La productivité primaire nette PPN des grands écosystèmes est la variable-clé pour comprendre et quantifier les intéractions biosphère / atmosphère. Le modèle d'efficience photosynthétique de Monteith mettant en relation la PPN avec la quantité de rayonnement solaire photosynthétiquement actif absorbé (ou intercepté) APAR par le couvert végétal, mesurable à partir des indices de végétation, se prête parfaitement à une approche par télédétection. Le coefficient qui lie ces deux paramètres est appelé rendement photosynthétique ou encore efficience de conversion aérienne nette notée En. L'incertitude sur la valeur de En et l'absence de valeur pour nombre de biomes montrent l'importance de l'étalonnage du modèle. On dispose de mesures de biomasse permettant de calculer la PPN pour 60 des régions écologiques du Québec (qui en compte 69), d'une longue série temporelle d'images satellitaires de Global Vegetation Index NOAA-AVHRR de 1985 à 1992 et des normales climatiques au Québec. La mise en évidence de corrélation entre les propriétés optiques de la végétation (liées à l'APAR) et sa croissance montre la faisabilité d'un suivi de cette PPN par satellite. La biomasse aérienne anhydre est de 7 kg/m2 pour l'ensemble du territoire du Québec. La PPN varie de 100 à 400 g de matière sèche aérienne/m2/an pour le domaine de la pessière du Nord, à 670 g/m2/an pour les domaines feuillus du Sud. Les paramètres qui régissent la productivité forestière ne sont pas constants sur tout le Québec. Le modèle original est donc validé par région écologique appartenant à un même sous-domaine et pour des conditions climatiques données. L'étude de la sensibilité de En à ces variables climatiques a permis d'élaborer un tableau de correspondance entre les valeurs d'APAR, variant entre 664 et 1342 MJ/m2, des variables climatiques d'une région et sa productivité. Ainsi, En varie de 0,1 g/Mégajoules pour le domaine de la pessière noire à 0,57 g/MJ pour les feuillus du sud de la forêt boréale. Pour affiner ces estimations, l'accent devra être mis sur la connaissance des phénomènes physiques qui régissent les propriétés optiques de la végétation et surtout sur une harmonisation des méthodes de calcul et de mesure.

Les pâturages constituent un écosystème terrestre important. En France, ils occupent 21% de la superficie totale, ce qui justifie l'effort pour développer un suivi en temps réel de la production de la biomasse au niveau national, en prenant en compte la variabilité spatiale et temporelle des prairies. L'absence de méthodes indirectes de faible coût applicables à des grandes régions conduit à étudier les modèles de simulation du fonctionnement des cultures, comme dans le cas du système ISOP (Information et Suivi Objectif des Praires), et les possibilités offertes par la télédétection pour contribuer à améliorer le diagnostic fourni. Le travail effectué dans cette thèse a pour but d'évaluer ces possibilités. Pour cela, un nombre limité de treize régions fourragères (FR) de France ont été sélectionnées pour leur contexte géomorphologique, climatique et pédologique associé à leur production fourragère. Les données du capteur VEGETATION embarqué sur la plateforme SPOT4 (résolution spatiale de kilométrique) ont été utilisées pour fournir, à partir de modèles de déconvolution, les valeurs de réflectance correspondant à la signature d'une prairie pure. Celle-ci a été mise en relation avec certaines variables de croissance estimées par le modèle STICS-Prairie à l'intérieur du système ISOP. Au delà du bon accord général entre les deux types de données, l'analyse de ces relations a permis d'établir que celle qui lie les indices de végétation basés sur le moyen infrarouge (SWVI) et l'indice foliaire (LAI) était la plus forte. Les résultats obtenus confirment les capacités des données satellitaires à fournir des estimateurs de variables productives complémentaires de celles estimées à partir de modèles de simulation. En particulier les différences spatiales et temporelles entre les informations fournies par le satellite et les estimations du modèle, surtout pendant les périodes de récolte de biomasse dans les systèmes de production, pourraient contribuer à améliorer les estimations du modèle à l'échelle régionale.

