Search

Aim: The winemaking sector in Portugal is of major socio-economic relevance, significantly contributing to the national exports and sustaining many wine-related activities, including oenotourism. Portuguese viticultural regions present a wide range of edaphoclimatic conditions with remarkable regional specificities, thus contributing to the individuality of their wines. Owing to the strong influence of climate and weather factors on grapevines, climate change may drive significant impacts on Portuguese viticulture.Methods and results: Climatic projections for the next decades in Portugal highlight an overall warming and drying trend of the grapevine growing season, potentially resulting in modifications in phenology, growth, development, yields and eventually wine characteristics and typicity. Furthermore, the current viticultural suitability of each region is projected to undergo significant changes, suggesting a reshaping of the optimal conditions for viticulture throughout the country. In order to sustain high quality levels and affordable yield regularity, cost-effective, appropriate and timely adaptation measures must be implemented by the sector.Conclusion: The most recent scientific studies covering the potential impacts of climate change on Portuguese viticulture are herein presented.Significance and impact of the study: Possible adaptation measures against these threats are also discussed, foreseeing their integration into decision support systems by stakeholders and decision-makers.

International audience

résumé résumérésumé; International audience

Adaptation des forêts au changement climatique : menaces et opportunités. 2. journée scientifique du projet environnemental CLIMIBIO

National audience

National audience; Les jardins communs forestiers doivent être suivis, conservés, maintenus, voire étendus avec de nouvelles essences et doivent être bien renseignés et répertoriés dans les plans d’aménagements.Les résultats qui en sont issus doivent être diffusés et portés à la connaissance de tous, comme se proposent de le faire les projets en cours soutenus par le Ministère de l’Agriculture comme ESPERENSE , et MedForFutur, notamment. Les efforts de tous partenaires de la filière forestière française de recherche et développement pour se constituer en réseau (pour ce qui est des jardins communs, voir GEN4X et IN-Sylva et réfléchir à l’évolution de ces dispositifs pour prendre en compte les itinéraires sylvicoles, le potentiel offert par l’hybridation, la constitution de vergers à graines et îlots d’avenir, etc., vont aussi dans ce sens. Par ailleurs, les données issues de la gestion courante (suivis des coupes, régénérations et plantations par exemple) constituent aussi une ressource expérimentale d’une très grande richesse pour le choix des espèces et provenances, qui mérite d’être mieux tracée, archivée, valorisée (sommier électronique par exemple) et venir compléter les dispositifs de recherche classiques voir Fady et Scotti 2018 (Forêt Entreprise 240) et le blog.

Partie 3 : Douglas-fir ecology; International audience

Partie 3 : Douglas-fir ecology; International audience

Tree mortality is a key driver of forest dynamics and its occurrence is projected to increase in the future due to climate change. Despite recent advances in our understanding of the physiological mechanisms leading to death, we still lack robust indicators of mortality risk that could be applied at the individual tree scale. Here, we build on a previous contribution exploring the differences in growth level between trees that died and survived a given mortality event to assess whether changes in temporal autocorrelation, variance, and synchrony in time-series of annual radial growth data can be used as early warning signals of mortality risk. Taking advantage of a unique global ring-width database of 3065 dead trees and 4389 living trees growing together at 198 sites (belonging to 36 gymnosperm and angiosperm species), we analyzed temporal changes in autocorrelation, variance, and synchrony before tree death (diachronic analysis), and also compared these metrics between trees that died and trees that survived a given mortality event (synchronic analysis). Changes in autocorrelation were a poor indicator of mortality risk. However, we found a gradual increase in inter-annual growth variability and a decrease in growth synchrony in the last ∼20 years before mortality of gymnosperms, irrespective of the cause of mortality. These changes could be associated with drought-induced alterations in carbon economy and allocation patterns. In angiosperms, we did not find any consistent changes in any metric. Such lack of any signal might be explained by the relatively high capacity of angiosperms to recover after a stress-induced growth decline. Our analysis provides a robust method for estimating early-warning signals of tree mortality based on annual growth data. In addition to the frequently reported decrease in growth rates, an increase in inter-annual growth variability and a decrease in growth synchrony may be powerful predictors of gymnosperm mortality risk, but not necessarily so for angiosperms. Fil: Cailleret, Maxime. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; Suiza. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Suiza Fil: Dakos, Vasilis. Université Montpellier II; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia Fil: Jansen, Steven. Universitat Ulm; Alemania Fil: Robert, Elisabeth M. R.. Royal Museum For Central Africa; Bélgica. Vrije Unviversiteit Brussel; Bélgica. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Centre de Recerca Ecológica I Aplicacions Forestals; España Fil: Aakala, Tuomas. University of Helsinski; Finlandia Fil: Amoroso, Mariano Martin. Universidad Nacional de Río Negro. Sede Andina. Instituto de Investigaciones en Recursos Naturales, Agroecología y Desarrollo Rural; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina Fil: Antos, Joe A.. University of Victoria; Canadá Fil: Bigler, Christof. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Suiza Fil: Bugmann, Harald. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Suiza Fil: Caccianaga, Marco. Università degli Studi di Milano; Italia Fil: Camarero, Jesus Julio. Instituto Pirenaico de Ecología; España. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España Fil: Cherubini, Paolo. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; Suiza Fil: Coyea, Marie R.. Laval University; Canadá Fil: Cufar, Katarina. University Of Ljubljana; Eslovenia Fil: Das, Adrian J.. United States Geological Survey; Estados Unidos Fil: Davi, Hendrik. Unité de Recherche des Forets Méditerranéennes; Francia Fil: Gea Izquierdo, Guillermo. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. Centro de Investigación Forestal; España Fil: Gillner, Sten. Institute of Forest Botany and Forest Zoology; Alemania Fil: Haavik, Laurel J.. USDA Forest Service, Forest Health Protection; Estados Unidos. University of Arkansas for Medical Sciences; Estados Unidos Fil: Hartmann, Henrik. Max Planck Institute Of Biochemistry.; Alemania Fil: Heres, Ana Maria. Universitatea Transilvania Din Brasov; Rumania. Basque Centre For Climate Change; España Fil: Hultine, Kevin R.. Desert Botanical Garden. Conservation and Collections. Department of Research; Estados Unidos Fil: Janda, Pavel. Czech University of Life Sciences; República Checa Fil: Kane, Jeffrey M.. Humboldt State University; Estados Unidos Fil: Kharuk, Viachelsav I.. Siberian Federal University; Rusia Fil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina Fil: Klein, Tamir. Weizmann Institute of Science; Israel Fil: Levanic, Tom. Slovenian Forestry Institute; Eslovenia Fil: Linares, Juan Carlos. Universidad Pablo de Olavide; España Fil: Lombardi, Fabio. Universita Della Calabria.; Italia Fil: Mäkinen, Harri. Natural Resources Institute Finland; Finlandia Fil: Mészáros, Ilona. Debreceni Egyetem Természettudományi És Technológiai Kar; Hungría Fil: Metsaranta, Juha M.. Northern Forestry Centre; Canadá Fil: Oberhuber, Walter. Universidad de Innsbruck; Austria Fil: Papadopoulos, Andreas. Technological Educational Institute of Stereas Elladas; Grecia Fil: Petritan, Any Mary. Eidgenössische Forschungsanstalt Fur Wald, Schnee Und Landschaft Eth-bereichs; Alemania Fil: Rohner, Brigitte. Eidgenössische Forschungsanstalt Fur Wald, Schnee Und Landschaft Eth-bereichs; Alemania Fil: Sangüesa Barreda, Gabriel. Universidad de Valladolid; España Fil: Smith, Jeremy M.. State University of Colorado at Boulder; Estados Unidos Fil: Stan, Amanda B.. Northern Arizona University; Estados Unidos Fil: Stojanovic, Dejan B.. University Of Novi Sad; Serbia Fil: Suarez, Maria Laura. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria Bariloche; Argentina Fil: Svoboda, Miroslav. Czech University Of Life Sciences Prague; República Checa Fil: Trotsiuk, Volodymyr. Czech University of Life Sciences Prague; República Checa. Eidgenössische Forschungsanstalt Fur Wald, Schnee Und Landschaft Eth bereichs; Alemania. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Alemania Fil: Villalba, Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Regional de Investigaciones Cientifícas y Tecnológicas; Argentina Fil: Westwood, Alana R.. University of Alberta; Canadá Fil: Wyckoff, Peter H.. University Of Minnesota System; Estados Unidos Fil: Martínez Vilalta, Jordi. Universitat Autònoma de Barcelona; España. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Centre de Recerca Ecológica I Aplicacions Forestals; España

