Titre : Caractérisation fonctionnelle de cultures de services en vignoble et étude des relations entre marqueurs fonctionnels des communautés végétales et services écosystémiques pour la viticulture

Auteur : Léo Garcia

Résumé : Les systèmes viticoles font face à des enjeux environnementaux liés à l’érosion des sols, la perte de matière organique des sols, la pression phytosanitaire et ses effets sur la santé et la biodiversité, dans un contexte de changement climatique. L’utilisation d’enherbements dans les vignobles représente un ensemble de pratiques agroécologiques crédibles permettant à la fois de satisfaire les objectifs de production et de répondre aux différents enjeux environnementaux en viticulture. L’atteinte de ces objectifs et la réponse aux enjeux dépendent des fonctions des espèces dans les systèmes viticoles, de leur diversité dans les enherbements, et des relations entre cette diversité et les services écosystémiques. Comment décrire la diversité des communautés végétales dans les enherbements viticoles ? Comment évaluer le lien entre cette diversité végétale et les services écosystémiques fournis par les communautés ? Peut-on piloter la fourniture de services écosystémiques dans les agrosystèmes ?Pour répondre à ces questions, deux expérimentations au champ ont été réalisées dans une vigne expérimentale entre 2015 et 2018 : i) une expérimentation permettant de tester la pertinence de l’approche fonctionnelle pour la description de la diversité des enherbements viticoles et l’évaluation des services écosystémiques fournis par les communautés végétales, mesurés par des indicateurs, et ii) une expérimentation destinée à évaluer l’effet de la date de tonte d’un engrais vert sur la fourniture de services en viticulture. Les résultats obtenus ont confirmé la pertinence et la généricité de l’approche fonctionnelle pour décrire la diversité des espèces végétales composant les enherbements en lien avec la fourniture de services, sur la base de marqueurs fonctionnels de communautés composées d’espèces semées et spontanées. Les résultats présentés dans cette thèse ont ainsi confirmé l’existence de relations entre les propriétés fonctionnelles des communautés végétales et les services écosystémiques qu’elles fournissent dans un système viticole enherbé. La qualité des relations mises en évidence a montré la capacité des marqueurs fonctionnels à décrire les fonctions des espèces à l’échelle des communautés, et à expliquer des parts de variation importantes des indicateurs de services. Cette thèse a également confirmé l’importance du pilotage des cultures de services par des interventions techniques (e.g. date de tonte) afin d’optimiser la fourniture de services écosystémiques et éviter les dysservices. La mise en œuvre de l’approche fonctionnelle dans des contextes pédoclimatiques variés pourrait conduire à l’élaboration de règles générales de fonctionnement des communautés végétales pour la fourniture de services écosystémiques dans les agrosystèmes.

Ecole : Montpellier Supagro

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Titre : Influence des modes d’entretien du sol en milieu viticole sur le transfert des pesticides vers les eaux d’infiltration – Impact sur les lombriciens

Auteur : Eva Schreck

Résumé : L’objectif de cette thèse est d’essayer de déterminer la pratique viticole d’entretien du sol des inter-rangs qui serait la moins polluante pour l’environnement. Pour cela, une étude a été mise en place afin de mettre en évidence une influence de cette pratique sur le transfert de produits phytosanitaires vers les eaux de drainage et sur le fonctionnement biologique du sol. Les investigations ont montré que la pratique culturale modifie les flux d’eaux drainés et la réponse hydrologique du sol à la pluie. Le transfert d’une molécule dépend essentiellement de ses caractéristiques physicochimiques et de son utilisation, son mode et sa date d’application, ainsi que le type de sol sur lequel elle est épandue. Une pollution des sols et des eaux de drainage de la modalité désherbée chimiquement est constatée. L’enherbement favorise l’infiltration de l’eau, et pourrait participer à la rétention et la biodégradation des pesticides dans la zone racinaire. Le désherbage chimique et le labour perturbent la vie microbienne et lombricienne tandis que l’enherbement favorise le développement des organismes (humidité, exsudats racinaires, matière organique). L’effet neurotoxique des insecticides et des fongicides mis en évidence au laboratoire n’est pas vérifié sur le terrain viticole. De la même façon, contrairement aux résultats apportés par l’expérimentation en conditions contrôlées, les lombriciens de la parcelle ne participent pas à la biotransformation des toxiques et ne semblent pas perturbés physiologiquement.

Ecole : Université Paul Sabatier – Toulouse III

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Titre : Qualité des sols viticoles en Languedoc Roussillon : effets des pratiques agricoles

