La compaction des sols est un processus majeur contribuant à la dégradation de la structure des sols agricoles et qui cause des dommages économiques directs et indirects très importants pour l'industrie agricole nord-américaine. Bien que l'utilisation des machines agricoles lourdes soit la responsable de la compaction, ce sont les propriétés physiques du sol et surtout son état hydrique qui détermine sa résistance à la compression. L'hypothèse de départ de cette étude supposait que la courbe de rétention en eau (teneur en eau-succion) démontre le dynamisme de la succion matricielle à l'égard de l'effet de plusieurs autres caractéristiques physique du sol. L'allure de la courbe peut donc nous fournir, de façon dynamique, l'effet des caractéristiques physique du sol sur son comportement mécanique (sa consistance). L'objectif de cette étude est de combiner la courbe de rétention en eau dans des modèles constitutifs disponibles dans le logiciel d'éléments finis "Geo-Slope" afin d'améliorer la performance de ces modèles pour les sols non saturés. Le but est donc la mise en évidence de l'effet de la succion matricielle sur le comportement mécanique des sols non saturés et de réduire ainsi les tâches expérimentales d'étude du comportement mécanique des sols agricoles. Ce travail de recherche a été effectué en deux volets : expérimental et simulation. Des essais de la compression uniaxiale, pour différentes teneurs en eau, ainsi que les courbes de rétention en eau de 20 séries de sols agricoles ayant de texture variée et provenant de la province du Québec ont été réalisés. Nos résultats montrent que la pression de préconsolidation diminue à mesure que le taux d'humidité augmente jusqu'au potentiel matriciel de la capacité au champ. Par contre, le taux d'humidité n'avait pas d'effet sur l'indice de compression de ces sols. D'ailleurs, l'augmentation du pourcentage d'argile faisait augmenter la pression de préconsolidation. L'indice de compression augmentait aussi avec l'augmentation de la quantité d'argile jusqu'à 33 %, au-delà duquel il diminuait. Pour ce qui est les seuils des domaines hydriques, le seuil "w," a été localisé, pour les sols de texture moyenne de la série Joly, à la teneur en eau de 22 % qui est équivalente au potentiel matriciel de la capacité au champ mais, le seuil "w2" n'a pas été localisé pour aucun sol. Les simulations de la compressibilité par les trois modèles constitutifs disponibles dans le logiciel d'éléments finis "Geo-Slope", combinés avec la courbe de rétention en eau, démontrent que le modèle cam-clay a une meilleure concordance par rapport aux résultats expérimentaux malgré une faible surestimation. Le modèle hyperbolique et le modèle linéaire élastique, par contre, font des sous-estimations non négligeables de la déformation volumique. La procédure de la validation des modèles calibrés, sur un sol sableux, nous révèle que les écarts du modèle hyperbolique et surtout celui du linéaire élastique deviennent plus importants avec l'augmentation de la teneur en argile du sol où le comportement mécanique du sol s'éloigne du comportement linéaire. La déformation brutale et disproportionnée des sols sablonneux qui survient dès les premières étapes de chargement n'a pas été révélée par aucun de ces trois modèles.

