Le mildiou de la pomme de terre, causé par l'agent pathogène Phytophthora infestans est l'une des maladies les plus préjudiciables de la culture. Jusqu'à présent, la lutte chimique reste le moyen de contrôle le plus utilisé pour la maîtriser, classant la pomme de terre au premier rang en termes d'Indices de Fréquence de Traitement en grande culture. Par ailleurs, l'utilisation de variétés résistantes, comportant notamment des gènes de résistances spécifiques, a également démontré son efficacité pour limiter les dégâts engendrés par cette maladie. Mais leur efficacité est peu durable avec une durée moyenne de 4 ans avant l'apparition du phénomène de contournement par les isolats plus virulents. Il est donc nécessaire de développer des stratégies de contrôle de la maladie en combinant un ensemble d'approches génétiques, culturales, physiques, et chimiques afin de satisfaire au mieux les objectifs agronomiques, environnementaux et socio-économiques. Un modèle, nommé SIPPOM (Simulator for Integrated Pathogen POpulation Management), avait été développé dans le cas de la gestion durable du phoma du colza. Le présent travail a consisté à adapter la structure générique de SIPPOM au cas de la gestion intégrée du mildiou de la pomme de terre en développant des modules spécifiques à partir de modèles préexistants ou développés spécifiquement. Un modèle de culture (Spudgro), un modèle épidémiologique (Guntz-Divoux / Milsol), un modèle de nuisibilité (modèle de Shtienberg) et une fonction de dispersion (modèle de Scherm) ont été identifiés dans la littérature, adaptés et intégrés dans la structure générique de SIPPOM. Cet ensemble de modules a donné lieu à la réalisation du premier prototype opérationnel de la version informatisée de SIPPOM-de-terre sur la plate-forme de modélisation RECORD. Un nouveau modèle, appelé VOLPONE, a été développé pour représenter les dynamiques de repousses de pomme de terre dans une parcelle et sur un tas de déchets. Ce modèle permet de représenter les sources d'inoculum primaire à l'échelle du territoire sous l'influence du climat et des pratiques agricoles. La qualité prédictive du modèle de nuisibilité a été estimée à partir d'un jeu de données expérimentales générées au cours du travail de thèse et s'est montrée correcte. Des exemples de résultats issus de simulations réalisées à l'aide du premier prototype montrent la capacité du modèle, en fonction d'une combinaison de pratiques culturales et de conditions climatiques variables, à prédire la dynamique épidémique de la maladie, ainsi que les dégâts et dommages associés à l'échelle de la parcelle ou sur un parcellaire simple. Néanmoins, d'autres tâches restent à accomplir afin de disposer d'une version achevée de SIPPOM-de-terre sur la plate-forme RECORD. Le travail réalisé illustre la généricité du modèle d'origine SIPPOM et contribue à la production de connaissances et de références permettant l'optimisation d'outils existants tels Mileos®. Les avancées réalisées pourront contribuer à la conception de stratégies de gestion intégrée, collectives et durables pour cette maladie. / Potato late blight caused by the pathogen Phytophthora infestans is one of the most dreaded diseases to this culture. So far, chemical control is the most widespread method used against the pathogen. In turn, the amount of fungicides used to control this disease makes potato the crop with the highest Treatment Frequency Index of all arable crops. The use of resistant varieties, including specific resistance genes, has also demonstrated an effective limitation of injuries that this disease can cause. Still, specific resistances lack durability as there is an average span of 4 years before the emergence of a resistance breakdown phenomenon by more virulent strains. It is therefore necessary to develop control strategies that combine a set of methods (genetic, cultural, physical and chemical) to meet agronomic, environmental and socio-economic criteria. A model named SIPPOM (Simulator for Integrated Pathogen POpulation Management), was developed to address these issues for the control of phoma stem canker on oilseed rape. The present work consisted in adapting the generic structure of SIPPOM for the integrated control of potato late blight by designing specific sub-models using existing models or specifically developed models. A crop model (Spudgro), an epidemiologic model (Guntz-Divoux/Milsol), a damage model (Shtienberg's model) and a dispersal function (Scherm's model) were selected in the literature, adapted, and embedded in SIPPOM's generic structure. This set of sub-models led to an operational prototype of SIPPOM-de-terre under the RECORD modelling platform. A new model, named VOLPONE, was designed to simulate potato volunteer dynamics in a field or on a waste pile. This model permits to simulate inoculum sources at the territory scale under the influence of climate and cropping practices. The predictive quality of the damage model was assessed with data generated in specific field experimentations and proved to be good. Simulation examples produced with the first prototype of SIPPOM-de-terre illustrate the capacity of the model to represent epidemiological dynamics at the field scale or at a small regional scale under the influence of cropping practices and climate. However, further work is required before to totally achieve the design and the implementation of SIPPOM-de-terre under the modelling platform RECORD. The conducted study illustrates the genericity of the model SIPPOM and produced knowledge, references and tools for the integrated management of the disease. The outputs of this work will help design integrated, collective and durable control strategies of potato late blight.

