La berce du Caucase (Heracleum mantegazzianum) est une espèce envahissante provoquant des photodermatites lors d’un contact avec la sève. Son éradication laisse le sol à nu, facilitant ainsi sa réinfestation. L’objectif de mon projet est d’évaluer l’effet de l’ensemencement d’un couvert végétal pour empêcher l’établissement de la berce par phénomène de compétition. J’ai d’abord effectué une expérience en mésocosme utilisant cinq mélanges d’espèces herbacées afin de tester l’effet de la composition sur la germination, la croissance et la survie de la berce du Caucase. Trois mélanges, incluant ceux contenant Solidago canadensis, ont réduit le nombre de semences ayant germé. Tous les mélanges ont réduit la croissance et la survie des semis. Afin de déterminer si l’allélopathie pouvait être le mécanisme responsable de ce phénomène, j’ai testé l’effet de substances allélopathiques, extraites des feuilles et des racines du S. canadensis, sur la germination des semences de la berce. Bien qu’elle montre un effet allélopathique sur une espèce modèle (le radis), mon expérience n’a pas permis de détecter d’effet négatif sur la germination de la berce. Étant donné que celle-ci peut se faire dans l’obscurité, un mécanisme autre que la lumière ou l’allélopathie serait la cause de la réduction du taux de germination chez certains mélanges. Par contre, la réduction de la lumière par le couvert végétal serait la cause probable de la diminution de croissance et de la survie des semis. En définitive, un mélange composé majoritairement de graminées et produisant rapidement un couvert végétal dense aurait un meilleur potentiel pour la restauration suite à des travaux de lutte. / Giant Hogweed (Heracleum mantegazzianum) is an invasive species that causes human skin photodermatitis after contact with the sap. Control techniques of the plant often produced a soil devoid of vegetation cover, which facilitates reinvasion. The objective of my project was to evaluate the effect (competition) of plant seeding on the establishment of Giant Hogweed. First, I conducted a mesocosm experiment using five herbaceous plant mixtures in order to test the effect of composition and associated cover on germination, growth and survival of Giant Hogweed. Three mixtures, especially those with Solidago canadensis, reduced germination rate. Every mixture reduced growth and survival of Giant Hogweed seedlings. In order to identify the mechanism responsible for this phenomenon, I tested the effect of allelopathic substances, extracted from leaves and roots of S. canadensis, on germination of Giant Hogweed seeds. Although an allelopathic effect on a model species (radish) was detected, the substances did not impede Giant Hogweed germination. Considering germination occurs in darkness, a mechanism other than light or allelopathy would be responsible for the reduction of germination rate in certain plant mixtures. However, the reduction of light through plant cover would likely be the cause for the decrease of growth and survival of Giant Hogweed seedlings. A seed mixture mostly composed of grasses and rapidly producing a dense plant cover has a good potential for restoration following weeding.

Dans un contexte de dégradation des ressources naturelles agricoles, notre étude se propose d'élaborer un concept de capital sol permettant de réexaminer l'analyse économique des sols, en intégrant l'ensemble des services fournis par cet écosystème. Un retour sur les différents cadres d'analyse en agronomie et en sciences environnementales a permis de redéfinir les différentes perspectives associées à l'usage des sols. Une revue de la littérature sur les modèles de l'érosion et de la conservation des sols a été effectuée, et a permis de jeter les bases d'un modèle bio-économique en contrôle optimal du capital sol, basé sur la matière organique du sol et les engrais minéraux. L'étude des états stationnaires associés aux différents régimes a mis en évidence l'importance de la dynamique des stocks de matière organique, ainsi que les apports d'engrais minéraux. Ainsi, en fonction de la vitesse de minéralisation de la matière organique, les régimes miniers atténués (par la restitution de la matière organique) ou bien minier compensé (par des apports d'engrais minéraux) sont stationnaires. Les résultats obtenus par l'estimation économétrique du capital sol par une fonction de production de type translog, à partir des données expérimentales en panel obtenues au Nord-Cameroun, a permis de confirmer le poids de la matière organique et des engrais minéraux. L'estimation des élasticités des facteurs « quantité de mulch » et « quantité d'engrais apporté » a également révélé qu'elles sont négatives à leur valeur minimale, et positive au delà. De même, ces deux facteurs sont substituables à leur valeur minimale, et complémentaires au delà de cette valeur, pour maintenir un stock de capital sol identique. L'analyse des droits de propriété liés au capital sol dans le contexte du Nord-Cameroun a révélé que l'une des contraintes les plus importantes concerne la dissociation entre les droits d'exclusion et les droits de gestion, réduisant de fait l'incitation à investir pour le capital sol. L'étude suggère la prise en compte de l'innovation institutionnelle complémentaire, et propose une nouvelle typologie des innovations basée sur la proportion des deux types d'innovations (technologique et institutionnelle) nécessaires pour maintenir