Cette étude a pour objectif la caractérisation du fonctionnement hydrologique d'une toposéquence sahélienne de l'ouest Nigérien. Des études antérieures menées en zone sahélienne ont montré que les caractéristiques de la surface du sol (type de croûte, microrelief, densité de végétation), réunies dans la notion d'état de surface. sont déterminantes dans les mécanismes de l'infiltration et du ruissellement dans cette région. On cherche à quantifier les mécanismes de redistribution horizontale de l'eau de pluie (partition infiltration/ruissellement et transfert de l'eau en surface) à l'échelle de la toposéquence, sous l'influence de la répartition spatiale des états de surface. Les données expérimentales issues de parcelles de ruissellement (100 m²), représentatives d'un type d'état de surface, montrent que l'infiltration est faible sur les zones à encroûtement permanent (sol nu de plateau, jachère) ; le ruissellement y représente 50 et 25 %, respectivement, de la pluie annuelle. Sur les surfaces cultivées, la destruction des croûtes par le sarclage et leur reconstitution ultérieure induisent une forte variabilité temporelle de l'infiltration, et le ruissellement est estimé à moins de 12 % de la pluie. A l'échelle de la toposéquence, on montre que l'infiltration est limitée aux premiers mètres du sol, excepté dans les zones d'accumulation d'eau (végétation de plateau, zone d'épandage des crues, ravine) dans lesquelles la lame infiltrée peut dépasser 2 à 3 fois la pluie annuelle. Le stockage d'eau dans le sol est nul d'une saison à l'autre sur l'ensemble des sites étudiés et seules les zones d'accumulation d'eau sont susceptibles d'alimenter le drainage profond en direction de l'aquifère. Pour compléter les résultats expérimentaux et quantifier les transferts d'eau en saison des pluies à l'échelle de la toposéquence, le modèle hydrologique SWATCH (distribué, à bases physiques) a été modifié pour simuler l'infiltration par une approche bi-couche des transferts (croûte/sol sous-jacent). Le modèle est tout d'abord calé à l'échelle de la parcelle, supposée représentative des processus de versants. Les paramètres du modèle définis sur les parcelles (i.e. pour chaque état de surface) sont ensuite affectés aux unités à état de surface homogène définies sur les bassins par cartographie. Cette représentation simplifiée du milieu permet une reconstitution satisfaisante des crues observées à l'exutoire des bassins après calage des paramètres du transfert en chenal. La lame infiltrée en profondeur sous le plus grand des bassins (0,9 km²) en fin de saison des pluies est évaluée par modélisation à 12 % de la pluie, mais une partie de cette eau, non quantifiée, s'évapore en saison sèche et l'on estime que la fraction qui draine vers l'aquifère est faible. La contribution de ce type de toposéquence à la recharge annuelle de la nappe semble donc marginale par rapport à celle des mares, étudiée par ailleurs.

Dans le sud du Cameroun, les palmeraies « villageoises » contribuent au développement rural et à la satisfaction des besoins nationaux en corps gras pour l'alimentation humaine et la savonnerie. Entre 1978 à 1991, 13 000 ha de palmeraies villageoises sélectionnées sont implantés avec l'appui technique et financier d'un projet. Puis le verger villageois sélectionné a triplé pour couvrir actuellement environ 40 000 ha. Ces plantations villageoises réalisées sans encadrement ni soutien financier présentent une grande variabilité de pratiques. Ceci soulève deux questions : celle de la valeur agronomique du verger villageois et celle de l'adaptation du conseil technique normatif. Ce travail repose sur une double approche agronomique. La première se fonde sur un diagnostic agronomique régional qui identifie les facteurs limitant les rendements et les pratiques dont ils découlent, afin de retracer des trajectoires de parcelles. La seconde approche est fondée sur une analyse compréhensive de la constitution de la sole, en retraçant l'historique des conditions d'installation de chacune des parcelles et en resituant les exploitations dans leur bassin d'approvisionnement. Un nouveau facteur limitant spécifique des palmeraies villageoises est révélé : la nutrition azotée en phase adulte. L'analyse spatiale et temporelle de la constitution des soles permet d'expliquer la variabilité des pratiques et d'établir des liens entre les conditions d'implantation, de conduite juvénile et des caractéristiques de parcelles adultes. Le contenu du conseil technique est revisité pour l'adapter aux nouvelles situations de parcelles, d'exploitation et d'environnement filière.

