Vergers plurispécifiques : piloter l’enracinement des arbres en profondeur par l’association d’herbacées dès la plantation

par Oswaldo Forey

Thèse de doctorat en Agro-écologie

Sous la direction de Jacques Wery et de Aurélie Metay.

Le jury était composé de Jean-Luc Regnard, Michel Génard.

Les rapporteurs étaient Jean-Pierre Sarthou, Jean-Louis Durand.


  • Résumé

    L'agroforesterie consiste à mélanger sur la même surface des arbres et des cultures et nécessite que des relations de complémentarité s'établissent entre les deux espèces pour diminuer la compétition pour les ressources, notamment au niveau des interactions racinaires. L'objectif du travail de cette thèse était de tester et d'évaluer la possibilité de piloter l'enracinement de jeunes pêchers sous les racines de la culture associée (enherbement) afin d'établir une complémentarité dans l'utilisation des ressources du sol et en utilisant deux leviers: (i) un déficit hydrique modéré pour changer le patron d'allocation du carbone entre les compartiments aérien et souterrain en faveur des racines et (ii) la compétition interspécifique pour l'eau pour exclure les racines de l'arbre des horizons de sol superficiels et le contraindre à pousser en profondeur. Pour cela, un verger de pêchers composé de trois traitements (témoin bien irrigué, déficit modéré, déficit modéré + enherbement) a été installé en janvier 2013 et suivi pendant deux ans. La croissance du compartiment aérien a été suivie de manière dynamique sur la saison de croissance et des excavations racinaires ont été effectuées chaque année à la fin de la saison de croissance. Nos résultats montrent que tous les composants de la croissance ont été significativement réduit par le déficit hydrique très modéré. La combinaison d'un déficit hydrique modéré et d'un enherbement total ont réduit par quatre la taille des arbres au bout de deux années de croissance, réduction causée par deux mécanismes probablement additifs: (i) la compétition de l'herbe pour l'espace, réduisant le volume de sol prospectable par les racines de l'arbre et par répercussion le volume de l'appareil aérien et (ii) la compétition de l'herbe pour l'eau, qui en créant un dessèchement du sol, amène probablement le pêcher à générer des signaux racinaires à destination des parties aériennes pour réduire la transpiration par fermeture des stomates. Nos résultats sur les racines montrent que le développement du système racinaire du pêcher dans les conditions de notre étude pendant les deux premières années après la plantation est essentiellement plagiotrope. Le rapport racines/branches n'a pas été significativement modifié en faveur des racines sous l'effet du déficit hydrique mais la combinaison du déficit hydrique et de la compétition avec l'enherbement a diminué par trois la biomasse racinaire des arbres et exclu totalement les racines de l'horizon de surface (0-10 cm) au bout de deux ans. Cependant, la croissance racinaire se concentre majoritairement dans les 30 premiers cm de sol pour tous les traitements, mais une faible proportion du système racinaire totale (5%) des pêchers en condition hydrique non limitante dépasse les 70 premiers cm de sol (profondeur d'excavation maximale de l'étude) et est capable de prélever de l'eau jusqu'à 2 m de profondeur. Ainsi, nos résultats amène à penser que la séparation des systèmes racinaires entre l'arbre et la culture est très certainement une propriété émergente pilotable, à conditions de caractériser l'architecture racinaire de l'arbre et notamment sa plasticité chez des arbres jeunes. Des pratiques innovantes telles que l'installation des arbres par semis puis greffage au champ de la variété de production pourraient permettre de s'affranchir des traumatismes racinaires inhérents au mode de production des plants en pépinière. Il est également possible de moduler l'effet de la culture associée en sélectionnant des espèces et variétés dont la capacité compétitive souterraine est adaptée au stade de développement de l'arbre, en associant par exemple des espèces à faible capacité compétitive au début de son développement et à capacité compétitive graduellement plus importante au fur et à mesure qu'il grandit.

  • Titre traduit

    Plurispecific orchards : shape in depth trees root system by association herbaceous crops at plantation


  • Résumé

    Agroforestry consists of association trees and crop in the same plot and requires that complementarity relationships be established between the two species in order to reduce competition, especially at the root level. The aim of this work was to test and evaluate the possibility of driving young peach tree roots under the roots of the associated crop (grass) in order to establish complementarity in resources uptake using two levers: (i) e moderate water deficit to change the carbon allocation pattern between shoots and roots in favour of roots and (ii) interspecific water competition to exclude tree roots from the first soil horizons and force them to grow at depth. To do so, we planted in January 2013 a peach tree orchard composed of three treatments (well-watered control, moderate water deficit and moderate water deficit + grass groundcover) which was monitored for two years. Shoot growth was dynamically monitored over the growing season and root excavations were performed each year at the end of the growing season. Our results show that all components of aerial growth were significantly reduced by the very moderate water deficit applied. The combination of a moderate water deficit and a grass groundcover led to a fourfold reduction in tree size after two years due to (i) grass competition for space, which reduced soil volume for the tree roots and consequently reduced shoot size and (ii) grass competition for water which by drying the soil led the tree to send root to shoot signals in order to reduce transpiration by stomatal closure. Our results on roots show that peach tree roots in the first two years of growth are mainly plagiotropic in the conditions of our study. The root/shoot ratio was not significantly modified in favour of roots under a moderate water deficit but combination of water deficit with grass competition led to a threefold reduction in root biomass et excluded tree roots from the topsoil horizon (0-10 cm) after two years. However, root growth mainly concentrated in the first 30 cm of soil in all treatments, but a small fraction of the root system (5%) in the control treatment was growing below the first 70 cm of soil (maximal excavation depth in our study) and was able to take up water up to 2 m depth. Thus, our results suggest that root system separation between trees and crop is a manageable emerging property, given that tree root architecture is characterized, and especially its plasticity in young trees. Innovating practices such as sowing trees and grafting them in the field could alleviate root injuries inherent to nursery practices. It is also possible to adjust the effect of the associated crop by selecting species and cultivars whose competitive ability is adapted to the tree age, by associating species with low competitive ability at the beginning of the tree development and with gradually more important competitive ability as the tree ages.


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