Les sciences agronomiques ont incorporé ces dernières années un ensemble de mots clés et de concepts qui, parfois mal relayés ou utilisés hors contexte, peuvent être une source de malentendus sur l'origine et l'impact des actuels dérèglements environnementaux. L'objectif de ce rapport est de clarifier le cadre d'utilisation de cinq termes couramment utilisés dans les travaux concernant la dégradation des sols : équilibre, changement climatique, séquestration de carbone (C) dans les sols, résilience et 4 pour mille. Nous illustrons ces notions en utilisant des résultats obtenus par l'INRA en Guadeloupe sur la fertilité organique des sols.[br/] Nous traitons le concept d'équilibre sur la base des entrées et des sorties de matière organique (MO) du sol, lesquelles sont gérées par l'agriculteur via les pratiques culturales appliquées, et insistons sur le fait qu'il n'y a pas de "bons" et de "mauvais" équilibres. Le changement climatique perturbe cet équilibre en exacerbant les sorties (pertes) de MO dans la plupart des cas observés en Guadeloupe. Cette situation n'est pourtant pas irréversible car la séquestration de C peut être utilisée pour contrebalancer l'impact négatif du changement climatique, et assurer que la résilience du sol puisse jouer tout son rôle dans l'installation d'un phénomène de quasi-équilibre dynamique afin de préserver durablement la qualité du sol.[br/] Finalement, nous discutons l'initiative française du 4 pour mille, destinée à limiter le réchauffement climatique via la compensation des émissions de gaz à effet de serre. Cette initiative fait appel à la séquestration de C dans les sols afin de réduire le niveau de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique. Nous montrons que le 4 pour mille est d'application difficile à l'échelle du territoire guadeloupéen à cause des facteurs biophysiques et socioéconomiques. Son application à l'échelle locale (exploitation, petite région) requiert des incitations économiques afin de faire face aux coûts des intrants organiques nécessaires à sa mise en place. [br/]

National audience; L'URFM a participé au colloque BÂTIR DEMAIN AVEC LE PIN D’ALEP: La nouvelle richesse de nos forêts ! qui a eu lieu le vendredi 12 juillet à l'Hotel de Région PACA à Marseille. Cette journée évènement était destiné à l’attention des professionnels et partenaires de la filière forêt-bois, organisée par l’association France Forêt Provence-Alpes-Côte d’Azur avec l’interprofession FIBOIS Sud. Bruno Fady a fait une communication sur les capacités d'adaptation du pin d'Alep au changement climatique et de sa place dans le sud de la France pour la filière bois au 21eme siècle.

