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Caractérisation agroécologique des végétations prairiales naturelles en réponse aux pratiques agricoles. Apports pour la construction d'outils de diagnostic

Ansquer, Pauline (2006) Caractérisation agroécologique des végétations prairiales naturelles en réponse aux pratiques agricoles. Apports pour la construction d'outils de diagnostic. (Agroecological characterisation of vegetation of natural grasslands in response to agricultural practices. Contribution to the construction of diagnostic tools.)

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Abstract

Les prairies naturelles représentent en France une part importante de la surface agricole totale. Ces écosystèmes herbacés multifonctionnels et plurispécifiques, à dominante de graminées, sont maintenus en équilibre dynamique par les pratiques des agriculteurs (fertilisation, utilisation par la fauche et/ou le pâturage). Les pratiques modifient les communautés végétales et génèrent ainsi une diversité interparcellaire permettant de remplir des fonctions agricoles différentes. Ces fonctions sont associées à des caractéristiques agronomiques (production, qualité de l'herbe), rassemblées sous le terme « valeur d'usage ». La diversité spécifique intraparcellaire importante, couplée à la diversité interparcellaire, complexifie la caractérisation des prairies naturelles. De ce fait, les relations entre pratiques et fonctionnement du couvert végétal sont difficiles à établir. Cette difficulté se retrouve au niveau des outils de diagnostic utilisés par les professionnels du conseil agricole. Dans une optique de construction de nouveaux outils, la question de la caractérisation de la végétation prairiale est donc centrale. Ce travail se propose de tester, dans un contexte agricole, la pertinence d'une approche d'écologie fonctionnelle permettant de rendre compte du fonctionnement de la végétation via les traits biologiques des plantes. Cette pertinence est évaluée par rapport à deux principaux objectifs. Il s'agit, d'une part, d'améliorer la compréhension du fonctionnement écologique et agronomique de l'écosystème prairial en lien avec les principaux facteurs agissant sur sa dynamique (disponibilité des ressources minérales et utilisation de l'herbe). D'autre part, il s'agit de savoir si cette approche permet d'identifier des indicateurs répondant à différents critères (spécificité, sensibilité, robustesse et facilité d'utilisation) ; ces indicateurs devant servir de base pour définir des pistes pour la construction d'outils simples, informatifs et généralisables. Les résultats de ce travail reposent sur 2 années d'expérimentation menées sur un dispositif de 18 parcelles agricoles (Pyrénées ariégeoises). Ce dispositif in situ est représentatif des pratiques agricoles de la zone. Les parcelles se répartissent suivant deux gradients écologiques : la fertilité (N et P) et l'utilisation (mode et régime). Les mesures de traits relatifs à la partie aérienne des plantes ont permis de rendre compte des principaux mécanismes de réponse de la végétation à ces deux facteurs, notamment de l'importance relative du gradient de fertilité sur la structuration des communautés. Quel que soit le mode d'utilisation, les situations les plus fertiles présentent une certaine homogénéité (composition fonctionnelle et spécifique, croissance), en lien avec la forte compétition pour la lumière. Le mode d'utilisation semble jouer un rôle plus important lorsque la fertilité est faible. Les diversités spécifique et fonctionnelle varient conjointement et augmentent nettement depuis les parcelles fertiles vers les pacages peu fertiles. Les traits végétatifs, en particulier la hauteur et la teneur en matière sèche des feuilles (LDMC), se révèlent être des traits pertinents de réponse aux pratiques et d'effet sur la valeur d'usage. Ces traits rendent compte de l'importance du trade-off capture-conservation des ressources, impliqué à la fois dans la réponse à la fertilité et à l'utilisation. Cette convergence de réponse, en lien avec le couplage partiel des gradients étudiés, explique en partie pourquoi il est difficile de dissocier les effets respectifs des 2 facteurs. La phénologie apparaît comme un indicateur spécifique de l'utilisation et de la dynamique de croissance. Les proportions relatives des types de graminées, établis sur la base de la LDMC en conditions non limitantes, permettent de classer efficacement les parcelles en fonction de leurs caractéristiques agronomiques mesurées in situ. Elles rendent ainsi compte des variations de digestibilité des limbes ou de composition de la biomasse (rapport feuille/tige) au moment du pic de production. Les indices de nutrition minérale constituent un meilleur indicateur de la quantité de biomasse produite au pic et du taux de croissance du couvert. Ces deux modes de caractérisation de la végétation, simples et robustes, permettent d'organiser l'ordre dans lequel les parcelles pourront être exploitées, en respectant leurs caractéristiques. Un travail d'enquête, réalisé en parallèle de ces expérimentations pour connaître les pratiques des utilisateurs d'outils de diagnostic et leurs attentes éventuelles, montre que la contrainte de temps est un facteur essentiel à considérer. Les outils doivent donc être simples et rapides à mettre en oeuvre. En outre, cette enquête confirme le manque d'outils permettant de faire le lien entre pratiques et valeur d'usage. La caractérisation fonctionnelle de la végétation permet de répondre à ces attentes, facilitant la lecture de la végétation tout en apportant des informations sur son fonctionnement. Des voies de simplification de cette approche sont testées