La thèse explore l’utilisation de modèles hydrologiques globaux pour estimer la disponibilité en eau agricole dans le contexte des Andes chiliennes semi-arides. Dans cette région, l’approvisionnement en eau des cultures irriguées de fonds de vallée durant l’été dépend de précipitations se produisant sous forme de neige à haute altitude lors de quelques évènements hivernaux. L’influence des phénomènes ENSO et PDO induit par ailleurs une forte variabilité climatique à l’échelle inter-annuelle, marquée par l’occurrence d’années extrêmement sèches ou humides. La région connaît aussi depuis les années 1980 une progression importante de la viticulture irriguée. Afin de prendre en compte les variations saisonnières et inter-annuelles de la disponibilité et de la consommation en eau d’irrigation, une chaîne de modélisation intégrée a été développée et différentes méthodes de quantification/réduction des incertitudes de simulation ont été mises en œuvre. Les écoulements naturels ont été simulés avec un modèle hydrologique global de type empirique/conceptuel prenant en compte les processus d’accumulation et d’ablation de la neige. En parallèle, les besoins en eau d’irrigation ont été estimés à l’échelle du bassin à partir de modèles phénologiques orientés processus et d’une approche simple du bilan hydrique du sol. Dans l’ensemble, une approche holistique et parcimonieuse a été privilégiée afin de maintenir un niveau d’abstraction mathématique et de représentation des processus équivalent à celui des modèles de bassin couramment utilisés. Afin d’améliorer l’utilité et la fiabilité des simulations obtenues en contexte de changement ou de forte variabilité climatique, l’effet des températures extrêmes sur le développement des cultures et l’impact des pertes en eau par sublimation à haute altitude ont fait l’objet d’une attention particulière. Ce cadre de modélisation conceptuel a été testé pour un bassin typique des Andes semi-arides (1512 km2, 820–5500 m a.s.l.) sur une période de 20 ans incluant une large gamme de conditions climatiques et des pratiques agricoles non-stationnaires (évolution des variétés de vigne, des surfaces et modes d’irrigation, etc). L’évaluation des modèles a été réalisée dans un cadre bayésien en faisant l’hypothèse d’erreurs auto-corrélées, hétéroscédastiques et non-gaussiennes. Différents critères et sources de données ont par ailleurs été mobilisés afin de vérifier l’efficacité et la cohérence interne de la chaîne de modélisation ainsi que la fiabilité statistique et la finesse des intervalles de confiance obtenus. De manière alternative, une caractérisation des erreurs de structure et de l’ambiguïté propre au choix du modèle hydrologique a été réalisée de manière non-probabiliste à partir d’une plate-forme de modélisation modulaire. Dans l’ensemble, la prise en compte explicite de la consommation en eau des cultures a mis en valeur certaines interactions entre paramètres hydrologiques et permis d’améliorer la fiabilité des simulations hydrologiques en année sèche. Finalement, une étude de sensibilité à différents seuils d’augmentation de la température et de la concentration en CO2 a été effectuée afin d’évaluer l’impact potentiel des changements climatiques sur le comportement de l’hydrosystème et la capacité à satisfaire la demande en eau d’irrigation dans le futur. / This thesis investigates the use of lumped catchment models to assess water availability for irrigation in the upland areas of northern-central Chile (30°S). Here, most of the annual water supply falls as snow in the high Cordillera during a few winter storms. Seasonal snowpacks serve as natural reservoirs, accumulating water during the winter and sustaining streams and aquifers during the summer, when irrigation demand in the cultivated valleys is at its peak. At the inter-annual timescale, the influence of ENSO and PDO phenomena result in the occurrence of extremely wet and dry years. Also, irrigated areas and grape growing have achieved a dramatic increase since the early 1980s. To evaluate the usefulness of explicitly accounting for changes in irrigation water-use in lumped catchment models, an integrated modeling framework was developed and different ways of quantifying/reducing model uncertainty were explored. Natural streamflow was simulated using an empirical hydrological model and a snowmelt routine. In parallel, seasonal and inter-annual variations in irrigation requirements were estimated using several process-based phenological models and a simple soil-water balance approach. Overall, this resulted in a low-dimensional, holistic approach based on the same level of mathematical abstraction and process representation as in most commonly-used catchment models. To improve model reliability and usefulness under varying or changing climate conditions, particular attention was paid to the effects of extreme temperatures on crop phenology and the