Zone de rusticité

Zone de rusticité
Image illustrative de l’article Zone de rusticité
Carte mondiale des zones de rusticité des plantes selon les températures minimales annuelles moyennes, pour la période 1980–2010.
Caractéristiques
Domaine Botanique et horticulture
Type Classification climatique
Critère Température minimale extrême annuelle moyenne
Nombre de zones 13
Nombre de sous-zones 26
Échelle 1a à 13b
Intervalle 10 °F (5,6 °C) par zone
Sous-division 5 °F (2,8 °C) par sous-zone
Organisme USDA (Département de l’Agriculture des États-Unis)
Apparition 1960
Utilisation Horticulture, botanique, agriculture et recherche
Référence
Système USDA Plant Hardiness Zone Map
Période 1980 à 2010
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Échelle de température des zones de rusticité, montrant la température minimale habituelle de l'année pour chaque zone.
Zone de rusticité des plantes en France (pseudo USDA).

Une zone de rusticité est une zone géographique dans laquelle une catégorie spécifique de plantes est capable de vivre, c’est-à-dire de supporter les températures minimales hivernales de cette zone. Le système le plus communément utilisé est appelé système USDA, mais n'est pas le seul.

Système de zones de rusticité du département d’Agriculture des États-Unis

Infographie verticale comparant les 13 zones USDA de rusticité et différents gradients climatiques
Infographie comparative des zones USDA de rusticité et de gradients de précipitations, d’humidité et de végétation (en anglais).

Les zones de rusticité ont initialement été créées par le département de l'Agriculture des États-Unis (USDA) et ont ensuite été adoptées dans de nombreux pays. Elles ont été établies à partir des moyennes de la température minimale sur plusieurs années. La définition d'origine détermine 11 zones numérotées, dont les températures vont de −45,6 °C (−50 °F) à +10 °C (50 °F) par tranche d'environ 5,55 °C (10 °F). Chaque zone est divisée en zones a et b, soit environ 2,78 °C (5 °F). Les zones ont été déterminées sur une trentaine d'années (1978-2007) de données du Global Historical Climatology Network (en). Elles sont maintenant établies sur la moyenne des températures minimales des 20 années précédentes. Par la suite ont été ajoutées les zones 12 et 13, voire éventuellement la zone 14[réf. nécessaire].

Échelle des zones de rusticité et diversité des végétaux

Tableau détaillé des zones de rusticité USDA

La température est exprimée en Degrés Celsius dont le symbole est « °C ».

zonedeà
0a< -53,9
b-53,9-51,1
1a-51,1-48,3
b-48,3-45,6
2a-45,6-42,8
b-42,8-40
3a-40-37,2
b-37,2-34,4
4a-34,4-31,7
b-31,7-28,9
5a-28,9-26,1
b-26,1-23,3
6a-23,3-20,6
b-20,6-17,8
7a-17,8-15
b-15-12,2
8a-12,2-9,4
b-9,4-6,7
9a-6,7-3,9
b-3,9-1,1
10a-1,1+1,7
b+1,7+4,4
11a+4,4+7,2
b+7,2+10
12a+10+12,8
b+12,8+15,6
13a+15,6+18,3
b+18,3+21
14 a +21 Max

Avantages et inconvénients des zones USDA

Les zones de rusticité USDA sont pertinentes pour la région biogéographique holarctique où elles se révèlent efficaces dans de nombreuses situations car c'est souvent les basses températures d'hiver qui conditionnent la possibilité de cultiver un végétal en extérieur. Toutefois, la méthode a aussi des inconvénients car elle ne tient pas compte des températures maximales de chaleurs estivales. De ce fait, des sites ayant de mêmes minima hivernaux, mais des températures estivales très différentes seront classés dans la même zone.

L'humidité est déterminante dans la résistance au froid de beaucoup de végétaux. Ainsi, la pluie, le brouillard et la neige (même si cette dernière peut être relativement protectrice par rapport au froid) peuvent interdire la culture de plantes qui résisteraient sans problème en climat sec à des températures même inférieures. Un bon exemple est celui des cactées dont certaines résistent à −10 °C, −15 °C, voire −30 °C sous certaines conditions mais meurent à des températures bien supérieures en climat humide.