Cette étude s'inscrit dans le développement de modèles à base physique de l'érosion hydrique à l'échelle des versants. L'objectif est la construction d'un modèle numérique (PSEM_2D, Plot Soil Erosion Model) couplant les mécanismes d'infiltration, de ruissellement et d'érosion. Les paramétrisations sélectionnées sont implémentées dans le modèle. Une première évaluation à partir de données de la littérature donne des résultats satisfaisants et montre l'intérêt d'un tel outil pour l'étude des transferts d'eau et de particules. L'étude se concentre ensuite sur les processus de l'érosion concentrée. L'analyse d'une base de donnée américaine portant sur la distribution granulométrique des particules exportées, l'hydraulique et les régimes d'érosion dans des rigoles révèle l'existence de différents comportements fonction de la texture des sols et sert de base à une comparaison avec PSEM_2D. Les formules de capacité de transport de Low (1989) et de Govers (1992) donnent les meilleurs résultats. Le modèle d'arrachement permet de reproduire les régimes d'érosion mais atteint ses limites quand des rigoles trop profondes se forment. Une étude expérimentale dans un canal de 3 m de long est menée pour améliorer la paramétrisation du transport de particules en distinguant transport en suspension et charriage en fonction en particulier de la taille et de la densité des particules. Enfin, le modèle numérique est utilisé pour une étude de cas de l'érosion hydrique sur une parcelle de 100 m² pour différentes configurations hydrologiques, topographiques et pédologiques. Les résultats sont analysés à l'exutoire de la parcelle et le long d'une toposéquence de 20 m de long divisé en cinq tronçons.

Les viticulteurs doivent adapter leurs pratiques culturales en prenant en compte l'évolution du contexte réglementaire et climatique. La modélisation du système de production viticole peut les y aider. Elle permet la construction d'outils d'aide à la décision pour les viticulteurs et les techniciens de la filière viti-vinicole. Pour les chercheurs et ingénieurs, elle sert aussi de support pour tester des scénarios prospectifs dans le cadre de ce contexte changeant. Dans une approche systémique, la modélisation doit intégrer les facteurs du milieu, les facteurs humains et la qualité des produits, ce qui constitue un enjeu important. Pour répondre à ce dernier, cette thèse a pour objectif de proposer une démarche méthodologique et de la tester. Nous avons élaboré le concept 'd'itinéraire de fonctionnement' qui permet de modéliser le fonctionnement de la vigne dans son milieu, en fonction des effets combinés du sol, du sous-sol, de l'environnement paysager et des pratiques culturales. Ces variables étant de nature différente, et présentant une certaine part d'incertitude, nous avons choisi des méthodes mathématiques appropriées pour les agréger. Ces agrégations se basent sur de la connaissance experte et de l'extraction de connaissance venant des bases de données. Après une caractérisation, les itinéraires de fonctionnement ont été mis en relation avec les types de produit raisin/vin identifiés par des viticulteurs et techniciens. La modélisation et l'application du concept d'itinéraire de fonctionnement s'appuient sur des données recueillies sur des parcelles du vignoble. L'application du concept d'itinéraire de fonctionnement de la vigne, sur des parcelles d'étude, a permis de montrer qu'il était possible de caractériser, de manière simple et opérationnelle, le fonctionnement de la vigne dans son ensemble et de le relier à des types de produit raisin/vin. Les résultats valident une application en deux étapes : dans un premier temps, la caractérisation de variables évaluant le niveau de développement végétatif et la précocité des parcelles, et dans un second temps, l'évaluation de l'impact des conditions d'alimentation hydrique. Les variables de fonctionnement de la vigne peuvent être prédites. Les conditions d'alimentation hydrique le sont en fonction de modèles existants. La méthode proposée pour évaluer la vigueur de la vigne a mis en évidence la présence d'interactions entre les facteurs du milieu et les pratiques culturales. Nos résultats montrent, que lorsque l'ensemble des facteurs sont pris en compte, un modèle basé uniquement sur une connaissance experte et des relations directes issues de la bibliographie ne peut pas être performant pour prédire les variables de fonctionnement. La méthode de modélisation que nous proposons intègre, en plus, l'effet des interactions entre les variables Les résultats de cette étude permettront aux viticulteurs de choisir les pratiques culturales les mieux adaptées aux facteurs du milieu et au type de vin souhaité. Cette méthode est applicable aussi bien pour les zones d'appellation que pour les zones de production de vins génériques.