Partie 3 : Douglas-fir ecology; International audience

Foresight studies are regularly conducted at sectoral or geographical scales, in order to help policy makers and economic actors to define their strategy of adaptation to climate change (CC). Some studies are rather “quick exercises”, in which a panel of experts is consulted to define the expected impacts of CC and to identify adaptation leviers for future policy. In other cases, a true foresight methodology is developed, leading to the building of scenarios based on : i) a systemic and participatory approach, ii) the definition of key variables, iii) the choice of assumptions and the coherent relations between these assumptions, the narrative description of scenarios. This participatory dimension of the approach may be relevant to better integrate the climate change challenge into future strategies chosen by decision makers. Such an exercise was conducted in the framework of the multidisciplinary INRA / LACCAVE research project (2013–2017) to consider the CC adaptation strategy that could be implemented in the French wine industry by 2050. This communication presents the outcomes and insights opened up by this prospective exercise, based on a new approach derived from the scenarios method, following two main steps : 1) The first step consists of a “classical”, topdown, expert-led prospective approach, including the selection of four possible adaptation scenarios ; it was presented at the OIV Congress in Bento Gonc¸alves in 2016. 2) The second step is based on a bottom-up participatory approach with regional and national stakeholders during six regional meetings. Each meeting brought together 60 to 100 actors invited to interact on four scenarios and on solutions that could be developed : the “Conservative scenario” driven by incremental changes ; the “Innovative scenario” driven by the development of a wide range of technical innovations ; the “Nomad scenario” focusing on the relocation of vineyards ; the “Liberal scenario” where “everything would be possible anywhere”. A national working group has been set up by INAO1 and FranceAgriMer2, inviting the main national wine organizations to analyze the information collected during the regional meetings. This working group aims at making proposals to design the future climate strategy of the sector, taking into account the inter-regional diversity of situations. The participants expressed common positions (perception of limited resilience of the wine industry, increasing need for innovation, opposition to the relocation of vineyards...), but regional specificities were also noted (for example : development of irrigation in the south of France or calls for new research on pest control in other French regions). The large majority of stakeholders wanted to favor the pathway to the innovative scenario, with several regional variations. This foresight exercise generated a greater stakeholder awareness of the CC issue, leading to the implementation of collective actions at different scales. Its findings will provide significant support to the wine industry in developing a national climate strategy, taking into account regional specificities.

International audience; According to climate projections, global warming is associated with increasing temperatures and dry spells in some parts of the world, especially the Mediterranean area. This climate change has already triggered increases in wildfire danger and fire season length in Southern Europe and is expected to amplify in the forthcoming decades. However, it is quite challenging for the scientific community to assess the intensity of these changes, because (i) the trend relies on the greenhouse gases (GHG) emission scenario and (ii) fire occurrence depends on multiple factors (including climate, but not only). A proper assessment of the trend in terms of fire occurrence and of uncertainties associated with this increasing trend, still lacks, especially for the French territory. Our study refines traditional approaches of fire risk projection under climate change on two aspects: (i) the impact of climate prediction uncertainties on the prediction of fire danger, and (ii) the translation of a danger index into a fire occurrence (per size classes).

National audience

International audience; The Mediterranean basin is a region of high biodiversity, marine and terrestrial, with important endemism. This diversity has faced long-lasting, strong and increasing human demographic pressure. The relatively more recent effects of climate change are well visible in the Mediterranean basin, with for example, heat wave and summer-drought related mortality on various species and ecosystems. The Mediterranean is then a model region for studying the consequences of climate change on biodiversity. Climate change, combined with land use change, may prove a particularly daunting adaptive challenge in the evolutionary, geomorphological and biogeographical context of the Mediterranean Basin. This semi-enclosed sea, its position and the succession of mountains and valleys over short distances, will limit range shift for both marine and terrestrial species. Millennia-old habitat destruction, fragmentation and abandonment of agriculture, urbanization, overharvesting and species introduction, will impact the evolutionary range and trajectories of marine and terrestrial species. We will discuss the potential of adaptation to climate change in Mediterranean ecosystems on the basis of studies on ecologically relevant terrestrial and marine species. After presenting the different modes of biological adaptation (acclimation and genetic adaptation), we will show how recent results, integrating genetics and ecology, allow to estimate the adaptive potential of these species. We will discuss the biological and ecological characteristics of these organisms which might favor or limit future adaptations, and the potential consequences on Mediterranean socio-ecosystems. We will consider terrestrial and marine ecosystems, such as forests and coralligenous habitats, as well as the interactions between land and sea. The social consequences, and the corresponding need to adapt management strategies, will also be taken into account.

Author Keywords:Pinus nigra Arn.; Tree-ring; Climate change; Dendroecology; Growth-climate response; Intraspecific variation; Provenances; International audience; In the Mediterranean region, the effects of climate change on tree growth have been more and more noticeable in recent decades. Pinus nigra is one of the most common mid-elevation pine in this region and one of the species most affected by increasing dryness. In Tunisia, in order to guide species selection for future reforestation of the Khroumirie Mountains, research studies are under way to improve knowledge of black pine ecology. The effects of interannual climate variations on radial growth were compared for 19 provenances of black pine in a 51-year-old common garden experiment in Souiniet (NW Tunisia, 492m) in a humid Mediterranean bioclimate. A significant positive correlation with April precipitation and a significant negative correlation with spring temperature were noted. A cool wet spring is beneficial to growth as it affects tree water balance at the onset of the growing season; in contrast, spring drought is responsible for low annual growth. Mild January–February temperatures have a positive influence on ring width as mild winters may foster photosynthesis and promote early resumption of cambial activity. Analysis of the pointer years showed that winter snow and hail are major factors limiting growth of black pine in the studied area. Despite overall similarities in ring width to climate relationships among provenances, differences observed attest to the interaction of the environment and genetic control of black pine diameter growth.

La région Nouvelle-Aquitaine est l’une des plus grandes régions agricoles en Europe. Elle abrite une agriculture très diversifiée avec de nombreuses productions emblématiques comme le vin et le cognac, le maïs et le blé ou encore les fruits, et un élevage de haute qualité. Le secteur agricole sera d’autant plus affecté par le changement climatique que la hausse des températures pourrait être plus importante dans le quart Sud Ouest de la France. Les ressources de base, à savoir le sol et l’eau, tout comme l’élevage et les cultures sont sensibles aux changements climatiques et sociétaux ; la recrudescence des risques sanitaires en est un contrecoup. En fonction des cultures et des productions animales considérées, les répercussions seront variées, quelquefois positives mais le plus souvent négatives, avec des constantes sur la précocité, le rendement, et la qualité des produits récoltés. Pour chacune de ces productions, il existe des adaptations possibles qui doivent être combinées pour maintenir le potentiel productif et qualitatif, tout en minimisant l’impact environnemental. Les mesures contribuant à la fois à réduire l’émission de gaz à effet de serre par le secteur agricole et à s’adapter aux changements irrémédiables du climat devront être favorisées. L’irrigation devra être questionnée et gérée en adéquation avec l’ensemble des usages de l’eau. Pour répondre aux enjeux auxquels doit faire face l’agriculture en Nouvelle-Aquitaine, il sera important de mobiliser tous les acteurs du monde agricole, des filières et des territoires, et de la recherche.