Une méthode de lutte efficace contre le phoma du colza est l'utilisation de variétés résistantes mais l'efficacité des résistances spécifiques est peu durable. D'autres méthodes de lutte peuvent être mobilisées : lutte chimique et contrôle cultural (adaptation du travail du sol, de la date et de la densité de semis, ou de l'azote organique). La combinaison spatiale et temporelle des méthodes de lutte génétique, culturale et chimique dans le paysage permet de mieux contrôler la maladie et de préserver l'efficacité des résistances spécifiques et la rentabilité économique, tout en répondant aux exigences environnementales et toxicologiques de la production intégrée. Etant données les échelles d'espace et de temps considérées et la multiplicité des techniques, il est difficile de tester expérimentalement ces stratégies. SIPPOM-WOSR a donc été développé, a Simulator for Integrated Pathogen Population Management, for Winter OilSeed Rape. Il est composé de 5 modules simulant la production d'inoculum, la dispersion des ascospores, la croissance du peuplement végétal et le rendement accessible, l'évolution de la structure génétique des populations pathogènes, et l'infection. Les sorties sont l'indice de sévérité de la maladie et les pertes de rendement associées, le rendement, la marge brute, le coût énergétique des pratiques et l'indice de fréquence de traitement, ainsi que la structure des populations pathogènes, sous l'effet de forces évolutives. Des expérimentations et analyses de données ont été réalisées pour acquérir des connaissances et compléter des formalismes, par exemple sur la récurrence de l'épidémie ou sur l'effet de la résistance quantitative sur la sévérité de la maladie. Une analyse de sensibilité a été réalisée pour étudier la sensibilité des différents modules aux variations des paramètres. Des exemples de simulation montrent l'intérêt de SIPPOM pour tester des stratégies de gestion intégrée et durable d'une maladie.

