Review

New challenges for sunflower ideotyping in changing environments and more ecological cropping systems^☆

De nouveaux défis pour la conception d’idéotypes de tournesol pour des environnements changeants et des systèmes de culture plus écologiques

¹ AGIR, Université de Toulouse, INRAE, Castanet-Tolosan, France
² LIPM, Université de Toulouse, INRAE, CNRS, Castanet-Tolosan, France

^* Correspondence: philippe.debaeke@inrae.fr

Received: 12 November 2020
Accepted: 14 April 2021

Abstract

As a rainfed spring-sown crop, sunflower (Helianthus annuus L.) is increasingly exposed to negative impacts of climate change, especially to high temperatures and drought stress. Incremental, systemic and transformative adaptations have been suggested for reducing the crop vulnerability to these stressful conditions. In addition, innovative cropping systems based on low-input management, organic farming, soil and water conservation practices, intercropping, double-cropping, and/or agroforestry are undergoing marked in agriculture. Because of its plasticity and low-input requirements (nitrogen, water, pesticides), sunflower crop is likely to take part to these new agroecological systems. Aside from current production outputs (yield, oil and cake), ecosystem services (e.g. bee feeding, soil phytoremediation…), and non-food industrial uses are now expected externalities for the crop. The combination of climatic and societal contexts could deeply modify the characteristics of genotypes to be cultivated in the main production areas (either traditional or adoptive). After reviewing these changes, we identify how innovative cropping systems and new environments could modify the traits classically considered up to now, especially in relation to expected ecosystem services. Finally, we consider how research could provide methods to help identifying traits of interest and design ideotypes.

Résumé

En tant que culture d’été non irriguée, le tournesol (Helianthus annuus L.) est davantage exposé aux impacts négatifs du changement climatique, et en particulier aux températures élevées et au stress hydrique. Des adaptations incrémentales, systémiques ou de rupture ont été suggérées pour réduire la vulnérabilité de la culture à ces conditions stressantes. Par ailleurs, des systèmes de culture innovants sont en fort développement qu’il s’agisse de systèmes à bas niveaux d’intrants, d’agriculture biologique, d’agriculture de conservation des sols, d’agroforesterie, ou de l’introduction d’associations de cultures et de doubles cultures. En raison de sa plasticité et de ses faibles besoins en intrants (eau, azote, pesticides), la culture de tournesol est amenée à s’insérer de manière privilégiée dans ces systèmes agro-écologiques. À côté de la production (grains, huile, tourteaux), de nouvelles externalités sont attendues comme la contribution aux autres services écosystémiques (pollinisateurs, phytoremédiation…) et de nouveaux usages non alimentaires. La conjugaison des contextes climatiques et sociétaux pourrait profondément changer les caractéristiques attendues des variétés cultivées dans les principales régions de production qu’elles soient traditionnelles ou en reconquête. Après une revue de ces changements, nous identifions comment systèmes innovants et changement climatique pourraient modifier les caractères phénotypiques considérés classiquement, en particulier dans la perspective de nouveaux services. Enfin, nous verrons comment la recherche pourrait fournir des méthodes pour faciliter l’identification de ces caractères d’intérêt et aider à la conception d’idéotypes.