No description available.

Thesis (MSc (Geography and Environmental Studies))--University of Stellenbosch, 2005. / In the past, development was allowed in agricultural areas which would not be acceptable under current planning policy. There is a growing need to develop and maintain highly productive and ecologically stable agricultural systems. One approach to encourage better land management and utilisation is the international certification of a farm’s production practices.

L'effondrement des populations d'abeilles domestiques, observé à l'échelle mondiale depuis une vingtaine d'années, est particulièrement alarmant, provoquant le déclin de la filière apicole mais également celui d'un pollinisateur essentiel en milieu agricole. La conservation de l'abeille domestique et de l'apiculture en paysage agricole est donc actuellement un enjeu majeur pour de nombreux acteurs. L'intensification de l'agriculture, insufflée par la politique agricole européenne, est désignée comme une cause majeure dans le déclin de la biodiversité, dont les abeilles sauvages. De nombreuses études ont révélé que le manque de ressources florales est une cause majeure de ce déclin généralisé, mais de façon surprenante, cette cause n'est que très peu investiguée à l'heure actuelle pour l'abeille domestique. Plus généralement, l'écologie de l'abeille domestique en paysage agricole est mal connue. A l'interface entre écologie comportementale, évolutive et paysagère, l'objectif général de cette thèse est d'étudier l'influence conjuguée de l'intensification de l'agriculture et de la dynamique spatio-temporelle des ressources florales en paysage agricole sur (i) leur utilisation et (ii) l'histoire de vie des abeilles. L'originalité de cette étude provient de l'envergure spatiale et temporelle des données empiriques collectées à l'aide de vastes dispositifs de suivis tant au niveau individuel qu'au niveau des colonies. Les résultats obtenus confirment l'influence négative de l'intensification de l'agriculture sur l'écologie de l'abeille domestique. En effet, la dynamique des ressources dominées par trois cultures majeures que sont le colza, le tournesol et le maïs, provoque l'apparition d'une déplétion d'approvisionnement en pollen et nectar. Des ressources aujourd'hui marginalement présentes en paysage agricole intensif telles que les zones boisées et les adventices jouent un rôle prépondérant dans le régime alimentaire des abeilles, pouvant contrer l'intensité de cette déplétion d'approvisionnement. Par des mécanismes a priori adaptatifs, les colonies et les individus adaptent leurs comportements et histoire de vie en réponse à la déplétion d'approvisionnement. Cependant, ces mécanismes de compromis d'allocation des ressources ont un coût important et aboutissent à un affaiblissement des colonies, qui se traduit par la mortalité hivernale des colonies d'abeilles domestiques. Cette étude révèle empiriquement l'importance de la dynamique des ressources dans les causes du déclin de l'abeille domestique, et évoque la présence d'une disette alimentaire en céréaliculture intensive. Ces résultats sont discutés dans l'optique de concevoir des mesures de conservation de l'abeille domestique, de l'apiculture et du service de pollinisation en paysage agricole intensif, afin de limiter les stress environnementaux pour les abeilles tels que le manque de ressources florales et l'exposition aux pesticides. / The collapse of honey bee populations, described around the world for twenty years, is particularly alarming because it causes the decline of beekeeping and of an essential pollinator in agricultural habitats. The conservation of honey bees and beekeeping in agricultural landscape is currently a major challenge for many operators. The agricultural intensification, instilled by the (European) Common Agricultural Policy, is considered as a major cause in the decline of biodiversity, including wild bees. Many studies have shown that lack of floral resources is a major cause of this widespread, but surprisingly, this cause of decline is very few investigated actually to honey bees. More generally, the honey bee ecology in agricultural landscapes is poorly understood. At the interface between behavioral, evolutionary and landscape ecology, the overall objective of this PhD thesis was to study the combined influences of agricultural intensification and the spatio-temporal dynamics of floral resources on (i) the use of this resource and (ii) the life history of honey bees. The originality of this study comes from its large spatial and temporal scale as well as its joint approach at individual and colony levels. The results confirm a negative impact of agricultural intensification on the honey bee. Indeed, three major crops i.e. rapeseed, sunflower and maize have created a temporal resource dynamic which causes a strong food supply depletion in pollen and nectar. Some resources more marginally represented in intensive agricultural landscapes such as wood and weeds play an important role in the honey bee diet, being able to restrict the intensity of food supply depletion. By adaptive mechanisms, colonies and individuals adapt their behavior and life history in response to the food supply depletion. However, these trade-off mechanisms in resource allocation have a significant cost and generate a weakening of colonies that increases overwintering mortality of honey bee colonies. This study shows empirically the importance of the resource dynamic in the causes of honey bee decline, and highlights the presence of a food-shortage period in cereal farming systems. These results are discussed so as to build conservation measures on the honey bee, beekeeping and pollination service in intensive agricultural landscapes, in order to limit environmental stress for honey bees such as lack of floral resources and pesticide exposure.