Dans le cadre de l’évaluation multicritère des systèmes en protection intégrée contre les adventices (PIC-Adventices), cette étude a eu pour objectif d’étudier l’impact de la combinaison de pratiques alternatives à l’usage d’herbicides sur les émissions de N2O par les sols. L’étude a été conduite sur quatre systèmes de culture, un système de référence en agriculture raisonnée (S1) et trois systèmes PIC-Adventices (S2, S3, S5), sur le site expérimental Dijon-Epoisses (47°20'N, 5°2'E). La mise en place de dispositifs de mesure à haute résolution, alliant la méthode des chambres d’accumulation de gaz en surface du sol aux analyses de gaz par infrarouge, a permis d’estimer l’intensité des émissions de N2O pour les sols argilo-calcaires caractéristiques de la plaine dijonnaise, avec des flux moyens compris entre -6 et 257 g N-N2O ha-1 jour-1. Cette intensité s’est avérée étroitement liée à certains paramètres environnementaux (température, part de porosité occupée par l’eau, teneur en azote), et certaines pratiques agricoles, induisant des différences significatives entre les systèmes. Les émissions de N2O ont notamment été affectées par le mode de gestion des sols et la nature des cultures constituant la succession de chaque système. L’absence de travail du sol depuis 2008 dans le système S2 s’est traduite par une amplification des émissions de N2O d’un facteur multiplicatif d’au moins six par rapport aux autres systèmes pour l’année 2012. Par ailleurs, ces émissions équivalentes à 0.7 t C-CO2 ha-1 pourraient avoir compensé la séquestration de carbone additionnelle induite par le travail réduit du sol pendant la période de mesure. De la même manière, la dégradation des résidus de culture légumineuse, dans les systèmes S3 et S5 ont respectivement stimulé les émissions de N2O en 2011 et en 2012, en comparaison avec le système de référence S1. Par ailleurs, le suivi mensuel de la taille des communautés microbiennes du sol a également permis de mettre en évidence une variabilité temporelle liée aux pratiques culturales (travail du sol, récolte), en plus de la variabilité saisonnière. En revanche, dans cette étude les variations de taille des communautés microbiennes nitrifiantes et dénitrifiantes ne sont pas apparues comme un facteur d’explication de la variabilité des émissions de N2O, quel que soit le système. Enfin, l’approche par la modélisation des émissions de N2O sur les quatre systèmes, à l’aide des modèles NOE et DNDC, a permis d’identifier les principaux facteurs de régulation de ces émissions. De surcroît, le modèle NOE a bien identifié le système de culture S2, sans travail du sol, comme étant le système le plus émetteur de N2O, conformément aux observations de terrain. Cette étude renforce donc la pertinence de la modélisation pour estimer et analyser les émissions de N2O dans différents systèmes de culture. / In the context of the multicriteria evaluation of Integrated Weed Management (IWM) cropping systems, our study highlights the impacts of the combination of alternative agricultural practices to herbicide reliance on N2O emissions from soils. The study was located at the INRA experimental site of Dijon-Epoisses (47 ° 20'N, 5 ° 2'E) and considered 4 cropping systems, a reference system designed to maximize financial returns (S1) and three IWM systems (S2, S3, S5). The setup of high resolution measuring devices, combining the non-steady state chamber method with infrared gas analysis, allowed to estimate the intensity of N2O emissions from the calcareous clay soil, which is specific of Dijon plain, with average fluxes laying between -6 and 257 g N2O-N ha-1 day-1. The intensity of fluxes was closely related to environmental parameters (temperature, water filled pore space, inorganic N amount) and particular agricultural practices, leading to significant differences between systems. N2O emissions were notably affected by soil management and nature of crops. The conversion of S2 system to no-till in 2008 increased the N2O emissions, fluxes being at least 6 times more important than those emitted by the other cropping systems, during the year 2012. Moreover, these emissions, equivalent to 0.7 ha-1 C-CO2 ha-1, could have offset the soil additional carbon sequestration induced by reduced tillage during the studying period. Similarly, the degradation of legume crop residues in the S3 and S5 systems respectively enhanced N2O emissions in 2011 and 2012, by comparison with the S1 reference system. Elsewhere, the monthly monitoring of the soil microbial communities sizes has also helped to highlight temporal variability induced by the agricultural practices (tillage, harvest) as well as the seasonal variability. However, in this study the fluctuations of nitrifying and denitrifying communities sizes observed did not explain the variability of N2O emissions, whatever the considered cropping system. Finally, the modeling of N2O emitted from the 4 cropping systems, using NOE and DNDC models, allowed to identify the mains factors regulating the emissions. In addition, the NOE model accurately identified the S2 system, without tillage, as the most N2O emitter, in accordance with field observations. Thus, our study reinforces the relevance of modeling to estimate and explain N2O emissions in different cropping systems.