contribution of sublimation losses to water balance at high elevations. This conceptual framework was tested in a typical semi-arid Andean catchment (1512 km2, 820–5500 m a.s.l.) over a 20–year simulation period encompassing a wide range of climate and water-use conditions (changes in grape varieties, irrigated areas, irrigation techniques). Model evaluation was performed from a Bayesian perspective assuming auto-correlated, heteroscedastic and non-gaussian residuals. Different criteria and data sources were used to verify model assumptions in terms of efficiency, internal consistency, statistical reliability and sharpness of the predictive uncertainty bands. Alternatively, a multiple-hypothesis and multi-criteria modeling framework was also developed to quantify the importance of model non-uniqueness and structural inadequacy from a non-probabilistic perspective. On the whole, incorporating the effects of irrigation water-use led to new interactions between the hydrological parameters of the modeling framework and improved reliability of streamflow predictions during low-flow periods. Finally, a sensitivity analysis to changes in climate conditions was conducted to evaluate the potential impacts of increasing temperatures and atmospheric CO2 on the hydrological behavior of the catchment and the capacity to meet future water demands.

Le sujet de cette thèse est centré sur le suivi et la modélisation des changements environnementaux en zones arides en utilisant les outils de géomatique (par exemple, télédétection, SIG et GPS) et des techniques géostatistiques. La méthode est appliquée sur les régions de Nouakchott en Mauritanie, du Ningxia nord et du Shaanxi nord en Chine. Les objectifs de l'étude étaient de surveiller les changements environnementaux urbains et littoraux à Nouakchott, l'évolution rurale de l'environnement dans les deux sites pilotes en Chine du nord-ouest au cours des décennies passées, de modéliser les rapports homme-environnement et de comprendre les causes des changements observés. Le modèle intègre des images multi-temporelles de SPOT HRV (pour Nouakchott), de Landsat TM et ETM+, les données socio-économiques au niveau départemental (county) et les données météorologiques (pour les sites en Chine du nord-ouest). Les méthodes et les procédures adoptées dans ces travaux étaient l'enregistrement d'image, la correction atmosphérique, la transformation de chapeau à cône, la soustraction d'indicateur, la cartographie des changements et la modélisation par la régression multivariée. Les principaux résultats en Chine montrent que l'invasion du désert n'a pas été observée; cependant, les signes d'une dégradation sérieuse du sol marquée par la dégradation de la végétation et la salinisation du sol, ont apparemment eu lieu en raison des pratiques culturales intensives, de la mise en valeur des terrains pour l'agriculture et du surpâturage. Certains de ces changements peuvent être imputés aux politiques d'occupation du sol. L'extension des surfaces vivrières est un changement environnemental remarquable dans la zone rurale et elle est associée à l'augmentation du rendement agricole; Concernant un espace plus restreint, l'augmentation urbaine est liée à près de 90% de la croissance du PIB et résulte directement de l'augmentation de la population urbaine et ses activités socio-économiques. Le rétrécissement de certains fleuves est dû en partie à la variabilité du climat, mais aussi principalement à une irrigation excessive de l'agriculture. A Nouakchott, la zone urbaine s'est étendue de 40% (à taux de 5,3% ou de 3,6 km2/an) en réponse à la croissance de population. L'expansion rapide dans une ceinture étroite située entre le désert et l'océan est un fardeau lourd pour une terre stérile déjà surchargée. Les risques d'inondation par l'eau de mer dans le secteur urbain ont été déterminé dans trois zones types par analyse spatiale. L'environnement littoral également a sensiblement évolué en raison de la construction du Port de l'Amitié en 1987 : la plage au nord a augmenté de 0,92 km2 (à un taux de 0,08 km2/an) et atteindra sa limite maximum en 13,4 ± 0,5an (estimation 2014-2015). La dérive littorale versera en grande partie dans la piscine et le port sera graduellement abandonné si aucune mesure n'est prise. La plage au sud a été érodée de 1,34 km2 (à un taux de 0,12 km2/an) avec une retraite maximum de 362 m pendant la période 1989-2001 et un potentiel de 277 m est estimé pour la période 2001-2011, dû aux modifications de la direction des vagues et des actions des courants littoraux à une vitesse d'environ de 0,52-0,66 m/s. En conclusion, le changement environnemental est profondément associé aux activités humaines. C'est seulement en comprenant mieux les rapports homme-environnement et en prévoyant les tendances évolutives, que nous pourrons définir les politiques pour une meilleure occupation du sol et gestion environnementale.