Certains chercheurs ont développé des systèmes parallèles adaptés à des spécificités climatiques différentes :

Limites du concept pour les plantes tropicales sensibles au froid

Certaines plantes tropicales, palmiers tropicaux, orchidées du genre Phalaenopsis par exemple, illustrent une limite du système de zones de rusticité : elles peuvent subir des lésions de refroidissement (chilling injury) à des températures basses mais non gélives. On appelle lésion de refroidissement les dommages provoqués par des températures supérieures au point de congélation, généralement comprises entre 0 et 10°C, auxquelles les espèces tropicales sont particulièrement sensibles, tandis que les espèces des zones tempérées le sont rarement.

Chez les plantes tropicales d’ornement, les symptômes observés sont le jaunissement des feuilles (chlorose), des taches gorgées d’eau, le flétrissement, et dans les cas avancés une nécrose et l’effondrement des tissus.

Or, le système des zones de rusticité est basé sur la moyenne des températures minimales hivernales extrêmes et ne renseigne pas sur le seuil de développement d’une espèce, c’est-à-dire la température en dessous de laquelle sa croissance cesse.

Ainsi, même une région n’ayant jamais de gel peut ne pas convenir aux espèces dont les organes ou la floraison sont lésés par une chute modérée de la température.

Quelques exemples documentés :

Ces espèces montrent qu’une zone de rusticité, même étendue aux tropiques — les zones 12 (10 à 12,8 °C) et 13 (12,8 à 15,6 °C) ont été ajoutées en 2012 pour les régions tropicales telles que Porto Rico et Hawaï — ne suffit pas à garantir la possibilité de cultiver une plante dont le seuil physiologique est supérieur au minimum absolu de cette zone. Pour cultiver de telles espèces en plein champ dans les climats tempérés, il faut en général disposer d'une serre chauffée.

Outre les zones de rusticité, d’autres systèmes de zonage basés sur différents paramètres ont été établis : la carte des « zones de chaleur » de l’American Horticultural Society (Heat Zone Map), créée en 1997 par H. Marc Cathey à partir du nombre de jours annuel moyen dépassant 30 °C, entend par exemple compléter l’information que seule la carte de rusticité ne peut fournir.

Exemples documentés aux deux extrêmes de l'échelle

Les tableaux ci-dessous illustrent les deux extrémités de l'échelle : d'une part les conifères des zones 0 à 2 (minima moyens inférieurs à −40 °C), d'autre part des espèces tropicales dont le seuil physiologique se situe au-dessus de 10 °C — pour celles-ci, même les zones 12 et 13 ne garantissent pas la culture de plein champ, la croissance cessant ou des lésions de refroidissement apparaissant bien avant le moindre gel.

Conifères parmi les plus rustiques au monde (zones USDA 0 à 2)

Conifères extrêmement rustiques au froid
Espèce (nom vernaculaire)Nom scientifiqueTypeTolérance au froid documentéeAire naturelleParticularités
Mélèze de DahurieLarix gmeliniiConifère à aiguilles caduques< −70 °C (record de rusticité)Taïga de Sibérie orientaleArbre le plus septentrional du monde ; aiguilles caduques ; sols superficiels sur pergélisol
Épinette noirePicea marianaConifère à aiguilles persistanteszone 2 (limite entre −45,6 et −40 °C)Forêt boréale canadienneDominante dans les muskegs et la toundra arbustive
Mélèze de SibérieLarix sibiricaConifère à aiguilles caduqueszones USDA (1)–2 ; très rustique en dormance,De l'Europe du Nord à la Sibérie centrale et orientaleBois fort et durable ; reprise de croissance hâtive le rendant sensible aux gelées tardives en culture
Pin de Sibérie (pignon sibérien)Pinus sibiricaConifère à aiguilles persistanteszones USDA 1–6Oural, Sibérie, nord de la MongolieGraines comestibles (pignons sibériens) disséminées par le cassenoix
Sapin de SibérieAbies sibiricaConifère à aiguilles persistanteszone 1 (limite en dessous de −45,6 °C)Taïga de SibérieAiguilles résineuses odorantes ; huiles essentielles distillées pour l'aromathérapie ; extrêmement rustique mais sensible aux gelées tardives
Genévrier de SibérieJuniperus communis var. saxatilis (syn. J. sibirica)Conifère à feuilles écailleuseszone 3 (limite entre −39,9 et −34,4 °C)Le conifère le plus largement réparti au mondeArbuste nain ; chronologie dendrochronologique de 676 ans établie sur cette variété

