L'hétérogénéité spatiale et temporelle des paysages agricoles influence les auxiliaires généralistes des cultures et le potentiel de contrôle biologique des ravageurs

par Colette Bertrand

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Jacques Baudry et de Françoise Burel.

Soutenue le 10-12-2015

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) , UMR 6553 - ECOBIO (Rennes) (laboratoire) et de SAD Paysage (laboratoire) .


  • Résumé

    Les carabes et les araignées sont des auxiliaires généralistes susceptibles d'exercer un contrôle efficace des ravageurs des cultures. La structure et composition de leurs communautés, ainsi que l'efficacité du contrôle biologique, dépendent de l'hétérogénéité des paysages, et en particulier de la présence d'habitats semi-naturels. Mais le rôle de la mosaïque agricole, susceptible de présenter une forte hétérogénéité dans l'espace et dans le temps, reste aujourd'hui peu connu. L'objectif de ce travail a été d'évaluer les effets de l'hétérogénéité spatiale et temporelle des paysages agricoles sur des auxiliaires généralistes et sur le potentiel de contrôle biologique. Nous avons échantillonné les communautés de carabes et d'araignées dans des parcelles de céréales, et estimé le potentiel de prédation par des pucerons sentinelles collés sur des cartes de prédation. Nous avons caractérisé l'hétérogénéité spatiale des paysages autour des parcelles de céréales par le pourcentage d'éléments boisés et la longueur du réseau de haies, la taille moyenne des parcelles agricoles, et la diversité des cultures. Nous avons également mis au point quatre nouvelles métriques qui synthétisent différents aspects de l'hétérogénéité temporelle interannuelle des surfaces cultivées. Nos résultats montrent qu'au printemps les araignées sont plus abondantes dans les parcelles de céréales situées dans des paysages composés de petites parcelles. Au début de l'été, ces paysages favorisent également les taux de prédation de pucerons mesurés par les cartes de prédation, et l'abondance des carabes qui se reproduisent au printemps et qui hivernent en tant qu'adultes dans des habitats semi-naturels. Les carabes qui hivernent dans le sol des parcelles au stade larvaire et se reproduisent à l'automne sont quant à eux favorisés par la diversité des cultures dans le paysage. Nos résultats montrent enfin que l'hétérogénéité temporelle de la mosaïque agricole - caractérisée par les changements de la diversité de cultures au cours des cinq dernières années - favorise elle aussi certaines espèces de carabes communément rencontrées dans les parcelles agricoles (Poecilus cupreus ou Pterostichus melanarius) et susceptibles de jouer un rôle important en tant qu'auxiliaires. Ces résultats mettent en avant le rôle complémentaire des bordures de champs non cultivées et de la mosaïque des cultures pour différents groupes d'auxiliaires, et soulignent l'importance de prendre en compte l'hétérogénéité spatiale et temporelle des surfaces cultivées dans l'étude de la biodiversité des paysages agricoles. Dans le contexte de réduction des produits phytosanitaires, nos résultats suggèrent que des paysages présentant une diversité de cultures importante variable dans le temps, et des petites parcelles qui favorisent l'intrication entre les habitats semi-naturels et les cultures, sont susceptibles de favoriser les auxiliaires généralistes ainsi que le potentiel de contrôle biologique des ravageurs.

  • Titre traduit

    Spatial and temporal heterogeneity of agricultural landscapes influences generalist natural enemies and the potential for biological pest control


  • Résumé

    In the context of reducing pesticide use, the potential role of some arthropod groups as pest natural enemies provides them an ecological and economic interest. In particular, ground beetles and spiders are generalist predators likely to be effective biocontrol agents. Previous studies have shown that the structure and composition of their communities, as well as the effectiveness of biological control, are influenced by landscape heterogeneity, and in particular by the presence of semi-natural habitats. However, the role of the crop mosaic, which can be highly heterogeneous in space and time, have been little considered. The main objective of our study was to determine the influences of spatial and temporal heterogeneity of agricultural landscapes on generalist natural enemies and the potential for biological pest control. We sampled carabid and spider communities in winter cereal fields, and estimated biological control potential using sentinel aphids glued on predation cards. We characterized the spatial heterogeneity of the landscapes around each cereal field by 1) the amount of wooded habitats and the length of the hedgerow network, 2) the average size of the agricultural fields, and 3) crop diversity. We also proposed four new metrics that synthesize different aspects of the multi-year temporal heterogeneity of cropped areas. Our results show that in spring, landscapes characterized by small fields, and therefore by a high density of non-cropped field margins, promote spiders abundance in cereal fields. In early summer, landscapes with small fields also promote aphid predation rates and the abundance of carabid spring breeders, which overwinter as adults in semi-natural habitats. Crop diversity promotes the abundance of carabids overwintering in soils of arable fields and breeding in autumn. Our results also show that the temporal heterogeneity of the crop mosaic - characterized among other things by the changes in crop diversity over a five year period - benefits some carabid species commonly found in agricultural landscapes (such as Poecilus cupreus and Pterostichus melanarius) which are likely to play an important role as pest natural enemies. These results highlight the complementary role of the crop mosaic and the non-cropped field borders for generalist natural enemies, and show the importance of taking into account the spatial and temporal heterogeneity of the cultivated area in further ecological studies on biodiversity in agricultural landscapes. In the context of reducing pesticide use, our results suggest that landscapes with 1) a high crop diversity that change over time, and 2) small fields that promote the interspersion between crops and semi-natural habitats, are likely to promote generalist natural enemies and biological pest control.


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