La Cordillère Principale des Andes semi-arides est un relief transitoire qui se developpe suite au soulèvement des Andes initié à l'Oligocène. L'altitude des pédiments de la Cordillère Principale par rapport à ceux de la Cordillère de la Côte indique que ce soulèvement a atteint deux kilomètres. Ce qui se marque par de profondes vallées incisés (~2 km) qui se sont développées dans la haute cordillère depuis six millions d'années. Les volumes incisés de ces vallées et la concentration de 10Be des sédiments fluvio-glaciaires indiquent des vitesses d'érosion de l'order de trente a soixante-quinze mètres par million d'années, des valeurs qui sont relativement constantes depuis les six derniers millions d'années. Pendant cette période la dynamique de transfert de matière a été modulée par l'érosion glaciaire et l'exportation des sédiments fluvio-glaciaires vers l'aval des fronts glaciares plio-quaternaires.

In a recent contribution in Nature (vol. 442, pp. 555-558) Austin & Vivanco showed that sunlight is the dominant factor for decomposition of grass litter in a semi-arid grassland in Argentine. The quantification of this effect was portrayed as a novel finding. I put this result in the context of three other publications from as early as 1980 that quantified photodegradation. My synopsis shows that photodegradation is an important process in semi-arid grasslands in South America, North America and eastern Europe.

LA PROBLEMATIQUE DE CETTE RECHERCHE EMANE D'UNE CONTREVERSE ENTRE DEUX THEORIES. L'UNE DITE << OBJECTIVE >>, VOYANT DANS LE CLIMAT LE SEUL DETERMINANT DE LA CONCEPTION DES FORMES URBAINES ET ARCHITECTURALES. L'AUTRE DITE << SUBJECTIVE >>, ATTRIBUANT CETTE CONCEPTION AU SEUL SOUCI DE L'ADAPTATION SOCIOCULTURELLE. EN SIX CHAPITRES CETTE THESE ESSAIE DE FAIRE LA PART DU CLIMAT ET DE LA SOCIETE DANS LA CONCEPTION DE L'ARCHITECTURE TRADITIONNELLE. LE PREMIER CHAPITRE TRAITE DE L'APPROCHE THEORIQUE, QUI DEVRAIT CONDUIRE A LA DEFINITION DU CHAMP GEOGRAPHIQUE DE LA RECHERCHE. IL S'AGIT ICI DES ZONES ARIDES DU MONDE ARABO-MUSULMAN. LE DEUXIEME CHAPITRE ANALYSE LES INFLUENCES CLIMATIQUES DANS LA CONCEPTION ARCHITECTURALE ET URBAINE AYANT TRAIT AU CHAMP DE L'ETUDE SUSMENTIONNE. CES INFLUENCES CLIMATIQUES SONT PRESENTEES EN PARAGRAPHES SUCCESSIFS SELON LES EFFETS A EVITER : RAYONNEMENT SOLAIRE, CHALEUR ET INCONFORT CLIMATIQUE. LE TROISIEME CHAPITRE ABORDE L'INFLUENCE SOCIOCULTURELLE DANS LA CONCEPTION DU CADRE BATI. CETTE INFLUENCE EST VUE SOUS PLUSIEURS ASPECTS : VIE SOCIALE, PRATIQUES CULTURELLES, ECONOMIE, SECURITE, ETC. LE QUATRIEME CHAPITRE EST UNE ETUDE SUR TERRAIN QUI PORTE DE L'APPRECIATION ET LA COMPARAISON DES FORMES URBAINES TRADITIONNELLES ET CONTEMPORAINES. LE TERRAIN D'ETUDE EST UN VILLAGE DU SUD-EST ALGERIEN. LE CINQUIEME CHAPITRE SE VEUT PLUS PERSONNALISE. IL S'INTERESSE AUX HABITATIONS ELLES-MEMES. QUATRE TYPES D'HABITATIONS SONT SELECTIONNES. LES TEMPERATURES MINIMALES ET MAXIMALES JOURNALIERES SONT SAISIES DURANT TOUTE L'ANNEE 1996 ET LE MOIS DE JUILLET 1998. LE SIXIEMECHAPITRE PRESENTE DES EXEMPLES DE L'ARCHITECTURE CONTEMPORAINE PUISANT LEUR INSPIRATION DANS L'ARCHITECTURE TRADITIONNELLE. UNE REPRODUCTION INTELLIGENTE MANIFESTE UN APPORT TECHNOLOGIQUE SOUCIEUX DU MODE DE VIE ACTUELLE ET NON UNE REPRISE AVEUGLE DES TECHNIQUES TRADITIONNELLES.

Ce mémoire de thèse a pour objet la pénurie en eau. Face aux analyses techniques a-historiques centrées sur la rareté physique de l'eau, nous développons une problématique sociale-contingente pour laquelle les usages de l'eau sont au cœur de l'explication. La première partie correspond à l'étape d'observation. Elle a pour objectif de retracer l'évolution du mode d'usage de l'eau à Almeria (Andalousie) et à Marrakech et Agadir (Maroc) entre la fin du XIXe siècle et aujourd'hui. Considéré comme domaine d'observation, le mode d'usage de l'eau (Arrus) qualifie l'articulation d'un volet " économique ", relatif à l'ajustement réciproque de l'offre et des usages finals de l'eau produite (formalisé par des normes-procédures) et d'un volet " institutionnel ", relatif aux normes