Dans les territoires irrigués exposés aux crises de gestion quantitative de l’eau, la sévérité des étiages dépend des interactions entre systèmes de culture, situations pédoclimatiques, hydrologie, lâchers d’eau et restriction d’irrigation. Dans de nombreuses situations, l’absence de nouvelles solutions de stockage et les tensions entre gestionnaires et usagers de l’eau rendent nécessaire la planification des étiages. Mes travaux explorent le potentiel de « la gestion spatiale » de l’eau pour mettre en adéquation la dynamique des prélèvements pour l’irrigation avec celle de l’offre en eau disponible (naturelle et stockée). Je propose une méthodologie participative de conception-évaluation d’organisations territoriales des activités agricoles, déployée sur l’aval du bassin versant de l’Aveyron (800 km²), en trois étapes: (1) modéliser le système socio-agro-hydrologique, (2) concevoir des alternatives de distribution spatiale des systèmes de culture, (3) conduire une évaluation intégrée des alternatives face à la variabilité climatique observée. Ces travaux combinent des méthodes, connaissances et outils « hard and soft », et font usage de la plateforme de simulation multi-agent MAELIA. Le processus a permis de formaliser des visions d’acteurs et de poser les bases d’une concertation multi acteur. Cependant la simulation des impacts de ces alternatives a montré leurs limites pour régler le problème de déficit structurel en eau. Cette démarche pourrait être prolongée pour aboutir à des propositions opérationnelles. / In irrigated landscapes exposed to quantitative water management crisis, the intensity of low flows depends on interactions between cropping systems, pedoclimatic situation hydrology, water releases and withdrawal restrictions. In many situations there are no opportunities for more water storage, thus tensions occur between water managers and users, which makes the planning of water demand dynamics necessary. My work explores the potentials in the “spatial management of water” to align the water demand dynamics with natural and stored water availability. I present a 3 step, participatory method to design and assess agricultural landscapes: (1) model the Social-Agro Hydrological system, (2) design alternative spatial distribution of the cropping systems, (3) carry an integrated assessment of those alternatives based on observed climatic variability. This method combines “hard” and “soft” methods, knowledge and tools, and uses the MAELIA multi-agent simulation platform. I tested the method tested in the downstream area of the Aveyron River (800 km² Southwestern France). It allowed to formalize the actors’ visions on alternative distributions of the cropping systems. However they showed to be limited in solving the water deficit issue. The method could be continued to reach operational proposals.