le capital sol. Enfin, l'étude a permis de discuter les principaux instruments de politiques publiques à mesure d'assurer la convergence entre l'optimum privé et l'optimum social. Ces mesures concernent une meilleure définition des droits de propriété, les incitations économiques pour suppléer à la défaillance des marchés, l'action collective pour la définition des arrangements institutionnels endogènes et le paiement et les marchés des services écosystémiques liés au capital sol. / Within a global context of agricultural natural resources degradation, our study aims at elaborating a soil capital concept, which will help renewing soil economic analysis by considering overall ecosystem services provided. A feedback analysis on agronomic and environmental issues related to soil made it possible to clarify different perspectives associated to soil use. Additional litterature review on soil erosion and conservation models helped to lay the foundation of an optimal control model of soil capital, based on organic matter return to soil, and mineral fertilizer application rate. Steady state conditions associated to different soil capital regimes revealed the importance of organic matter stocks, as well as mineral fertilizer in soil capital dynamics. According to organic mineralization rate, attenuated (by organic matter restitution) mining regime, and compensated (by fertiliser application) mining regime of soil capital appeared to be steady state regimes. Results from econometric modelling through translog production function based on 7 years experimental panel data in Northern Cameroon helped confirming organic matter and fertiliser importance in soil capital asset. Production elasticity of factors « mulch quantity » and « fertilizer quantity » revealed that elasticities are negative around minimal values, and positive at medium and maximum values of soil capital. Also, it appeared that these factors are substitutes at minimum value and complementary at medium and maximum value of soil capital. Property rights analysis on soil capital in Northern Cameroon revealed that dissociation between holders or exclusion rights and management rights is among most important constraints in soil capital investment incentive. The study also suggested to take into account complementary institutional innovations, and proposed a specific innovation's typology, according to relative dimensions of technical and institutional innovations on soil capital. Finally, the study discussed the main tools of public policy enabling to reconciliate private and social optimum in soil capital. These include suitable property rights definition, economic incentives to supplement market failures, collective action and paiement and markets for ecosystem services.

L'utilisation du LiDAR en télédétection permet une description précise de l'architecture du couvert végétal. L'objet de cette thèse est le développement des approches d'inversion de mesures LiDAR à l'aide d'une modélisation physique et statistique du signal dans le but d'estimer des propriétés biophysiques de cultures dominantes (blé, maïs) du Sud-Ouest de la France et d'un couvert forestier en Chine. Le travail a tout d'abord porté sur l'estimation du LAI et la hauteur des cultures par inversion de formes d'onde LiDAR à faible empreinte. Une base de données de simulations de formes d'onde réalistes des cultures est réalisée à l'aide du modèle de transfert radiatif (MTR) DART. L'inversion consiste à utiliser la technique de table de correspondance qui consiste à chercher la simulation la plus proche de l'observation réelle. Le travail a ensuite porté sur l'estimation du profil de LAI des arbres de la forêt. Une approche variationnelle d'estimation du profil de LAI par inversion de formes d'ondes est proposée. Elle repose sur un MTR simplifié et une technique de lissage du profil de LAI s'appuyant sur les chaines de Markov. La formulation bayésienne du problème, nous amène à une fonction de coût non-linéaire. Elle est minimisée à l'aide d'une nouvelle technique de gradient multi-échelle. Les approches développées montrent bien leurs performances en les appliquant sur des données réelles de cultures (maïs et blé) et de milieu forestier. / The use of LiDAR in remote sensing allows a precise description of the vegetation cover architecture. The aim of this thesis is the development of LiDAR data inversion approaches using physical and statistical signal modeling in order to estimate the biophysical properties of dominant crops (wheat, maize) of the South-West of France and a forest cover in China. The work firstly focused on estimating LAI and crop height by small footprint LiDAR waveforms inversion. A realistic crop waveform simulations database is performed using the Radiative Transfer Model (MTR) DART. The inversion consists in using the Look up Table technique which consists of looking for the closest simulation to the actual observation. The second inversion approach focused on LAI profile estimation of the forest trees. A variational approach to estimate LAI by waveform inversion is proposed. It relies on a simplified MTR and LAI profile smoothing technique based on Markov chains. The Bayesian formulation of the problem leads us to a non-linear cost function. It is minimized using a new multi-scale gradient technique. The developed approaches show clearly their performance by applying them to real crop data (corn and wheat) and forest.

