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APPLICATION DES CONCEPTS D’ECOLOGIE POUR LA GESTION DES ESPÈCES ADVENTICES Sabrina Gaba INRA,UMR1347 Agroécologie, Centre INRA de Dijon [email protected] Ecolé thématique « Agroécologie» ‐ INRA/CIRAD, Martinique, 4‐8 juin 2012 Ecologie des communautés Assemblage d’espèces qui co‐occurent ensemble en interaction dans le temps et l’espace. Théorie de la niche écologique Ensemble des conditions environnementales nécessaires à une espèce ainsi que des interactions qu’elle a avec les autres individus de la communauté. Niches réalisées déplacées dans • la partie sous‐optimale pour les espèces peu compétitives • optimale pour l’espèce la plus compétitive Poisot et al. 2011 Ecol. Letters Niches réalisées centrées dans la niche fondamentale Whittaker, R.H. (1952) dans McGill et al. (2006) Théorie neutraliste Hypothèse d’équivalence fonctionnelle : « tous les individus de toutes espèces ont les mêmes perspectives de reproduction et de mortalité, quelque soit leur environnement ». Zéro‐somme : nombre d’individus constant au sein d’une communauté (saturation d’individus, ex forêt humide). Assemblages contrôlés par la limitation en dispersion plutôt que par les filtres environnementaux. Hubbell, 2001 Ecologie des communautés & Conception de systèmes de culture durables Comprendre les mécanismes d’assemblage des espèces permet de: Prédire les espèces présentes et leur abondance ⇒Déterminer les leviers de gestion (et leur mode d’utilisation) adaptés à mettre en place Caractériser la dynamique et la fonctionnalité des espèces (seules ou associations végétales) ⇒Déterminer l’impact des bio‐agresseurs ou plantes de services sur les cultures et autres organismes de l’agroécosystème Aller vers une agriculture multi‐services Ecologie des communautés & perturbations anthropiques Meilleure résistance/résilience Perte de fonctionnalités ⇒ Services écosystémiques associés Clavel et al. 2010 Quelques exemples pour la gestion raisonnée des plantes adventices Les plantes adventices Blé et adventices (© INRA, G.Louviot) Blé et adventices (© INRA, G.Louviot) Compétition avec la culture Intégrer des pratiques alternatives Perte de rendement Diminution de 44 % de la Richesse spécifique Gestion intensive • Résistance aux traitements herbicides • Préoccupations environnementales (Grenelle de l’Environnement / Ecophyto 2018) • Diminution de la biodiversité des parcelles cultivées Les enjeux de la gestion des Adventices ENJEUX POUR LA RECHERCHE Plusieurs espèces présentant des caractéristiques différentes 1 filtre fort => plusieurs filtres à effet partiel Stock semencier ⇒Connaissance imparfaite de la flore potentielle ⇒Gérer les infestations sur le pluriannuel Biodiversité & Services Concepts d’écologie des communautés appliqués aux communautés de plantes adventices Pool régional d’espèces Paysage Abiotique SdC Biotique Filtres Espèces adaptées Espèces maladaptées du stock semencier Ressources trophiques Compétition avec la culture Assemblage des espèces adventices Peut‐on prédire les abondances des espèces adventices dans les parcelles cultivées? Réseau Biovigilance Flore 2002‐2010 quadrat de 200 m² dans 1143 parcelles Borgy et al. 2012 Assemblage des espèces adventices Les abondances des espèces adventices sont‐elles distribuées aléatoirement dans les parcelles? Réseau Biovigilance Flore 2002‐2010 Les espèces de même abondance co‐occurent plus fréquemment les espèces de même abondance ⇒Structuration non aléatoire Borgy et al. 2012 Assemblage des espèces adventices Quel est le rôle de la densité d’adventices? Peut‐on supposer des interactions biotiques? Analyse dans les parcelles à forte densité Réseau Biovigilance Flore Quand la densité est supérieure à 20 2002‐2010 ind/m², déficits de co‐occurrence entre les classes de forte abondance Richesse spécifique plus faible qu’attendue sous l’aléatoire quand une espèce est présente en forte abondance Borgy et al. 2012 Assemblage des espèces adventices “Similar attraction–dissimilar repulsion rule” Quelque soit le SdC, les espèces adventices de même abondance co‐occurent plus souvent qu’attendues sous le hasard. => Divergence avec hypothèse de niche écologique Hyp1: Parcelles cultivées rarement saturées contrairement aux écosystèmes (semi‐)naturels & réinitialisation du systèmes chaque année à la moisson. => Densité de plantes n’atteint pas des niveaux suffisants pour processus densité‐ dépendance (compétition) Hyp2: Impact des pratiques actuelles et passées sur les patrons de co‐ occurence. ⇒Densité faible peut traduire un désherbage chimique fort répété dans le temps ; A l’inverse, échappements successifs d’espèces aux traitements herbicides pourraient expliquer leur dominance; ⇒ Le travail du sol pourrait conduire à une germination groupée des espèces. Hyp3: Micro‐habitats dans les parcelles favoriseraient la co‐occurrence d’espèces de forte abondance ⇒ Théorie des niches (cf. Smith et al. 2009); Concepts d’écologie des communautés appliqués aux communautés de plantes adventices Pool régional d’espèces Paysage Abiotique SdC Biotique Filtres Espèces adaptées Espèces maladaptées du stock semencier Ressources trophiques Compétition avec la culture Concept d’écologie fonctionnelle appliqué aux communautés de plantes adventices Valeurs des traits Paysage Abiotique SdC Biotique Filtres Traits de réponse Traits adaptés Traits maladaptés Traits d’effet Production ⇒Compétition ⇒Cycle biogéochimique Ressources trophiques ⇒Prédation ⇒Pollinisation Conception de Systèmes de Culture Durables 1. Identifier les filtres; 2. Caractériser les systèmes de cultures en gradients de ressources et de perturbations pour avoir une approche générique. 