Les composés Organiques Volatils (COVs) sont des gaz carbonés rares, émis en faible concentration depuis les surfaces continentale et marine vers l’atmosphère. Très réactifs, ces composés sont impliqués dans la chimie atmosphérique et sont au cœur de nombreuses problématiques environnementales actuelles telles que le changement climatique lié aux gaz à effet de serre, la qualité de l’air et les rétroactions sur le fonctionnement des écosystèmes. Les couverts végétaux terrestres étaient jusqu’alors identifiés comme les sources principales de COVs d’origine biogénique. Mais, de récentes études suggèrent que les sols pourraient constituer des sources majeures de COVs. Or dans les paysages anthropisés agricoles, les sols sont l’objet d’usages et de gestions divers et variés et sont susceptibles de modifier qualitativement et quantitativement les patrons d’émissions de COVs. Paradoxalement, les sols d’agrosystèmes ont fait l’objet de peu d’inventaires de leurs émissions de COVs. La rareté des connaissances sur la contribution des sols d’agrosystèmes dans les émissions de COVs a motivé ce travail de thèse dans lequel trois objectifs ont été poursuivis : i) inventorier les spectres et quantifier les flux de COVs émis par les sols dans les paysages agricoles, ii) déterminer le rôle des microorganismes du sol dans les émissions et iii) identifier les déterminants abiotiques régulant les émissions de COVs par les sols. Une première partie du travail a consisté à analyser les dynamiques temporelles d’émissions de COVs sur le terrain, dans deux sites observatoires représentatifs du paysage agricole Breton : le site EFELE (SOERE-PRO) comprenant des sols cultivés soumis à des pratiques de fertilisation contrastées, et la Zone Atelier Armorique (ZAAr) comprenant des prairies permanentes fertilisées et des prairies humides caractérisées par un faible degré d’anthropisation. La deuxième partie du travail a été menée en laboratoire pour expliciter et compléter les observations de terrain, deux séries d’expérimentations en laboratoire ont été réalisées permettant de manipuler, i) la source de carbone organique du sol via l’apport de différentes molécules modèles, ii) les communautés microbiennes par la transplantation de communautés microbiennes naturelles dans trois sols distincts. Cette étude aura permis de montrer, en laboratoire et sur le terrain, qu’un sol émet une quarantaine de masses dont seules quelques-unes (1 à 4) sont dominantes. Ces spectres de COVs sont par ailleurs spécifiques des usages des sols (culture vs prairie) et des pratiques de fertilisation. Nous montrons aussi : i) qu’il existe une temporalité des émissions de COVs par les sols allant de 22 à 167 μg de COVs par m−2 h−1, la période hivernale étant la moins émissive et que ii) s’ajoute que certaines pratiques de fertilisation, comme l’apport de lisier de porc, induisent un flux de méthanol pouvant atteindre jusqu’à 10 fois celui qui est observé par les sols amendés avec du digestat de lisier de porc. Concernant, le rôle des microorganismes du sol dans la production de COVs, nous démontrons que le spectre de COVs n’est pas représentatif de la diversité phylogénétique de la communauté du sol mais plutôt de l’activité métabolique des microorganismes actifs. S’agissant de l’exploration des déterminants abiotiques susceptibles de réguler les émissions, nos résultats suggèrent que l’ajout de molécules organiques au sol, induit un changement rapide dans le spectre de COVs émis par le sol. Cette modification est dépendante du degré de polymérisation de la molécule apportée. Pour conclure, l’approche intégrative et interdisciplinaire mise en œuvre dans ce travail de thèse a permis d’accroître les connaissances sur les émissions de COVs biogéniques par les sols. L’ensemble des recherches suggère que les émissions de COVs par les sols ne sont pas négligeables. Leur position dans les cycles biogéochimiques nécessite leur intégration dans les scenarii futurs des changements globaux. / Volatile Organic Compounds (VOCs) are trace carbonaceous gases emitted in low concentrations from the continental and marine surfaces to the atmosphere. Highly reactive, these compounds are involved in atmospheric chemistry and are at the heart of many current environmental issues such as climate change related to greenhouse gases, air quality and feedback on the functioning of ecosystems. Terrestrial plant cover was previously identified as the main source of VOCs of biogenic origin. But recent studies suggest that soils could be major sources of VOCs. However, in agricultural anthropogenic landscapes, soils are subject to various and varied uses and management and are likely to modify qualitatively and quantitatively the patterns of VOC emissions. Paradoxically, agrosystem soils have been the subject of few inventories of their VOC emissions. The scarcity of knowledge on the contribution of agrosystems soils in VOC emissions motivated this work of thesis in which three objectives were pursued : i) inventory the spectra and quantify the VOCs fluxes emitted by soils in agricultural landscapes (ii) to determine the role of soil microorganisms in emissions and (iii) to identify the abiotic determinants controlling VOC emissions by soils. A first part of the work has consisted in analyzing the temporal dynamics of VOCs emissions in the field, in two observatory sites representative of the Britain agricultural landscape : the EFELE site (SOERE-PRO) comprising cultivated soils subjected to contrasting