Évaluation des performances des cultures annuelles en agroforesterie Méditerranéenne sous différents régimes hydriques: Cas des systèmes agroforestiers à base d'oliviers au Maroc

par Fida Temani

Projet de thèse en Ecologie fonctionnelle

Sous la direction de Jacques Wery, Ahmed Bouaziz et de Karim Barkaoui.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro en cotutelle avec l'Institut Agronomique et Vétérénaire hassan II (IAV-Hassan II) , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec SYSTEM - Fonctionnement et conduite des systèmes de cultures tropicaux et méditerranéens (laboratoire) et de Modélisation, évaluation, conception des systèmes de culture (equipe de recherche) depuis le 01-11-2016 .


  • Résumé

    Face au changement climatique, l'agroforesterie est une approche promotrice pour avoir des agrosystèmes plus résilients. L'agroforesterie fournit de nombreux avantages environnementaux, tel que l'amélioration de la productivité des terres et l'amélioration de la qualité des cultures. Les interactions positives entre les espèces associées sont essentielles au succès des systèmes agroforestiers. Cependant, les interactions interspécifiques dépendent des caractéristiques spécifiques des cultures, telles que le mode de croissance ainsi que la disponibilité des ressources locales. Prédire le résultat des interactions et la performance des systèmes agroforestiers est donc un défi face au changement climatique. L'hypothèse de gradient de stress (SGH) suggère que les interactions positives (par exemple, la facilitation) prédominent les interactions négatives (par exemple, compétition) entre les espèces avec un stress environnemental croissant (par exemple, sécheresse). Bien que promotrice, une telle hypothèse n'a pas encore été testée ni adaptée pour les agrosystèmes. Au Maroc, les systèmes agroforestiers à base d'olive sont répandus et existent dans un large éventail de conditions climatiques. Ils fournissent une excellente étude de cas pour tester la pertinence du SGH pour le développement de systèmes agroforestiers dans le sud de la Méditerranée. Dans ce travail, j'ai proposé un cadre méthodologique réparti en trois parties complémentaires, combinant enquête de terrain,expérimentation et modélisation. Dans un premier temps, j'ai mené des enquêtes de terrain in situ (42 parcelles) dans le nord du Maroc pour évaluer l'impact des oliviers sur les cultures céréalières le long d'un large gradient d'aridité. Cette évaluation a été réalisée à l'échelle de la parcelle, en tenant compte de la diversité des pratiques agricoles. Deuxièmement, j'ai mené une évaluation expérimentale des effets positifs et négatifs des oliviers sur la croissance et le rendement des cultures dans une ferme commerciale du nord du Maroc. dans cette expérimentation, j'ai manipulé la disponibilité de l'eau pour simuler des régimes hydriques contrastés et comparé les céréales aux légumineuses sous les arbres. J'ai également évalué les performances de l'ensemble du système, y compris la production d'olives. Troisièmement, j'ai cherché à utiliser le modèle de bilan hydrique BISWAT (Bispecific Intercrop System Water Stress dynamic model) pour analyser la dynamic hydriques dans des systèmes monospecifiques et bispecifiques. Nos résultats ont révélé que l'agroforesterie réduit les rendements des cultures annuelles de plus de 50% par rapport à la seule culture quel que soit le régime hydrique. Les résultats ont remis en question les prédictions traditionnelles du SGH et ont révélé que la saisonnalité de la disponibilité de l'eau entraîne les interactions entre les arbres et les cultures. Les interactions arbre-culture étaient fortement négatives en hiver / printemps (croissance des cultures) lorsque la disponibilité en eau était élevée. En revanche, les interactions positives sont devenues plus importantes au printemps / été (remplissage des céréales) lorsque la sécheresse s'est produite, en particulier dans les conditions les plus sèches. J'ai montré que des effets positifs pendant le remplissage du grain n'a pas compensé les effets négatifs sur la croissance des cultures sur le rendement final du grain.Ces travaux présentent des exemples de la façon dont les changements de la disponibilité en eau peuvent avoir un impact sur les performances de l'agroforesterie à base d'oliviers dans un avenir plus sec et ont confirmé leur potentiel prometteur dans le sud de la Méditerranée.

  • Titre traduit

    Evaluation of annual crops performance in Mediterranean agroforestry under different water regimes: Case of olive-based agroforestry systems in Morocco


  • Résumé

    Facing climate change, agroforestry is a promising way to make agrosystems more resilient. Agroforestry has many agronomic and environmental advantages, like enhancing land productivity and improving harvest quality. Similarly to intercropping, positive interactions among crops are key to the success of agroforestry systems. However, interspecific interactions between crops are highly dependent on specific plant characteristics, such as growth habits and local resource availability. Predicting the outcome of interactions and the performance of agroforestry systems is therefore challenging under climate change. In natural habitats, the Stress-Gradient Hypothesis (SGH) suggests that positive interactions (e.g., facilitation) become more important than negative interactions (e.g., competition) between species with increasing environmental stress (e.g. drought). Although appealing, such a hypothesis has not yet been tested nor adapted for agrosystems. In Morocco, olive-based agroforestry systems are widespread and exist in a wide range of climatic conditions. They provide an excellent case study to test the relevance of the SGH for the development of agroforestry systems in the South Mediterranean. In this work, I proposed a methodological framework divided into three complementary parts, combining field survey, experimentation and modelling. Firstly, I conducted in situ field surveys (42 plots) in northern Morocco to evaluate the impact of olive trees on cereal crops along a broad aridity gradient. This evaluation was carried out at the plot scale, taking into account the diversity of farming practices. Secondly, I conducted an experimental evaluation of positive vs. negative effects of olive trees on crop growth and yield in a commercial farm in northern Morocco. I manipulated water availability to simulate contrasting water regimes and compared cereal to legume crops under trees. I also evaluated the performance of the whole system, including olive production. Thirdly, I aimed to use the water-balance model BISWAT (Bispecific Intercrop System Water Stress dynamic model) to analyze the interannual variability of tree-crop interactions over 30 years and test several system adaptations on water efficiency. However, the evaluation of BISWAT revealed important caveats that are necessary to address before using the model for olive-agroforestry. Our results revealed that agroforestry reduced annual crop yields by more than 50 % compared to sole crop whatever the water regime. The results challenged the traditional predictions of the SGH, and revealed that seasonality of water availability drives tree-crop interactions. Tree-crop interactions were strongly negative during winter/spring (crop growth) when water availability was high. In contrast, positive interactions became more significant during spring/summer (grain filling) when drought occurred, especially under the driest conditions. I showed that positive effects during grain filling did not compensate for the negative effects on crop growth on the final grain yield. However, despite lower crop yields, agroforestry enhanced land productivity by 40 % in average, even under the driest conditions. This work present examples of how changing water supply may impact the performance of olive agroforestry in a drier future and confirmed their promising potential in the South Mediterranean."