sociales (qualifiées de normes-règles) présidant à la définition des droits de disposition sur les ressources en eau. Pour chacun des trois terrains, cette étape comprend une étude de terrain qualitative combinée à une analyse historiographique et à une analyse textuelle de documents de planification selon la méthode Alceste. Cette étape débouche sur la formulation de quatre faits stylisés chronologiques traduisant la succession de quatre phases constitutives du cycle de vie d'un mode d'usage de l'eau particulier. La deuxième partie est d'ordre théorique. Elle correspond aux étapes de caractérisation et de compréhension. Ces deux étapes reposent sur la mobilisation d'une grille théorique nouvelle élaborée par Billaudot sur la base d'une mise en rapport de l'institutionnalisme de Commons et de l'institutionnalisme sociologique de l'approche interprétative de l'économie des conventions (Boltanski et Thévenot). Qualifiée d'institutionnalisme historique et pragmatique, cette approche se présente comme une perspective d'approfondissement de l'institutionnalisme historique de la théorie de la régulation. Elle a pour objectif d'articuler genèse et fonction des institutions et conduit notamment à associer à chacune des modalités de règlement des transactions de Commons une valeur de référence et un bien supérieur. Ainsi, le mode d'usage de l'eau particulier ayant connu une phase de régime en Espagne et au Maroc au cours de la seconde moitié du XXe siècle est qualifié d'" hydrauliciste ". Il se caractérise par une représentation de l'eau essentiellement comme ressource d'allocation, dont l'abondance obtenue par des infrastructures à haute intensité de génie civil constitue une des prérogatives de l'État " moderne " qui, en aval, régit également son usage. L'identification des principales caractéristiques du mode d'usage " hydrauliciste " permet d'aboutir à la troisième étape, à savoir la compréhension des déterminants de son entrée en crise à partir des années 1980. D'une part, cette crise porte sur l'arrivée à terme des régularités antérieures quant à l'ajustement réciproque de l'offre et des usages finals de l'eau produite : on constate une raréfaction des ressources primaires (on qualifie cet aspect de " crise de la régulation "). D'autre part, elle correspond à la remise en question du cadre institutionnel qui soutient le volet économique (on constate une " crise du fondement du régime "). Ainsi, les normes sont partiellement disqualifiées par un double processus de délocalisation en faveur d'une décentralisation de la gestion de l'eau. De plus, le caractère non soutenable du mode d'usage antérieur conduit à l'émergence d'aspirations écologistes concrétisées par la proposition de nouvelles normes d'usage. Le registre de socialisation écologique pour lequel l'eau est comprise comme un milieu de vie se renforce. Au final, nous aboutissons à l'identification d'un nouveau mode d'usage actuellement en vigueur. Nous montrons qu'il ne procède pas d'une rupture paradigmatique mais correspond à un " régime de crise ".

Le développement économique et social du gouvernorat de Sidi Bouzid dépend du secteur des agricultures irriguées. Cependant, ce secteur est confronté à de nombreux obstacles dus à la surexploitation des ressources hydrauliques. Plusieurs politiques n’ont pas réussi à bien gérer cette ressource clé. Par conséquent, un processus de suivi a été mis en œuvre en menant des enquêtes pendant les trois années de récolte (2003, 2007 et 2011) sur des fermes qui utilisent des puits de surface. Une approche non paramétrique a été utilisée pour mesurer l’efficience technique, allocative, d’échelle et globale ainsi que la recherche de l’efficacité d’usage d’eau. Les résultats du modèle ont montré que les exploitations sont plus techniquement efficaces et que la disponibilité de l’eau constitue une véritable contrainte pour la gestion du système de culture.