Ce mémoire de maîtrise en palynologie porte sur la reconstitution des conditions paléoenvironnementales au Québec septentrional à l'aide de l'étude des sédiments préservés au fond du Cratère des Pingualuit. L'objectif principal est de reconstituer l'histoire du couvert végétal régional à l'aide de l'analyse pollinique et d'effectuer une reconstitution des conditions paléoclimatiques à l'aide de la technique des meilleurs analogues modernes. L'analyse pollinique a permis de montrer, en plus de la composition de la flore arctique, qu'à la suite du dernier retrait glaciaire il y a eu formation d'une toundra arbustive dominée par l'aulne crispé. Le couvert végétal s'est ensuite graduellement ouvert, se transformant en une toundra herbacée dominée par les cypéracées et les graminées. Les reconstitutions paléoclimatiques quantitatives montrent que les températures de juillet ainsi que les précipitations annuelles les plus élevées (9-9,5°C; 450-500 mm/an) correspondent à la période durant laquelle la végétation de toundra arbustive était la plus dense.

De par sa géométrie et sa situation géographique (2°N-13°N - 8°E-16°E ; ouverture sur l'océan Atlantique), le Cameroun offre l'avantage de proposer un ensemble représentatif des climats régionaux rencontrés en Afrique tropicale. La diminution des cumuls de précipitations enregistrée dans la région pendant la seconde moitié du XXe siècle, est associée à la récurrence de périodes anormalement sèches, essentiellement au cœur de la saison des pluies. Ces conditions ont amplifié la dégradation du couvert végétal au travers ses contraintes socioéconomiques et démographiques (déforestation, extension des surfaces d'activité). Les conséquences souvent dommageables de la variabilité climatique en général, et des sécheresses en particulier, sur les hommes et leurs activités suscitent l'intérêt de développer des études pour mieux comprendre comment le climat et les pressions naturelles et environnementales interagissent localement. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de diagnostiquer la variabilité multiéchelle (saisonnière, interannuelle, intra-saisonnière, synoptique) des précipitations et les relations qu'elle entretient avec le couvert végétal au sens large qui, à ces latitudes, est associé directement ou non, à la dynamique d'occupation et d'utilisation du sol, particulièrement sur la période 1951-2002. A partir de données de précipitations observées (CRU/ponctuelles), les modes spatiaux de la variabilité ont été définis aux échelles annuelles et interannuelles, par Analyses en Composante Principale (ACP) et la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH). Ces méthodes de classifications ont permis de discriminer cinq zones climatiques, différentes les unes des autres par l'intensité des cumuls et la saisonnalité (unimodal/bimodal). Pour chaque zone, l'attention a été portée sur les paramètres intrasaisonniers qui modulent la variabilité annuelle telle que, les séquences sèches (nombre, longueur, périodes d'occurrence) et les variations des dates de début et de fin des périodes végétatives. La répartition du couvert végétal dans l'espace et dans le temps (1982-2002) a été étudiée, en utilisant des méthodes de classification non supervisée (ISODATA) sur les données de NDVI (Normalized Difference Vegetation index) à 8km de résolution. Enfin, des méthodes statistiques et de télédétection ont permis d'évaluer l'impact des facteurs pluviométriques et anthropogéniques (croissance démographique et utilisation du sol) sur la dynamique du couvert végétal en utilisant des bases de données à plus fine résolution (NDVI/1Km ; Global Land Cover (GLC 2000/1Km)). Ces dernières investigations ont été menées dans le Nord-Cameroun (6°N-13°N - 11°E-16°E), qui est la région la plus sensible des points de vue climatique, économique et environnemental.

