Zea mays

07.05.2025 | 13h34 (UTC-3)

Le maïs (Zea mays), l'une des cultures agricoles les plus importantes au monde, appartient à la famille des Poacées et se distingue par sa polyvalence, sa valeur nutritionnelle et ses applications industrielles.

Avec une production mondiale d’environ 1,2 milliard de tonnes en 2024 (FAO), le maïs est essentiel à la sécurité alimentaire, servant d’alimentation humaine, d’alimentation animale et de matière première pour des industries telles que l’éthanol et le pétrole.

Adaptable aux climats tropicaux et tempérés, à des altitudes de 0 à 3.800 XNUMX mètres, c'est une culture stratégique pour les pays en développement.

Taxonomie et morphologie

Zea mays C'est une plante herbacée annuelle à tige dressée (1,5–3 m), feuilles lancéolées alternes et système racinaire composé de racines primaires et adventives. L'inflorescence mâle (panicule), située à l'apex, produit du pollen anémophile, tandis que l'inflorescence femelle (mazorca) se forme à l'aisselle des feuilles, avec des stigmates filiformes capturant le pollen.

Les grains varient en composition et en couleur, influençant leurs utilisations :

Maïs harinois (Zea mays amylaceus): endosperme farineux, idéal pour les farines.

Maïs dur (Zea mays indurata): endosperme vitreux, utilisé dans l'alimentation animale et l'éthanol.

Maïs doux (Zea mays saccharata): teneur élevée en sucre, pour consommation fraîche.

Les grains violets contiennent des anthocyanes avec une capacité antioxydante de 300 à 500 µmol Trolox/g (Silva et al., 2023).

Biologie

Zea mays C'est une grande herbe annuelle, à tige unique et solide, pouvant atteindre jusqu'à 3 mètres de hauteur. Ses feuilles sont linéaires, disposées en alternance, et le système racinaire, majoritairement peu profond, est composé de racines primaires, séminales et adventives, qui assurent l'absorption des nutriments et de l'eau. En tant que plante C4, elle utilise la voie Hatch-Slack pour la fixation du carbone, offrant une efficacité photosynthétique élevée dans les climats chauds et secs.

Le maïs est monoïque, avec des fleurs mâles (panicule) à l'apex de la tige et des fleurs femelles (mazorca) à l'aisselle des feuilles. La panicule produit jusqu'à 10 millions de grains de pollen par plante, libérés en continu pendant environ une semaine, avec un diamètre de 94 à 103 µm et une viabilité allant jusqu'à 2 heures, qui peut être prolongée en cas d'humidité élevée (Agence canadienne d'inspection des aliments).

La pollinisation est principalement anémophile, avec un taux d'autopollinisation d'environ 5 %, influencé par la taille de la panicule et les conditions environnementales. La dispersion du pollen se produit jusqu'à 30 mètres, mais peut atteindre des centaines de mètres avec des vents horizontaux.

Les mazorcas, protégées par des bractées (pailles), contiennent 4 à 30 rangées d'ovules, chacune ayant le potentiel de développer 300 à 1.000 30,5 grains, selon le cultivar et les conditions environnementales. Les stigmates (soies) poussent jusqu'à 3 cm, émergeant de la base vers l'apex en 5 à XNUMX jours, avec des trichomes qui aident à la capture du pollen. La synchronisation entre la libération du pollen et l'émergence des soies est cruciale pour une nouaison élevée des grains, mais des stress tels que la sécheresse peuvent augmenter l'intervalle anthèse-soies, réduisant ainsi la productivité.

L'embryogenèse se déroule en trois phases :

Proembryon : 12 à 24 cellules formées dans les 100 heures suivant la fécondation, la cellule basale formant le suspenseur et la cellule apicale générant 9 à 18 cellules denses.

Formation de l'axe embryonnaire : les méristèmes et l'axe embryonnaire se développent jusqu'à environ 13 jours, avec l'embryon coléoptilaire à 14-15 jours.