La protection intégrée des cultures (PIC) apparaît comme une stratégie durable de protection des plantes contre les bioagresseurs, satisfaisant les exigences à la fois économiques, écologiques et sanitaires auxquelles est confrontée l’agriculture. L’amélioration des connaissances sur les interactions entre les bioagresseurs et les pratiques agricoles est indispensable afin de concevoir des méthodes de lutte plus économes en produits phytosanitaires Le modèle IPSIM (Injury Profile SIMulator), développé dans ce travail de thèse, vise à simuler l’effet des pratiques culturales, du pédoclimat et de l’environnement de la parcelle sur les dégâts causés par les bioagresseurs sur une culture. Ce modèle est basé sur une approche hiérarchique et agrégative. Ce travail décrit la base conceptuelle de la modélisation IPSIM et son application pour construire le modèle IPSIM-Wheat, simulant les profils de dégâts sur le blé en fonction des pratiques culturales et de l’environnement biotique et abiotique. Plusieurs modèles ont été conçus pour prédire les sévérités de six maladies, un ravageur et les plantes adventices du blé. Ces modèles contribuent ainsi au développement d’IPSIM-Wheat, dont une première version est présentée pour des bioagresseurs majeurs en interaction. Ce futur modèle pourra contribuer à concevoir des systèmes de culture incluant du blé, moins soumis aux pressions biotiques et moins dépendants des pesticides. / Integrated pest management (IPM) appears as a sustainable strategy to protect plants against pest while answering the economical, ecological, and toxicological expectations that agriculture must face. The effects of cultural practices on pest dynamics have to be thoroughly analyzed in order to reduce the reliance of cropping systems on pesticides. A model, named IPSIM ((Injury Profile SIMulator), currently under development in this thesis, aims at simulating the effects of cropping practices, as well as soil, climate and field environment on the injuries caused by multiple pests of a given crop. This model is based on a hierarchical and aggregative approach. This study describes the conceptual basis of the modeling and its applications in order to develop IPSIM-Wheat, a model simulating injury profiles on wheat. Thus, several models have been designed to predict six diseases, one insect pest and weeds. This study thus contributes to the development of IPSIM-Wheat which will help design innovative sustainable wheat-based cropping system.

Ces travaux de thèse ont pour but de faire des avancées dans le domaine de la vision cognitive en proposant une plate-forme fonctionnelle et logicielle pour le problème complexe de l'interprétation sémantique d'images. Nous nous sommes focalisés sur la proposition de solutions génériques et indépendantes de toute application. Plus qu'une solution à un problème spécifique, la plate-forme proposée est une architecture minimale qui fournit des outils réutilisables pour la conception de systèmes d'interprétation sémantique d'images.<br />Le problème de l'interprétation sémantique d'images est un problème complexe qui peut se séparer en 3 sous-problèmes plus faciles à résoudre en tant que problèmes indépendants: (1) l'interprétation sémantique, (2) la gestion des données visuelles pour la mise en correspondance des représentations abstraites haut niveau de la scène avec les données image issues des capteurs et (3) le traitement d'images. Nous proposons une architecture distribuée qui se base sur la coopération de trois systèmes à base de connaissances (SBCs).<br />Chaque SBC est spécialisé pour un des sous problèmes de l'interprétation d'images. Pour chaque SBC nous avons proposé un modèle générique en formalisant la connaissance et des stratégies de raisonnement dédiées. De plus, nous proposons d'utiliser deux ontologies pour faciliter l'acquisition de la connaissance et permettre l'interopérabilité entre les trois différents SBCs.<br />Un travail d'implémentation de la plate forme de vision cognitive a été fait à l'aide de la plate-forme de développement de systèmes à base de connaissances LAMA conçue par l'équipe ORION.<br />Les solutions proposées ont été validées sur une application concrète et difficile: le diagnostic précoce des pathologies végétales et en particulier des pathologies du rosier de serre. Ce travail a été effectué en coopération avec l'INRA (Institut National de la Recherche Agronomique).