La lutte biologique par conservation des habitats est une voie pour réduire la dépendance et l’impact des traitements insecticides qui sont nombreux et toxiques. Elle est particulièrement appropriée pour les vergers d’agrumes qui comprennent, souvent, de grandes surfaces non cultivées. Les auxiliaires présents en plus grand nombre dans un enherbement sont alors plus facilement mobilisables lors d’attaques massives de ravageurs sur les arbres. Ce travail de thèse a pour objectif d’évaluer l’impact des modes de gestion de l’enherbement (fauche, broyage, travail du sol et herbicide) sur les communautés végétales et les populations d’auxiliaires au sein du verger, en s’intéressant à deux communautés évoluant à deux échelles spatiales distinctes : les Phytoseiidae et les Coccinellidae. Nos résultats ont montré une différenciation fonctionnelle des communautés végétales soumises à différents modes de gestion dans le temps. Les Phytoseiidae sont présents en abondances comparables dans toutes ces communautés végétales mais sont cependant influencés par l’abondance dans le couvert des espèces végétales portant des densités de trichomes modérés et des domaties. De même, les abondances de Coccinellidae sont positivement corrélées à l’abondance des Poaceae sur la parcelle alors que les modalités de gestion de l’enherbement testées n’ont pas montré d’effet significatif. Ces connaissances ont pu être mobilisées et articulées pour l’élaboration d’un prototype d’outil d’aide à la décision contribuant à la conception de vergers agroécologiques. Il permet l’évaluation ex ante de scénarios de pratiques de gestion de l’enherbement en vue d’optimiser la lutte biologique par conservation au sein des vergers d’agrumes. Nous avons choisi une approche fonctionnelle qui permettra de généraliser facilement l’outil à d’autres cultures moyennant un élargissement de la base de données comportant les traits fonctionnels aux espèces végétales non renseignées et une bonne connaissance des affinités des auxiliaires que l’on cherche à favoriser / Biological control through habitat conservation is a way to reduce the reliance on and the impact of insecticide treatments that are numerous and toxic. It is particularly suitable for citrus orchards which include large areas often uncultivated. The natural enemies present in greater number in a vegetal cover are then more easily mobilized during massive attacks of pests on trees. The aim of this thesis is to evaluate the impact of different weed management methods (mowing, milling, tillage and herbicide) on plant communities and natural enemies populations within the orchard, focusing on two communities that evolve at two distinct spatial scales: the Phytoseiidae and the Coccinellidae. Our results showed a functional differentiation of vegetal communities managed with different weed management methods over time. Phytoseiidae are present in comparable abundances in all these plant communities but are influenced by the abundance of plant species with densities of moderate trichomes and domaties in the vegetal cover. Similarly, the abundances of Coccinellidae are positively correlated with the abundance of Poaceae species on the plot whereas the weed management modalities have no significant impact. This knowledge has been mobilized and articulated for the development of a decision-making tool prototype contributing to the design of agro-ecological orchards. It allows ex ante evaluation of scenarios of weed management practices in order to optimize biological control by conservation in citrus orchards. We have chosen a functional approach which will easily allow to generalize the tool to other crops by expanding the database with functional traits to non-informed plant species and a good knowledge of the affinities of natural enemies to promote

La baisse des niveaux d’eau due aux changements climatiques affecte la végétation des milieux riverains. Le lac Saint-Pierre, au Québec, n’en fait pas exception. Cette étude a pour objectif principal de suivre l’évolution des communautés végétales des marais du lac Saint-Pierre entre 2000-2001 et 2015 afin de comprendre comment la composition en espèces végétales d’un milieu humide riverain se modifie en contexte de bas niveaux d’eau. Pour ce faire, les changements dans la composition végétale des milieux humides du lac Saint-Pierre ont été étudiés en comparant des relevés de végétation des années 2000 et 2001 à ceux effectués aux mêmes endroits en 2015. Au total, 147 espèces trouvées en 2015 dans 129 stations ont été analysées. L’élévation moyenne pondérée de chacune des espèces a été calculée pour chacune des périodes et comparée afin de mettre en lumière leur déplacement sur le territoire. Afin d’évaluer la progression des espèces introduites et indigènes, un modèle linéaire général sur un échantillon de 15 espèces représentatives a été réalisé. Les résultats montrent un déplacement des espèces facultatives (qui tolèrent l’assèchement du milieu) vers le centre du lac. Une augmentationdu couvert végétal des espèces exotiques a été observée, plus particulièrement pour Rorippa amphibia et Phalaris arundinacea. Ces changements ont été détectés sur une période de temps relativement courte, soit sur 15 années, et risquent d’avoir un impact important sur le fonctionnement de l’écosystème.