Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'autorisation de mise en culture de plantes transgéniques en Europe est suspendue à l'étude de ses conséquences et de ses moyens de gestion. C'est le cas pour la betterave sucrière tolérante à un herbicide non sélectif. Il existe en effet un risque de flux des transgènes de la culture vers des mauvaises herbes apparentées, les betteraves adventices, fréquentes dans les champs de betterave sucrière. Ce flux permettrait la transmission de la résistance à l'herbicide aux adventices et donc un retour à la situation actuelle, voire à une situation pire si le transgène confère un avantage à l'adventice dans d'autres cultures de la rotation. Pour déterminer les pratiques agricoles propres à éviter ou limiter l'apparition de betteraves mauvaises herbes transgéniques, il faut identifier les éléments des systèmes de culture qui influencent la démographie et la génétique des populations de betterave dans une région et à long terme. <br />À cause des dimensions spatiales et temporelles du flux de gène ainsi que de la large gamme de variabilité des systèmes de culture, il est impossible d'étudier le phénomène exclusivement en expérimentation. Par conséquent, nous avons développé un modèle (GENESYS-BETTERAVE) qui quantifie les effets des systèmes de culture sur ce flux de gènes. Il est centré sur le cycle de développement des betteraves cultivées et adventices dans chaque parcelle basé sur une succession de stades clé (plantules, montées, plantes en fleurs, production semencière, stock semencier). Pour chaque stade est calculée la densité d'individus dans la parcelle ainsi que les proportions génotypiques, principalement celles des individus transgéniques. Les relations entre les stades dépendent des cultures en place dans les parcelles, des techniques utilisées pour gérer ces cultures ainsi que du génotype des betteraves. Pendant la floraison, du pollen est échangé entre les parcelles et l'importance de cette dispersion dépend du parcellaire. Une partie des informations nécessaires à la réalisation du modèle, est tirée de la littérature. <br />Des expérimentations sont ensuite réalisées pour étudier et quantifier les parties encore peu connues du cycle de développement. Elles ont permis de décrire et de modéliser le devenir des semences enfouies de betteraves adventices, en mesurant la mortalité in situ, les capacités de germination des semences et de croissance pré-levée des plantules en fonction des saisons. D'autres essais ont permis de modéliser toutes les étapes clé du développement des betteraves adventices et des traînantes (dynamique et taux de montaison, dynamique de floraison, production de pollen...) dans les cultures les plus fréquentes de la rotation betteravière. <br />Après avoir été programmé sous forme de logiciel, le modèle est alors utilisé pour des simulations simples qui montrent qu'il prend bien en compte les éléments caractéristiques des systèmes de cultures, en attendant une validation pour vérifier à plus grande échelle le réalisme de la prédiction.

L’Agriculture de conservation (AC) repose sur trois principes: le minimum de travail du sol, la couverture permanente du sol et la diversification des espèces cultivées. Elle a été introduite vers la fin des années 90 dans la région du lac Alaotra, Madagascar, dans l’objectif d’augmenter la productivisté de l’agriculture pluviale qui, généralement, pâtit des problèmes liés à la faible fertilité des sols, aux contraintes hydriques et à l’enherbement. L’objectif principal de la thèse consiste à quantifier et caractériser les impacts des fonctions agro-écologiques de l’AC dans l’amélioration du rendement en riz pluvial par rapport aux pratiques conventionnelles (CT). Une revue de la littérature sur les fonctions agro-écologiques du mulch en fonction de leur quantité retenue sur la parcelle a tout d’abord montré que la quantité de couverture nécessaire va dépendre essentiellement des fonctions agro-écologiques attendues. Une quantité de couverture de 2 à 3 t ha-1 permet d’obtenir des effets très nets en ce qui concerne l’amélioration de l’infiltration de l’eau, la limitation du ruissellement et de l’érosion du sol. En revanche, les données sur le contrôle de l’enherbement, la disponibilité des nutriments ainsi que la faune du sol en fonction de la quantité de mulch étaient très variables, suggérant l’interaction de ses fonctions agro-écologiques avec d’autres facteurs, notamment le type de résidus et les conditions pédoclimatiques. Une première expérimentation dont l’objectif était la quantification des effets physiques du mulch sur l’enherbement, avec différentes quantités de résidus de 0 à 45 t ha-1 a montré que l’émergence et la biomasse des adventices sur les parcelles couvertes dépend essentiellement de la quantité et de la distribution de la pluviométrie durant la saison culturale. L’émergence ainsi que la biomasse des mauvaises herbes diminuent en général avec l’augmentation de la quantité de mulch maintenue sur les parcelles. Toutefois, une quantité de résidus de l’ordre de 10 t ha-1 est nécessaire pour réduire significativement la pression des adventices sur le riz par rapport à un sol nu dans les conditions de notre dispositif expérimental. Un deuxième dispositif maintenu durant 6 ans (2009/10 à 2014/15), combinait une rotation biennale de maïs + dolique // riz et une rotation triennale de maïs + stylosanthes // stylosanthes // riz ; trois modes de gestion du sol et des résidus et deux niveaux de fertilisation. Deux niveaux d’enherbement en split plot ont été ajoutés en 2013/14 et 2014/15. L’amélioration du rendement en riz sur les parcelles en AC par rapport aux parcelles en CT est essentiellement liée à une diminution de la pression des adventices sur les parcelles AC pendant la période de végétation du riz. La dynamique de l’eau dans le sol ainsi que la dynamique de l’azote minéral sont fortement influencées par le régime pluviométrique et ne différent généralement pas entre AC et CT. Enfin, l’analyse de stabilité et l’écart de rendement au potentiel utilisés pour étudier les variations de rendements en riz sur les 6 saisons culturales du second dispositif expérimental ont montré que les effets des traitements étaient en interaction avec d’autres facteurs probablement liés à la variabilité spatiale du sol sur le dispositif expérimental. Les résultats de cette étude nous suggèrent de tenir compte aussi bien des fonctions agro-écologiques du mulch attendues que les régimes pluviométriques lors de la promotion d’un système AC pour améliorer la productivité des cultures. L'AC avec une quantité de résidus généralement retenus dans les parcelles de l'agriculteur (i.e. 1 - 2 t ha-1) serait efficace pour lutter contre le ruissellement et l'érosion. Cependant, des quantités supplémentaires de résidus, qui pourraient être produites avec l’introduction de rotations culturales avec une forte production de biomasse, seraient nécessaires pour lutter efficacement contre les adventices et diminuer les charges liées au sarclage. / Conservation agriculture (CA) is based on the principles of minimum soil disturbance, permanent soil cover and diversification of crop species grown in rotations and/or associations. CA was introduced in the late 90s in the Lake Alaotra region, Madagascar, in order to improve rainfed crop productivity which is commonly constrained by low soil fertility, soil water stress and weed infestation. The main objective of this study was to quantify and understand the impact of CA on rainfed rice productivity as compared to the practice of conventional tillage (CT). First, a review of literature was conducted on the agro-ecological functions of mulching with crop residues in relation to their quantity. The literature review showed that the optimal amount of residues required principally depends on the agro-ecological function searched for. Residue amounts of 2 to 3 t ha-1 had clear positive effects in terms of improving water infiltration and limiting water runoff and soil erosion. On the other hand, results on weed control, nutrient availability and soil fauna in relation to the amount of mulch were highly variable, suggesting the interaction of these agro-ecological functions with other factors, including residue type and soil-climate conditions. Second, two field experiments were monitored at the research center of FOFIFA in the Lake Alaotra region. A first experiment aiming at quantifying the physical effect of a mulch of crop residues on weed infestation, with amounts of surface residues ranging from 0 to 45 t ha-1 showed that the emergence and biomass of weeds on mulched plots depend mainly on the quantity and distribution of rainfall during the cropping season. Overall, weed emergence and biomass decreased with increasing amounts of mulch. However, a large quantity of residues, i.e. in the order of 10 t ha-1, was required to significantly (p<0.05) reduce weed pressure as compared to a bare soil under the agro-ecological conditions of our experiments. The second experiment was conducted during six years (2009/10 to 2014/15), and a 2-year rotation of maize + Dolichos lablab // rice and a 3-year rotation of maize + Stylosanthes guianensis // S. guianensis // rice were combined with three soil/residue management practices and two level of fertilization. Two levels of weed pressure were added as split-plot in 2013/14 and 2014/15. Higher rice grain yields on CA plots as compared to CT plots in the fifth and sixth year of the CA practice were mainly related to a decline of weed pressure under CA. Soil water and mineral nitrogen dynamics did not differ markedly between CA and CT and were strongly influenced by the rainfall pattern. Finally, the use of the concept of stability analysis and the yield gap approach to analyze the variation of rice yield under the 6 crop seasons from 2009/10 to 2014/15 showed that the effects of treatments including crop rotation, soil and residue management, and fertilization levels interact with other factors likely related to the spatial variability of the experimental design. Results of our study suggest that both agro-ecological function of mulch searched for and rainfall conditions should be taken into account when promoting CA systems to improve crop productivity in the Lake Alaotra region. Practicing CA with typical amounts of residues that are produced on farmer’s field (i.e. 1 – 2 t ha-1) is sufficient to control water runoff and soil erosion. However, extra amounts of crop residues are required to effectively control weed infestation. These extra amounts could be produced with the introduction of high biomass-producing crop rotations and could decrease the labor pressure from weeding.

