Potentiel de régulation du cycle de l’azote par les systèmes sylvopastoraux tempérés : Perspectives face à l’intensification des phénomènes climatiques extrêmes

Regulation potential of the nitrogen cycle by temperate silvopastoral systems : Perspectives on the intensification of extreme weather events

• Auteur / Autrice : Romane Mettauer
• Direction : Édith Le Cadre, Olivier Godinot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 03/10/2024
• Etablissement(s) : Institut Agro
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie, Alimentation (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sol, Agro et hydrosystème, Spatialisation (Rennes ; 1999-....) - Sol Agro et hydrosystème Spatialisation / SAS
• Partenaire(s) de recherche : École d’inscription : L'Institut Agro Rennes-Angers (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Safya Menasseri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Martin, Rémi Cardinael, Marie-Laure Martin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Amélie Cantarel

Mots clés

Mots clés libres

Système d’élevage laitier

Agroforesterie intraparcellaire

Haies

Nitrification

Bilan apparent de l’azote à l’échelle de la ferme

Résilience

Dairy farming systems

Alley-Cropping agroforestry

Hedgerows

Nitrification

Farm-Gate nitrogen balance

Resilience

Résumé

Les phénomènes climatiques extrêmes affectent le fonctionnement des cycles biogéochimiques conduisant à l’intensification de pertes azotées des agrosystèmes vers l’environnement. En territoires d’élevage, les systèmes sylvopastoraux associant arbres et pâturages sont des pistes de régulation du cycle de l'azote et de sa résilience face à ces phénomènes. Cependant, ce potentiel reste incertain à l'échelle parcellaire et des exploitations. Cette thèse explore les régulations internes, basées sur le fonctionnement du système écologique, et externes, basées sur l’utilisation d’intrants, du cycle de l’azote en systèmes sylvopastoraux bretons (haies bocagères et agroforesterie intraparcellaire). Les régulations internes ont été évaluées par la nitrification, un processus clé du cycle de l’azote.La spatialisation des relations causales expliquant la résistance et la résilience de ce processus face à un phénomène d’ennoiement a notamment été explorée à l'aide de modèles d'équations structurelles multi-groupes. Sur la base d'entretiens et d’une approche quanti-qualitative, régulations externes et stratégies de gestion de la résilience du cycle de l'azote ont été étudiées à l'échelle des exploitations. Les résultats soulignent l'importance des régulations externes dans la régulation du cycle de l’azote par les systèmes sylvopastoraux, les régulations internes associées aux arbres étant limitées à leur voisinage. L’adoption d’options techniques identifiées dans cette thèse permettrait à l’avenir de favoriser la régulation de ce cycle par ces systèmes.

Extreme weather events will become strong drivers of biogeochemical cycles. As a result, nitrogen (N) losses from the agroecosystem are expected to increase, altering in turn the ecosystems. In regions specialized in livestock production, silvopastures (i.e., associating trees and pastures) are considered a way to regulate the N cycle while increasing its resilience. However, this potential remains uncertain at field and farm scale under extreme weather events. This PhD thesis studies such potential by focusing on internal (i.e., functioning of the ecological subsystem) and external (i.e., practices based on external inputs) regulations provided by silvopastures adopted in dairy farms of Brittany (i.e., hedgerows and alley-cropping agroforestry).Internal regulations were assessed according to the nitrification, a key process driving N losses, in two silvopastoral systems (hedgerow vs. alley-cropping). Especially, the spatial structure of causal relations explaining its resistance and resilience in response to flooding was explored through multi-group structural equation modelling. Based on interviews of dairy farmers, external regulations and adoption of strategies managing resilience of the N cycle were assessed at farm scale through a quanti-qualitative approach. The results highlighted the importance of external regulations of the N cycle as the internal regulations provided by trees were limited to their vicinity. Further management options were identified and should be adopted to enhance the potential of silvopastures to regulate de N cycle in the future.