Article en open access; International audience; Purpose of Review Climate change affects populations of forest insect pests in a number of ways. We reviewed the most recent literature (2013-2017) on this subject including previous reviews on the topic. We provide a comprehensive discussion of the subject, with special attention to insect range expansion, insect abundance, impacts on forest ecosystems, and effects on forest insect communities. We considered forest insects according to their major guilds and biomes. Recent Findings Effects of climate change on forest insects are demonstrated for a number of species and guilds, although generalizations of results available so far are difficult because of species-specific responses to climate change. In addition, disentangling direct and indirect effects of climate change is complex due to the large number of variables affected. Modeling based on climate projections is useful when combined with mechanistic explanations. Summary Expansion of either the true range or the outbreak range is observed in several model species/groups of major insect guilds in boreal and temperate biomes. Mechanistic explanations are provided for a few species and are mainly based on increase in winter temperatures. In relation to insect abundance, climate change can either promote outbreaks or disrupt trophic interactions and decrease the severity of outbreaks. There is good evidence that some recent outbreaks of bark beetles and defoliating insects are influenced by climate change and are having a large impact on ecosystems as well as on communities of forest insects.

La réponse des arbres à l'augmentation des sécheresses liées au réchauffement climatique dépend de leur capacité d'adaptation, c’est-à-dire de la variation génétique et de l’héritabilité de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse. Dans le chapitre I, nous identifions des proxys facilement mesurables de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse en comparant la microdensité du bois d’individus morts et survivants après la sécheresse de 2003. Les variables les plus discriminantes sont les densités moyennes de segments de haute et basse densité, la proportion du segment de haute densité et le coefficient de variation du segment de haute densité. Les arbres survivants ont toujours une densité plus élevée et des profils généralement plus hétérogènes. Si ces traits sont suffisamment variables génétiquement et héritables, alors il est possible de sélectionner des arbres plus résistants à la sécheresse dans les populations d'amélioration et dans les peuplements forestiers destinés à être régénérées naturellement. Nos résultats suggèrent qu’une sélection naturelle directionnelle pour la densité du bois du douglas se produit dans des environnements plus ou moins limités en eau. Cette sélection agit dans des directions différentes selon les caractéristiques des pressions de sélections subies dans les régions étudiées. Dans le chapitre II, nous évaluons le potentiel d’adaptation à la sécheresse du douglas introduit en France. Ce potentiel d’adaptation dépend de la variation génétique et de l'héritabilité des caractères adaptatifs mis en évidence dans le chapitre I. Nous trouvons une grande variabilité des estimations d’héritabilité et d’AGCV entre variables, provenances, sites et, dans une faible mesure, entre cernes annuels. La plupart des variables possèdent des héritabilités élevées à assez élevées au moins pour certaines provenances dans certains sites. Certaines variables tendent à avoir des héritabilités et AGCV généralement plus élevées : ce sont plutôt des variables de la partie de faible densité du cerne. Certaines variables de résistance à la sécheresse possèdent à la fois une héritabilité et une AGCV élevées : ce sont de bons critères de sélection pour la résistance à la sécheresse en amélioration génétique ou en régénération naturelle. Les estimations différentes entre sites suggèrent que les estimations d’héritabilités augmentent avec le caractère favorable du milieu. Les estimations sont significativement différentes entre provenances, avec de forts effets d’interaction avec les sites. En revanche il y a peu ou pas de différences significatives entre cernes. Dans le chapitre III, nous avons tenu compte de la variation associée aux cernes de croissance pour étudier les relations entre les estimations annuelles de paramètres génétiques et des variables climatiques et édaphiques. Les estimations d'héritabilité et de variation génétique de la plupart des variables de microdensité sont corrélées significativement avec la plupart des variables environnementales testées. De rares variables n’ont montré aucune corrélation significative dans aucun cas. Les caractéristiques des relations significatives sont variables entre les caractères, les sites et les provenances. Les prédicteurs climatiques les plus importants sont la température, l'évapotranspiration, la réserve en eau du sol et le déficit en eau. Les précipitations affectent peu l´estimation des paramètres génétiques. De façon générale, meilleures sont les conditions de croissance, plus élevées sont les estimations. Toutes les composantes des essais expérimentaux modifient les estimations des paramètres génétiques. Certaines peuvent être fortement déterminées par le choix du matériel végétal et du site. D'autres, comme la variation climatique temporelle, sont moins contrôlées et peuvent affecter de façon plus ou moins aléatoire les estimations., Forest response to the drought increase associated to the climatic warming relies on tree adaptive potential, i.e. the genetic variation and the heritability of adaptive traits involved in resistance to drought. In the first chapter, we identify easy-to-measure proxies of adaptive traits for resistance to drought. We compare the wood microdensity of dead and surviving trees after the 2003 heat wave in France. The most discriminating variables are the mean density of high and low-density segments, high-density proportion and coefficient of variation of the low-density segment. The wood of the surviving trees is always denser and more heterogeneous. If these adaptive traits are variable and heritable, then it is possible to select for improved resistance to drought in the breeding population as well as in natural regeneration. Our results also suggest that directional selection is going on in more or less water-stressed environments. The direction is variable according to the nature of the selection pressure in the different regions. In the Chapter II, we estimate the evolutionary potential to drought of the introduced Douglas-fir in France. This evolutionary potential relies on the magnitude of the genetic variation and of the heritability of the adaptive traits found in the first chapter. The heritability and the genetic variation are highly variable between provenances, sites and, to a much lower extent, between annual rings. Most variables have moderate to high heritability estimates for at least some provenances in some sites. Some traits tend to have generally higher heritability and genetic variation estimates. These are mostly variables of the density part of the annual ring. The variables having at the same time relatively high estimates of heritability and genetic variation are good candidates for becoming efficient selection traits for resistance to drought in tree breeding as well as in natural regeneration. The significant between-site variation suggests that the heritability estimates increase with site quality. The estimates are also significantly different between provenances with a strong provenance × site interaction. Conversely there is little significant between annual-ring variation. The chapter II takes advantage of the annual-ring variation to study the relationships between the genetic parameter estimates and climatic and soil variables. The heritability and genetic variation estimates of most variables significantly relates with most tested environmental variables. Very few variables never correlates with any environmental variable. The significant relationships are very variable between traits, provenances and sites. The most important predictors are temperature, evapotranspiration, and soil water reserve and water deficit. Rainfall marginally influences the genetic parameter estimates. Generally, the better the growing conditions, the higher the estimates. All components of the experimental trials affect the genetic parameters estimates. Thus, the choice of the plant material and of the experimental site strongly determines the genetic parameter estimates. The uncontrolled climatic variation may randomly affect the estimates.