1. Identifier les traits de réponse à chacun des filtres; 2. Estimer les valeurs des traits et leur distribution le long des gradients. Communautés adventices potentielles Communautés adventices observées Germination Stock semencier Date de semis Germination Pratiques agricoles Germination Couverture du couvert Production de graines Récolte Les pratiques qui filtrent les adventices • • • • • • • • Type de Culture, variétés… Travail du sol Intrants (eau, azote, …) Date de semis Désherbage mécanique & chimique Récolte Interculture … Diversité de pratiques & de mode de gestion, de fréquence et d’intensité des perturbations, de ressources disponibles… ⇒ Difficulté d’avoir une approche générique Présentation Marie‐Laure Navas Gradients de ressources Violle et al. 2009 Schéma conceptuel : les traits d’effet de la compétition permettent de quantifier les modifications locales des ressources due à l’activité des plantes Application au champ cultivé Espèce dominante = culture Modifications locales des ressources Espèces subordonnées = adventices Quels traits d’effet de la culture? Hauteur ‐Quantité de lumière disponible ‐ Quantité d’eau (relations allométriques avec la profondeur des racines) Violle et al. 2009 Type/Architecture de la culture GUnton et al. 2011 Gradients de perturbations 76 paramètres pour décrire le régime de perturbations Etat initial du système Précédent cultural (Culture identique, Interculture..) Début de la perturbation Date de préparation du sol Perturbations du sol Travail du sol & Désherbage mécanique Profondeur Perturbations aériennes Spectre d’action des herbicides Fin des perturbations Récolte, Fauche, Déchaumage… Fréquence des perturbations Nb interventions / Durée de la culture Conception de Systèmes de Culture Durables 1. Identifier les filtres; 2. Caractériser les systèmes de cultures en gradients de ressources et de perturbations pour avoir une approche générique. 1. Identifier les traits de réponse à chacun des filtres; 2. Estimer les valeurs des traits et leur distribution le long des gradients. Traits de réponse La masse des graines Storkey et al. 2010 Gunton et al. 2011 La masse des graines des espèces adventices diminue avec l’apport en azote La masse des graines des espèces adventices varie avec le type de culture. Traits de réponse Phénologie : Germination & Floraison Les adventices adaptées germent à des dates proches de celle des dates de semis des cultures et fleurissent avant que la culture ne soit récoltée Gunton et al. 2011 Estimer les valeurs des traits et leur distribution le long des gradients. Gradient : type de culture Pool régional versus Pool par culture Filtre culture? Aléatoire Sur‐dispersion (divergent) Sous‐dispersion (convergent) Estimer les valeurs des traits et leur distribution le long des gradients. Gradient : type de culture FDis Sur‐dispersion (divergent) Aléatoire 21 parcelles par culture Pool régional versus Pool par culture Sur‐dispersion du SLA dans: ‐ 14 % des parcelles de colza ‐ 19% des parcelles maïs Sous‐dispersion (convergent) Filtrage par type de culture Et aléatoire Estimer les valeurs des traits et leur distribution le long des gradients. Gradient : Pratiques culturales FDis Sur‐dispersion (divergent) Aléatoire 21 parcelles par culture Pool par culture versus par parcelle Sous‐dispersion (convergent) Sur‐dispersion du SLA entre les parcelles de colza et de maïs Filtrage par les pratiques culturales Et aléatoire Pour conclure Apport de l’écologie pour la mise en place de leviers de gestion (et leur mode d’utilisation) adaptés ⇒ Filtres : culture et pratiques culturales même si théorie neutraliste ne peut pas être écartée ⇒ Dispersion temporelle (banque de graines) ⇒ Echelle spatiale à laquelle agissent les processus ⇒ Interaction entre processus agronomiques et biologiques Ex: Parcelles versus locale (compétition) ou mosaïque paysagère (flux) et aller plus loin Agriculture multi‐services ⇒ Théorie des méta‐communautés ⇒ Compensation services/ organisation spatio‐ temporelle des SdCs Remerciements Benjamin Borgy, UMR Agroécologie, INRA Dijon Rémi Perronne, UMR Agroécologie, INRA Dijon Bruno Chauvel, UMR Agroécologie, INRA Dijon Guillaume Fried, ANSES Montpellier Elena Kazakou, SupAgro / CEFE, Montpellier AdvHerb Marie‐Laure Navas, SupAgro / CEFE, Montpellier Et tous les membres des équipes CAPA et SYSTEM Assemblage des espèces Pool total d’espèces Contraintes environnementales Pool habitat d’espèces Pool écologique d’espèces Dynamique interne Contraintes de dispersion Pool géographique d’espèces communautés Belyea & Lancaster (1999)