L'élevage de la chèvre « Baladi » au Liban souffre d'un problème de disponibilité alimentaire responsable des faibles performances établies de la race, du fait de sa dépendance majoritaire des zones de pâturage naturel et de la rareté des terrains fourragers ou de l'adoption du système intensif. Dans ce contexte agroclimatique particulier, cette étude se propose d'identifier la conduite optimale, à mi-chemin entre système extensif compromettant la production et la durabilité de l'élevage et système hors-sol qui ne saurait valoriser les aptitudes de la race et les parcours de la région. En effet, les conditions climatiques difficiles de la région d'étude impliquent l'insertion d'une dimension temporelle dans la conceptualisation de la conduite optimale, prenant en considération les fluctuations saisonnières non négligeables des ressources alimentaires naturelles. Comparée à la conduite extensive traditionnelle et à la complémentation largement moins adoptée, une conduite où les chèvres laitières seraient mises au pâturage durant les mois de printemps caractérisé par la prolifération des espèces végétales en vert et enfermées durant la sécheresse estivale paraît a priori adaptée aux conditions du milieu et aux objectifs zootechniques et socioéconomiques. Le cas échéant, le système intensif étant rarement prisé par les éleveurs de la région, l'efficacité des parcours à résidus agricoles ou fourragers aura également été évaluée afin de trouver un optimum zootechnique et économique. Par la suite, il a fallu mettre en place un outil d'évaluation des caractéristiques nutritives des parcours de la région d'étude, des quantités ingérées par les animaux lors du pâturage ou à l'auge et finalement de leur impact direct sur la production laitière et la satisfaction des besoins. L'évaluation des différentes conduites se reflétant dans un nombre de réponses en cours de lactation, un suivi d'analyse continu a été instauré permettant d'apprécier l'état corporel des animaux (poids, note d'état corporel, métabolites énergétiques), la production laitière (rendement, durée de lactation et composition du lait) et les performances reproductives (prolificité et croissance des chevreaux). Les capacités d'adaptation des animaux aux restrictions alimentaires dans les différentes conduites ont ainsi été testées. Ces expérimentations réalisées sur deux ans de suite ont montré que ces chèvres manifestent de réelles capacités adaptatives aux aléas alimentaires. En particulier, à chaque fois que l'alimentation le permet, l'énergie disponible est orientée préférentiellement vers la production laitière avec des rebonds relativement importants. Ces rebonds se produisent quel que soit le niveau de production laitière et pendant pratiquement toute la lactation. Parallèlement, on observe une reconstitution lente et régulière des réserves adipeuses qui s'accélère en fin de lactation à un moment où les femelles sont généralement mises à la reproduction, alors que les productions laitières baissent inexorablement. Cette thèse a donc abouti à l'acquisition de connaissances originales sur un modèle animal peu étudié caractérisé par des capacités adaptatives remarquables qui ne se manifestent pas de façon aussi marquée chez les chèvres sélectionnées des zones tempérées / Adaptives capacities of Baladi goats fed on semi-arid rangelands of Bekaa valley (Lebanon)ABSTRACTThe Lebanese Baladi goat dairy production sector suffers from a problem of food availability which is responsible of the animal's poor performances, due to its dependence towards natural rangelands and the scarcity of crop residues and forage pastures as well as of the adoption of intensive systems.In this particular agroclimatic context, this study aims to identify the optimal conduct for this goat, half-way between an extensive system where production and durability are compromised and an intense one where the aptitudes of the breed and the variety of the region's pastures are not valorized. In fact, the region's difficult climatic conditions require the insertion of a temporal dimension in the conceptualization of the optimal conduct, considering the important seasonal fluctuations of the natural feed resources. Compared to the traditional extensive conduct and to the much less adopted