L'étude de l'influence des pratiques agricoles et du contexte paysager sur les populations de bioagresseurs et de leurs ennemis naturels est une étape essentielle à la conception de systèmes de culture minimisant l'usage des produits phytosanitaires et optimisant les régulations biologiques. L'objectif principal de ce travail était d'analyser et de comprendre l'influence des pratiques agricoles et des habitats semi-naturels sur les attaques de méligèthes (Meligethes aeneus Fabr.), l'un des principaux insectes ravageurs du colza en Europe, et sa régulation naturelle via ses parasitoïdes univoltins Tersilochus heterocerus, Phradis morionellus et P. interstitialis. Dans notre approche exploratoire multi-échelle nous avons d'abord mis en évidence que la densité et les dégâts de méligèthes étaient positivement corrélés à la complexité du paysage, calculée dans un rayon allant de 1500 m à 2000 m autour de la parcelle. Nous avons également mis en évidence l'importance de l'état de nutrition azotée de la culture sur les dégâts de méligèthes à travers les capacités de compensation de la plante. L'effet positif important de la complexité du paysage observé sur notre site d'étude provient du rôle majeur joué par les habitats semi-naturels, et particulièrement des forêts, sur l'hivernation des méligèthes. A différentes échelles spatiales, la complexité du paysage, la proximité aux colzas de l'année précédente et la proportion de colza de l'année précédente avec un travail du sol simplifié ont influencé positivement le taux de parasitisme des larves de méligèthes. Ensuite, en comparant les teneurs en sucres des parasitoïdes à l'émergence et au champ, nous avons pu montrer que les parasitoïdes adultes émergeaient avec des teneurs en sucres relativement faibles et que ces dernières augmentaient avec le temps passé au champ depuis le début de la floraison du colza. Enfin, nous avons montré que certains indicateurs paysagers comme la proportion de forêt ou la proportion d'habitats semi-naturels permettaient d'identifier des situations paysagères à risque de fortes infestations ou favorables à une régulation biologique efficace. Notre étude met en évidence l'importance de considérer conjointement les pratiques agricoles et la structure du paysage pour comprendre les dynamiques de populations et les interactions trophiques dans les agroécosystèmes. L'ensemble des résultats et des connaissances produites dans ce travail permet de formuler de nouvelles pistes de gestion des populations de méligèthes utilisant la régulation naturelle.

L’eau souterraine représente 98% de la ressource en eau douce liquide sur Terre. Vitale, avantageuse par ses propriétés spéciales mais, souvent, particulièrement vulnérable à long terme, face aux dégradations continues générées par l’ère anthropocène, elle devrait faire l’objet d’une réglementation exprimant toute la signification du « niveau élevé de protection de l’environnement » requis en droit primaire de l’Union européenne. C’est pourquoi la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) pratiquée par l’UE devrait tendre, pour cette eau, vers un degré supérieur de préservation d’un milieu hypogé singulièrement fragile, via une distinction plus marquée entre les notions de «gestion» et de «protection» intégrées, selon l’intensité de la préservation qu’elles emporteraient. A travers cette évolution de la gestion vers la protection intégrée, que l’on érigerait en mode d’intervention à part entière, le droit de l’UE définirait une nouvelle balance entre intérêts économiques et nécessités environnementales. Un tel renforcement du droit dérivé pertinent passerait avant tout par une conception rénovée des eaux souterraines, affranchie d’une conception trop sommaire, dans la directive-cadre sur l’eau et la directive 2006/118/CE, pour en appréhender toute la richesse. Ce, sous peine de ne les protéger que partiellement. Sans préjudice de l’unité du droit de l’eau, des aménagements spécifiques devraient ainsi être prévus pour les eaux souterraines, dont les dynamiques peuvent grandement différer, dans le temps et l’espace, de la surface. Les eaux souterraines ne pouvant être séparées de leur réceptacle (sol et sous-sol), leur protection intégrée requerrait en outre de transcender les limites de la politique de l’eau, et d’aller au-delà de l’intégration telle qu’on la connaissait dans le cadre de la GIRE. Cette dernière, en effet, n’efface pas toutes les contradictions entre politiques sectorielles. Aussi faudrait-il poursuivre la mise en cohérence desdites politiques concernées (environnementale, agricole, industrielle, énergétique…), dont la convergence devrait être accrue dans le sens d’une protection globale du milieu souterrain – une protection affermie pour laquelle pourraient se mobiliser l’ensemble des acteurs intéressés, s’ils étaient orientés