Maturation : accumulation de produits de réserve, l'embryon atteignant environ 50 mg de poids frais en 30 à 40 jours.

Le fruit est un caryopse, composé d'embryon, d'endosperme (80%) et de paroi du fruit. Le remplissage des grains dure environ 8 semaines, passant par des étapes telles que la cloque (10 à 14 jours après la fécondation), le lait, la pâte et la maturité physiologique (55 à 65 jours après la levée des graines), marquée par la formation de la couche noire.

Le maïs peut s'hybrider avec les téosintes (Zea mays ssp. mexicana et parviglumis), formant des hybrides fertiles, mais cela n'est pas pertinent dans les régions sans téosintes, comme le Brésil. Croisements expérimentaux avec Tripsacum ou Coix lacryma-jobi sont possibles dans des conditions contrôlées, mais donnent lieu à des hybrides stériles ou nécessitent le sauvetage d'embryons.

La croissance du maïs est divisée en stades végétatifs et reproductifs, décrits par l'échelle BBCH :

Germination (BBCH 00–09) : commence par l'absorption d'eau (~30 % du poids de la graine), avec l'émergence de la radicule et du coléoptile. Nécessite des températures du sol ≥15°C ; en dessous de 10°C, la croissance est inhibée.

Développement des feuilles (BBCH 10–19) : Les feuilles émergent séquentiellement, avec 18 à 22 feuilles au total. Le point de croissance reste souterrain jusqu'au stade de la 5ème feuille, tolérant des gelées jusqu'à -3°C.

Allongement de la tige (BBCH 30–39) : croissance rapide de la tige et formation de racines nodales. Forte demande en azote et en eau ; un stress hydrique de ≥ 4 jours réduit la productivité.

Émergence de l'inflorescence (BBCH 50–59) : la panicule émerge et les pousses de mazorca se développent. Les racines atteignent environ 1,8 m de profondeur.

Floraison (BBCH 60–69) : libération du pollen et émergence des soies. Le stress hydrique peut réduire les rendements jusqu’à 50 % ; les températures > 32°C inhibent le pollen.

Développement des fruits (BBCH 70–79) : les grains passent par les stades de cloque, de lait et de pâte, nécessitant 70 à 80 % d'humidité du sol. Températures idéales de 20 à 22 °C.

Maturation (BBCH 80–89) : les grains atteignent la maturité physiologique (50–55 jours pour les hybrides précoces), avec une teneur en humidité de 30–38 % et la formation de la couche noire.

Sénescence (BBCH 90–99) : la plante se dessèche, produisant environ 1,5 t de paille par tonne de grain.

physiologie du maïs

Photosynthèse: En tant que plante C4, le maïs utilise la voie Hatch-Slack, fixant le CO2 en oxaloacétate dans les cellules du mésophylle avant de le transférer aux cellules de la gaine du faisceau pour le cycle de Calvin. Cela permet une grande efficacité de l'eau et une tolérance aux températures élevées.

Relations avec l'eau : forte demande en eau, notamment aux stades végétatif et de floraison. Le système racinaire peu profond rend le maïs sensible à la sécheresse, en particulier pendant la levée des soies, ce qui peut compromettre la formation des grains.

Absorption des nutriments : nécessite des niveaux élevés d’azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K). Le NO est essentiel au développement des feuilles et à la photosynthèse, tandis que le P soutient la croissance des racines. Les micronutriments tels que le zinc et le fer sont essentiels aux fonctions enzymatiques.

Réponse en température : croissance optimale entre 18 et 32 °C. Les températures > 35 °C provoquent un stress thermique, réduisant la viabilité du pollen et le remplissage des grains. Le gel endommage les semis, nécessitant une replantation si le point de croissance est affecté.

Exigences en matière de lumière : plante de plein soleil, nécessitant 6 à 8 heures de soleil direct par jour. Tolérance limitée à l'ombre, avec une productivité réduite dans des conditions de faible luminosité.