L'intérêt des disciplines du paléoenvironnement pour l'étude des pratiques anthropiques passées, de leurs impacts sur le milieu, suppose une bonne connaissance des écosystèmes actuels. En explorant le lien entre la végétation actuelle et sa pluie pollinique, la palynologie cherche à établir des référentiels pour l'interprétation des spectres fossiles.<br />La recherche de ces marqueurs polliniques est menée ici dans deux milieux caractérisés par une végétation anthropique très spécifique : la flore adventice des champs cultivés et la flore rudérale, dans une région riche en données fossiles pour une application future, la Franche-Comté.<br />L'analyse phytogéographique de l'évolution de ces communautés végétales depuis le Néolithique permet d'abord de valider l'analogue. En distinguant espèces indigènes et étrangères (archéophytes et néophytes), en affinant leurs caractéristiques écologiques, elle discrimine aussi des marqueurs « forts » de l'anthropisation.<br />L'étude de terrain (relevés de végétation, collecte et lecture de données polliniques) permet, elle, d'analyser et de valider la relation végétation/pluie pollinique théorique/pluie pollinique réelle, au moyen d'une série d'analyses statistiques (classifications, ACoP, PCIA, indices de Davis).<br />Enfin, la comparaison des résultats de ces deux démarches permet une synthèse critique de l'application des marqueurs classiques de l'anthropisation (IPA, Behre...) à la région d'étude ainsi que la mise au jour de nouveaux marqueurs locaux plus spécifiques.

Les prairies guyanaises sont issues de transformations majeures du milieu (savane/forêt), pour l'implantation d'espèces fourragères exotiques (Brachiaria spp. Digitaria swazilandensis). Leur mise en place a débuté dans les années 1970, afin d'installer des exploitations d'élevages bovins sur pâturages à fortes productivités, mais qui se sont révélées vulnérables aux invasions par des adventices. Ces prairies sensibles aux perturbations, connaissent des successions végétales rapides qui génèrent leur dégradation. Les luttes directes des adventices s'avèrent onéreuses, délicates et leurs résultats sont peu efficaces et de faibles durés. Pour les acteurs du secteur, cette situation constituait une cause importante de fragilisation des élevages. Souhaitant mieux maîtriser ce phénomène, ils ont sollicité la participation de la recherche pour mener en commun des études sur ce sujet. Démarche qui a conduit à une recherche impliquée reposant sur une plateforme locale de "porteurs d'enjeux" (stakeholder) multiprofessionnelle. D'où a été reformulée une problématique sur les possibilités de pérennisation de ces prairies grâce à des modalités d'organisation et de pratiques d'élevage aptes à contrôler les dynamiques écologiques des adventices envahissantes. Les hypothèses sur l'importance des pratiques (leurs assemblages) ont été validées par des analyses synchroniques et diachroniques multicritères de données provenant essentiellement de sept élevages. Leurs recueils ont été l'objet de suivis, de mesures et d'informations issues d'entretiens permanents auprès des acteurs de la plateforme d'échanges. Ils ont été réalisés à plusieurs niveaux, avec comme principaux barycentres d'études : la parcelle et l'exploitation. Les résultats obtenus ont fait l'objet d'un travail de représentations partagées "chemin faisant" entre les partenaires de l'étude, pouvant ainsi s'inscrire dans un "savoir actionnable". Cela a permis d'avoir des perceptions communes sur les conditions de conduite du cheptel (allotement, allocation, reproduction, croissance/engraissement), du pâturage (chargement, rotation, temps de repousses), d'aménagement et de structuration du territoire. Cette démarche de cognition distribuée a permis d'établir des prototypes d'organisations et de fonctionnements d'élevages ayant sens et cohérence entre les actes et les faits, entre les contraintes permanentes comme l'alimentation du bétail et les logiques longues de la pérennisation de la ressource fourragères. De cette reliance a pu être établie des voies d'ajustements des pratiques tout en restant en consonance avec les contraintes de productions. L'incidence directe des pratiques provient essentiellement du type de couvert installé (choix d'espèces) et des modalités de pâture, notamment sur les variations brusques ou modulées des opérations (charges/rotation/repousses). Leurs interactions se traduisent par des structures du couvert fourrager plus ou moins lâches (méthode de mesure conçue pour cette étude). Celles denses et épaisses se retrouvent surtout dans les prairies saines. Les modes d'organisation ont également une incidence sur la gestion des prairies, notamment par l'aménagement du parcellaire et la conduite du cheptel, qui jouent sur les marges d'ajustements dans le rapport bétail/prairie. L'effet saison doit aussi être pris en compte (vulnérabilité plus forte des couverts fourragers à certaines époques clés). L'aide à la perception et à la décision pour les acteurs locaux, a commencé par une "modélisation sémantique" permettant de mener des représentations communes. Elles ont fait l'objet de modélisations schématiques sur des chronogrammes et des cartographies renseignés. Des outils plus orientés ont été retenus comme le profil de pâturage à la parcelle, qui visualise les variations d'usages. Le travail de modélisation a fait ressortir des éléments pertinents pour apprécier des systèmes herbagers dans d'autres terrains (Brésil, Europe