Des systèmes de culture innovants doivent être proposés pour répondre aux nouveaux objectifs de l'agriculture qui devront allier productivité, respect de l'environnement et rentabilité économique. Les systèmes de culture en semis direct sous couvert végétal (SCV) avec cultures associées permettraient d'atteindre ces objectifs. Si ces systèmes ont en effet montré des intérêts en climat tropical, ils sont presque inexistants en climat tempéré.<br />Cette thèse se propose d'accroître les connaissances scientifiques sur ces systèmes particuliers pour faciliter leur conception et leur évaluation en climat tempéré. Le travail repose sur un dispositif expérimental mis en place à Grignon (Yvelines, France) en 2002 pour trois campagnes culturales. Du blé tendre d'hiver (Triticum aestivum L.) est semé (i) dans un sol labouré, (ii) directement dans les résidus de la culture précédente et, (iii) directement dans six plantes de couverture différentes. En combinant sur ce dispositif une double approche, systémique et analytique, les objectifs de la thèse sont de comprendre, selon l'espèce de couverture, (i) l'impact des différents SCV avec cultures associées sur le rendement de la culture de vente en mettant en évidence les phases de sensibilité aux stress de cette culture, (ii) les relations de compétition et/ou de facilitation pour l'azote et la lumière entre les espèces associées et, (iii) l'évolution, à court terme, de la structure du sol et de ses propriétés hydriques.<br />Ce travail montre que la présence d'une plante de couverture peut réduire, parfois fortement, le rendement de la culture de vente, différemment selon l'espèce de couverture, sa conduite technique et les conditions climatiques ; les phases d'élaboration du rendement qui sont perturbées dans ces situations culturales dépendent aussi de ces trois facteurs. De plus, l'étude met en évidence que la compétition pour le rayonnement lumineux entre les espèces associées est le processus le plus défavorable au rendement du blé.<br />A court terme, il n'apparaît pas de différences marquées entre la structure d'un sol non travaillé sans plante de couverture et celle d'un sol non travaillé avec une plante de couverture. Toutefois, l'étude révèle que les propriétés hydriques peuvent être modifiées selon l'absence ou la présence d'une plante de couverture sur un sol non travaillé sans démontrer de variations importantes de ces propriétés selon l'espèce de couverture.<br />La thèse fournit des informations scientifiques et techniques sur le fonctionnement, en climat tempéré, de peuplements associant sur un sol non travaillé, une culture de vente à différentes plantes de couverture. Elle montre la faisabilité mais aussi les risques des SCV avec cultures associées ; elle permet d'identifier des axes de recherche pour compléter les connaissances et fournir des références pour réduire ces risques.

Comme chez de nombreux protéagineux, l'architecture déterminée a semblé une voie prometteuse pour réduire le développement végétatif et améliorer le rendement et la stabilité du rendement du lupin blanc d'hiver (Lupinus albus L.). Une étude à la fois génétique et physiologique de ce type architecturale et de ses conséquences sur le développement et la mise en place du rendement a donc été entreprise. L'hérédité du caractère d'architecture déterminée est monogénique récessive, ce qui permet une utilisation simple en sélection. Le développement végétatif est réduit car tous les bourgeons passent à l'état floral précocément dans le cycle. Les ramifications portent chacune moins de feuilles que chez les indéterminés, et le nombre de niveaux végétatifs est réduit. La distribution des feuilles sur les ramifications suit un profil caractéristique en forme de cloche. La structure des ramifications a pu être modélisée. Il existe une grande variabilité génétique pour l'architecture, bien que la relation positive entre tardiveté de floraison et développement végétatif soit forte. L'interception de la lumière par le couvert en fonction du temps est similaire chez les déterminés et les indéterminés. Cependant, les déterminés atteignent une interception maximale moins importante en raison de leur développement végétatif restreint. La proportion de lumière qui parvient jusqu'aux feuilles de la tige principale est accrue. Le rendement des génotypes déterminés semble compétitif avec celui des génotypes indéterminés. La production de matière sèche est plus faible mais l'indice de récolte est supérieur. La date de maturité est sensiblement avancée, surtout sous des climats frais et humides, et la stabilité du rendement est plus grande. Ces caractéristiques sont liées à la réduction du développement végétatif, et à une compétition entre développement végétatif et développement reproducteur plus faible que celle observée chez les indéterminés. Le rendement est produit essentiellement sur la tige principale et le premier niveau de ramifications, et ces sites sont moins sujets à des aléas climatiques que les niveaux supérieurs. La variabilité génétique pour les composantes du rendement est large. On met en évidence des relations entre certains caractères d'architecture et les potentialités de rendement. Un développement végétatif trop restreint aussi bien qu'un développement excessif nuisent au rendement. Les caractères de développement des ramifications (nombre de feuilles et nombre de niveaux végétatifs) sont des critères de sélection pertinents chez les lupins déterminés.