• une teneur plus faible en acide malique
• une perte de bêta-damascénone, composé exhausteur de l’arôme fruité
• une concentration de γ-nonalactone et de massoia lactone (exhausteurs d’arômes de fruits cuits)
• une hausse du taux d’alcool 
  
  
  

Répercutions sur le profil aromatique du vin

Un vin produit avec 80 % de raisins ayant subi une déshydratation a :

• une concentration alcoolique plus élevée
• une augmentation de la teinte (vers le pourpre et l’orange)
• une concentration d’anthocyanes amoindrie
• une limitation de l’effet des sulfites (risque microbien accru)
• une évolution chimique (donc une oxydation) plus rapide
• des arômes qui tendent vers les fruits cuits, confits ou secs
• une astringence moindre et plus d’amertume

Ces modifications peuvent avoir des répercussions commerciales importantes si la clientèle ne retrouve pas les arômes, la typicité ou la complexité d’un vin. Il existe des solutions pour corriger les défauts en vinification, qui rajoutent toutefois un coût financier.

Mécanismes de réaction de la vigne en cas de contrainte hydrique

L’eau et la potasse sont essentielles au transport des minéraux et des sucres vers les organes. L’eau est aussi primordiale pour maintenir la turgescence des cellules, qui soutient la rigidité des tiges, feuilles et autres parties de la plante.

Lorsque la vigne est confrontée à un déficit hydrique sévère, elle manifeste un ensemble d'adaptations physiologiques pour minimiser la perte d'eau et maximiser son absorption. Chaque réaction a un impact sur les autres, créant un cercle vicieux :

•    Enracinement superficiel menant au blocage de l’assimilation de la potasse ;
•    Blocage des sucres dans les limbes conduisant à l’épaississement des feuilles, coloration jaune puis rouge ;
•    Limitation de la transpiration par fermeture stomatique grâce aux cellules de garde et à la phytohormone ABA (acide abscissique) ;
•    Réduction des échanges gazeux et de la pénétration du CO2 dans les feuilles pour éviter l’embolie des vaisseaux ;
•    Diminution de la vitesse de croissance des rameaux ;
•    Réduction foliaire (jusqu’à 30 %) pour réduire la surface d'évaporation ;
•    Problème d’aoûtement des bois et de fertilité ;
•    Dysfonctionnement hydraulique du xylème (partie du système vasculaire) avec un risque de mortalité du cep.

Ces réactions peuvent être exacerbées en cas d’autres stress. Par exemple, en situation de fort rayonnement solaire, les chloroplastes responsables de la photosynthèse peuvent se déplacer en bordure de cellule pour se protéger, et donc stopper leur activité.

Réponses au niveau moléculaire

Les implications aux niveaux cellulaires et moléculaires sont également nombreuses. Voici une liste non exhaustive des mécanismes d’adaptation au stress hydrique, ou de défense contre celui-ci :

•    Sélection des types de carbone par les stomates : isotope 13C privilégié à l’isotope 12C (ce qui permet de prouver l’existence d’un stress hydrique), pas d’incidence sur la croissance ;
•    Baisse de la teneur en éléments nutritifs (N, P, K, Ca) dans les feuilles, mais hausse du magnésium, essentiel à la chlorophylle, à l’activation d’enzymes et au transport des ions ;
•    Production d'osmolytes (proline, glycérétol), molécules qui maintiennent la turgescence et l’équilibre de l’eau dans les cellules ;
•    Production de chaperons moléculaires pour protéger les protéines et les membranes et empêcher la formation d’agrégats toxiques dans les cellules ;
•    Modification lipidique des membranes pour protéger les cellules de la déshydratation ;
•    Synthèse de transporteurs d'eau et d'ions pour maintenir l'homéostasie de l'eau et des ions dans la cellule ;
•    Synthèse d'enzymes ou de composés qui protègent de la photoinhibition et éliminent les espèces réactives de l'oxygène (ROS).

De récentes recherches ont également démontré l’implication de l’ABA, l’auxine et de l’éthylène dans l’expression des gènes et la production d’acide salicylique visant à l’amélioration de la tolérance.

Les outils et techniques pour mesurer le stress hydrique

Il est essentiel pour les viticulteurs de pouvoir évaluer rapidement et précisément le niveau de stress hydrique. Il existe de nombreuses méthodes pour le déterminer en observant l’état de la vigne ou celui du sol.

Pour la vigne :

•    Méthode des apex (+ appli mobile Apex Vigne) : observations terrain de la croissance végétative de la vigne ;
•    Chambre à pression : mesurer le potentiel hydrique foliaire, méthode de référence actuelle. Seuil indicatif = valeur < à -1,2 MPa ;
•    Analyse œnologique - Delta C13 (Δ13C) : analyse du rapport isotopique entre le carbone 12C et le carbone 13C sur les sucres du moût de raisin ;
•    Sonde de dissipation thermique ou bilan thermique de la tige : mesure du flux de sève, soit la quantité d'eau utilisée par la vigne ;
•    Poromètre : mesure du déséquilibre entre la demande et la disponibilité de l'eau dans le sol ;
•    Imagerie infrarouge thermique : détection des variations de température sur les feuilles pour déduire un potentiel stress ;
•    Télédétection multi spectrale : imagerie satellite ou drone pour identifier les zones stressées en observant les modifications des propriétés optiques des plantes.