Les peuplements mélangés font l'objet d'un intérêt croissant de la part des gestionnaires forestiers, résultant d'une part de la diversité de leurs fonctions, et d'autre part, de l'idée générale selon laquelle les forêts mélangées seraient plus résistantes et résilientes aux événements extrêmes. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail est de caractériser la diversité fonctionnelle de la gestion de l'eau d'un jeune peuplement mélangé, notamment en condition de sécheresse. L'étude s'est orientée sur (i) la description de la réponse des arbres à la sécheresse à l'aide de mesures de flux de sève et potentiels hydriques de base, (ii) la caractérisation de l'absorption de l'eau au travers d'études de morphologie racinaire et d'expérimentations de marquages isotopiques (deutérium et 18O) et (iii) la vulnérabilité à la cavitation des différentes espèces et son contrôle par les stomates. L'étude de la croissance radiale des arbres, de leur phénologie ainsi que celle de l'efficience d'utilisation de l'eau ont également été abordées. L'ensemble de ces mesures a permis, grâce à une analyse en composantes principales, de mettre en évidence un partage spatial (enracinement plus ou moins profond) et temporel (phénologies décalées dans la saison) de la ressource en eau et de définir différentes stratégies d'utilisation de l'eau au sein du peuplement. A l'échelle du peuplement, cette diversité fonctionnelle se traduit par une complémentarité de l'utilisation des ressources hydriques du sol et par des mécanismes de facilitation (« ascenseur hydraulique ») avec un avantage certain pour les peuplements mixtes par rapport aux peuplements monospécifiques. / In regard to the various functions of forests and considering the general idea that mixed stands would be more resistant and resilient to disturbances, those stands are more and more promoted than pure stands. In such a context, characterize co-occurring species behaviour and define the possible interaction between them appeared to be necessary. The main objective of this work was to characterize the functional diversity in water uptake and regulation in a young broad leaved mixed forest, particularly under drought conditions. The study was focused on (i) drought response of the species from sap flow and predawn leaf water potential measurements, (ii) water absorption through two-dimensional root distribution and labeling experiments (using deuterium and 18O) and (iii) vulnerability to cavitation of the different species and its protection through stomatal regulation. Radial growth, phenology and water use efficiency were also taken into account in this analysis. A principal component analysis highlights a spatial and temporal partitioning of water resource and underlines contrasted tree water use strategies among co-occurring species. At stand level, this functional diversity results in complementarity soil water use and facilitation mechanism (hydraulic lift) that benefits to mixed in comparison to pure forest stands.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 février 2024) / La culture d'amande en Californie nécessite un apport en eau d'irrigation de plus 1000 mm annuellement. Avec les changements climatiques amplifiant cette dépendance à l'irrigation, il est essentiel d'optimiser la gestion de l'irrigation pour cette culture. Le premier objectif de ce projet était donc de déterminer la conduite d'irrigation optimale pour maximiser les rendements et l'utilisation de l'eau. Le second objectif visait à établir quelles variables complémentaires à la mesure de tension hydrique du sol peuvent être utilisées pour détecter l'apparition et la résorption d'un stress hydrique chez l'amandier. Enfin, le troisième objectif consistait à déterminer quelle stratégie d'irrigation est la plus rentable pour les producteurs. Pour ce faire, un plan en blocs complets aléatoires de 1 hectare (sept traitements répétés dans 4 blocs) a été mis en place chez un producteur. Les traitements étaient composés de techniques traditionnelles de gestion (seuil de tension fixe, évapotranspiration de la culture (ETc) et gestion humaine) et de méthodes utilisant l'intelligence artificielle pour le démarrage de l'irrigation, et furent divisés en trois grandes catégories : (i) sans stress hydrique, (ii) stress hydrique constant durant la saison de croissance et (iii) stress hydrique pendant certains stades de croissance spécifiques. Des mesures de potentiel hydrique du xylème, température foliaire et vitesse du flux de sève ont été effectuées à l'aide de différents capteurs placés dans les unités expérimentales afin de valider leur capacité à complémenter la mesure de tension hydrique du sol dans la gestion de l'irrigation. Les résultats n'ont montré aucune différence de rendement entre les traitements imposant un stress hydrique en comparaison avec le traitement sans stress hydrique, mais une diminution significative de la quantité d'eau appliquée fut observée. Tous les capteurs mis à l'essai ont montré une bonne corrélation entre eux lors d'un évènement prolongé sans irrigation avant la récolte. De plus, l'indice de stress hydrique (CWSI) calculé à partir des capteurs infrarouges a montré une bonne corrélation avec les mesures de rendement. En termes de profitabilité, le traitement combinant l'expertise d'un conseiller d'irrigation et de mesures précises de tensions hydriques du sol a obtenu la meilleure performance. / To achieve high yields in almond orchards, growers must irrigate to compensate a water deficit of over 1000 mm each year. This amount of water must, however, be reduced due to climate change decreasing winter precipitation, which results in less available water for irrigation during the growing season. Thus, the first objective of the project was to establish the best irrigation strategy to maximize yield and water usage. The second objective was to determine the best complementary variable to the soil tension to detect the onset of tree water stress and subsequent recovery upon irrigation . The third objective was to establish the best irrigation strategy to maximize profitability. Seven completely automated irrigation treatments were compared (four blocks, 28 plots of five trees each). Among the treatments, there were traditional irrigation management techniques (constant soil tension values, crop evapotranspiration (ETc), and human management) as well as artificial intelligence treatments (AI). Those treatments encompassed three irrigation strategies: no stress (control), regulated deficit irrigation (RDI) and sustainable deficit irrigation (SDI). Stem water potential, sap flow velocity and infrared sensors were installed in several experimental units to validate their capacity to complement soil tension to manage irrigation. Results indicate no significant differences in yield between deficit irrigation treatment and the control, but significantly less water was applied in those treatments. Water stress variables during the preharvest period were well correlated with each other which is promising to find a complementary variable. Furthermore, crop water stress index (CWSI) calculated using infrared sensors showed a good correlation with almond yield. In terms of profitability, the treatment using an irrigation advisor with in situ soil tension data performed the best.

