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Plantes et invertébrés des systèmes agroforestiers tempérés : influence des linéaires sous-arborés

Prod 2017-344g SPE équipe EA GESTAD INRA; National audience; Les habitats semi-naturels en bordure des parcelles agricoles sont censés jouer un rôle clé dans la régulation des ravageurs des cultures via notamment une augmentation de la diversité végétale locale. La communauté végétale influence la survie et la performance des ennemis naturels des ravageurs en leur fournissant des ressources alimentaires (nectar, pollen, proies alternatives) et des abris. Un effet positif de la végétation en bordure a été aussi démontré pour la régulation des adventices par les carabes granivores (Labruyère et al. 2016). Cependant l’effet positif sur les ennemis naturels ne se traduit pas toujours par une réduction de l’abondance des ravageurs ou adventives. L’identification des mécanismes écologiques impliqués dans les interactions complexes entre les plantes de bordure, les ennemis naturels et les ravageurs/adventices est indispensable afin d’améliorer ce service écosystémique dans une démarche de l’ingénierie agro-écologique. Nous présentons plusieurs études qui ont été menées dans le cadre du projet PEERLESS et des projets associés. Ces études avaient pour objectif de (1) tester l’influence de la communauté végétale sur la régulation des ravageurs des cultures et (2) identifier les groupes fonctionnels de la végétation qui influencent la régulation, (3) analyser les déplacements des ennemis naturels entre la végétation des bordures et l’intérieur des parcelles agricoles et (4) évaluer les effets de différents aménagements de bordures (bandes fleuries et enherbées, haies) sur les populations d’auxiliaires et de bioagresseurs. Les travaux ont été réalisés dans les parcelles agricoles des régions Pays-de-la-Loire, Bretagne, Îlede- France, Bourgogne et Provence-Alpes-Côte d’Azur. Pour la plupart des études, la composition floristique de la végétation a été caractérisée en même temps que l’abondance des ravageurs principaux et de leurs ennemis naturels. Différentes méthodes de marquage (protéique, isotopique) ont été utilisées pour tracer les déplacements des insectes. Les études ont permis d’identifier les groupes fonctionnels et les espèces végétales au sein de ces groupes qui sont positivement/négativement corrélés à la régulation de plusieurs groupes des ravageurs. En particulier, les espèces entomophiles qui fleurissement lors de l’infestation maximale des ravageurs principaux ont un effet positif sur l’abondance des ennemis naturels ce qui se traduit par une augmentation de prédation et de parasitisme (Bischoff et al. 2016, Pollier et al in revision). Les méthodes de marquage ont réussi de tracer les déplacements des insectes ciblés. Les parasitoïdes ayant consommé le nectar C13 fournit par les plantes marquées en bordure d’une parcelle de colza ont été retrouvés à une distance de 20m à l’intérieur (Pollier et al. 2016). Le marquage des bordures avec la protéine de l’oeuf (ovalbumine) a démontré les déplacements des carabes et des araignées sur toute la surface d’un verger. Cependant des grandes différences de mobilité entre habitat semi-naturel et cultures adjacentes ont été mises en évidence entre groupes et espèces d’ennemis naturels (Lefèbvre et al. 2017). Les tests d’aménagement des bordures ont confirmé l’effet positif des habitats riches en ressources florales (mélanges fleuris) sur la régulation des ravageurs. Les haies et les mélanges de graminées (« bandes enherbées ») sont moins favorables à la prédation et le parasitisme des ravageurs (Albert et al. 2017). Néanmoins, les habitats pauvres en ressources florales peuvent abriter les ennemis naturels qui ne dépendent pas directement du nectar ou du pollen.

Prévue initialement pour débuter en 2015, la suppression de deux barrages sur le fleuve Sélune, situé dans la Manche, sera l'un des plus grands projets d'enlèvement de barrage et de restauration de rivière mené en Europe. Ce projet vise en premier lieu à rétablir la libre circulation des flux d'eau et de sédiments mais ces changements du régime hydrologique sont susceptibles d'influencer la biodiversité et les services éco-systémiques associés, en raison de changements à la fois dans les dynamiques paysagères et agricoles. L’objectif de notre étude consiste à mettre au point un protocole qui permette de révéler les trajectoires de réponse de la végétation sur les terres exposées par l'enlèvement du barrage mais également sur les terres agricoles de part et d'autre de la vallée, depuis le fleuve jusqu'aux plateaux. Nous émettons l'hypothèse que la suppression des barrages, en entraînant des modifications des pratiques agricoles et de l'occupation des sols, pourrait influer sur les continuités écologiques et par conséquent sur la structure et la dynamique des communautés végétales des paysages agricoles. Notre protocole consiste en un suivi de la végétation de différents habitats semi-naturels constitutifs de la continuité écologique au sein de paysages de 1 km². Les paysages, positionnés depuis l'aval jusqu'à l'amont du fleuve, sont choisis pour être représentatifs des gradients d'hétérogénéité du paysage le long du cours d’eau. Le principe d'un suivi à long terme de la végétation apparaît comme une façon novatrice et pragmatique de comprendre les conséquences directes et indirectes de l'enlèvement du barrage à différentes échelles spatiales. Cette étude s'inscrit dans le projet SERIPAGE (“Sélune: Ecologie et gestion des zones rivulaires, ripariennes et des paysages agricoles”) financé par l'Agence de l’Eau Seine-Normandie.

