Effet de la diversification spatiale et temporelle des cultures à l’échelle du paysage agricole sur le biocontrôle et les ravageurs de culture

Effect of spatial and temporal crop diversification at the landscape scale on biocontrol and pests in agricultural fields

• Auteur / Autrice : Eva Thomine
• Direction : Nicolas Desneux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
• Date : Soutenance le 17/09/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis] / ISA
• Jury : Président / Présidente : Claire Lavigne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Lavigne, Philippe Jeanneret, Jérôme Moreau, Adrien Rusch, Enric Frago
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Jeanneret, Jérôme Moreau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Protection

Ennemis des cultures

Ennemis des cultures -- Lutte biologique contre

Cultures associées

Systèmes de culture

Aménagement du paysage

Mots clés libres

Diversification végétale cultivée

Composition et configuration du paysage

Ennemis naturels

Service de biocontrôle

Monoculture

Polyculture

Crop plants diversity

Landscape composition and configuration

Natural enemies

Biocontrol services

Monoculture

Polyculture

Résumé

L’uniformisation du schéma agricole a eu pour conséquence une perte significative de la biodiversité des insectes utiles en agriculture. La diversification des plantes a de nombreux avantages agronomiques, notamment celui d’augmenter la présence d’ennemis naturels au champ en leur fournissant des sources diversifiées de nourriture. A l’échelle du paysage, la préservation des zones naturelles est un levier très efficace dans le maintien des ennemis naturels et le biocontrôle. Cette efficacité étant parfois contestée et difficilement gérable par les agriculteurs, lors de cette thèse j’ai étudié les effets de la diversification des cultures, dans l’espace et dans le temps, sur l’abondance des ennemis naturels, leur mouvement, et le service de biocontrôle. Dans une première partie, je pose la question de la faisabilité économique et sociale de systèmes agricoles basés sur une diversité culturale accrue. Il s’ensuit une seconde partie constituée de 4 chapitres mettant en application la question à 4 échelles de complexité croissante. Le premier chapitre pose la question de l’effet de la diversification des cultures, dans l’espace et le temps, à l’échelle de l’individu (Harmonia axyridis) sur le biocontrôle de plusieurs espèces pucerons, le spill-over et l’abondance du prédateur. Le chapitre 2 étudie l’effet de la diversification des cultures dans l’espace et le temps, à l’échelle d’une population du prédateur omnivore, Nesidiocoris tenuis, sur sa dynamique de population, son spill-over, et sur son service de biocontrôle d’œufs de lépidoptères (en condition contrôlée sous serre). Le chapitre 3 décrit des expérimentations mises en place à l’échelle du champ permettant de comprendre les effets de la diversité spatiale et temporelle des plantes cultivées sur des populations et les mouvements d’ennemis naturels et ravageurs spontanément présents en environnement agricole. Enfin, le chapitre 4 s’intéresse aux effets de la diversité des plantes cultivées à l’échelle d’une région, en Chine, sur l’abondance d’ennemis naturels et de pucerons en champs de coton et de blé. Les résultats à l’échelle du laboratoire et de la serre montrent que les individus et les populations d’ennemis naturels sont fortement impactés par la nature de la plante à laquelle ils sont exposés. En effet, la croissance des populations résultait de l’effet combiné des plantes testées en monoculture. Cependant le spill-over et le biocontrôle ont été plus fortement stimulés en polyculture. En champ, le spill-over des coccinelles et des chrysopes était plus important en polyculture. De surcroit, les populations de ravageurs et d’ennemis naturels étaient plus fortement corrélées en polyculture qu’en monoculture ; dans certains cas le biocontrôle s’est avéré plus important en polyculture. Enfin, à l’échelle du paysage, la diversité des cultures avait un effet positif sur les coccinelles et négatif pour les pucerons. De plus, les champs cultivés de petite taille étaient positifs pour le maintien des chrysopes dans les champs cultivés. L’ensemble de ces résultats montrent donc que l’augmentation de la diversité des plantes cultivées, ainsi que la réduction de la taille des champs cultivés, peuvent permettre une augmentation des mouvements des ennemis naturels entre les champs, ainsi qu’un accroissement des services de biocontrôle.

Landscape simplification have drastically reduced arthropods biodiversity in agricultural landscapes. Plant diversification has already been proved to be very positive for natural enemies notably through the provision of alternative food sources. At the landscape scale, natural habitats have been proved to be very positive for natural enemies and biocontrol. However, the efficacy of natural areas in enhancing biocontrol is more and more controversial. Additionally, farmers willingness to preserve or increase natural habitats in and around their fields is not systematic. Therefore, I decided during my PhD to assess the effect of increasing landscape plant diversity, by manipulating crops only in space and time, on the presence and the performance of natural enemies. In a first part, I assess the economical and social feasibility of increasing crop richness at a landscape scale. Then, in a second part, four different chapters assess the question of crop diversification in space and time on biocontrol at different scales of study. The first chapter shows a study maid at the laboratory scale, which aim is to assess the effect of crop diversification on the predator Harmonia axyridis, on its development and its predation capacity on four different types of aphids. The movement of the predator, hereafter called spillover, regarding the different food sources available is also assessed. The second chapter shows a similar study but laid at a bigger scale (greenhouse) and assesses the population dynamics, the predation capacity and the spillover of a population of Nesidiocoris tenuis regarding differential crop availability in space and time. The third chapter describes two experiments laid at the field scale which aim is to assess the effect of crop diversity, differing in space and time, on the abundance of naturally occurring pests and natural enemies. Abundances of pests and natural enemies was evaluated as a proxy of biocontrol and spillover between patches of crops was assessed in the polycultural treatment. Finally, the last chapter assessed the effect of crop diversity and crop configuration at the landscape scale on the abundance of aphids and aphidophagous predators (coccinellids, lacewings and spiders). The data were collected in the Hebei Province of China. Results at the laboratory and greenhouse scale show that individuals and populations of natural enemies are highly impacted by the functionality of the plant they are exposed to. Indeed, the natural enemies growth in polyculture was the result of the combined effect of the crops tested separately in monoculture. However, the spillover and the biocontrol were highly stimulated in polyculture, sometimes more than in monoculture. At the field scale, ladybirds spillover was higher in polyculture and populations of pests and natural enemies were strongly correlated in polyculture compare to monoculture. Finally, at the field scale, crop diversity had a positive effect on ladybirds abundance and a negative one on aphids abundance. Additionally, fields of small size increased the presence of lacewings. These results show that increasing crop diversity, and decreasing field size, might help to enhance the presence of natural enemies and increase the biocontrol through promoting the spillover of natural enemies between the different cultivated fields.