La zone sahélienne a connu une baisse des précipitations et d’importants changements d'utilisation des terres ces dernières décennies qui ont conduit à une forte régression du couvert ligneux. Pourtant, Guiera senegalesis J.F. Gmel est une Combretaceae semi-sempervirente, dont la dominance s'est accrue avec la pression agricole dans la bande soudano-sahélienne où elle joue un rôle socio-économique et agroforestier important. Elle constitue donc un bon modèle pour étudier les réponses hydriques du couvert ligneux actuel à la sécheresse et les modifications de ces réponses sous l'effet de la coupe.Les objectifs de ce travail de thèse étaient : 1) de caractériser et quantifier les processus de régulation hydrique chez G. senegalensis et de déterminer ses limites fonctionnelles, afin d’estimer sa marge de sécurité dans ses conditions actuelles de croissance, 2) d’estimer l’effet de la coupe annuelle sur ses processus de régulation et 3) d’analyser les variations de ses traits foliaires en fonction de la saison et des conditions de croissance.Les mesures et les observations ont été réalisées d’avril 2009 à février 2011 sur une jachère âgée, sur une jeune jachère et sur deux champs de mil adjacents aux deux jachères respectivement. A l'échelle de l'arbuste, le potentiel hydrique foliaire et la conductance stomatique ont été mesurés au cours de ces deux saisons de croissance sur un échantillon d'arbustes dans les trois types de couvert. Le taux de transpiration foliaire et la conductance hydraulique sol-feuille en ont été déduits. A l’échelle du rameau, ont été suivi la dynamique du nombre de feuilles, de la surface moyenne des feuilles, du diamètre moyen des tiges qui les portent. La durée de vie moyenne des feuilles et leur masse surfacique ont été mesurées. La courbe de vulnérabilité à la cavitation de l'espèce, qui est la perte de la conductivité hydraulique en fonction du potentiel hydrique, a été réalisée à partir de plusieurs segments de branches passés au CAVITRON en laboratoire.Les principaux résultats obtenus sont que la fermeture des stomates qui permet à l’espèce de réguler ses pertes en eau a lieu à un niveau faible de cavitation du xylème (30%). Ainsi, l’espèce peut survivre dans les conditions sahéliennes grâce à une « marge de sécurité » positive de +0,6 MPa. La régulation stomatique couplée à un ajustement foliaire permet à l’espèce de maintenir son équilibre hydrique au cours de la saison sèche chez les arbustes matures non perturbés. La baisse des potentiels hydriques foliaires de base et minimum en réponse à la sécheresse saisonnière est isohydrodynamique et est plus élevé chez les arbustes matures, suggérant que les repousses de l'année sont moins stressées. De plus, la coupe a pour effet de découpler l’ajustement foliaire de la régulation stomatique et entraîne une production de feuilles et une croissance des jeunes rameaux continues tout au long de l'année chez les repousses, grâce à une conductance hydraulique sol-feuille deux fois plus élevée que chez les arbustes matures. Enfin, la durée de vie des feuilles s’allonge avec l’âge des rameaux d'une année comme avec l'âge du peuplement, tandis que la masse surfacique foliaire augmente progressivement de la même façon quand on passe de la saison des pluies à la saison sèche, quel que soit l'âge du peuplement.Ces traits fonctionnels contribuent à ce que l’espèce puisse à la fois résister aux conditions de sécheresse dans lesquelles elle croît et ré-allouer de façon intense des ressources, stockées probablement dans les racines, à la reconstruction rapide de sa partie aérienne à la suite d'une coupe. Les limites d'une telle stratégie restent cependant à identifier, en particulier le seuil d'épuisement des ressources sous l'effet de la répétition annuelle des coupes. / Sahel suffered from severe rainfall decreases combined to great changes in land use during the last decades that led to strong decrease in the woody cover. However, Guiera senegalesis J.F. Gmel is a semi-evergreen Combretaceae whose dominance rose with crop pressure in the Sudano-Sahelian band where it plays an important socio-economic role through agroforestry. Consequently, this is a good model to study hydric responses of the present woody cover to drought and the effect of cutting on these responses.The aims of this work were: 1) to characterize and quantify hydric regulation processes in G. senegalesis and to determine its specific functional limits, in order to estimate its safety margin in its current growth conditions, 2) to estimate cut effect on these processes and 3) to analyze variations of its leaf traits according to the season and its specific growth conditions.Measurements