L’objectif principal de la thèse était de caractériser les impacts de différents types de gestion pastorale (bovins, équins, caprins) sur les communautés végétales de « nouveaux écosystèmes » fortement anthropisés que sont les digues et remblais de la réserve de Donzère-Mondragon dans la basse vallée du Rhône. Différents outils ont été utilisés (relevés de végétation, analyses de sols, analyses minérales des herbages, télédétection, SIG, etc.) à des échelles spatiales différentes afin de dégager les interrelations entre les différents niveaux d’organisation et fonctionnalités de la végétation. En effet, l’émergence des « nouveaux écosystèmes » oblige les gestionnaires à reconsidérer les principes initiaux de la gestion conservatoire. Dans notre étude, il a pu être démontré que les systèmes de pâturage faisant appel à des troupeaux d’herbivores dont l’organisation est adaptée pour maintenir l’ouverture des milieux, augmentent la richesse spécifique, la diversité et l’hétérogénéité de la végétation à court terme (3-5 années) par rapport à l’absence de gestion ou aux interventions mécaniques. Les analyses montrent également que les espèces annuelles qui apparaissent sont appétentes et contribuent à augmenter la valeur fourragère de certains faciès du site pâturé par les chevaux. Ces herbivores ont également un impact sur la banque de graines permanente du sol en augmentant son hétérogénéité et la densité de graines viables sous les faciès les plus pâturés. Le pâturage des vaches et des chevaux confirme une corrélation entre l’indice de végétation (NDVI) obtenu après l’analyse de photographies aériennes, la biomasse et la richesse en espèces végétales. Les estimations d’indices de consommation de la ronce sous SIG ont permis d’apprécier l’efficacité de l’action des chèvres. Ces différents résultats, pour les modalités testées, correspondent bien à ceux déjà obtenus lors d’applications de systèmes pastoraux en milieux naturels. Des expérimentations devraient également être menées à l’avenir via des systèmes de pâturage mixtes notamment bovin-caprin et équin-caprin pour accroître l’effet de la restauration aux dépens de la colonisation d’arbustes compétitifs dont la ronce. La gestion pastorale appliquée devrait néanmoins être pensée sur le moyen terme, si possible via des contrats pluriannuels, favorisant la durabilité de cette méthode de gestion et de ses effets dans le temps. / The main objective of the thesis was to characterize the impacts of different types of pastoral management (cattle, horses, goats) on "new ecosystems" plant communities. Our experimentations were conducted in highly anthropized dykes and embankments of the Donzère-Mondragon reserve in the lower Rhone valley. Various tools were used (i.e. vegetation surveys, soil analyzes, grassland mineral analyzes, remote sensing, GIS, etc.), and at different spatial scales in order to identify the interrelationships between the different levels of vegetation organization and functions. Indeed, the emergence of "new ecosystems" requires managers to reconsider the initial principles of conservation management. Our study showed that, in the short term (3-5 years), grazing systems using herds of herbivores, whose organization is adapted to maintain open habitats, increase species richness, diversity and heterogeneity of plant communities compared to lack of management or mechanical interventions. Moreover, the annual species that appear are appetizing and contribute to increase the forage value of the site grazed by horses. These herbivores also have an impact on the permanent seed bank by increasing both its heterogeneity and the density of viable seeds under the most grazed patches. Grazing of cattle and horses confirm a correlation between the vegetation index (NDVI), biomass and plant species richness. Finally, we evaluated the efficacy of goats’ action on bramble via consumption indices calculated using GIS. Our different results are in the line with those already obtained in natural environments. Future experiments should test the effects of mixed grazing systems, particularly cattle, goats and horses, on the colonization dynamic of competitive shrubs such as brambles. Applied pastoral management should be considered in the medium term, via multi-year contracts to promote the sustainability of this management method and its effects over time.

Les données issues de la télédétection couplées à des approches de type système d'information géographique sont d'un grand intérêt potentiel pour l'aménagement forestier. Le but de cette recherche est dans un premier temps de fournir une cartographie utilisable des espèces forestières dominantes à l'échelle du pixel, en utilisant des méthodes éprouvées de la télédétection. Le site d'étude choisi est le versant sud du Mont Ventoux, une montagne méditerranéenne présentant une forte biodiversité forestière. Les travaux relatés dans la première partie ont permis de réaliser des cartographies discriminantes des espèces forestières à partir des données satellitaires (Spot 5) par classification supervisée et non supervisée, en lien avec des relevés terrains. La pertinence de ces méthodes pour la cartographie de la couverture forestière est évaluée et discutée, l'objectif étant d'identifier les conditions optimales en fonction de la résolution spatiale et de la bande spectrale pour la discrimination des espèces forestières majeures du Mont Ventoux. Ce travail nous a ensuite amenés à proposer une méthode originale de mesure de la variabilité de la biodiversité à l'aide de 4 indices classiques : indices de Shannon, de Simpson, de Richesse et de Dominance. L'approche a été appliquée en utilisant deux descripteurs de la biodiversité : l'indice de végétation normalisé (NDVI) et la diversité en espèces forestières. Cette méthode inédite permet, grâce au recours à différentes images de résolutions spatiales imbriquées et à un processus systématique d'agrégation, d'extraire la part de biodiversité (alpha et bêta) due à la structure spatiale, en éliminant l'effet du support spatial, composante déterminante du Modifiable Areal Unit Problem (MAUP). Nous discutons également dans cette recherche de la capacité de notre méthode à extraire, une « échelle pertinente » de mesure de la diversité.

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