Dynamique spatio-temporelle des communautés adventices en réponse aux pratiques de gestion des sols et conséquences pour les processus de recyclage de la matière organique dans les vignobles ˸ une approche fonctionnelle

Spatial and temporal dynamic of weed communities in response to soil management practices and consequences for organic matter recycling processes in vineyards˸ a functional approach

• Auteur / Autrice : Marie-Charlotte Bopp
• Direction : Elena Kazakou, Guillaume Fried
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie fonctionnelle et Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 09/02/2023
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Stéphane Tixier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elena Kazakou, Guillaume Fried, Marie-Stéphane Tixier, Emmanuelle Porcher, Grégory Mahy, Virginie Baldy, Jean-Philippe Guillemin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Porcher, Grégory Mahy

Mots clés

Mots clés libres

Pratique de gestion du sol

Approche fonctionnelle

Communauté d'espèces adventices

Vigne

Weed specie communitie

Functional approach

Soil management

Vineyard

Résumé

Les adventices constituent une part importante de la biodiversité végétale spontanée des agrosystèmes viticoles et leur gestion représente un levier majeur de la transition agroécologique. L'objectif de la thèse est de comprendre la réponse des communautés adventices aux pratiques de gestion (désherbage chimique, travail du sol, tonte), à différentes échelles spatiales et temporelles, et d'explorer leurs influences sur les processus de recyclage de la matière organique (décomposition, activité microbienne reliée au cycle de l'azote), en utilisant l'approche fonctionnelle. Pour cela, nous avons mobilisé plusieurs réseaux de parcelles viticoles français (Champagne, Vallée du Rhône, Bordelais et Occitanie), dont un réseau historique dans le Montpellierais mis en place en 1978. Nous démontrons que le désherbage chimique, appliqué consécutivement pendant au moins cinq ans, favorise des communautés adventices à stratégie foliaire de conservation de ressources, à potentiel de décomposition faible tandis que le travail du sol et la tonte favorisent des communautés adventices à stratégie foliaire acquisitive, à potentiel de décomposition élevé. Les herbicides favorisent des stratégies racinaires acquisitives d'exploration des ressources du sol tandis que la tonte et le travail du sol sont associées à des communautés adventices dont les stratégies s'appuient sur la collaboration avec les champignons mycorhiziens. Les communautés adventices à stratégie d'exploration racinaire des sols sont associées à une plus grande abondance de micro-organismes nitrifiants. En 40 ans (des années 1980s à aujourd'hui), le changement climatique (+2°C de température estivale) a induit des communautés adventices plus tolérantes au stress, tandis que la diversification des pratiques de gestion a favorisé des communautés moins compétitives. Les communautés adventices actuelles sont 41 % plus abondantes et 24 % plus riches qu'il y a 40 ans témoignant de leurs résiliences aux changements climatiques et de pratique. La thèse démontre que la pratique de la tonte est particulièrement prometteuse. Au bout de cinq ans, la tonte favorise des couverts très décomposables, à biomasse et teneur en azote élevées, à biomasse microbienne environ deux fois plus élevée que dans les sols des autres modes de gestion et promeut deux fois plus d'espèces d'adventices que dans les autres modes de gestion. Cette thèse démontre que la gestion des adventices est un indéniable levier d'action pour piloter les communautés d'adventices diverses et fonctionnelles de demain.

Weeds are an important part of the spontaneous plant biodiversity of vineyards and their management represents a major lever for the agroecological transition. The objective of this thesis is to understand the response of weed communities to management practices (chemical weeding, tillage, mowing), at different spatial and temporal scales, and to explore their influences on organic matter recycling processes (decomposition, microbial activity related to nitrogen cycle), using trait-based approach. For this purpose, we mobilized several networks of French vineyards (Champagne, Rhone Valley, Bordeaux and Occitanie), including a historical network in the Montpellier region set up in 1978. We show that chemical weed control, applied consecutively for at least five years, favors weed communities with resource-conserving foliar strategies, with low decomposition potential, whereas tillage and mowing favor weed communities with acquisitive foliar strategies, with high decomposition potential. Herbicides promote acquisitive and soil exploring root strategies while mowing and tillage are associated with weed communities with ‘out-sourcing' strategies which relies on collaboration with mycorrhizal fungi. Weed communities with root exploration strategies are associated with a higher abundance of nitrifying microorganisms. In 40 years (1980s to present), climate change (+2°C summer temperature) has induced more stress-tolerant weed communities, while diversification of management practices has favored less competitive communities. Current weed communities are 41% more abundant and 24% richer than 40 years ago, reflecting their resilience to changes in climate and practice. The thesis shows that the practice of mowing is particularly promising. After five years, mowing promotes highly decomposable weed communities with high biomass and nitrogen content, approximately twice the microbial biomass of soils under other management practices, and promotes twice the number of weed species than under other management practices. This thesis demonstrates that weed management is an undeniable lever for driving the diverse and functional weed communities of tomorrow.