Effet de l'implantation d'une plante de services et des pratiques de gestion de la couverture végétale sur la communauté végétale accompagnatrice de la banane et les services qu'elle y rend

par Diane Rakotomanga

Projet de thèse en Ecologie fonctionnelle

Sous la direction de Gaelle Damour et de Marc Dorel.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec GECO- Fonctionnement écologique et gestion durable des agrosystèmes bananiers et ananas (laboratoire) depuis le 12-12-2017 .


  • Résumé

    L'introduction d'une biodiversité choisie dans les agrosystèmes, telle que les plantes de services (PdS), vise à restaurer des fonctions agrosystémiques dégradées par l'utilisation massive d'intrants (Vandermeer, 1989; Koohafkan et al., 2012). Ces fonctions agrosystémiques permettent l'expression de services comme le contrôle des organismes nuisibles et le maintien de la fertilité des sols. Dans les bananeraies antillaises, les PdS, sont introduites en phase de jachère (détruite ou non en fin de phase) et/ou pendant la culture du bananier. Les principaux services recherchés pour la parcelle agricole (« services à l'agrosystème », sensu Zhang et al., 2007), sont l'assainissement nématologique, l'amélioration de la fertilité du sol et le contrôle des populations d'adventices. Les niveaux de services attendus sont différents en jachère et pendant les cycles du bananier (Damour et al., 2015). Ces services concourent à maintenir la production du bananier (« services de l'agrosystème », sensu Zhang et al., 2007). Le contrôle des adventices en bananeraie représente un défi majeur, les herbicides représentant le premier poste d'intrants dans ces systèmes. Bien que beaucoup de PdS permettent un contrôle partiel efficace des adventices, rares sont celles qui permettent un contrôle total et des couverts purs sont rarement obtenus. Parallèlement, les différentes pratiques de gestion du couvert en bananeraie, notamment la gestion de la litière et des résidus de culture et le travail du sol impactent, elles aussi, les populations d'adventices. Enfin, une biodiversité accrue est reconnue pour améliorer la résilience des systèmes (Jackson et al., 2010). Face à ces constats, l'idée de maintenir une communauté accompagnatrice à la culture de la banane composée de PdS choisies et d'adventices peu néfastes, gérée et orientée vers des espèces permettant d'améliorer les performances agronomiques et environnementales du système semble intéressante. L'enjeu serait alors d'orienter la flore adventice de l'agrosystème bananier, par l'implantation d'une PdS choisie et par le mode de gestion de la couverture végétale, vers une communauté à même de délivrer les services attendus pour la culture de la banane. Pour cela, il est nécessaire de comprendre i) de quelle manière le choix de la PdS ainsi que les filtres associés à la gestion de la couverture végétale (mode d'implantation de la PdS, travail du sol, herbicide, gestion de la litière et des résidus de culture…) orientent la dynamique de la communauté accompagnatrice, et des adventices en particulier, ii) et quel est l'effet de cette communauté plurispécifique sur les services recherchés en bananeraie.

  • Titre traduit

    Effects of cover crops and cover management practices on the plant community associated to the banana and the services it provides


  • Résumé

    Cover plants are one of the means to increase the functional biodiversity of fields and to enhance the ecological functions of the communities (Vandermeer, 1989; Koohafkan et al., 2012). These functions enable the provisioning of agroecosystem services like pest control and fertility maintenance. In banana cropping systems of the French West Indies, cover crops are used as fallow or during the banana production cycles as well. The main services expected in these systems (« services to the agrosystem », sensu Zhang et al., 2007) are weed control, plant-parasitic nematode control, and improvement of nutrient cycling, which contribute to banana production. The satisfactory level of these services may be different depending on the phase of the cropping systems (fallow vs. production cycles) (Damour et al., 2015). In banana cropping systems, the search for alternative ways of weed control are critical as herbicides are the main chemical input used. Although most of the cover crops enable an efficient partial control of weeds, few of them are competitive enough to eliminate weeds and mono-specific covers are rarely obtained. Cover management practices (mulch and cover residues management, tillage…) also modify weed populations, but are under-studied. Facing these observations, the idea that the plant community associated to the banana could be a mix of cover crops and weed (spontaneous) species, managed and oriented towards species that enable to improve the agronomic and environmental performances of the system, has emerged. The scientific objective of this thesis is to understand how the combination of a well-chosen cover crop and appropriate cover management practices is efficient to orient the plant community associated to the banana towards a community that deliver the services expected in banana cropping systems. This requires: • To understand how the choices of cover crops and cover management practices (cover crop setting up method, tillage, herbicide, mulch and residues management…) orient the dynamics of the plant community mixing seeded cover crops and spontaneous species; • To understand the effects of this mixed plant community on the main services expected in the banana agroecosystem. The applied objective is to identify decision rules for the choice of cover crops and practices to use in low-input banana cropping systems. A functional trait-based approach (Violle et al., 2007), will be used to pursue this objective. The potential of such approaches to deal with issues related to the design and management of agroecosystem has recently been highlighted (Garnier and Navas, 2012; Duru et al., 2014; Gaba et al., 2014; Damour et al., 2015; Martin and Isaac, 2015; Wood et al., 2015). A first step will be to construct a conceptual model that describe the functioning of the plant community associated to the banana during the fallow period and during the banana production cycles. This model will represent, on one hand, the effects of the cover management practices and of the interactions between plants (mainly cover crop vs. spontaneous species) on the dynamics of the plant community, on the other end its effect on the main services expected in banana cropping systems. The experimental part of the thesis will consist in two experiments: 1. On-farm experiment: A survey of banana production fields where cover crops are used as fallow or associated to the banana will enable to describe the effect of cover management practices on the functional structure of the plant community (cover crop + spontaneous species); 2. Experimental station experiment: The setting up of three contrasted cover crop species on fallow experimental fields and 2nd cycle of production fields to analyze the trajectory of the functional structure of the plant community (cover crop + spontaneous species) and the services provided. The analyses of the data acquired will enable to identify: • Response laws of the functional structure of the community to cover management practices, • Association/exclusion laws between cover crops and weeds, • Relationships between community mean trait values and functions associated to the main services expected in banana cropping systems, including spatial arrangement effects, • Synergies and trade-offs between services delivered by the plant community associated to the banana, • Ideotypes of community associated to the banana, which maximize the functions and services expected and which enable to choose the best cover crops to orient the community.