Caractérisation de la structure fonctionnelle des communautés adventices dans les agroécosystèmes

Characterization of the functional structure of weed community in agroecosystems

• Auteur / Autrice : Rémi Perronne
• Direction : Sabrina Gaba, Valérie Le Corre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance le 18/11/2014
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon) - Agroécologie
• Jury : Président / Présidente : François Bretagnolle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Gillet, Sandrine Pavoine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Bonis, Marie-Laure Navas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compétition (botanique)

Écologie agricole

Phénologie

Biodiversité

Plantes adventices

Mots clés libres

Adventices

Traits fonctionnels

Biodiversité

Stratégies écologiques

Phénologie

Assemblage des communautés

Structure fonctionnelle

Compétition

Culture

Agroécologie

Weeds

Functional traits

Biodiversity

Ecological strategies

Phenology

Community assembly

Functional structure

Competition

Crop

Agroecology

Résumé

Malgré de nombreux travaux menés, les mécanismes d’assemblage des espèces adventices en communautés restent à identifier. Or cette compréhension est cruciale pour concevoir des stratégies de gestion permettant de préserver la biodiversité des plantes adventices tout en maintenant la production agricole. Ce travail de thèse avait pour objectif de comprendre les mécanismes à la base de la structure fonctionnelle des plantes adventices dans les agroécosystèmes. Trois axes de recherche ont été menés. Le premier axe a permis de proposer un cadre d’analyse général des mécanismes d’assemblage à l’origine de la diversité fonctionnelle dans le cadre de l’approche dites modèle nul. Le second axe, basé sur des analyses empiriques, a mis en évidence (1) le rôle prépondérant des processus stochastiques dans l’assemblage des espèces adventices entre types de culture dans les parcelles agricoles et (2) le maintien d’une flore fonctionnellement plus diversifiée due à la coexistence de stratégies de tolérance et d’évitement de l’ombrage en interface, compartiment adjacent au champ. Enfin, dans le troisième axe, nous avons montré expérimentalement que la compétition entre la plante cultivée et la communauté adventice promeut une unique stratégie d’évitement de l’ombrage se traduisant, à l’échelle individuelle, par un mimétisme fonctionnel des traits de la plante cultivée par les plantes adventices les plus performantes. Ainsi, processus stochastiques et déterministes influencent l’assemblage des communautés adventices, et ce à différentes échelles spatiotemporelles.

Despite numerous studies, weed community assembly mechanisms still remain unidentified. However, a better understanding of these mechanisms is crucial to design management strategies promoting weed biodiversity while maintaining agricultural production. The aim of this PhD was to understand the mechanisms underlying the functional structure of weeds in agroecosystems.Three research axes were conducted. The first axis enabled to propose a general analytical framework of community assembly in the context of a statistical approach called null model. The second axis, based on empirical analyses, revealed (1) the predominant role of stochastic processes in weed community assembly between crop types and (2) the coexistence of two, shade-tolerance and shade-avoidance, ecological strategies, thus explaining the higher functional diversity observed in crop edge, a field element adjacent to the field. Finally, on the third axis, based on experimentation, we have shown that the competition between the crop and the weed community promotes a unique shade-avoidance strategy resulting on a functional mimicry of the crop by the most successful weed plants. Thus, both stochastic and deterministic processes influence weed community assembly, besides at different spatial and temporal scales.