Plantes tropicales sans rusticité au froid : seuils documentés

Plantes tropicales lésées ou stoppées par des températures basses mais non gélives
CatégorieEspèceSeuil documentéAire / exigencesParticularités
Arbre à fruitsCacaoyer Theobroma cacaodégâts < 10 °C ; floraison seulement ≥ 20 °C ; optimum 18–32 °CZones tropicales sans gel, températures annuelles ≥ 20 °CFleurs et fruits directement sur le tronc (cauliflorie)
Arbre à fruitsArbre à pain Artocarpus altilis15–40 °C ; optimum 21–32 °CTropiques humides de basse altitudeMultiplication végétative ; plutôt ultra-tropical
Arbre à fruitsDurian Durio zibethinuscroissance stoppée si moyennes journalières < 22 °C ; fructification incertaine si moyenne du mois le plus froid < 15 °C,Thaïlande péninsulaire, Malaisie, Indonésie, BornéoMinima annuels de 19 à 25 °C dans son aire naturelle
Plante parasiteRafflesia Rafflesia spp.Plante strictement tropicale, sans tolérance au gel ; exige une chaleur et une humidité élevées et constantes ; croissance favorisée par des températures d'environ 24–32 °CForêts tropicales humides d'Asie du Sud-Est (Sumatra, Bornéo, Malaisie, Philippines)Holoparasite endophyte dépourvu de feuilles, tiges et racines fonctionnelles ; absence de photosynthèse ; parasite obligatoirement des lianes du genre Tetrastigma ; cultivation par plantation conventionnelle impossible
Arbre à fruitsMarang Artocarpus odoratissimusdégâts < 7 °C ; zones USDA 10–12Bornéo (Brunei, Kalimantan, Sabah, Sarawak)Pluies abondantes et bien réparties requises
Arbre à fruitsMangue odorante Mangifera odorataminima annuels de 18 à 24 °CCultivé à Bornéo, Sumatra, Java ; jamais trouvé à l'état sauvageHybride supposé M. indica × M. foetida
Arbre à fruitsMangoustan Garcinia mangostanafructification incertaine si moyenne du mois le plus froid < 15 °C ; minima annuels de 19 à 25 °CPéninsule Malaise ; zones sans gelCroissance lente ; repiquage du tap racine délicat
Arbre forestierYlang-ylang Cananga odorataoptimal 20–30 °C ; tolère 16 °C ; tué ≤ 5 °CForêts équatoriales humidesHuile essentielle de parfumerie
Arbre forestierFromager Ceiba pentandrafructification compromise si nuits < 20 °C ; tolère 12 °C ; tué ≤ −1 °CZone équatoriale et tropicale humideKapok ; croissance stoppée en dessous de ~20 °C la nuit
Arbre forestierFiguier papou Ficus dammaropsisdégâts possibles < 4 °C ; très sensible au gelHautes terres (1 000–2 500 m) de Nouvelle-Guinée, forêt de nuagesFeuilles jusqu'à 90 cm, les plus grandes du genre
Arbre littoralArbre à poissons Barringtonia asiaticaminima annuels de 19 à 25 °C (habitat naturel)Plages coralliennes Indo-PacifiqueFruits flottants ; feuilles, graines et écorce utilisées comme ichtyotoxiques
Arbre littoralTamanu Calophyllum inophyllum8 °C tolérée ; moyenne annuelle 18–33 °CCôtes chaudes de l'océan Indien au PacifiqueHuile de tamanu ; non adapté aux zones fraîches ou d'altitude
ArbusteTiare de Tahiti Gardenia taitensisstress et floraison inhibée < 15 °C ; préfère 22–30 °CPolynésie françaiseFleur nationale ; utilisée dans le monoi
ArbusteBilimbi Averrhoa bilimbistrictement tropical ; tué ou sévèrement blessé < 0 °CClimats chauds et humidesPlus rustique que la carambole mais sans tolérance au froid prolongé
PalmierCocotier Cocos nuciferaréussit uniquement où T > 10 °C ; lésions du tronc après froid prolongé ≈ 0 à +2 °C,Tropiques littorauxZones USDA 10–12 ; stries rouges molles du tronc après exposition prolongée au froid
PalmierPalmier éventail de Vanuatuplanter uniquement où T ≥ 3 °C ; zone 10bSous-bois des Vanuatu et Îles SalomonFeuilles plissées circulaires ; très tolérant à l'ombre
PalmierPalmier orange de Sulawesi Areca vestiariazone 10a ; succombe à une fraîcheur persistanteForêts de basse montagne d'Indonésie orientale (jusqu'à 1 200 m)Port parfois acaule ; couleurs rouge/orange très variables
PalmierPalmier géant de Maluku Pigafetta filariszones USDA 11–12 ; croissance stoppée dès 13–15 °CMoluques et Nouvelle-Guinée, jusqu'à 300 mL'un des palmiers les plus hauts (jusqu'à 50 m) et à croissance la plus rapide
Plante herbacéeRose de porcelaine Etlingera elatioraucune tolérance au gel ; performances médiocres si nuits < 10 °C ; zones USDA 10–12Thaïlande, Malaisie, Indonésie, Nouvelle-GuinéeInflorescences en torche ; tiges florales monocarpiques
AracéeArum titan Amorphophallus titanumserre très chaude et humide ; jours 27–32 °C, nuits ≈ 24 °C,Forêts équatoriales de SumatraInflorescence la plus grande du monde ; exige des nuits chaudes constantes
AracéeAnthurium royalminimum 16 °C ; optimum 18–26 °CForêts nuageuses chaudes de Colombie et ÉquateurFeuilles coriaces ondulées ; exige une humidité élevée
MarantacéeGoeppertia warszewicziiculture à 16–21 °CSous-bois humide d'Amérique centralePlante d'intérieur ; très sensible aux variations de température
Orchidée lianeVanillezones USDA 11+ ; T ne devant pas descendre sous 10 °C ; nuits idéales de 15 à 18 °CForêts humides tropicales d'AmériquePollinisation manuelle hors de son aire d'origine
Plante à épicesPoivrier noir Piper nigrumidéal 23–32 °CSud et sud-est de l'AsieLiane ; graines de 50 à 150 fleurs par tige productive
CaféierCaféier libéricamoyenne du mois le plus froid ≥ 20,1 °C (seuil 7,2 °C plus élevé que l'arabica, à 12,9 °C)Afrique de l'Ouest et centrale, basse altitudeCaféier vigoureux résistant à la rouille de l'arabica
PalétuvierPalétuvier rouge d'équateur Rhizophora apiculatasensible au refroidissement (chilling-sensitive)Mangroves équatoriales Indo-PacifiqueLes mangroves sont globalement limitées à l'isotherme hivernal des eaux de surface à environ 20 °C
PalétuvierPalétuvier noir Bruguiera gymnorhizaoptimal 20–26 °C ; tolère 15 °C ; tué ≤ 0 °C ; parmi les mangroves les plus tolérantes au refroidissement, Indo-Pacifique tropical Racines en genoux ; vivipare ; tolère salinité et sols anoxiques ; supporte l’immersion ; sensible au gel ; croissance lente
Palmier à échassesLatanier lattenuits ≥ 18 °C ; croissance stoppée < 20 °C ; stress sévère ≤ 10 °C ; zones USDA 11b–12,Endémique des Seychelles (3 îles)Racines-échasses caractéristiques ; « tropical in its requirements »