supplementation, a conduct where the goats were pasture driven during the spring characterized by the proliferation of green plants and kept indoors during the summer season seems a priori adapted to the local conditions and to the technical and economic objectives. However, the intensive system being rarely considered by the local farmers, the efficiency of agricultural pastures such as crop residues and forages would also have been tested in order to find an optimum between production and feasibility. Thus, an evaluation tool of the pastures' nutrition values, the quantities ingested by the animals during grazing and indoors and finally of their impact on the milk production and satisfaction of feed requirements was implemented. The evaluation of the different tested conducts were reflected on a number of physiological responses during lactation such as the animals' body reserves (body weight, body condition score, NEFA), milk production (quantities, duration and milk composition: milk fat and milk protein contents) and reproductive performances (kids' number, birth weights and growth). The animals' adaptive capacities to different food restrictions situations are hence here tested.These trials realized on two subsequent years showed that this breed demonstrates clear adaptive capacities facing feed fluctuations. A particular adaptation is the orientation of the available extra energy towards milk production with relatively important rebounds whenever allowed by refeeding. These rebounds occurred whatever the initial milk production level and during practically the whole lactation period. In parallel, we observed a slow and regular reconstitution of the body reserves which accelerates at the end of lactation, when the females are getting ready for reproduction, while the milk production suddenly breaks down. In consequent, this study has collaborated in acquiring new original information about an original animal breed characterized by special adaptive capacities which don't generally show in selected high production breeds.Kewords : Baladi goat, feeding conduct, pasture, indoors, adaptive capacities, feeding behaviour, body reserves, milk production, reproductive performances

La difficulté à comprendre la désertification dans les zones arides tunisiennes se manifeste dans les interactions complexes entre les dynamiques socioéconomiques et biophysiques à différentes échelles spatiales et temporelles. L’apport de ce travail réside tant dans les avancées sur la compréhension des causes et processus, que dans la proposition d’approches systémiques (climat-homme-espace-ressources : système CHER), géographiques (paysage) et multi-acteurs, associées à des méthodes (modèles et outils) reproductibles, pour l’évaluation et le suivi (indicateurs) des risques de désertification, en lien avec leurs déterminants interactifs, à une échelle territoriale. Le paysage, en tant que source d’information et instrument, est au cœur de ce travail. Ce dernier a conduit à i) la construction des modèles explicatifs CHER déclinés par type paysager (issue d’une lecture multidisciplinaire et de la caractérisation des paysages), ii) l’élaboration des indices de risque de désertification (par intégration spatiale des fonctionnements biophysiques et socioéconomiques et à travers la modélisation), iii) la compréhension et la comparaison entre types paysagers des risques et de la part respective prise par les causes socioéconomiques et biophysiques, et iv) la proposition de trois nouvelles approches/méthodes/outils visant à mieux évaluer les actions de lutte déjà mises en œuvre, cibler les futures actions et suivre la désertification. Les résultats ont tous été élaborés dans l’interdisciplinarité et avec la mobilisation des acteurs/décideurs de la gestion durable des territoires pour augmenter leur utilité dans les programmes de lutte contre la désertification, pour valoriser les observatoires de l’environnement et leur donner un rôle d’appui aux politiques publiques. / The difficulty in understanding desertification in the Tunisian arid zones manifested in the