and observations were conducted from April 2009 to February 2011 on an old fallow, on a young fallow, and on the two crop fields adjacent to the two fallows respectively. At the shrub scale, leaf water potential and stomatal conductance were measured during the two growing seasons on shrub samples in the three cover type. The leaf transpiration rate and the soil-to-leaf conductivity were deduced. At the stem scale, the dynamics of the number of leaves, the mean leaf area (LMA), the mean diameter of the stems that carry them, the mean leaf life span, and the leaf mass per area were monitored. The species vulnerability curve to cavitation, which is the loss of conductivity as a function of the water potential, was obtained from several peaces of branches treated in a CAVITRON at the laboratory.The main results obtained were that the stomatal closure that allows species to regulate its water loss occurs at a low rate of xylem cavitation (30%). Thus, the species can survive in its Sahelian conditions thanks to a positive “safety margin” of +0.6 MPa. Stomatal regulation coupled with leaf adjustment allows the species to maintain its water balance during the dry season in mature and undisturbed shrubs. The decrease in predawn and midday leaf water potentials in response to seasonal drought was isohydrodynamic, and it was greater in mature shrubs, suggesting that current year resprouts are under less stress. In addition, cutting decouple leaf adjustment from stomatal regulation, leading to continuous leaf production and young stem growth all over the year, thanks to a soil-to-leaf conductivity seven times higher in the current year's resprouts than in the mature shrubs. Finally, leaf life span increases with the current year's stem age as well as with the stand age, while the LMA progressively increases from the rainy season to the dry season, similarly whatever the stand age.These functional traits contribute to the species resistance to the drought conditions under which it grows, but also, following the cutting, to intensively re-allocate resources, probably from the root reserve, to the fast re-building of the aerial part. However, the limits of such a strategy remain to be identified, especially the resource exhaustion threshold under repetitive yearly cutting.

Les phases de germination et croissance hétérotrophe sont des étapes cruciales pour l'implantation d'une culture et dépendent fortement des conditions environnementales. Le cadre d'analyse fourni par le modèle de prévision des levées SIMPLE (SIMulation of PLant Emergence) a été utilisé pour la caractérisation de Medicago truncatula (M.tr.) au cours de ces étapes précoces de son cycle, en réponse à des facteurs physiques du lit de semences ayant des effets majeurs sur les levées : température, potentiel hydrique, obstacles mécaniques. M.tr est une espèce modèle. Elle a été retenue en raison de son importante diversité naturelle et de l'existence d'une core collection, permettant d'avoir accès à une certaine diversité génétique en caractérisant un nombre limité de génotypes. Par ailleurs, la disponibilité d'outils de génétique et de génomique offre la perspective d'analyser le déterminisme génétique des réponses aux facteurs environnementaux étudiés. La caractérisation menée nous a permis en premier lieu d'établir les valeurs des paramètres écophysiologiques de M.tr.. La germination de M.tr. est rapide mais elle ne s'observe que dans des gammes de températures et de potentiels relativement étroites. De même, l'allongement est rapide, mais se réalise dans une gamme de températures restreinte. La force exercée par la plantule face aux obstacles mécaniques est relativement faible, ce qui la rapproche de celles d'espèces de même masse de semences. Nous avons mis en évidence des comportements contrastés entre génotypes. Cette variabilité génotypique porte sur la vitesse de germination aux températures extrêmes, basses et supra-optimales. Les basses températures exacerbent aussi les différences d'allongement maximum atteint en conditions de croissance hétérotrophe. La réponse au déficit hydrique est variable selon les génotypes étudiés. Enfin, des différences de force d'émergence ont aussi été observées entre génotypes. Dans une seconde étape, nous avons évalué par expérimentations numériques réalisées avec SIMPLE, l'ampleur des effets de la variabilité génétique mise en évidence. Les résultats des simulations soulignent l'importance des effets des obstacles mécaniques et d'une manière générale de tous les paramètres permettant d'accélérer la vitesse d'arrivée à la surface. Ils ont ainsi permis d'établir des priorités d'étude du déterminisme génétique des