Limites pour l’évaluation du confort humain

Les zones de rusticité L'USDA ne représente pas une échelle de confort thermique humain. Elles sont basées sur la moyenne des températures minimales annuelles extrêmes d’un lieu sur une période de trente ans ; elles ne décrivent donc ni la température habituelle, ni la durée des épisodes froids,ni les conditions de vent, d’humidité ou de précipitations. D’ailleurs, l’USDA présente sa carte comme un guide général pour la culture des plantes vivaces, en précisant que d’autres facteurs environnementaux influencent leur survie.

Ainsi, le fait d’appartenir à une zone 12 ou 13 ne permet pas d’affirmer qu’un humain pourrait porter en permanence un t-shirt et un short, ou qu’il ne risquerait pas l’hypothermie. Sur la carte USDA, une zone correspond à une moyenne de températures minimales extrêmes annuelles : elle ne signifie pas que la température ne descendra jamais en dessous du minimum de la zone, ni qu'elle restera constamment à ce niveau. La carte ne fournit pas non plus un seuil de température valable pour tous les gens.

Le stress froid dépend entre autres de la température de l’air, de l’humidité, du vent, de la pluie, de la durée d’exposition, de l’activité physique et de l’isolation vestimentaire. Les réactions physiologiques au froid diffèrent également d’un individu à l’autre ; une publication scientifique met en évidence que la tolérance humaine au froid est limitée et fortement variable, et qu’elle dépend notamment de la durée d’exposition, du vent, de l’humidité, de l’activité et des propriétés isolantes des vêtements. Il n’y a donc pas de correspondance générale et scientifiquement établie entre une zone USDA et le port d’une tenue donnée ou l’absence de risque d’hypothermie.

Voir aussi

Liens externes

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Notes et références

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