Réponse aux stress environnementaux

Sécher: réduit la croissance, retarde le développement et diminue les rendements, notamment pendant la floraison et le remplissage des grains.

Stress thermique : les températures > 35°C inhibent la production de pollen et réduisent la formation des grains, raccourcissant ainsi la période de remplissage.

Carence en azote : provoque une chlorose, un retard de croissance et une productivité moindre, affectant l'efficacité photosynthétique.

Ravageurs et maladies : sensible aux insectes et aux agents pathogènes, qui ont un impact sur les processus physiologiques et le rendement.

Santé des plantes

Le maïs est confronté à des maladies telles que :

Rouille tropicale (Puccinia polysora): lésions foliaires jaunâtres.

Tache blanche (Pantoea ananatis): taches blanches sur les feuilles.

Pourriture de la tige (Fusarium spp.): pourriture de la tige.

Virus des rayures : chlorose et nécrose.

En ce qui concerne les nuisibles, on peut citer :

Foreur de la canne à sucre (Diatraée saccharalis): endommage la tige, réduit les composants du rendement et peut entraîner la mort de la plante. Gestion : Maïs Bt, traitement des semences, contrôle des œufs et des petites larves avec des insecticides.

Foreur du cou (Elasmopalpus lignosellus): réduit la productivité jusqu'à 70 %, provoque un « cœur mort ». Gestion : traitement des semences avec des insecticides systémiques, augmentation de l'irrigation pour réduire la population.

Cicadelle du maïs (Dalbulus maidis): transmet le retard de croissance, réduit l'absorption des nutriments. Gestion : rotation des cultures, éliminer les repousses de maïs, semences traitées, éviter les semis tardifs

Ver de l'épi du maïs (Helicoverpa zea): se nourrit de céréales, réduit la productivité, prédisposant aux agents pathogènes. Gestion : maïs Bt, appâts toxiques, lâcher de Trichogramma spp.

chenille légionnaire d'automne (Spodoptera frugiperda): réduit la productivité de >50%, attaque les feuilles, la cartouche, peut sectionner les plantes. Gestion : maïs Bt, traitement des semences avec des insecticides systémiques, application sélective en post-levée

Ver de blé (Pseudaletia séquax): consomme les feuilles, affecte la photosynthèse, tolérant au Bt > 0,8 cm. Gestion : dessiccation de la couverture 3 semaines avant, insecticides avant semis, pyréthrinoïdes.

Chenille de l'Ancien Monde (Helicoverpa armigera): attaque les feuilles, les stigmates et les grains, comme H. zea. Gestion : maïs Bt, traitement des semences, dissémination de Trichogramma spp.

oxyure (Agrotis ipsilon): coupe les semis à la base, réduit la population végétale, provoque un « cœur mort ». Gestion : traitement des semences, application d'insecticides granulaires au semis, appâts toxiques.

Oxyure (Diabrotica speciosa): réduit le système racinaire, provoque un « col de cygne », affecte le rendement. Gestion : application d'insecticides granulaires au semis, pulvérisation au sol, lutte biologique insuffisante.

Punaise brune (héros euchiste): provoque des feuilles déformées, réduit la productivité, affecte la croissance. Gestion : lutte dans le soja, traitement des semences, insecticides de pré- et post-levée.

Punaises (Dichelops furcatus, Dichelops melacanthus): endommagent le méristème, provoquent des feuilles déformées et réduisent la productivité. Gestion : lutte dans le soja pour prévenir la migration, traitement des semences, insecticides de pré- et post-levée.

Puceron du maïs (Rhopalosiphum maidis): provoque la formation de fumagine, réduit la photosynthèse, transmet le virus de la mosaïque. Gestion : traitement des semences avec des insecticides systémiques, contrôle si > 50 % des plantes avec > 100 pucerons.

Certaines des mauvaises herbes qui causent des problèmes aux cultures :