paramètres dont les variations sont à l'origine de différences à la levée. L'ensemble de ces résultats oriente le choix de populations de lignées recombinantes (LR) issues des parents aux comportements contrastés sur des variables ou paramètres jugés pertinents, pour aborder l'analyse du déterminisme génétique de caractères présentant une importante variabilité intra-spécifique. Aussi, dans une troisième étape, nous avons abordé l'analyse du déterminisme génétique de caractères décrivant la germination, en réponse à des températures supra-optimales. Le phénotypage haut débit d'une population de LR a permis d'identifier des QTL impliqués dans la variation des vitesses de germination et de début de croissance. L'analyse des co-localisations de QTL apporte des informations sur les stratégies d'amélioration à envisager pour la sélection d'un ou plusieurs de ces caractères. Les connaissances issues de ces travaux contribuent à la définition de caractères susceptibles d'être améliorés pour favoriser l'implantation des cultures dans différentes conditions de semis, et à l'identification des zones chromosomiques impliquées. Elles ouvrent aussi des pistes d'études physiologiques expliquant des différences de comportements observés pour les différents génotypes (rôle de la composition en sucres de la graine sur la tolérance au stress hydrique ; modifications de l'allongement cellulaire à basses températures) et oriente ainsi la recherche de gènes candidats dans les zones chromosomiques impliquées.

La germination est un processus clé qui conditionne la régénération des plantes dans leur milieu ainsi que leur distribution. Connaître les conditions thermique et hydrique qui permettent aux plantes de germer est un préalable nécessaire à l’identification des menaces qui pèsent sur elles et tout particulièrement dans un contexte de changement climatique. Les modèles en temps thermique et temps hydrique permettent de prédire la phénologie de germination sur le terrain en fonction des conditions climatiques dans l’environnement de la graine dépassant des valeurs seuil de température et de potentiel hydrique de base, Tb et Ψb (i.e. respectivement la température minimale et le potentiel hydrique minimum permettant la germination).Dans ce travail de thèse, il est donc question d’étudier l’écophysiologie de la germination à l’aide de ces modèles à deux échelles taxonomiques : (i) celle des plantes à graines et (ii) à l’échelle du genre Silene de la région PACA. Dans les deux cas le but est d’évaluer les contraintes évolutives des traits de réponse au climat de la germination ainsi que leurs liens avec les contraintes morphologiques et phénologiques des plantesLes résultats de cette thèse montrent un fort signal phylogénétique des traits de germination de la température de base et une plus grande labilité pour le potentiel hydrique de base quelle que soit l’échelle taxonomique considérée. En revanche, les liens avec les traits des plantes, tels que la masse des graines, sont plus variables et dépendent à la fois de l’origine biogéographique et de la longévité des espèces. / Germination is a key process in plant reproduction, a critical and irreversible phase conditioning the regeneration and distribution of plants. Understanding how temperature and water act on germination, is major step prior to identify risks plants may undergo under warming climate. Thermal time and hydrotime modelling of germination are useful tools to predict germination in the field as a function of climatic conditions above threshold value of temperature and water potential (respectively base temperature, Tb, and base water potential, Ψb) in a seed’s environment. This PhD thesis aimed at studying germination ecophysiology at two contrasted taxonomic scales: (i) for all seed plants and (ii) at the restricted level of the genus Silene in the Provence Alpes Côte d’Azur region. In both cases the objective was to evaluate evolutionary implications of the germination traits, Tb and Ψb and their link with plant morphological and phenological constraints. This work is structured in three parts : (I) Temperature but not moisture response of germination shows phylogenetic contraints while both interact with seed mass and life span ; (II) Germination ecophysiology in the Silene genus : thermal time and hydrotime models ; (III) Comparative ecology of Silene germination : relation with plant traits and climate.The mains results of this work show strong evidences of phylogenetic signal in base temperature and greater lability for base water potential at both taxonomic scales. The links with plant traits such as seed mass depend on biogeographical origins and life span.