complex interactions between socioeconomic and biophysical dynamics at different spatial and temporal scales. This work contribute on advanced understanding of the causes and processes and propose a systemic (climate-human-space-resource: CHER), geographical (landscape) and multi-actors approaches associated with methods (models and tools) reproducible for the assessment and monitoring (indicators) of risk of desertification, according to its interactive determinants on a territory scale. The landscape, as a source of information and the tool, is at the core of this work which led to i) the construction of explanatory models broken down by type of landscape (based on multidisciplinary characterization of landscapes), ii) the development of indexes of desertification risk (based on spatial integration of biophysical and socio-economic functioning through modeling), iii) the understanding and comparison of risks and their respective causes in the landscape types, and iv) the proposal of three new approaches / methods / tools to better assess the actions already implemented to combat desertification, to better target future actions and to better monitor desertification. The results have all been developed in interdisciplinarity and involve the mobilization of actors / decision makers in the sustainable management of territories to increase their usefulness in programs to combat desertification, to value environmental observatories and give them a role to support public policies.

Les prairies indigènes présentent une source importante d'alimentation pour le pâturage du bétail dans les prairies Canadiennes semi-arides. L'addition de légumineuses fixatrices d'azote et de phosphore dans les prairies indigènes peut améliorer la productivité et la valeur nutritive de fourrage. Ces pratiques peuvent induire des modifications de la structure et de la diversité des communautés fongiques du sol, ce qui peut en retour avoir un impact sur la production et le contenu nutritionnel du fourrage. L’objectif de cette étude était de développer un système de pâturage à bas niveau d’intrants, productif, autonome et durable. À court terme, nous voulions 1) déterminer l'effet des légumineuses (Medicago sativa, une légumineuse cultivée ou Dalea purpurea, une légumineuse indigène) et la fertilité en phosphore du sol sur la productivité et la valeur nutritive des graminées indigènes, comparées avec celles de la graminée introduite Bromus biebersteinii en mélange avec le M. sativa, 2) identifier l'effet de ces pratiques sur la diversité et la structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) et des champignons totaux, 3) identifier l'effet des légumineuses et des CMA sur les interactions compétitives entre les graminées de saison fraîche et les graminées de saison chaude. Les expériences menées au champ ont montré que M. sativa améliorait les teneurs en azote et en phosphore des graminées indigènes au début de l'été, ainsi que la teneur en azote de la graminée de saison chaude Bouteloua gracilis à la fin de l'été de l'année sèche 2009. Par contre, la fertilité en phosphore du sol n'ait pas affecté la productivité des plantes. D'autre part, l'inclusion des légumineuses augmentait la diversité des CMA dans le mélange de graminées indigènes. Cette modification présentait des corrélations positives avec la productivité et la quantité totale d'azote chez le M. sativa et avec la teneur en phosphore des graminées indigènes, au début de l'été. La structure des communautés de champignons totaux était influencée par l'interaction entre le mélange des espèces et la fertilité en phosphore du sol seulement en 2008 (année humide). Cet effet pourrait être lié en partie avec la productivité des plantes et l'humidité du sol. Les expériences menées en chambre de culture ont montré que les CMA peuvent favoriser la productivité des graminées de saison chaude au détriment des graminées de saison fraîche. En effet, Glomus cubense augmentait la productivité de la graminée de saison chaude B. gracilis, en présence de M. sativa. Cet effet pourrait être associé à l’effet