National audience

National audience

International audience

Since the industrial revolution, the Earth global ecosystem has shifted from the Holocene to the Anthropocene, in which human activities have become the main driver of climate and environmental change. Anthropogenic changes have led to dramatic climate alterations, losses of biodiversity, and interferences with the nitrogen and phosphorus cycles, and to significant stratospheric ozone depletion, ocean acidification, and modifications of freshwater and land- use.These human driven environmental changes have been shown to alter ecosystem functioning and services (e.g. species biomass production, diversity and composition). The simultaneous trends in emergence of infectious diseases have spurred many investigations into the effects of these changes on host-parasite interactions. We will review some evidence of the effects of global changes, especially in climate, biodiversity and biochemical cycles, on plant virus epidemiology, emergence and ecology.

Climate change is often expected to lead to an increase in wildfire danger. The Forest Fire Weather Index (FWI) and its subcomponents, like the Drought Code (DC), are widely used to forecast and project climatic fire danger. However, applications of such wildfire danger indices are subjected to different uncertainties. A first one is related to the ability of these indices to accurately predict empirical data of observed wildfires (“empirical uncertainty”); whereas a second lies in the projection of these indices, which is inherently affected by the spread among climatic input data available from different general and regional circulation models (“projection uncertainty”). It is crucial to take this aspect into account as uncertainties pile up in the modelling chains, what has seldom been done in the context of wildfires. Our study aims at exploring both types of uncertainties, and comparing their respective contributions to the global prediction. First, we analyse uncertainties related to the predictions of an empirical record of past fire observations (number of fire) over French Mediterranean area (Prométhée) using the FWI computed at an 8km resolution (using SAFRAN climatic input) for the historical period 1995-2015. We then investigate the uncertainty linked to climatic projections by projecting FWI and fire occurrence (based on the empirical relation calibrated under historical conditions) under two IPCC scenarios and using two GCM/RCM model combinations for the period 2005-2100. Predictions of fire occurrence under historical conditions reveal important bias both spatially and temporally, highlighting potential uncertainties in the global use of FWI to predict wildfire. FWI and fire occurrence projected under different RCP scenario also reveal an important spread. Ongoing work includes computation with additional models and the assessment of the relative weight of different uncertainty sources in the projection of wildfire risk.

Dans un contexte de changement climatique, l’observation de la phénologie présente le double intérêt d’être à la fois un indicateur puissant du changement en cours mais également un facteur majeur de l’adaptation. C’est pourquoi, aujourd’hui de nombreux praticiens observent l’apparition, dans le temps, des évènements biologiques chez les plantes ou les animaux. Cependant, force est de constater que l’observation réalisée à l’oeil nu, avec ou sans jumelle, limite l’exercice, à cause de son caractère chronophage, subjectif et ponctuel. C’est pourquoi, certains laboratoires se sont engagés dans une réflexion sur la prise de données de phénologie par caméra en situation isolée. L’objectif de cet article est de faire le point, à travers 3 retours d’expériences, sur l’utilisation de plusieurs types de matériels testés (Brinno, Wingscapes, Axis). Les principaux résultats de ces expériences montrent un gain incontestable dans la qualité des images obtenues et ce quelle que soit l’échelle de l’observation : organe, arbre ou peuplements. Toutefois, ces résultats restent tributaires de l’étanchéité des systèmes testés, de leur fixation ainsi que de la nécessité d’effectuer des essais préliminaires avant de lancer véritablement l’opération. Par ailleurs, pour pouvoir exploiter de manière automatique les images, il faut respecter un certain nombre de recommandations, notamment la pose d’un panneau de référence, la définition de la région d’intérêt ou le choix du logiciel de traitement des données. Enfin, ces essais réalisés en situation isolée des réseaux de communication et électriques, montrent également l’utilité de recourir à des équipements munis de fonctionnalités type Bluetooth et/ou raccordables à des panneaux solaires. Pour avancer sur ces 2 derniers points, des solutions techniques à moindre coût existent et pourraient être développées notamment dans le cadre du SOERE TEMPO.

Aim: Phenology is a key factor in explaining the distribution and diversity of current vineyards in France. This work has the objective to summarize the different studies developed in France to analyze grapevine phenology.Methods and results: Several topics are presented: a general description of all historical databases and observatory networks developed in France during the last 70 years; an overview of the different models developed to calculate the main phenological stages; an analysis of the main results obtained using these models in the context of studies of climate change impacts on viticulture in France; and finally a general discussion about the main strategies to adapt the phenological cycle to future climate conditions.Conclusion: This review emphasizes that even if phenology is not the only trait to be considered for adapting grapevine to climate change, it plays a major role in the distribution of the current variety x vineyard associations.Significance and impact of the study: It is therefore critical to continue to study phenology in order to better understand its physiological and genetic basis and to define the best strategies to adapt to future climatic conditions.

