Les pratiques agricoles intensives de l’agriculture conventionnelle (AC) ont engendré des fuites d’azote dans l’environnement, via la lixiviation du nitrate (NO3-) et les émissions d’oxyde nitreux (N2O). Une hypothèse de ce travail était que l’agriculture biologique (AB) pouvait contribuer à réduire ces fuites. En conséquence, l’objectif principal de cette thèse a été de mesurer et de quantifier ces fuites d’azote à différentes échelles spatiales (processus, exploitation, bassin versant) et dans différentes systèmes de cultures (AB/AC) du bassin de la Seine.A l’échelle d’une exploitation, la rotation AB (7 ans) engendre 28% mois d’émission de N2O et 25% mois de lixiviation de NO3. A l’échelle du processus, la nitrification, la dénitrification et leurs émissions de N2O associées présentent, en fonction d’un gradient de températures (5-45°C), des courbes gaussiennes. De plus, à l’échelle du bassin versant de l’Orgeval, les bilans azotés ont montré que les pratiques de l’AB (mesure préventive) permettent de réduire les pollutions nitriques diffuses sans engendrer une augmentation d’émissions de N2O, ce qui n’est pas le cas lors de la création d’étangs (mesure curative). Enfin dix-huit exploitations agricoles (8 AB, 10 AC) ont été équipés en bougies poreuses dans le bassin de la Seine. A l’échelle de leurs rotations, les concentrations moyennes sont en AB de 10.1 ± 3.4 mg N l-1 et en AC de 16.6 ± 10.3 mg N l-1. Ces concentrations, converties en flux, aboutissent à des quantités d’azote lixivié en AB de 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 et en AC de 27 ± 24.7 kg N ha-1 selon différents pôles pédoclimatiques. / In the past decades, intensive conventional farming (CF) has led to nitrogen (N) losses in the environment, due to nitrate (NO3-) leaching and to nitrous oxide (N2O) emissions. We assumed that organic farming (OF) could contribute in reducing these losses. Therefore, the main aim of this PhD study is to measure and quantify N losses in different spatial scales (process, farm, catchment) and different arable cops systems (OF/CF) in the Seine basin.At the farm scale, the OF rotation reduce by 28% N2O emissions and by 25% NO3 leached. At the processes scale, nitrification, denitrification and their N2O emissions associated, according to a range of temperatures (5-45°C) showed Gaussian curves. At the Orgeval basin scale, the N balance showed OF system (a preventive measure) would allow to reduce diffused N pollution without increasing N2O emissions, differently from the implementation of ponds (a curative measure).Finally, 18 arable crop systems (8 OF, 10 CF) have been equipped with ceramic cups in the Seine basin. At the rotation scale, the sub-root concentrations means were 10.1 ± 3.4 mg N l-1 for the OF systems (with alfalfa in the head of the rotation) and 16.6 ± 10.3 mg N l-1 for the CF systems. The sub-root concentrations converted in the N flow led to 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 in OF and 27 ± 24.7 kg N ha-1 in CF, depending on farms in different soil and climate conditions.

Les cultures intermédiaires délivrent des services écosystémiques de réduction de la lixiviation de nitrate et de production de l’effet engrais vert pour la culture principale suivante. L’objectif de ce travail était de caractériser un grand nombre d’espèces et d’analyser les performances de mélanges bispécifiques de type légumineuse/non-légumineuse pour produire simultanément ces services écosystémiques de gestion de l’azote. Les traits fonctionnels foliaires mesurés sur 36 espèces sont robustes mais sont peu précis pour différencier les stratégies des espèces. Les températures cardinales de germination mesurées au laboratoire indiquent que la majorité des espèces est adaptée à des conditions de semis d’été. Une modèle conceptuel implémenté en GLM permet de prédire le comportement des deux espèces en mélange. Les mesures réalisées en expérimentations au champ couplées avec des simulations avec le modèle STICS ont permis d’évaluer les performances de certains mélanges bispécifiques pour produire simultanément les services écosystémiques. L’efficacité dépend du choix des espèces associées, qui doit être adapté en fonction des conditions pédoclimatiques et de la date de destruction des couverts. / Cover crops produce ecosystem services for nitrogen management during fallow period such as decreasing nitrate leaching and producing green N manure effect for the next cash crop. The aim of this work was to characterize a large number of species using a functional analysis and to analyze the performances of bispecific legume/non-legume mixtures to simultaneously produce both ecosystem services. Leaf functional traits measured on 36 cover crops were found robust but lacked of precision in differentiating species strategies. The cardinal temperatures for germination measured in laboratory have shown that the majority of species is adapted to summer sowing conditions. A conceptual model was designed and implemented in GLM to predict the behavior of species in mixtures. The measurements carried out in field experiments coupled with STICS model simulations confirmed the potential efficiency of some bispecific mixtures to simultaneously produce ecosystem services of nitrogen management. This efficiency depends on the choice of the two species to associate which must be adapted according to the pedoclimatic conditions as well as the date of cover crop destruction.