fertilization practices, and the Zone Atelier Armorique (ZAAr) including fertilized permanent meadows and wet meadows characterized by a low degree of anthropization. The second step of the work was conducted in the laboratory to clarify and complete the field observations, two series of laboratory experiments were conducted to manipulate, i) the soil organic carbon source via the input of different model molecules (ii) microbial communities by transplanting natural microbial communities into three distinct soils. This study has generated technical advances and produced entirely new results concerning both the characterization of spectra and the quantification of biogenic VOC fluxes emitted by soils. Thus, we show, in the laboratory and in the field, that a soil emits about forty masses of which only a few (1 to 4) are dominant. These VOC spectra are also specific to land uses (crop vs meadow) and fertilization practices. We also show that : i) there is a temporality of VOC emissions by soils ranging from 22 to 167 μg of VOCs per m−2 h−1, the winter period is the least emissive and ii) adds that some fertilization practices, such as pig slurry, induce a flux of methanol up to 10 times that observed by soils amended with methanised pig slurry. Regarding the role of soil microorganisms in VOCs production, we demonstrate that the VOCs spectrum is not representative of the phylogenetic diversity of the soil community but rather of the metabolic activity of active microorganisms. As for the exploration of abiotic determinants that can regulate emissions, our results suggest that the addition of organic molecules to the soil induces a rapid change in the VOC spectrum emitted by the soil, ranging from a few hours to a few days after intake. This modification is dependent on the degree of polymerization of the molecule provided. All research suggests that VOC emissions by soils are not negligible. Their key position in terms of issues requires to be of greater interest and to take them into account in future scenarios of global changes (climate and land uses), especially with regard to emerging practices of soil management in connection with the ecological transition initiated in agriculture. Similarly, the consideration of VOCs emissions in the biogeochemical cycles of carbon and that of nitrogen to better understand the functioning of ecosystems is also discussed in this document.

Les paysages de grands plans et cours d’eau, abondamment étudiés, sont reconnus pour leur caractère exceptionnel. Toutefois, peu de recherches portent sur les paysages de ruisseaux ruraux et agricoles. De plus, un grand nombre de transformations se sont opérées sur ceux-ci au Québec, et depuis les années 1990, ceux qui habitent leurs berges sont de moins en moins agriculteurs. Alors, quelles sont les valeurs et valorisations portées par les riverains envers ces paysages ? Cette étude vise à révéler les valeurs et valorisations accordées à ces ruisseaux par les riverains grâce à l’étude d’un cas type de ruisseau agricole. En effet, l’étude porte sur un tronçon du ruisseau Vacher, dans Saint-Jacques et Sainte-Marie-Salomé (Lanaudière), dont le statut a régressé de « cours d’eau central au développement » à « fossé agricole accessoire ». Dans le cadre d’une caractérisation paysagère, une analyse de photos aériennes et des visites de terrain ont révélé des vues filtrées ou fermées sur le ruisseau et un cadre bâti qui lui tourne le dos. Cela pourrait indiquer que les paysages du ruisseau Vacher ne sont pas valorisés. Or, quinze parcours commentés avec des riverains ont documenté des valeurs qui lui sont associées, comme les valeurs environnementale, identitaire et de cadre de vie. Les répondants les valorisent (ou les valorisaient) aussi par des pratiques récréatives. Ainsi, le ruisseau Vacher est associé à des valeurs et a fait l’objet de valorisations. Celles-ci favorisent des réflexions quant aux interventions possibles pour contribuer tant au bien-être des riverains qu’aux impératifs environnementaux. / Vast bodies of water are known for their exceptional features and are abundantly studied. Conversely, only a few studies have been focused on the landscapes of rural and agricultural streams. Considering that those watercourses were modified significantly and that, since the 1990s, fewer people residing next to them are farmers, landscape values may have changed. This research aims to study the value and valuation accorded to a rural or agricultural stream’s landscape by local residents. This is a case study of Vacher stream in Saint-Jacques and Sainte-Marie-Salomé (Lanaudière), which was perceived as “central to development” and then as a “small agricultural ditch”. Therefore, what values and valuations do the locals give to this stream and its landscapes? As part of a landscape characterization, aerial photos analysis and field work revealed that views on the stream are filtered or closed and that houses erected on its banks turn their back to it. However, fifteen walk-along interviews with residents documented many values associated to Vacher stream’s landscapes, such as environmental, identity and living environment values. Furthermore, respondents valorize (or valorized) the stream through recreational practices. Thus, Vacher stream and its landscape are imbued with values and valuations. Those promote reflections about possible interventions that could contribute to the resident’s well-being and to environmental imperatives.

No description available.