The CO2 fertilization effect is a major source of uncertainty in crop models for future yield forecasts, but coordinated efforts to determine the mechanisms of this uncertainty have been lacking. Here, we studied causes of uncertainty among 16 crop models in predicting rice yield in response to elevated [CO2] (E-[CO2]) by comparison to free-air CO2 enrichment (FACE) and chamber experiments. The model ensemble reproduced the experimental results well. However, yield prediction in response to E-[CO2] varied significantly among the rice models. The variation was not random: models that overestimated at one experiment simulated greater yield enhancements at the others. The variation was not associated with model structure or magnitude of photosynthetic response to E-[CO2] but was significantly associated with the predictions of leaf area. This suggests that modelled secondary effects of E-[CO2] on morphological development, primarily leaf area, are the sources of model uncertainty. Rice morphological development is conservative to carbon acquisition. Uncertainty will be reduced by incorporating this conservative nature of the morphological response to E-[CO2] into the models. Nitrogen levels, particularly under limited situations, make the prediction more uncertain. Improving models to account for [CO2] × N interactions is necessary to better evaluate management practices under climate change.

National audience

International audience

National audience; The objective of the DYNAWOOD project is to create a Studium Research Consortium for working on the dynamics of wood formation and the adaptation of forest trees to climate variation

Background: Local adaptation is a key driver of phenotypic and genetic divergence at loci responsible for adaptive traits variations in forest tree populations. Its experimental assessment requires rigorous sampling strategies such as those involving population pairs replicated across broad spatial scales. Methods: A hierarchical Bayesian model of selection (HBM) that explicitly considers both the replication of the environmental contrast and the hierarchical genetic structure among replicated study sites is introduced. Its power was assessed through simulations and compared to classical 'within-site' approaches (FDIST, BAYESCAN) and a simplified, within-site, version of the model introduced here (SBM). Results: HBM demonstrates that hierarchical approaches are very powerful to detect replicated patterns of adaptive divergence with low false-discovery (FDR) and false-non-discovery (FNR) rates compared to the analysis of different sites separately through within-site approaches. The hypothesis of local adaptation to altitude was further addressed by analyzing replicated Abies alba population pairs (low and high elevations) across the species' southern distribution range, where the effects of climatic selection are expected to be the strongest. For comparison, a single population pair from the closely related species A. cephalonica was also analyzed. The hierarchical model did not detect any pattern of adaptive divergence to altitude replicated in the different study sites. Instead, idiosyncratic patterns of local adaptation among sites were detected by within-site approaches. Conclusion: Hierarchical approaches may miss idiosyncratic patterns of adaptation among sites, and we strongly recommend the use of both hierarchical (multi-site) and classical (within-site) approaches when addressing the question of adaptation across broad spatial scales.

International audience

National audience

Les espèces fourragères font l’objet de programmes de sélection depuis plusieurs décennies afin d’offrir des semences de haute valeur agronomique pour la création de prairies temporaires. La diversité de ces espèces présente dans les prairies naturelles a fourni le matériel génétique qui a permis d’initier les premiers programmes d’amélioration puis d’enrichir régulièrement les pools de sélection. Pour cela, des campagnes de collecte de diversité naturelle ont été entreprises sur de vastes territoires. Nous esquissons la distribution spatiale de cette diversité à trois échelles géographiques (locale, régionale et continentale) et nous indiquons comment les collections des centres de ressources génétiques peuvent être exploitées pour contribuer aux nouveaux enjeux agro-environnementaux auxquels doivent faire face les prairies naturelles et semées., Forage grasses have been bred for several decades to create high performance cultivars to seed temporary meadows. The natural diversity existing for these species in natural meadows has provided the genetic material to start the first breeding programs and afterwards to reintroduce original diversity in breeding pools. Collection campaigns have hence been carried out to sample the natural diversity of forage grasses over wide territories. The spatial distribution of this natural diversity is outlined at three spatial scales (local, regional and continental). We suggest ways to use genebank collections in order to contribute to the next agro-environmental challenges that grasslands will have to face.

National audience

En région méditerranéenne, l’exploitation des sols pour l’agriculture nécessite un recours à l’irrigation pour de nombreux systèmes de culture afin de pallier au fort déficit hydrique typique de la zone. Dans les projections climatiques, celle-ci devrait être un hot-spot de changement qui laisse préfigurer des difficultés d’approvisionnement en eaux du fait d’une variabilité accrue des régimes pluviométriques et de l’augmentation de la demande évaporatoire. Une telle situation pourrait conduire à une diminution des ressources avec une baisse conjuguées des débits des rivières et de la recharge des nappes. En s’appuyant sur l’exemple de la région Provence-Alpes-Côte-d’Azur, on cherchera à illustrer le devenir des ressources hydriques dans le futur. Les principales caractéristiques hydrauliques de la région seront présentées avec notamment le système Durancien, les transferts d’eaux via les canaux et les nappes. Des interactions existent entre ces compartiments notamment grâce à l’irrigation. L’irrigation gravitaire traditionnelle en Provence depuis plusieurs siècles concerne surtout l’Ouest de la région avec les canaux gravitaires utilisant essentiellement la Durance. Si les territoires irrigués par le Canal de Provence sont à l’abri des arrêtés « sécheresse » le changement climatique peut laisser craindre une diminution des ressources hydriques pour l’agriculture irriguée. L’importance de sols et de leurs fonctions de stockage et de restitution de l’eau seront rappelées. Le pilotage tensiométrique de l’irrigation, l’irrigation au goutte à goutte seront évoqués comme outils d’économie d’eau. Le projet R2D2 était plus particulièrement consacré au système Durancien avec une analyse des tensions sur l’eau à l’horizon 2050. Celle-ci montre notamment qu’une modification de la répartition de l’eau au cours de l’année engendrera des tensions entre les différents usages (tourismes, énergie, urbain et agricole). Une étude plus détaillée a été menée sur l’aquifère de la CRAU dont la recharge est dépendante de l’irrigation gravitaire. Ainsi, le principal facteur déterminant le niveau piézométrique de l’aquifère résidera dans les dotations d’eau de la Durance, qui, si elles doivent diminuer significativement, pourraient conduire à une réduction significative du volume d’eau dans la nappe. Une mise en perspectives du contexte PACA au niveau méditerranéen conclura la présentation. Le système Alpin/Durancien devrait atténuer les impacts qu’on pressent plus important dans d’autres régions de la zone méditerranéenne.