Prévue initialement pour débuter en 2015, la suppression de deux barrages sur le fleuve Sélune, situé dans la Manche, sera l'un des plus grands projets d'enlèvement de barrage et de restauration de rivière mené en Europe. Ce projet vise en premier lieu à rétablir la libre circulation des flux d'eau et de sédiments mais ces changements du régime hydrologique sont susceptibles d'influencer la biodiversité et les services éco-systémiques associés, en raison de changements à la fois dans les dynamiques paysagères et agricoles. L’objectif de notre étude consiste à mettre au point un protocole qui permette de révéler les trajectoires de réponse de la végétation sur les terres exposées par l'enlèvement du barrage mais également sur les terres agricoles de part et d'autre de la vallée, depuis le fleuve jusqu'aux plateaux. Nous émettons l'hypothèse que la suppression des barrages, en entraînant des modifications des pratiques agricoles et de l'occupation des sols, pourrait influer sur les continuités écologiques et par conséquent sur la structure et la dynamique des communautés végétales des paysages agricoles. Notre protocole consiste en un suivi de la végétation de différents habitats semi-naturels constitutifs de la continuité écologique au sein de paysages de 1 km². Les paysages, positionnés depuis l'aval jusqu'à l'amont du fleuve, sont choisis pour être représentatifs des gradients d'hétérogénéité du paysage le long du cours d’eau. Le principe d'un suivi à long terme de la végétation apparaît comme une façon novatrice et pragmatique de comprendre les conséquences directes et indirectes de l'enlèvement du barrage à différentes échelles spatiales. Cette étude s'inscrit dans le projet SERIPAGE (“Sélune: Ecologie et gestion des zones rivulaires, ripariennes et des paysages agricoles”) financé par l'Agence de l’Eau Seine-Normandie.

National audience

Developing cropping systems supporting biodiversity is an important goal for agronomists in the current context of society. To achieve this goal, they need predictive methods assessing the effect of cropping practices on biodiversity to characterize and evaluate cropping systems. Among ecologists, a growing agreement exists to address biodiversity not only as species richness but also as ecosystemic services. There are numerous proposals of biodiversity indicators but those are based on diversity measurement within taxonomic groups or on management variables, and are not predictive. The objective of the thesis is to design a predictive indicator to assess the effects of cropping practices on biodiversity and its services. To achieve this, we decided to address plant diversity and its associated services, conservation value, a stake for society, and pollination, important stake for agriculture. We structured the thesis in three steps. First we selected cropping practices having combined effects on biodiversity and its services, identified their nature and assess the range of their effects at the field margin scale. In a second step, we integrated by expertise, this knowledge in an operational model. Following the design, we evaluate the sensitivity and the predictive quality of the model by comparing model outputs with field measurements carried out during the thesis or outside. Last we transformed outputs of the model (in form of presence probability for 338 species) into an indicator by aggregating them into synthetic value. Then, this was calibrated to selected references values on a scale between 0 (unfavorable) and 10 (favorable) easy to understand. The development of this operational predictive indicator will enable agronomists to assess positive and negative effects of cropping practices and to identify innovative practices supporting biodiversity and its services. The indicator can be used with other environmental, economic, and social indicators to assess sustainability of arable farming systems; Développer des systèmes de culture respectant voire favorisant la biodiversité est un enjeu important pour les agronomes dans le contexte sociétal actuel. Pour ce faire, ceux-ci ont besoin de méthodes prédictives d’évaluation des effets des pratiques agricoles sur la biodiversité pour caractériser et évaluer les systèmes étudiés. Les écologues reconnaissent la nécessité d’aborder la biodiversité non seulement comme la richesse spécifique mais aussi par le biais des services écosystémiques qu’elle peut rendre à l’homme. Il existe de nombreuses propositions d’indicateurs de biodiversité mais ceux-ci reposent, soit sur des mesures de diversité au sein de groupes taxonomiques, soit sur des variables de pratiques et ne sont pas prédictifs. L’objectif de la thèse a été de concevoir un indicateur prédictif des effets des pratiques agricoles sur la biodiversité et ses services. Pour effectuer ce travail, nous avons choisi de nous baser sur la diversité floristique en bordure de champ et sur les services qui lui sont liés : la valeur patrimoniale, enjeu sociétal et la pollinisation, enjeu majeur pour l’agriculture. Nous avons structuré ce travail en trois étapes. En premier lieu, nous avons sélectionné les pratiques agricoles connues pour leurs effets combinés sur la biodiversité et ses services, identifié leurs natures et estimé l’ampleur de leurs effets à l'échelle de la bordure de champ. Dans une seconde étape, nous avons intégré par expertise la connaissance sur ces effets dans un modèle opérationnel.A la suite de ce travail de conception, nous avons évalué la sensibilité, et la qualité prédictive du modèle en le confrontant à un jeu de données mesurées sur le terrain dans le cadre de la thèse ou acquises dans le cadre d’autres travaux. Enfin, nous avons transformé les sorties du modèle (probabilité de présence pour 338 espèces) en un indicateur en les agrégeant en une valeur synthétique. Nous avons positionné ensuite celle-ci par rapport à des références que nous avons sélectionnées, et sur une échelle de notation lisible. Le développement de cet indicateur prédictif opérationnel permettra aux agronomes d’évaluer les effets positifs et négatifs des pratiques agricoles, et d’identifier des pratiques innovantes respectueuses de la biodiversité et de ses services. L’indicateur pourra être utilisé avec d’autres indicateurs environnementaux, économiques et sociaux dans la perspective de l’étude de la durabilité des exploitations agricoles en grandes cultures.