négatif du G. cubense sur la fixation de l’azote par le M. sativa et à la diminution de l’efficacité d’utilisation de l'azote de certaines graminées de saison fraîche résultant en une augmentation de la disponibilité de l'azote pour B. gracilis. Par contre, le Glomus sp. augmentait la biomasse de Schizachyrium scoparium, autre graminée de saison chaude, en absence de légumineuse. Ce phénomène pourrait être attribuable à une amélioration de l’efficacité d’utilisation du P de cette graminée. En conclusion, mes travaux de recherche ont montré que la légumineuse cultivée M. sativa peut améliorer la valeur nutritive des graminées indigènes au début de l'été ainsi que celle de la graminée de saison chaude B. gracilis, dans des conditions de sécheresse sévère de la fin de l'été. De plus, l'addition de M. sativa dans le mélange de graminées indigènes peut contribuer à augmenter le nombre des espèces bénéfiques des CMA pour la production et la nutrition du fourrage au début de l'été. / The native grasslands are considered as the main feed source for livestock grazing, in semi-arid regions of the Canadian prairies. The addition of N fixing legumes and phosphorus to semi-arid native grasslands may increase the productivity and nutritive value of forage. However, these practices may also shape the structure and diversity of soil fungal communities which in turn may impact forage production and nutritive value. The global objective of this research was to design productive, self-sustaining, permanent and with low inputs pastures. The specific objectives were 1) to demonstrate the effect of N-fixing legumes (the cultivated legume Medicago sativa or the native legume Dalea purpurea) and soil P fertility on the productivity and nutritive value of native grasses mixes in comparison to the mixture of the introduced grass Bromus biebersteinii and M. sativa, 2) identify the effect of these practices on the diversity and community structure of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and total fungi, and 3) identify the effect of legumes and AM fungi on competitive interactions between native cool-season grasses and native warm-season grasses. The field experiment showed that M. sativa improved the nitrogen and phosphorus concentrations of native grasses mixes early in the summer, as well as the N concentration of the warm-season grass B. gracilis, in late summer of the driest year 2009. In contrast, the soil phosphorus fertility had no effect on plant productivity. On the other hand, the inclusion of legumes to the mix of native grasses generally increased AM fungal diversity. This shift was positively correlated with the productivity and nitrogen uptake by M. sativa and with the phosphorus concentration of native grasses mixes in early summer. The structure of the total fungal community was affected by the interaction between species mixtures and soil P fertility only in the wet year (2008), suggesting that this effect was likely driven in part by plant productivity and soil moisture. The growth chamber experiment showed that the AM fungi may favoured the growth of warm-season grasses under competition with cool-season grasses. However, Glomus cubense increased the productivity of warm-season grass B. gracilis when growing with M. sativa. This effect might be related to a negative impact of G. cubense on the nitrogen-fixing activity of M. sativa and to a lower N-use efficiency of certain cool-season grasses, which resulted in increased soil N availability for B. gracilis. In contrast, Glomus sp. enhanced the growth of S. scoparium, another warm-season grass in the absence of legumes, and this may be related to improved P-use efficiency in this grass. We concluded that the cultivated legume M. sativa can improve the nutritive value of native grasses mixes early in the summer and also of warm season grass under severe drought conditions in late summer. In addition, the inclusion of M. sativa within native grass mixes may contribute to promote beneficial AM fungi taxa that were involved in forage production and nutrition early in the summer.