Pour le sol :

•    Sonde capacitive : mesure l'humidité, la température et potentiellement la salinité des sols ;
•    Sonde tensiométrique : détermine la force que les racines doivent exercer pour extraire l'eau ;
•    Sonde neutronique : mesure l'humidité des sols ;
•    Tomographie : mesure la résistivité électrique pour évaluer la capacité du courant électrique à circuler dans le milieu ;
•    Technologie radar : prospection jusqu'à 3 mètres de profondeur.

Pour une vision plus globale et à plus long terme, il existe également des modèles de prévision mathématique tels que WaLIS pour anticiper les déficits hydriques.

Sensibilité des cépages et des porte-greffes au déficit hydrique

Certains cépages ont un comportement dit anisohydrique. Les stomates restent ouverts pour maintenir l’absorption du dioxyde de carbone, au risque d’atteindre un seuil d’évapotranspiration trop élevé.

D’autres variétés au comportement isohydrique possèdent quant à eux la capacité de préserver leur état hydrique en raison d'une sensibilité stomatique prononcée, ce qui peut impacter les échanges gazeux et réduire la croissance :

•    Cabernet Sauvignon
•    Ekigaïna (croisement Tannat X Cabernet Sauvignon)
•    Grenache
•    Merlot
•    Mourvèdre
•    Pinot Noir
•    Riesling
•    Sylvaner
•    Tempranillo

Cette variabilité de comportement serait liée à l’expression des gènes des aquaporines, des protéines impliquées dans le transfert de l’eau entre les cellules. Toutefois, cette classification est encore débattue, car il se pourrait que les cépages puissent adopter les deux comportements.

Stratégies de gestion du stress hydrique en viticulture

En France, le projet LACCAVE a permis de faire le point sur la situation et les solutions à envisager face au changement climatique, et notamment au stress hydrique. Ce projet, initié en 2012, visait à offrir une vision systémique globale pour concevoir l’adaptation à l’échelle locale. Cette adaptation doit reposer sur un grand nombre de leviers à la fois techniques, géographiques, organisationnels et réglementaires.

La réflexion autour de la lutte contre le stress hydrique ne doit pas faire oublier l’importance de l’interdépendance des facteurs environnementaux. Elle doit s’intégrer dans une stratégie qui prend aussi en compte les autres stress abiotiques que sont la température, le rayonnement, la salinité toxique (liée à l’irrigation) ou encore le gel, sans oublier les facteurs biotiques, positifs ou néfastes, qui créent un équilibre indispensable à une agriculture durable. 

Adapter le matériel végétal

Le retour à des variétés traditionnelles, acclimatées au terroir viticole local, est souvent cité, mais votre choix doit être multicritère afin de sélectionner les caractéristiques adaptés :

•    faible conductance stomatique maximale
•    fermeture précoce des stomates
•    importante marge de sécurité hydraulique
•    capacité à maintenir le feuillage en état
•    biomasse produite vs. quantité d'eau utilisée
•    niveau de résilience pour la pérennité des souches

L’expression génique est également dépendante du choix des porte-greffes, l’anatomie de leur système vasculaire (profondeur racinaire, xylème plus large…) jouant un rôle essentiel dans la résilience (ou non) aux déficits hydriques.

Ainsi, les porte-greffes Riparia Gloire de Montpellier, Rupestris du Lot, 101-14 Millardet et de Grasset ou encore Grézot 1 sont déconseillés sur des parcelles avec une faible réserve utile. Si votre vignoble est sensible au stress hydrique, il est possible de privilégier les porte-greffes suivants, après analyse terrain et conseils de techniciens :

•    110 Richter
•    1103 Paulsen
•    140 Ruggieri
•    1447P
•    196-17 Castel
•    3309 Couderc
•    333 Ecole de Montpellier
•    44-53 Malègue
•    99 Richter
•    Borner
•    Georgikon28
•    Harmony
•    Ramsey

Sélectionner les bonnes parcelles et les préparer

Le premier objectif est de choisir un sol profond, avec une bonne rétention d'eau, tout en tenant compte de l'orientation, de la topographie et de la nature du sous-sol. La difficulté réside dans l’accès à une telle parcelle, et aux limites posées par les cahiers des charges.

Le second objectif est d’augmenter la réserve utile (RU) du sol et sa valorisation tout en évitant le tassement pour favoriser un enracinement profond. Pour façonner cette RU, il faut travailler le sol en profondeur tout en évitant de dégrader la structure et de diluer la matière organique.