et discutées. Des tests doivent être étendus à d'autres contextes afin de confirmer la généricité de la méthode proposée. ABSTRACT : Natural grasslands represent in France a significant part of the total agricultural surface. These ecosystems are multifunctional (agricultural and environmental role). These ecosystems, constituted mainly of grasses, are maintained in a state of dynamic balance by the farmers' practices (fertilization, use by mowing and/or grazing). Practices modify the plant communities generating diversity between plots for different agricultural functions. These functions are associated with agronomic characteristics (production, quality of grass), gathered under the term of “use value”. The specific intraplot diversity, coupled with interplot diversity, complexes the characterization and the management of natural grasslands. Relations between practices and community functioning remain unclear and difficult to represent simply. That is reflected in the level of the diagnosis tools used by professionals and land managers. The characterization of the grassland vegetation is thus important to construct new tools. The aim of this study is to test, in an agricultural context, the relevance of an approach from functional ecology, in order to understand plant community functioning via biological plants traits. The relevance of this approach is evaluated through two principal objectives: on the one hand, to understand ecological and agronomic functioning of the grassland plant communities in relation to the main factors acting on its dynamics (availability of mineral resources and use of grass). On the other hand, it aims to find out if this approach could be useful to identify indicators according to several criteria (specificity, sensitivity, robustness and easy application); these indicators will allow the definition of ways to construct simple, informative and generalizable tools. Experiments were carried out in 2003 and 2004 on a study area of 18 agricultural plots located in the French Pyrenees. This in situ experimentation is representative of agricultural practices of the area. Plots are distributed according to two ecological gradients: fertility (N and P) and utilization (mode and regime). Functional traits measurements related to the vegetative part of plants underlie the main mechanisms of vegetation response under two factors, in particular in response to the fertility gradient on communities structuring. Whatever the mode of use, the most fertile situations present a certain homogeneity (functional and specific composition, growth), in relation to the strong competition for light. The mode of use seems to play a more important role when the fertility is weak. Specific and functional diversities vary together and clearly increase from the most fertile plots to the low-fertility and grazed ones. The vegetative traits, in particular the height and the leaf dry matter content (LDMC), are relevant response traits (to the practices) and effect traits (on the use value). These traits are representative of the importance of the resources trade-off capture-conservation. This trade-off is involved both in the response to fertility and utilization. This convergence of response, linked to the dependence of fertility and utilization gradients, explains partly why it is difficult to dissociate their respective effects. Phenology, and more precisely the flowering date, is an indicator specifically linked to grass utilization and growth. Relative proportions of functional types of grasses, established through LDMC in conditions of non-limiting nutrition, enable classification of plots according to their agronomic characteristics measured in situ. They indicate variations of leaf digestibility and of biomass composition (leaf/stem ratio) at the maximum of production. Mineral nutrition indices remain the better indicators of the quantity produced at the maximum of biomass production and of the growth rate. These two simple and robust modes of the vegetation characterization are useful to organize the order in which the grasslands could be exploited, with respect to their characteristics. These results also provide relevant variables for simulation of production models. A survey, carried out to elucidate the users' practices of tools for diagnosis and their possible expectations, underlies the time constraint as an essential factor to consider. Fast and simple tools for users are thus necessary. The survey confirms the lack of tools allowing to link practices and use value. The functional characterization of the vegetation meets these expectations, facilitating the characterization of the vegetation while bringing information on its functioning. Ways of simplification of this approach are tested and discussed. Some tests must be extended to other agricultural situations (enlargement of the gradient of use pressure, other pedo-climatic situations…) in order to confirm the genericity of the method proposed.

Department or laboratory:AgRosystèmes Cultivés et HErbagers - ARCHE (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Cruz, Pablo and Duru, Michel
Uncontrolled Keywords:Prairies naturelles - Écologie fonctionnelle - Agronomie - Pratiques agricoles - Nutrition minérale - Utilisation - Valeur d'usage - Caractérisation de la végétation - Outils de diagnostic. KEYWORDS : Natural grasslands - Functional ecology - Agronomy - Agricultural practices - Mineral nutrition - Utilization - Use value - Characterization of vegetation - Diagnostic tools
Subjects:Agronomy
Agronomy > Soil sciences
Agronomy > Plant sciences
Deposited On:13 February 2007

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