La réduction de la consommation de l’eau dans les serres agricoles représente un grand intérêt ne serait-ce que pour accroitre l’efficience d’utilisation de l’eau par les cultures et rendre les professionnelsdu secteur horticole plus compétitifs. La thèse vise à apporter des réponses concernant la gestion optimale de l’eau. Ceci passe par la mise en place d’un modèle capable de prédire les bilans demasse et d’énergie sur l’ensemble du continuum substrat-planteatmosphère en régimes de confort et de restriction hydrique. La plupart des modèles de transfert existants se focalisent soit surle système sol-plante, soit sur le système plante-atmosphère. Ils ont de plus été établis principalement pour les systèmes de grandes cultures, alors que les cultures en pot sous serre possèdent desspécifi cités liées au confi nement tant aérien que racinaire. L’enjeu est de bâtir une approche intégrée du continuum substrat-planteatmosphère pour modéliser le fonctionnement de plantes en pots sousserre. La thèse s’appuie sur une double approche expérimentale et numérique. Une campagne expérimentale a été lancée en 2014 puis en 2015 sous serre et une autre en chambre climatique en 2014,en utilisant l’Impatiens de Nouvelle Guinée comme plante modèle. Il s’agissait d’abord d’élaborer un modèle de la résistance stomatique, élément clef de la transpiration en s’appuyant sur le modèleméthode multiplicatif de Jarvis puis sur la méthode des plans d’expérience en confort et en restriction hydrique. Les données acquises ont permis de caler/valider ces modèles de résistance,qui ont pu êtr / In greenhouses, reducing water consumption is of high interest, not only to increase water effi ciency, but also to maintain competitiveness of the growers. The aim of this thesis is to provideanswers regarding the optimal water management. To reach this goal, predictive models water and energy transfers through the substrate-plant-atmosphere are implemented, considering wellwatered plants and plants under water restriction. Most existing models of water and energy transfers have benne established either on the soil-plants system, or on theplant-atmosphere system. Moreover, such models were mainly developed for open fi eld conditions, although plants grown in pots have specifi cities linked to the aerial and root confi nement.The challenge is therefore to develop an integrated soil-plantatmosphere model for greenhouse plants grown in pot. The thesis was based on a combined experimental and numerical approach.A field survey was conducted in 2014 and then in 2015 inside a greenhouse, and another one in a growth chamber in 2014. The New Guinea Impatiens was used as a plant model. The stomatal resistance was fi rst modeled, as a key factor impacting the transpiration, by using the multiplicative Jarvis model, andthen the design of experiments method for plants under wellwatered and water restriction conditions. The collected data was used to calibrate/validate the aforementioned stomatalresistance models; the obtained models could then be tested to evaluate transpiration with the Penman Monteith model and the direct method. Finally, these models were integrated in

L’objectif de ce travail était de caractériser la variabilité saisonnière des échanges gazeux des arbres de la canopée en forêt tropicale humide guyanaise confrontés à des saisons sèches.L’étude s’est orientée sur la mesure des flux de carbone et d’eau au cours des saisons sèches dans deux habitats contrastés du point de vue hydrique, afin de préciser leur sensibilité et réponse à la sècheresse. Nos résultats montrent qu’une proportion non négligeable d’arbres ne subit pas de sécheresse marquée en saison sèche, malgré la forte diminution de la teneur en eau du sol en surface. Nous faisons l’hypothèse que ces arbres possèdent alors des racines en profondeur qui leur permettent d’accéder aux horizons qui restent humides malgré la faible pluviométrie. Durant les longues saisons sèches, nous observons une diminution de l’assimilation nette de CO2 foliaire, de l’efflux de CO2 des troncs ou de la densité de flux de sève, et dans une moindre mesure de la respiration foliaire. Cette diminution concerne un nombre plus important d’arbres, quand l’intensité de la sécheresse est plus forte (2008 par rapport à 2007). Néanmoins, de grandes différences de réponse à la sècheresse