Le troisième objectif vise à favoriser l'infiltration sur le long terme, en maintenant un bon état de surface. Cela passe par :

•    un couvert végétal
•    le travail du sol avant un événement pluvieux, sans former de croûte structurale
•    un travail au niveau de la teneur en matière organique
•    des amendements

Choisir la bonne conduite du vignoble : taille, objectifs de rendements

Le choix du système de conduite va être déterminant au moment de la plantation et il faudra faire un compromis. S’il s’avère que la réserve utile du sol est faible, comme en zone méditerranéenne par exemple, il faudra opter pour de petits systèmes avec une faible densité de plantation (ex : le gobelet) afin de réduire la transpiration. Ce choix entraînera la réduction de la surface foliaire et des rendements, mais permettra aux ceps de mieux résister sur le long terme.

Améliorer la plantation et l'entretien du plantier

La longueur du chevelu racinaire des plants a également une incidence sur le développement futur des ceps. Des racines courtes (5 cm) ont tendance à mieux plonger que des racines longues qui vont rester rasantes, surtout en cas de plantations à la machine. Voici quelques autres conseils à suivre pour optimiser le développement des pieds :

•    choisir une date de plantation plutôt hivernale ou très tôt en saison
•    irrigation conséquente : 5 L par plant à la plantation
•    au moins un arrosage par la suite, à raisonner en fonction du climat et du type de sol
•    limiter les raisins avant 3 ans : leur développement stoppe le développement racinaire

Modifier les pratiques agricoles

Dans la majorité des régions viticoles européennes, l'irrigation n'est pas la norme. L’usage de techniques culturales et agronomiques a permis d’atténuer les risques liés à la sécheresse et sont toujours d’actualité, même si des compromis sont à trouver entre la mécanisation, les rendements, les coûts et le maintien de la vigne à long terme. Il est possible de :

•    mieux gérer la ressource en eau : techniques pour le remplissage de la réserve utile des sols, limiter l’érosion, maintenir l’écosystème (enherbement), limiter l’évaporation (paillage si sol humide à la base) ;
•    optimiser le mode de conduite : hauteur de rognage, efficience du feuillage (encore à l’étude) ;
•    prévenir la sécheresse dès la plantation : taille non mutilante, ombrage des ceps (filets, arbres, installations photovoltaïques), contrôle du rendement et du feuillage.

Améliorer la résilience de la vigne avec des produits

Plusieurs sociétés se sont lancées dans l’élaboration de biostimulants visant à renforcer la tolérance des plantes au stress hydrique, avec diverses stratégies :

•    acides humiques : amélioration de la structure du sol pour augmenter la capacité de rétention d'eau ;
•    antioxydants : réduction du stress oxydatif, limitation des radicaux libres qui dégradent les parois cellulaires ;
•    extraits de plantes : développement racinaire, meilleure absorption des nutriments ;
•    extraits d'algues marines riches en potasse : stimulation de la croissance des racines pour améliorer l'accès à l'eau ;
•    mycorhizes : association des champignons aux racines pour augmenter la surface d'absorption ;
•    kaolinite calcinée et argile : protection contre les coups de soleil et le stress thermique.

Irriguer les pieds de vigne

L'irrigation est un levier envisageable en fonction de la législation en vigueur, et du cahier des charges. Parfois perçue comme une solution miracle, mais encore socialement mal acceptée, elle pose des défis, car tous les vignobles n’y auront pas accès. De plus, elle ne garantit pas une augmentation proportionnelle du rendement, ce dernier étant déterminé lors de la taille de la vigne.

L'irrigation doit être adaptée à des phases très précises selon ce que vous cherchez à obtenir :

•    le bon démarrage post-plantation
•    l’évitement de la défoliation
•    l’apport à la baie : fenêtre d’1 mois jusqu’à l’arrêt du chargement en sucre

Il existe différentes techniques et matériels selon la stratégie que vous souhaitez adopter, ainsi que des aides d’état à la restructuration pour l’achat de matériel d’irrigation (systèmes goutte-à-goutte, logiciel de pilotage automatisé, station météorologique, tensiomètres, sondes capacitives…), sous réserve du respect des critères d’éligibilité.

Intégrer les OAD dans votre itinéraire technique

Au-delà des prévisions météo et des bulletins de santé du végétal, différents outils vous permettent de suivre en temps réel l’état de votre vignoble pour prendre les meilleures décisions :

•    télédétection multi spectrale par drone pour avoir une vision à l’instant T
•    applications mobiles et services en ligne pour des mesures à la parcelle (pluviométrie, hygrométrie, température…)
•    sondes capacitives et tensiométriques pour l’irrigation

Enfin, solution multi-usages (suivi météo, pression maladie, surveillance du gel et de la sécheresse, pilotage d’irrigation…), la station météo connectée est devenue l’outil indispensable à tout exploitant viticole souhaitant avoir une meilleure maîtrise de l’évolution de son vignoble. Différents modèles existent afin d’optimiser l’efficacité de la surveillance en fonction de vos besoins.