Agroforesterie et développement durable

5.6Le climat dans les zones limitrophes aux haies brise-vent et les effets sur la croissance des cultures

La température de l’air à la surface du sol est généralement plus élevée dans la zone d’accalmie (faible vent) que dans la zone sans protection. Cette zone d’accalmie persiste sur une longueur pouvant aller jusqu’à 10 fois la hauteur de la haie (figure 17). Au-delà de cette zone, la température de l’air à la surface du sol est plus faible durant le jour parce que les transferts de chaleur sont plus opérants que dans la zone d’accalmie (figure 17). De ce fait, les rendements des cultures sont supérieurs dans la zone d’accalmie parce que le nombre de degrés-jours de croissance est supérieur à celui de la zone non protégée, ce qui augmente les taux photosynthétiques (synthèse des glucides) (figure 18) en affectant l’activité des enzymes impliqués dans les réactions chimiques de la photosynthèse. Enfin, puisque les mouvements de l’air et les transferts de chaleur sont moins opérants dans la zone d’accalmie, les taux d’évaporation de l’eau du sol sont plus faibles. Cela a pour effet d’augmenter la disponibilité de l’eau pour les cultures et l’efficacité des traitements d’irrigation, le cas échéant.

Figure 17. Différence de température de l’air entre la température derrière la haie brise-vent et celle dans la zone sans protection.

Source : Adapté de McNaugthon (1988).

Figure 18. Réaction simplifiée de la photosynthèse, donnant des glucides (CH₂O) et de l’oxygène (O₂).

Source : Gracieuseté de Terry Tollefson (feu), Université de la Saskatchewan.

Au contraire, lors de nuits calmes, les zones protégées du vent peuvent être plus fraîches que les zones sans protection, puisque les sols irradient leur chaleur vers l’atmosphère, mais la zone d’accalmie n’est pas régénérée en énergie thermique par les écoulements turbulents de l’air comme dans les zones sans protection. Ainsi, étant donné les plus faibles températures au cours de la nuit, il y a une diminution de la respiration végétale (ex. maintenance des cellules et des tissus pour leur fonctionnement, figure 19), ce qui se solde par une productivité primaire nette plus élevée (c’est-à-dire davantage d’énergie sous forme de glucides stockée).

Figure 19. Réaction simplifiée de la respiration végétale. Remarquez qu’il s’agit de la réaction inverse de la photosynthèse. La différence entre le taux de formation des glucides (photosynthèse) et celui de la respiration des glucides donne la productivité primaire nette.

Source : Gracieuseté de Terry Tollefson (feu), Université de la Saskatchewan.

La plupart des études de l’effet des haies brise-vent sur les cultures suggèrent que la productivité primaire nette (ou le rendement) est supérieure dans la zone d’accalmie que dans la zone sans protection. Sur plus de cent études répertoriées, seulement trois ont suggéré des baisses de rendement (tableau 3).

Dans l’ensemble, la hausse du rendement des cultures est associée à l’une ou à plusieurs de ces raisons : 1) la diminution de l’érosion par le vent, 2) l’amélioration du microclimat (zone d’accalmie), 3) la hausse de la disponibilité en eau (rétention de la neige) et 4) la réduction des dommages directs des cultures par les vents forts.

Cependant, il y a encore quelques questions qui restent à élucider pour bien comprendre les bienfaits complets des haies brise-vent sur les cultures. Notamment, il faudrait élucider les questions liées à la compétition pour les ressources (lumière, eau, nutriments, espace) entre les arbres et les arbustes de la haie et l’espèce ou les espèces végétales cultivées. On sait que le niveau de compétition pour les ressources engendrée par les arbres de la haie est différent d’une culture à l’autre. Par exemple, l’avoine est moins sensible à la compétition dans la zone limitrophe à la haie que le blé d’hiver (figure 20). De plus, le rendement de l’avoine dans cette même zone est moins affecté négativement par la haie de mélèze de Sibérie que par la haie de caragana arborescent (figure 21). Dans ces deux cas, on soupçonne que la compétition pour l’eau est le facteur le plus limitant pour les cultures parce qu’il s’agit d’études menées dans les prairies canadiennes où les sols sont généralement riches, mais où l’eau n’est pas abondante (climat semi-aride froid). Les facteurs les plus limitants pour la croissance des cultures pourraient être différents dans une région caractérisée par des sols et un climat divergents.

Figure 20. Diminution du rendement de cultures de blé d’hiver et d’avoine exprimée par le ratio des croissances entre la zone sans protection et la zone protégée par une haie brise-vent. Une valeur de 1 signifie qu’il n’y a aucune différence entre les deux zones, alors qu’une valeur de 0,4 signifie un retard de 60 % des rendements de la zone sans protection par rapport à la zone protégée.

Source : Adapté de Kort (1988).

Figure 21. Rendement de cultures d’avoine adjacentes à des haies brise-vent constituées de mélèzes de Sibérie et des haies constituées de caraganas arborescents.

Source : Adapté de Kort (1988).

Également, on propose que les haies brise-vent n’occupent pas plus de 5 % de la superficie totale du terrain, au risque d’obtenir une plus petite récolte si on consacre plus d’espace aux haies. Encore peu d’études ont été menées à ce propos et il faudrait réussir à mieux chiffrer les impacts de la surface occupée par les haies brise-vent sur le rendement total des terres. Par exemple, le saule ou l’érable du Manitoba ont tendance à s’étendre beaucoup, ce qui réduit l’espace affecté à la production agricole. Au début du déploiement des haies dans les années 30 et 40, les haies étaient également construites en plusieurs rangées. Elles étaient trop larges. Aujourd’hui, les haies qui visent à réduire le vent dans les champs agricoles sont majoritairement constituées d’une seule rangée d’arbres. Elles sont efficaces pour briser le vent, mais elles n’apportent pas d’autres bénéfices, alors que c’est le cas avec les bandes riveraines (voir plus loin).