du sol ont été observées, suggérant des sensibilités et des mécanismes de réponse différents entre ces arbres. En habitat de bas-fond, nous montrons une plus faible diminution des flux carbonés et hydriques en saison sèche, suggérant un accès pour ces arbres aux horizons humides, proches de la nappe phréatique. Par ailleurs, nos résultats suggèrent pour certains arbres un effet négatif des conditions d’anoxie sur ces flux en saison des pluies.Si l’accentuation de l’intensité des saisons sèches en forêt tropicale humide Amazonienne se confirme, comme suggérée par les modèles climatiques, ce travail suggère des modifications rapides de la composition spécifique des forêts, au profit des espèces plus résistantes aux contraintes hydriques / The aim of this work was to characterize the seasonal variations in leaf and trunk gas exchange of tropical rainforest canopy trees exposed to dry seasons. This study focused on measuring gas exchange (CO2 and H2O) at the leaf and trunk level during dry seasons in a Terra firme forest and in a seasonally flooded forest in order to specify their sensitivity and response to drought.Our results showed that part of the studied trees do not encounter a large reduction in soil water content during dry seasons, suggesting that they display deep rooting systems.During long dry periods, we recorded a decrease in leaf photosynthesis, trunk CO2 efflux or sap flow density, and foliar respiration to a lesser extent, for a majority of the trees. Nevertheless, large differences among trees in their response to these conditions were observed, suggesting distinct sensitivities and response to soil drought among trees. Furthermore, these variations were greatest when soil drought was highest (2008 as compared to 2007).In seasonally flooded forest, the decrease in gas exchange was less, suggesting that these trees do have access to wet layers during the dry season, close to the groundwater. However, during wet seasons, we observed a negative effect of anoxia for some trees, whereas others did not display any response, suggesting large differences in tolerance to anoxia among trees abundant in these seasonally flooded forests.We conclude that would seasonal soil droughts increase over the next decades, large vegetation changes might occur because of the large differences among trees in their functional response to soil drought conditions

Faidherbia albida (Del.) A. Chev. (syn. Acacia albida, Del.) est un arbre a usages multiples de la famille des légumineuses, très répandu en Afrique. Sa stratégie face à la sécheresse apparaît très originale : il est présent en zone semi-aride mais sa phénologie est inversée par rapport aux pluies : il débourre en fin de saison des pluies, fructifie et croît en cours de saison sèche, puis perd ses feuilles au début de la nouvelle saison des pluies. Son fonctionnement hydrique est très peu connu. Nous avons mené des suivis saisonniers du fonctionnement hydrique d'arbres adultes en parc agroforestier (Burkina Faso, Afrique de l'Ouest ; 920 mm de pluies). Le potentiel hydrique de base est reste élevé tout au long de la saison sèche, indiquant que les arbres accédaient en permanence à des horizons de sol très bien pourvus en eau. Les racines descendaient jusqu'au voisinage de la nappe (-7 à -15 m selon les sites). La teneur isotopique en oxygène de l'eau du sol, de la nappe et de la sève brute indiquait que les arbres absorbaient essentiellement au voisinage de la nappe, sauf au moment des pluies, où ils opéraient un basculement vers la surface. Les arbres transpiraient intensément, notamment au début de la saison sèche (environ 400 l/jour pour un arbre de 65 cm de diamètre, mesuré par une méthode de flux de sève). Mais la densité des tiges était faible, et la transpiration annuelle de la composante arbre des parcelles est restée inférieure à 5 % des pluies. En cours de saison sèche, la contrainte hydrique édaphique a augmenté modérément (légère diminution des potentiels hydriques de base, réduction de 50 % de la conductance hydraulique totale spécifique sol-feuilles). Les composantes édaphique et atmosphérique de la contrainte hydrique ont probablement contribué à la fermeture des stomates en cours de saison sèche. Nous avons suivi les variations de l'efficience intrinsèque d'utilisation de l'eau (rapport de l'assimilation