vers cet objectif par des dispositifs plus appropriés. / Because groundwater, which represents 98% of the liquid freshwater on Earth, is vital, of particular benefit due to its special properties, but, often, especially vulnerable, in the long term, to the unceasing degra-dation caused by the anthropogenic era, it should be the subject of a regulation that would express the whole meaning of the “high level of protection of the environment” required in the European Union primary law. The integrated management of water resources management (IWRM) implemented by the EU should therefore, for this water, strive for a higher stage of preservation of a singularly fragile underground environment, through a sharper distinction between the concepts of integrated “management” and “protection”, according to the intensity of preservation they would respectively imply. Via such an evolution from integrated management to protection, the latter becoming an autonomous framework of action, the EU law would adopt a different position on the balance between economic interests and ecological necessities. This strengthening of the relevant secondary law must rest on, first and foremost, a new apprehension of groundwater, in the water framework directive and the directive 2006/118/EC, beyond a conception too perfunctory to comprehend the richness of it, otherwise it won’t be fully protected. So, without prejudice to the unity of water law, specific adjustments should be provided for, concerning ground waters, insofar as their dynamics may significantly differ, in time and space, from those of surface water. Since ground waters can’t be separated from its receptacle (soil and subsoil), its integrated protection would demand in addition to transcend the borders of the sectoral water policy and to go beyond the integration as we know it in the current IWRM, which doesn’t erase contradictions between sectoral policies. Thus has to be carried on the improvement of the coherence between relevant politics (environment, agriculture, industry, energy…), in order to build a complete protection of the underground environment. A new framework where would be mobilized all involved actors, converging towards this purpose thanks to more appropriate mechanisms.

Malgré l’enclavement du Tchad, le besoin de développement économique et social a conduit l’Etat à mettre en exploitation les gisements pétrolifères. Ces gisements étant ni « délocalisables », ni « déterritorilisables », leur exploitation dans un contexte on-shore, dans des milieux naturels et à vocation agropastorale pose des problèmes spécifiques que jusque-là le droit international et la plupart des systèmes juridiques des pays en développement peinent à saisir. Il s’agit notamment des problèmes liés à l’empreinte écologique et sociale des industries pétrolières on-shore. La prise en compte des préoccupations environnementales par le droit tchadien du pétrole est très embryonnaire et infime. Le droit tchadien de l’environnement et le droit foncier n’ont pas, non plus, pris en compte les risques liés à la recherche, l’exploitation et le transport par canalisation des hydrocarbures dans leurs dispositifs. Ils n’abordent pas aussi les problématiques relatives à la remise en l’état des sites pétroliers abandonnés ou en fin de vie. Dans un tel contexte, si le législateur ne procède pas à des reformes afin de prendre concomitamment en compte les opérations pétrolières et les préoccupations environnementales dans un dispositif juridique intégré, on risque d’assister à « un second Delta du Niger dans le bassin pétrolier de Doba ». / Despite the isolation of Chad, the need for economic and social development led the government of Chad to explore and produce oil reserves. As these deposits are neither "delocalizable or movable" nor "deteriorisable or destructible", their exploitation in onshore context and natural environments with breeding vocation raises specific problems that international law and most legal systems in developing countries have difficulties to overcome until now. These include issues related to the ecological and social’s footprint of onshore oil industries. The Chadian’s law related to oil is still tiny and is at its embryonic level therefore it doesn’t take into consideration detailed environmental concerns. Chad's environmental law and land’s law didn’t also take into account risks associated with the exploration, exploitation and transport by pipeline of hydrocarbons in their plans. They also didn’t address issues related to the restoration of abandoned or end-of-life’s oilfields. In this context, if the legislator does not carry out reforms in order to simultaneously take into account petroleum operations and environmental concerns in an integrated legal system, there is a risk of "a second Niger Delta in Doba’s oilfield".

