Diversité intra- et interspécifique dans les systèmes céréaliers et ses effets sur la régulation des ravageurs

Intra- and intercrop diversification in cereal cropping and effect on pest control

• Auteur / Autrice : Agathe Vaquié
• Direction : Alexander Wezel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agro-écologie
• Date : Soutenance le 02/04/2019
• Etablissement(s) : Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AgroParisTech (France ; 2007-....) - Institut supérieur d'agriculture Rhône-Alpes (ISARA)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Cortesero
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Cortesero, Jean-Louis Hemptinne, Manuel Plantegenest, Xavier F. Sans Serra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Hemptinne, Manuel Plantegenest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couverture végétale du sol

Ennemis des cultures -- Lutte biologique contre

Blé

Céréales

Conservation des ressources agricoles

Écologie agricole

Mots clés libres

Agroécologie

Régulation des ravageurs

Lutte biologique par conservation

Mélanges variétaux

Couverts végétaux

Agroecology

Pest control

Conservation Biological Control

Variety mixtures

Cover crop

Résumé

Augmenter la diversité végétale au sein même du champ permet de réguler les populations de ravageurs dans de nombreux agroécosystèmes. Les mélanges variétaux (diversité intraspécifique) ou les associations de cultures avec une plante compagne (diversité interspécifique) sont considérées comme des pratiques agroécologiques prometteuses pour les systèmes de culture à bas intrants ou l'agriculture biologique. En effet, ces pratiques favorisent de nombreux services écosystémiques tels que la régulation des ravageurs, des maladies ou des adventices, ainsi que la fertilisation azotée. Cependant, le potentiel de régulation des ravageurs du blé par la combinaison de ces deux pratiques de diversification n'a pas encore été étudié.Nous avons combiné ces deux pratiques dans le cadre d'expérimentations menées en plein champ et sur deux saisons de culture, afin d'examiner leurs impacts sur les populations de pucerons et d'ennemis naturels. Nous avons également évalué le potentiel de régulation des ravageurs en mesurant les taux de prédation de proies sentinelles.La combinaison des diversités intra- et interspécifique n'est pas plus performante pour réduire les populations de pucerons que les pratiques prises séparément. L'association de culture blé-trèfle tend à être moins infestée par les pucerons, tandis que le mélange variétal est plus infesté que la variété la moins sensible. Les variations annuelles des conditions climatiques impactent fortement le développement du blé et du trèfle, ainsi que la date d'apparition du pic de puceron. Le rendement du blé, ainsi que le taux d'azote du grain sont réduits par l'association de culture par 7 à 10%, mais pas par le mélange variétal. La présence d'un couvert de trèfle dans les champs de blé, semble avoir favorisé la biodiversité fonctionnelle, particulièrement les ennemis naturels tels que les carabes, mais pas le mélange variétal. Les résultats sont variables selon la famille d'arthropodes concernée et leur position au sein du couvert végétal (au sol ou dans le feuillage). Le couvert de trèfle et le champ ont influencé la composition de la communauté de carabes prédateurs. Les taux de prédation des proies sentinelles n'ont pas été impactés par les pratiques de diversifications.En laboratoire, nous avons évalué comment l'association du blé avec des légumineuses (trèfle ou pois) pouvait modifier le comportement du puceron du blé Sitobion avenae en terme de location de sa plante hôte et du développement de la population. Les pucerons ont résidé moins de temps sur le blé quand il était associé à du trèfle. Les populations de pucerons se sont moins développées dans les associations du blé avec une légumineuse par rapport à du blé seul, mais si l'on prend en compte la biomasse du blé, seulement l'association blé-trèfle a considérablement réduit les densités de pucerons sur le blé. Ainsi l'espèce associée et sa densité sont des paramètres importants qui devraient être pris en compte dans les études sur la diversité interspécifique, car ils pourraient expliquer la grande variation dans les résultats rapportés par les analyses bibliographiques.Nos résultats suggèrent qu'augmenter la diversité cultivée au sein du champ peut aider à réguler les pucerons dans une certaine mesure, mais la combinaison des deux pratiques de diversification ne résultent pas en un trade-off entre la régulation des ravageurs et les performances agronomiques particulièrement attractifs pour les agriculteurs.

Increasing intrafield plant diversity has been shown to regulate pest populations in various agroecosystems. Polyvarietal mixtures of a crop species (intraspecific diversity) or associations of a crop and a companion plant (interspecific diversity) are both considered as promising agroecological practices for low-input or organic agriculture systems by providing several ecosystem services such as pest, disease and weed control, and nitrogen fertilization. However, combining both diversification practices has not been studied yet in perspective of winter wheat pest control.In organic field experiments over two growing seasons, we combined both practices and examined the direct impact on aphid and natural enemy populations and on wheat production. We also investigated the potential pest regulation service through the assessment of the rate of predation by using sentinel preys.Results show that combining intra- and interspecific diversity did not outperform each practice individually in reducing aphid populations, thus not clearly showing synergetic effects. Taken separately, intercropping tended to have lower aphid infestation, while it the cultivar mixtures was more infested by aphids than the least susceptible cultivar. Yearly variation in climatic conditions strongly impacted wheat and clover development, as well as the appearance of aphid peaks. Wheat yields and grain nitrogen content were reduced in intercropping by 7 to 10%, but not in cultivar mixtures. Functional biodiversity, especially natural enemies such as ground beetles, tended to be positively correlated to the presence of a clover cover in the wheat fields (interspecific diversification), but did not respond to the wheat cultivar mixture (intraspecific diversification). Results varied according to the family of arthropods concerned and their position within the vegetation layer (ground dwelling or foliage dwelling arthropods). The cover of white clover and the field context influenced the community composition of predatory ground dwelling beetles. Rates of predation on sentinel preys were not influenced by any of the diversification practices.Under laboratory conditions, we evaluated how combining wheat and legumes (clover or pea) modifies the behaviour of the cereal aphid Sitobion avenae in terms of host-plant location, and population growth. We observed that aphids’ residence time on wheat was decreased when this host-plant was intercropped with clover. At the population level, wheat-legume intercrops reduced the number of aphids on wheat plants compared to wheat sole crops but if we take into account plant biomass, only intercropping clover with wheat significantly reduced aphid densities on wheat. The species used as non-host plants and their density are important parameters that should be taken into account in studies on intercropping systems and that may explain the large variability in the results observed in the literature.Our findings suggest that intrafield diversification may regulate wheat aphids to some extent, but combining the two diversification practices did not result in an interesting trade-off between pest regulation and wheat production in real farming conditions.