International audience

National audience; L’adaptation génétique, moteur de l’évolution, permet aux arbres de s’accommoder des modifications de leur environnement. Depuis le début des années 2000, des dépérissements forestiers massifs ont été observés dans toutes les régions du monde. Le stress hydrique qui a accompagné des canicules et des sécheresses plus intenses et plus fréquentes a entrainé des hécatombes d’arbres. Pour qu’une espèce puisse s’adapter, il faut que les individus favorisés survivent, se reproduisent et que l’avantage sélectif soit transmis à leurs descendants. Or le changement climatique est rapide et les arbres sont des organismes qui atteignent tardivement la maturité sexuelle : une course de vitesse s’engage entre l’évolution et le changement climatique. La recherche forestière tente de comprendre les causes des dépérissements et d’identifier les mécanismes physiologiques de la réponse aux stress climatiques, d’estimer le déterminisme génétique des caractères de résistance et de favoriser et accélérer les croisements entre individus adaptés.

National audience

International audience

Le projet climagie a réuni durant quatre années une trentaine de chercheurs autour de la question de l’amélioration des prairies semées, tant pour leur composition génétique que pour leur utilisation. La base de ce travail fut l’approfondissement des connaissances sur les réactions des plantes aux fortes températures et aux sécheresses intenses qui caractériseront le climat des décennies à venir. De nouvelles lois de réponse ont été établies et la variabilité génétique de leurs paramètres a été évaluée chez différentes espèces de graminées et légumineuses. Les bases génétiques et écophysiologiques de la dynamique des mélanges ont été précisées, et tout particulièrement le rôle de la diversité intra-spécifique. Les programmes conjoints entre la recherche Inra et les acteurs de terrains ont permis de cerner les objectifs d’amélioration. Des perspectives renouvelées sur les caractères de résistance à la sécheresse d’une part et sur de nouveaux schémas de sélection dédiés à des cultures en mélanges d’autre part ont été définies., During four years, the climagie project brought together thirty researchers on the question of improving sown grasslands in terms of genetic composition and management. Such a work was based on increasing and sharing knowledge about the plant’s responses to severe drought and heat, which will be more frequent in the near future. New response functions were established and the genetic variability of their parameters was investigated in various species of legumes and grasses. Studies brought new insights into the genetic and ecophysiological basis of the dynamics of mixtures, especially as far as intra-specific diversity was concerned. The joined actions between INRA and stakeholders helped focusing research on needs of breeding and/or genetic resources management. On the one hand, new prospects on drought resistance traits were reported, and on the other, new breeding schemes dedicated to mixtures were defined.

De 2011 à 2015, six équipes appartenant à quatre départements de recherche de l’Inra (Biologie et amélioration des plantes, Environnement et agronomie, Ecologie des forêts, prairies et milieux aquatiques, Sciences pour l’action et le développement), associant plus de 20 chercheurs et 10 étudiants en thèse et en master, se sont attachées à améliorer nos connaissances sur l’impact du changement climatique sur la productivité (son niveau, sa régularité, sa qualité) des prairies semées. Cette opération d’envergure a été rendue possible par le soutien du métaprogramme Inra Adaptation au changement climatique de l’agriculture et de la forêt (ACCAF). Les prairies semées sont en effet une des clefs des systèmes de productions agricoles permettant de sécuriser l’approvisionnement des élevages en fourrage, améliorer les performances écologiques de l’agrosystème à l’échelle de l’exploitation et du territoire en contribuant à la séquestration du carbone atmosphérique dans le sol. Pour cela, la diversité semée est au coeur du renouvellement de l’approche agronomique. Il s’agit ainsi d’intensifier écologiquement la production fourragère de la prairie. Le projet dont les interventions retranscrites dans ce livre témoignent, avait pour but d’identifier les caractères génétiquement variables et susceptibles d’être sélectionnés pour élaborer de nouvelles variétés de plantes fourragères adaptées aux contraintes de température et de sécheresse plus fortes projetées par les climatologues. Il avait aussi pour ambition d’intégrer ces caractères dans une vision dynamique de la prairie, qui, au cours des trois à six années de son exploitation, subit des conditions climatiques diverses et évolue dans sa composition génétique. Ces objectifs ont conduit à accélérer la mise au point de nouveaux outils de mesure et d’analyse de données. Ils ont aussi renforcé notre capacité à concevoir et valider de nouveaux outils informatiques de simulation de dynamique de peuplements complexes mettant en synergie trois équipes de modélisation « individu-centré » à Grignon, Clermont-Ferrand et Lusignan. Enfin, ce projet a exploré la pratique de la conservation et de la valorisation des ressources génétiques in situ et ex situ, en association avec les obtenteurs industriels d’une part et les réseaux d’agriculteurs d’autre part. C’est à ce jour la synthèse la plus complète de ce qui s’est réalisé de plus récent dans le domaine des prairies semées à l’Inra. Avec le soutien du programme ACCAF de l’Inra, de la fondation Xavier Bernard, de la Région Poitou-Charentes, les réalisations détaillées dans ce livre à l’issue du projet Climagie sont ainsi mises à la disposition de tous les acteurs intéressés par ce composant essentiel de l’agriculture française qu’est la prairie semée.

