Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La gestion intensive des populations adventices, liée aux risques de perte de rendement et à la dégradation de la qualité de la récolte, a largement conduit à leur régression dans les milieux cultivés au cours de ces dernières décennies. Ce déclin floristique dans le paysage agricole a conduit à une perte de biodiversité plus large car de nombreux organismes (oiseaux, insectes, mammifères) sont dépendants de la ressource trophique que représentent ces communautés végétales. Pour contrer cette perte de biodiversité et limiter les effets néfastes de l’agriculture sur l’environnement, de nombreuses mesures agro environnementales ont été mises en place à travers l’Europe. En France, des bandes enherbées ont été implantées par les agriculteurs le long des cours d’eau pour limiter la dérive des produits phytosanitaires et limiter l’érosion hydrique des sols. Ces bandes sont principalement semées avec des mélanges de graminées et ne reçoivent ni traitement chimique, ni engrais. En conséquence, leur mise en place généralisée dans le paysage agricole pour de nombreuses années et sans contrepartie financière pour les agriculteurs, suscitent des craintes quant aux risques malherbologiques qu’elles peuvent représenter. A l’opposé, ces espaces peuvent être considérés comme des opportunités pour maintenir, dans des compartiments proches des zones cultivées, des populations adventices dont les services écosystémiques rendus à l’agriculture sont de plus en plus mis en évidence.Ce travail de thèse montre que les bandes enherbées hébergent une grande diversité floristique. Les communautés adventices sont principalement structurées par le type de bordure adjacente à la bande enherbée et par les modes de gestion qui y sont conduits. L’alternance perturbation-compétition générée respectivement par le broyage et la compétition des espèces semées ne permet pas aux espèces annuelles de se maintenir dans cet habitat où elles ne peuvent que difficilement y produire des semences. Les espèces fréquemment rencontrées sont vivaces, mais ne dominent que très rarement sur le couvert semé. Bien que les bandes enherbées hébergent une flore riche, composée majoritairement d’espèces des champs, il apparaît que ces espaces ne favorisent pas la dispersion d’espèces adventices vers la parcelle cultivée. En effet, la mise en place d’un couvert semé à l’endroit même où l’on observait auparavant une transition de la flore des bordures vers la flore des champs, limite l’effet des bordures sur les champs, au moins à court terme. En outre, la mise en place et l’entretien de ce couvert ont un coût pour l’agriculteur raisonnable à l’échelle de l’exploitation agricole.Malgré la crainte émise quant au déclin des mauvaises herbes annuelles, les bandes enherbées sont une opportunité pour la gestion des adventices à l’échelle de la parcelle cultivée comme à celle du paysage. Des études conjointes mettant en relation la flore avec d’autres communautés (microflore du sol, criquets) ont été initiées et pourraient permettre de valoriser d’un point de vue biodiversité la mise en place d’une mesure au départ purement agro-environnementale. / The intensification of the management of weed populations, led by a potential decrease in the yield and quality of crop harvest, has largely induced their decline in arable zones across the last decades. This floristic decline in arable landscape, has induced a loss of a larger biodiversity because the presence of others organisms (birds, insects, mammals) are strongly linked with the abundance of trophic resources as weed are. To counter with this loss of biodiversity and to limit the negative impacts of farming practices on environment, numerous agri environmental schemes were launched through Europe. In France, sown grass strips were established by farmers along streams and rivers to limit the pesticide drifts and the hydric soil erosion. The field margin strips are mainly sown with grass mixtures and do not receive neither pesticides nor fertilizers. Consequently, their establishment in the arable landscape for many years, without compensation payments for farmers, spark many fears concerning the weed risk that they could represent for adjacent field. At the opposite, these non-cropped areas adjacent to cultivated fields could be an opportunity to maintain weed populations providing ecosystem services for agriculture which were more and more highlighted.This PhD work shows that sown grass strips harbour large flora diversity. The weed communities are mainly structured by the type of adjacent boundary (hedge, river, ditch, etc.). The succession of disturbance and competition phase caused by mowing and competition of sown species respectively, do not allow annual species to maintain their populations in this habitat where they rarely reach fructification stages. The frequently observed species are perennials but rarely dominated over the sown cover. Even if the sown grass strips show high level of species richness, mainly composed by arable species, these strips do not enhance the spread of species from the boundary to the field core. Indeed, at least at short term, the sown grass strips decrease the edge effect because they were established where the flora transition between the boundary and the field previously occurred. Moreover, the establishment and management practices cost for farmers, reasonably at the farm scale.Although some fears on the decline of annual species, the sown grass strips represent an opportunity for the weed management at the field scale as well as at the landscape scale. Joint study linking the flora with other organisms (soil microflora, grasshoppers) have been initiated and could allow to put the environmental sown grass strips to good use for biodiversity.