International audience

International audience

Diplôme : Dr. d'Université; Cette thèse concerne l’évaluation des impacts des changements d’utilisations des sols sur la biodiversité des paysages agricoles à partir du modèle oiseaux. L’intensification de l’agriculture a engendré une diminution des habitats semi-naturels et de l’hétérogénéité des paysages dont les conséquences sur la structure et la dynamique des communautés animales et végétales sont profondes. L’amélioration de l’efficacité des politiques environnementales nécessite de comprendre finement les processus écologiques mis en jeu par ces changements. Dans mes travaux, j’ai utilisé deux stratégies : l’étude des relations synchroniques et diachroniques entre les communautés d’oiseaux et les paysages. L’approche synchronique m’a permis de vérifier la généricité spatiale des relations oiseaux-habitat. J’ai pu mettre en évidence que la distribution de l’alouette des champs et que la richesse spécifique en oiseaux sont expliquées par les mêmes facteurs paysagers dans trois régions géographiques de France (Gascogne, Poitou, Bretagne). Ces résultats suggèrent que, dans certains cas, les mêmes programmes de gestion peuvent être utilisés sur une large étendue géographique, sans qu’il soit nécessaire de les adapter localement. Dans un second temps, sur le site de recherche des Vallées et Coteaux de Gascogne j’ai comparé les communautés d’oiseaux dans cinq systèmes agricoles aux intensités de production contrastées. J’ai montré que la structure et la composition des communautés sont très similaires dans les cinq systèmes. Ce résultat inattendu est probablement dû au maintien sur ce site d’étude, pour des raisons culturelles, d’un paysage hétérogène qui tamponne les effets de l’intensification agricole. L’approche diachronique m’a permis de quantifier l’impact de la dynamique des paysages à long terme sur les communautés d’oiseaux sur le site Vallées et Coteaux de Gascogne qui, entre 1982 et 2007, a connu une légère diminution de l’hétérogénéité des paysages et une forte augmentation des cultures aux dépens des prairies. J’ai trouvé des relations significatives entre les changements des communautés et des paysages. Ces relations temporelles étant moins fortes que les relations spatiales aux deux dates, cela suggère d’être prudent dans l’interprétation des résultats de l’approche synchronique. Dans le but de construire des outils fiables pour prédire les patrons de distribution d’espèces, j’ai évalué et comparé les performances prédictives de deux approches de modélisation : niveau espèce versus niveau communauté. Je montre que ces deux approches ont une fiabilité similaire et une capacité de prédiction correcte. Ces types de modèles pourraient être couplés à des scénarios d’évolution des paysages pour simuler la réponse de la biodiversité à ces scénarios.