La plupart des peuplements d’arbres forestiers se distribuent et se structurent le long de gradients latitudinaux et longitudinaux et, pour certaines espèces, le long de gradients altitudinaux. Cette distribution altitudinale est associée à des variations environnementales de deux grands types : des facteurs qui ne sont pas spécifiquement liés à l’altitude, comme par exemple l’humidité, la fertilité des sols ou la force du vent, et des facteurs physiquement liés à l’altitude, comme la pression atmosphérique, la température de l’air, les radiations solaires et la quantité d’UV reçue (irradiance). De tous les facteurs liés physiquement à l’altitude, la température est celui qui varie le plus fortement et le plus systématiquement : elle diminue de 5,5°C pour chaque kilomètre d’altitude, soit 800 fois plus rapidement qu’avec la latitude. A ces fortes variations environnementales correspondent des pressions de sélection divergentes favorisant l’apparition de phénotypes et de groupes d’arbres différemment adaptés en fonction de l’altitude. L’adaptation génétique est, avec la plasticité phénotypique et la migration, l’un des trois mécanismes d’adaptation qui permettent aux populations de s’harmoniser vis-à-vis des variations de leur environnement (Aitken et al. 2008). L’adaptation génétique peut conduire une population distribuée le long d’un gradient altitudinal à se différencier en plusieurs groupes d’arbres adaptés localement, sous l’effet de pressions de sélection divergentes. Ces groupes d’arbres tendent à se différencier phénotypiquement et génétiquement, développant des différences de fréquences alléliques pour les alléles codant pour les caractères soumis à sélection. Selon le concept d’adaptation locale, une population présente dans son environnement d’origine une fitness moyenne plus grande que si elle se trouvait dans un autre environnement (Kawecki et Ebert 2004) : selon ce concept, si deux populations sont transplantées respectivement de leur environnement d’origine vers l’environnement de l’autre population, chaque population possède dans son environnement d’origine une fitness moyenne plus élevée que l’autre. Graal contribue à l’étude des mécanismes de l’adaptation locale des organismes et à l’estimation de leur potentiel d’adaptation aux variations du climat et en particulier au changement climatique. A long terme, il vise à mesurer les parts respectives de la plasticité (comme mesure de la réponse individuelle - court terme) et de l’adaptation génétique (comme mesure de la réponse génétique au niveau des populations – plus long terme) dans l’expression des caractères adaptatifs. Mis en œuvre dans le cas particulier des arbres forestiers, il a également pour objectif de déterminer si ce potentiel d’adaptation, s’il existe, peut-être mobilisé par les gestionnaires pour atténuer les éventuels effets négatifs des changements climatiques. Les espèces modèles du projet sont deux espèces forestières représentatives, pour le sapin, de l’étage montagnard et pour le mélèze, de l’étage subalpin. L’approche développée consiste à mettre en place sur plusieurs gradients altitudinaux un réseau de dispositifs d’observation à court, moyen et long terme, basé sur des observations in-situ (sur arbres adultes en place) et surtout ex-situ, sur des dispositifs de transplantation réciproque d’arbres issus de différents niveaux altitudinaux. Il a également pour objectif d’évaluer le cadre méthodologique utilisé pour les espèces du projet et de généraliser à d’autres espèces.

La biodiversification des systèmes fourragers permettrait d’améliorer la capacité d’adaptation au changement climatique des systèmes d’élevage. Trois outils sont présentés pour gérer la diversité à l’échelle du système, de la parcelle et des plantes (resp. le Rami Fourrager®, Capflor® et la Maison de la Semence®). Ce travail montre que l’opérationnalisation, qui engage des apprentissages chez les éleveurs et les chercheurs, ne va pas de soi. Elle doit être internalisée à la démarche de recherche car elle est un moyen d’exploration du réel., Biodiversification of forage systems is seen by researchers as a way to improve the adaptability to climate change of animal farming systems. Three tools are presented to operationalize this principle for managing diversity at the system, the plot and the plant levels (Rami Fourrager®, Capflor® and Maison de la Semence®, resp.). This work shows that operationalization commites both farmers and researchers in a learning process is not that easy to implement. It has to be part of the research process as it is a mean to investigate the real world.

GIP ECOFOR; National audience

L’adaptation de populations de plusieurs espèces fourragères communes (fétuque élevée, dactyle, luzerne cultivée) à des zones du pourtour méditerranéen offre des ressources génétiques intéressantes pour l’adaptation de ces espèces au changement climatique à venir dans les zones du sud-ouest de l’Europe. Ces populations méditerranéennes se caractérisent par une croissance hivernale plus active, une meilleure résistance au déficit hydrique estival, et éventuellement par une dormance estivale (graminées) partielle comparativement aux variétés tempérées actuellement utilisées. L’objectif de la présente étude est de tester l’hypothèse selon laquelle le mélange de variétés de types tempéré et méditerranéen, en végétation fourragère mono- ou bi-spécifique, permet effectivement une meilleure productivité et/ou stabilité dans l’année, et une meilleure résilience sur plusieurs années. Un essai a été conduit au champ à Lusignan (France) et à Vaiamonte (Portugal). Les cultures d’espèce et de variété en pur confirment le comportement déjà connu des variétés méditerranéennes et mettent en évidence le différentiel positif plus marqué en faveur des variétés méditerranéennes lorsque la température hivernale est douce. La surproductivité des mélanges de variétés n’est pas observée dans le cas de mélanges monospécifiques, mais apparait en revanche dans le cas de mélanges bispécifique luzerne-graminée. De plus, dans tous les cas de mélange, une meilleure stabilité du rendement est observée entre les différentes récoltes de l’année., The adaptation of several perennial forage species (Tall fescue, Perennial ryegrass, Cocksfoot, Alfalfa) to Mediterranean conditions offers genetic resources for further breeding those species in order to adapt them to the projected climate in the South Western of Europe. Such populations exhibit a more active winter production, a better summer drought resistance, and sometimes a partial summer dormancy when compared to currently used temperate cultivars. The objective of this study is to test whether the mixture of varieties both in pure or mixed species, allow for a higher annual productivity and/or yield stability, and a higher resilience over several successive years. A trial was followed in the field in Lusignan (France) and Vaiamonte (Portugal). The crop in pure stands of species and varieties confirm the well-established pattern in Mediterranean populations, which produce more under winter conditions as long as temperatures stay mild. There is no overproduction of mixtures of varieties when grown in pure stands, but mixing varieties improves the mixed species stands’ productivity (alfalfa / grass). Furthermore, all kinds of mixtures exhibit a higher yield stability between the different cuts of each year.