nette à la conductance stomatique, A/g) à l'aide de la composition isotopique en carbone des feuilles. A/g a diminué en cours de saison sèche malgré la fermeture de stomates. La capacité photosynthétique a donc pu être affectée, et nous avons recherché une cause nutritionnelle. La teneur en azote foliaire a effectivement chuté de 50 % en cours de saison sèche : F. albida n'absorbait et ne fixait probablement l'azote que dans une étroite " fenêtre " correspondant à l'initiation foliaire, lorsque les horizons de surface sont encore humectés et que l'azote de surface reste mobilisable. La croissance radiale s'est arrêtée précocement en cours de saison sèche, avant la chute des feuilles : elle était peut-être aussi tributaire de la réduction de la capacité photosynthétique. La chute des feuilles a commencé après les nouvelles pluies, elle serait donc indépendante de la sécheresse édaphique : en revanche, l'étroite " fenêtre " d'assimilation et de fixation prédisposerait à la sénescence des feuilles en cours de saison sèche, et pourrait expliquer leur abscission. La stratégie d'utilisation de l'eau de juvéniles qui n'ont pas encore atteint la nappe est certainement très critique, et pourrait expliquer pourquoi certaines provenances à croissance rapide montrent de faibles taux de survie dans les essais pratiqués en zone sèche. Nous avons utilisé des provenances panafricaines à croissance initiale contrastée pour décrire la diversité des caractères écophysiologiques de F. albida au stade jeune plant. Nous avons testé les facteurs : provenance, disponibilité en eau du sol et site expérimental (en serre à Nancy-France ou en pépinière à Ouagadougou-Burkina Faso), facteurs qui sont susceptibles d'affecter I'effïcience d'utilisation de l'eau intégrée (W : rapport biomasse sèche produite sur eau consommée). La fixation de l'azote peut également moduler W, en jouant soit sur A, soit sur l'allocation de carbone pour la symbiose. La fixation de l'azote a été estimée par l'abondance naturelle de l'azote 15, et modulée par l'apport de phosphore. Les provenances vigoureuses présentaient une surface foliaire et une transpiration plus importantes et investissaient moins dans la croissance racinaire. Les écarts de vigueur entre provenances étaient très réduits sur le site plus contraignant de Ouagadougou : les provenances vigoureuses perdaient une grande partie de leur avantage de croissance initiale, montrant une moindre rusticité. Ces éléments semblent essentiels pour interpréter leur médiocre survie en zone sèche. Les différences inter-provenances de W, A/g et de discrimination isotopique du carbone, étaient significatives mais modérées. A/g était meilleur pour les provenances les plus vigoureuses, un fait confirmé par la discrimination isotopique du carbone. Mais la relation entre W et la discrimination isotopique du carbone différait entre provenances, probablement en raison de différences dans les processus non-photosynthétiques. Les provenances vigoureuses, qui fixaient davantage d'azote, présentaient des valeurs de W plus faibles pour une même valeur de la discrimination isotopique du carbone. Des pertes de carbone, liées peut-être aux exigences de la symbiose pourraient expliquer ceci. La relation entre W et la discrimination isotopique du carbone, testée sur les deux sites, différait principalement à cause des différences de déficit de saturation de l'air. La relation entre A/g et la discrimination isotopique du carbone semblait conservée au contraire. Nous en concluons qu'il existait un lien étroit entre A/g et la discrimination isotopique du carbone, démontrant la pertinence de l'utilisation du carbone 13 sur le terrain pour estimer A/g, mais pas W. Faidherbia albida apparaît en définitive comme une espéce phréatophyte à l'état adulte, ce qui I'affranchit relativement de la contrainte hydrique édaphique. Son débourrement très tardif a peu d'impact sur son fonctionnement hydrique, mais affecte grandement la nutrition, et probablement la photosynthèse et la croissance. Au stade juvénile, les stomates se ferment très rapidement en réponse à une sécheresse édaphique modérée, montrant une stratégie " d'évitement " de la sécheresse. Nous concluons que F. albida représente un excellent modèle végétal pour l'étude de l'impact de la sécheresse à différents stades physiologiques. (Résumé d'auteur)