Auteur : Patrice Coll

Résumé : Le sol, composante du Terroir doit être considéré comme une ressource non renouvelable essentielle au fonctionnement des agro‐écosystèmes. Or, les sols viticoles sont particulièrement vulnérables aux dégradations. L’objectif central de ma thèse est donc d’évaluer comment les pratiques viticoles affectent la qualité des sols dans le Languedoc‐Roussillon. Pour ce faire, j’ai d’abord évalué la qualité des sols sur 164 parcelles présentant une grande variabilité de pratiques culturales et réparties sur 9 zones pédologiques très diversifiées. Puis, j’ai évalué la vitesse de changement de la qualité des sols par l’analyse de 23 parcelles d’une zone homogène converties progressivement en viticulture biologique depuis un maximum de 17 ans. Plusieurs indicateurs physiques (densité apparente, porosité totale, stabilité structurale et humidité à la capacité au champ), chimiques (teneur en carbone et azote, C/N, disponibilité des éléments P, K, et Cu, capacité d’échange cationique) et biologiques (biomasse microbienne, respirométrie, nématodes, vers de terre) ont été mesurés afin de fournir une vision holistique de la qualité des sols. Mes résultats montrent une diversité de qualité des sols viticoles au regard des perturbations subies par les différentes pratiques. J’ai également démontré que la majorité des indicateurs étudiés sont sensibles aux pratiques viticoles indépendamment des types de sol étudiés. Concernant la dynamique de changement, la qualité des sols viticoles se stabilise après 7‐11 de pratiques biologiques. Toutefois, malgré une augmentation significative des activités biologiques du sol (micro‐organismes et nématodes libres), la conversion depuis 17 ans n’a pas mis en évidence une amélioration nette de la qualité du sol. En conclusion, nous avons confirmé la vulnérabilité des sols viticoles languedociens aux pratiques en cours. Mes travaux mettent en lumière l’importance du transfert des connaissances acquises lors de ce travail pour améliorer la perception de la qualité des sols par les viticulteurs et les professionnels de la filière viticole.

Ecole : Institut National d’Etudes Supérieures Agronomiques de Montpellier

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Titre : Impacts microclimatiques de l’agroforesterie en viticulture : étude de cas dans le sud de la France

Auteur : Juliette Grimaldi

Résumé : Bien que prometteuse face au double défi agro-écologique et climatique, la pratique de l’agroforesterie en viticulture n’a fait l’objet que de très peu d’études. Adossée au projet Vitiforest, la thèse présentée dans ce manuscrit vise à documenter les avantages et limites de l’arbre à travers ses effets sur les flux d’énergie, d’air et d’eau. Dans ce cadre, trois objectifs ont été plus spécifiquement ciblés : (i) caractériser l’effet des arbres sur le microclimat d’un vignoble ; (ii) évaluer les répercussions en termes de rendement et de qualité des raisins ; (iii) comparer les résultats selon la nature et l’agencement des arbres. Trois vignobles associant vignes et arbres ont été sélectionnés dans le sud de la France de manière à couvrir différents terroirs et structures de végétation. Une campagne expérimentale a été menée de la véraison aux vendanges en 2015 puis du débourrement de la vigne jusqu’aux vendanges en 2016. Le jeu de données acquis regroupe des suivis météorologiques, des suivis microclimatiques, des mesures de rendement et de qualité des baies distribués spatialement au sein des vignobles, et un jeu d’images de très haute résolution (< 10 cm), couvrant les domaines du visible, proche infrarouge et infrarouge thermique acquis par drone. Afin de caractériser la morphologie et l’agencement de la végétation en lien avec ses effets climatiques potentiels, une méthode basée sur l’analyse d’image a été testée. Elle inclut notamment la cartographie de l’occupation du sol, des hauteurs de végétations (métrique interne) et du gradient d’ouverture du paysage (métrique paysagère). L’analyse des températures en zone des grappes a révélé que, dans le cas d’un vignoble jeune, orienté NE/SO et à larges espacements, les arbres de bordure se combinent à la topographie et contribuent le plus à la variabilité des températures. A ce stade du développement des rangs d’arbres qui sont intercalés entre les rangs de vigne, aucun effet n’a été observé sur les vignes localisées au Nord des arbres et pouvant être attribué à l’ombrage par les arbres. De manière inattendue, spécifiquement sur le premier rang au sud des arbres, un patron significativement plus frais a été observé, d’autant plus marqué les journées estivales à forte demande évapotranspiratoire. Ce patron coïncide spatialement avec les plus forts rendements mesurés au sein du vignoble. Aussi, la variabilité générale des températures explique autour de 30 à 50 % de la variabilité de certains critères qualitatifs notamment le pH, la concentration en acide malique et celle en polyphénols. Afin d’évaluer plus spécifiquement l’ombrage des arbres sur la vigne, la carte de végétation de l’un des trois vignobles étudiés a été utilisée pour construire différentes maquettes de vignobles en agroforesterie. Celles-ci ont été implémentées dans le modèle 3D de bilan radiatif DART développé au CESBIO, accompagnée d’une série météorologique annuelle. Grace aux fonctionnalités avancées de ce modèle, notamment pour représenter des paysages hétérogènes et l’état de l’atmosphère, l’ombrage présent et futur a été simulé et l’énergie résultante absorbée par la vigne a été cumulée sur l’ensemble d’une saison végétative. Les résultats de cette approche méthodologique inédite montrent que l’influence des arbres sur la photosynthèse de la vigne est très faible dans les configurations testées, tandis que l’architecture de la vigne elle-même a naturellement une influence forte sur son interception lumineuse et sur le microclimat au sein de sa canopée. Le travail mené apporte des premières références et ouvre de nombreuses perspectives. L’amélioration de la représentation des nuages lors des simulations d’ombrage et l’utilisation de l’imagerie infrarouge thermique pour documenter l’effet des arbres sur le stress hydrique de la vigne sont notamment en cours de test. Aussi le jeu de données collecté et l’approche méthodologique développée permettront d’élargir les références à d’autres contextes.

Ecole : Université Toulouse III Paul Sabatier

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