La rotation de cultures peut être utilisée pour empêcher la sélection continue d’espèces adventices adaptées à un type de culture. Elle pourrait favoriser la gestion des adventices, l’économie d’herbicides et la biodiversité. Les successions de cultures simples d’aujourd’hui pourraient être diversifiées par des cultures fourragères pérennes. Les impacts des ces cultures sur les adventices ont été étudié utilisant quatre approches : 1) Des relevés d’adventices sur 632 champs dans l’ouest de la France ont montré que la composition spécifique varie le plus entre des cultures fourragères pérennes et des cultures annuelles. Une comparaison des champs avant, pendant, et après des cultures fourragères pérennes a suggéré que la composition des communautés varie d’une manière cyclique pendant ces rotations. Plusieurs espèces problématiques dans des cultures annuelles ont été supprimées pendant et après les cultures pérennes, mais l’apparition d’autres espèces a produit une diversité de plantes comparable, voire supérieure. 2) Une expérimentation au champ de trois ans avec des modes de gestion contrastés a permis d’étudier les mécanismes sous-jacents: L’absence de travail du sol a réduit la levée des adventices, mais a augmenté la survie des plantes adultes. Le couvert végétal permanent et les fauches fréquentes ont réduit la croissance, la survie des plantes et la production de graines. 3) Des expérimentations sous serre analysant la croissance poste fauche de plantes individuelles ont montré des différences importantes entre espèces et groupes fonctionnels. Une expérimentation à deux facteurs a suggéré que les impacts négatifs de la fauche et de la compétition sur la croissance des adventices ont été additifs. 4) Des mesures spéciales de prédation de graines d’adventices sur l’expérimentation au champ ont montré des corrélations positives avec le couvert végétal et la prédation, indiquant une importance particulière de ce service écosystémique dans des cultures pérennes. La préférence des graines de certaines espèces montre que la prédation de graines peut être une autre cause des changements de communautés d’adventices. / Crop rotation may be used to prevent the continuous selection of particular weed species adapted to one crop type. This might be useful for weed management, economy in herbicide applications and promoting biodiversity. Common simple crop sequences might be diversified by introducing perennial forage crops. Impacts of such perennial crops on weeds were studied with four approaches : 1) Large-scale weed surveys in 632 fields in western France showed that weed species composition differed most strongly between perennial alfalfa crops and annual crops. Comparisons of fields before, during and after perennial alfalfa suggested that community composition varies in a cyclic way during such crop rotations. Several weed species problematic in annual crops were suppressed during and after perennial crops, but the appearance of other species led to equal or even higher plant diversities. 2) A 3-year field experiment with contrasting crop management options allowed an investigation of the underlying mechanisms for this: The absence of soil tillage reduced weed emergence but increased the survival of established plants. The permanent vegetation cover and frequent hay cuttings reduced weed growth, plant survival and seed production. 3) Greenhouse experiments testing the regrowth ability of individual plants after cutting showed strong differences between species and functional groups. An two-factorial experiment suggested that the negative impacts of cutting and competition on weed growth were mainly additive. 4) Special measurements of weed seed predation in the field experiment showed positive correlations with vegetation cover, indicating that this ecosystem service may be particularly fostered by perennial crops. Consistent preferences of seed predators for certain weed species indicates that seed predation may be another cause of the observed weed community shifts. / Fruchtfolgen können dazu dienen, die kontinuierliche Selektion von Unkrautarten zu verhindern, die an eine bestimmte Kultur angepasst sind. Dies könnte dem Unkrautmanagement, der Einsparung von Herbiziden, und der Biodiversität dienen. Heutige, sehr einfache Furchtfolgen könnten durch mehrjährige Futterkulturen diversifiziert werden. Die Einflüsse solcher mehrjähriger Kulturen auf Unkräuter wurden in vier Ansätzen untersucht : 1) Vegetationsaufnahmen auf 632 Feldern in Westfrankreich zeigten, dass die Unkrautzusammensetzung zwischen mehrjährigen Futterkulturen und einjährigen Kulturen stark variiert. Der Vergleich von Feldern vor, während und nach mehrjährigen Futterkulturen legte nahe, dass die Pflanzengemeinschaft während solcher Fruchtfolgen zyklisch variiert. Mehrere problematische Unkrautarten wurden während und nach den mehrjährigen Kulturen zurückgedrängt. Das Auftauchen anderer Arten führte jedoch zu einer gleichbleibenden oder leicht erhöhten Pflanzenvielfalt. 2) Ein dreijähriger Feldversuch mit verschiedenen Bearbeitungsoptionen ermöglichte es, die zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen: Die fehlende Bodenbearbeitung hat das Auflaufen der Unkräuter reduziert und das Überleben der adulten Pflanzen erhöht. Die permanente Vegetationsbedeckung und die häufigen Heuschnitte haben das Wachstum, das Überleben und die Samenproduktion vermindert. 3) Gewächshausexperimente zum Nachwachsen von Unkrautpflanzen nach Heuschnitten zeigten große Unterschiede zwischen verschiedenen Arten und funktionellen Gruppen. Ein Experiment mit zwei Faktoren lässt vermuten, dass die negativen Effekte der Schnitte und der Konkurrenz auf das Unkrautwachstum sich addieren. 4) Spezielle Messungen der Prädation von Unkrautsamen auf den untersuchten Feldern zeigten positive Korrelationen mit der Vegetationsbedeckung, was auf eine besondere Wichtigkeit dieser Ökosystemdienstleistung in ausdauernden Kulturen hindeutet. Die Präferenz von bestimmten Samenarten deutet darauf hin, dass Samenprädation ein weiterer Grund für die beobachteten Änderungen der Unkrautgemeinschaften sein kann.