L'un des moyens pour faire face à la réduction de l'utilisation d'intrants de synthèse est de favoriser durablement les services agro-écologiques de la diversité végétale. Pour cela, l'agriculteur devra adapter ses modes de gestion. Ma thèse s'inscrit dans l'objectif finalisé d'apporter à l'agriculteur, de l'aide à la gestion de cette diversité végétale sur le territoire de son exploitation. Je me suis fixé 2 objectifs de recherche : i) vérifier si les interchamps et le stock semencier constituent des sources d'espèces pour le centre des parcelles agricoles et ii) quantifier l'influence de la dynamique de deux grands groupes de facteurs, représentée sous la forme de trajectoires de parcelles, sur la diversité végétale : les pratiques agricoles et les caractéristiques de la mosaïque paysagère.J'ai mené ce travail sur l'ensemble du parcellaire de l'Installation Expérimentale de l'Inra ASTER Mirecourt, dont les systèmes de production (polyculture-élevage bovin laitier) sont convertis à l'agriculture biologique depuis 2004. J'ai caractérisé la végétation - en place dans les interchamps et au centre des parcelles, et dans le stock semencier - des parcelles en prairies permanentes et en champs cultivés selon deux approches complémentaires : taxonomique au rang de l'espèce et fonctionnelle à partir de sept propriétés rendant compte de la dissémination, de l'établissement et de la survie des espèces végétales. J'ai caractérisé les trajectoires des parcelles, sur une durée de neuf ans, soit à partir des pratiques agricoles mises en œuvre chaque année, soit à partir des caractéristiques annuelles de la mosaïque paysagère. Cette mosaïque correspond aux différentes occupations du sol obtenues à partir de relevés de terrain ou d'enquêtes auprès des exploitants.Je montre que le stock semencier et les interchamps ne constituent pas des sources potentielles d'espèces végétales pour le centre des parcelles, champs cultivés ou prairies permanentes. En revanche, ce sont des refuges importants pour une grande partie des espèces prairiales. Au vu de mes résultats, je fais l'hypothèse que les interchamps sont des puits d'espèces adventices en champs cultivés. J'ai également mis en évidence que le gradient fonctionnel de la végétation prairiale entre la bordure et le centre s'étend jusqu'à 2 m seulement.Enfin, la diversité végétale des parcelles étudiées est principalement influencée par la trajectoire des parcelles selon les caractéristiques de la mosaïque paysagère et par les pratiques agricoles mises en œuvre durant l'année en cours. Les caractéristiques du sol ont un rôle très minoritaire. Ces trois groupes de facteurs expliquent à eux seuls plus des trois quarts de la variabilité de la composition fonctionnelle de la végétation.La gestion de la diversité végétale des parcelles agricoles d'une exploitation peut donc être menée en partie par l'agriculteur. Cependant, compte-tenu des effets de la trajectoire des parcelles selon les caractéristiques paysagères, il est nécessaire de mettre aussi en place une gestion collective de la végétation entre les différents acteurs partageant le territoire / One of the means to offset the decrease of pesticide use is to favour agro-ecological services of plant diversity. In this aim, farmer will have to adapt its farming management. My work partly answers to the following applied objective: to bring to the farmer some advices for the management of plant diversity on the farm territory. I have two scientific objectives: i) to verify if field boundaries and soil seed bank are potential sources of plant species for field centres; ii) to quantify the relative influence of dynamics of two factor groups, characterized as field paths, on plant diversity: farming practices and characteristics of landscape mosaïc.I have carried out this study on the experimental farm of INRA ASTER Mirecourt. Its farming systems (mixed crop-dairy systems) have been converted to organic farming since 2004. I have characterized vegetation - established vegetation in field boundaries and in field centres, and vegetation in the soil seed bank - of permanent grasslands and arable fields with complementary approaches: taxonomical approach based on the species, and functional approach based on seven functional properties about dispersal, establishment and persistence of plant species. I have characterized field paths, along nine years, either from farming practices set up on field, either from annual characteristics of landscape mosaïc. I have represented this landscape mosaïc as a mosaïc of distinct land-uses. All of them and their spatialization have been determined from farmer surveys or landscape observations.My results show that soil seed bank and field bboundaries are not potential sources of plant species for field centres, in both permanent grasslands and arable fields. On the other hand, they are efficient refuges for a large part of grassland species. According to my results, I hypothesize that field boudaries are species sinks in arable fields. I also highlight that functional gradient of grassland vegetation in the field edge, between field margins and field centres, is spread until 2 m only.Finally, plant diversity in studied fields is mainly influenced by field path according landscape mosaïc and by farming practices set up the same year of vegetation sampling. Soil characteristics have a minor influence. These three groups of influent factors explain more than 75 % of the functional composition variability of the vegetation in field centres.The management of plant diversity in agricultural fields of a given farm can be partly reach by the farmer. However, according to the effects of field paths about landscape mosaïc, it is necessary to set up a collective management of plant diversity with all actors sharing the studied territory