La rotation de cultures peut être utilisée pour empêcher la sélection continue d’espèces adventices adaptées à un type de culture. Elle pourrait favoriser la gestion des adventices, l’économie d’herbicides et la biodiversité. Les successions de cultures simples d’aujourd’hui pourraient être diversifiées par des cultures fourragères pérennes. Les impacts des ces cultures sur les adventices ont été étudié utilisant quatre approches : 1) Des relevés d’adventices sur 632 champs dans l’ouest de la France ont montré que la composition spécifique varie le plus entre des cultures fourragères pérennes et des cultures annuelles. Une comparaison des champs avant, pendant, et après des cultures fourragères pérennes a suggéré que la composition des communautés varie d’une manière cyclique pendant ces rotations. Plusieurs espèces problématiques dans des cultures annuelles ont été supprimées pendant et après les cultures pérennes, mais l’apparition d’autres espèces a produit une diversité de plantes comparable, voire supérieure. 2) Une expérimentation au champ de trois ans avec des modes de gestion contrastés a permis d’étudier les mécanismes sous-jacents: L’absence de travail du sol a réduit la levée des adventices, mais a augmenté la survie des plantes adultes. Le couvert végétal permanent et les fauches fréquentes ont réduit la croissance, la survie des plantes et la production de graines. 3) Des expérimentations sous serre analysant la croissance poste fauche de plantes individuelles ont montré des différences importantes entre espèces et groupes fonctionnels. Une expérimentation à deux facteurs a suggéré que les impacts négatifs de la fauche et de la compétition sur la croissance des adventices ont été additifs. 4) Des mesures spéciales de prédation de graines d’adventices sur l’expérimentation au champ ont montré des corrélations positives avec le couvert végétal et la prédation, indiquant une importance particulière de ce service écosystémique dans des cultures pérennes. La préférence des graines de certaines espèces montre que la prédation de graines peut être une autre cause des changements de communautés d’adventices. / Crop rotation may be used to prevent the continuous selection of particular weed species adapted to one crop type. This might be useful for weed management, economy in herbicide applications and promoting biodiversity. Common simple crop sequences might be diversified by introducing perennial forage crops. Impacts of such perennial crops on weeds were studied with four approaches : 1) Large-scale weed surveys in 632 fields in western France showed that weed species composition differed most strongly between perennial alfalfa crops and annual crops. Comparisons of fields before, during and after perennial alfalfa suggested that community composition varies in a cyclic way during such crop rotations. Several weed species problematic in annual crops were suppressed during and after perennial crops, but the appearance of other species led to equal or even higher plant diversities. 2) A 3-year field experiment with contrasting crop management options allowed an investigation of the underlying mechanisms for this: The absence of soil tillage reduced weed emergence but increased the survival of established plants. The permanent vegetation cover and frequent hay cuttings reduced weed growth, plant survival and seed production. 3) Greenhouse experiments testing the regrowth ability of individual plants after cutting showed strong differences between species and functional groups. An two-factorial experiment suggested that the negative impacts of cutting and competition on weed growth were mainly additive. 4) Special measurements of weed seed predation in the field experiment showed positive correlations with vegetation cover, indicating that this ecosystem service may be particularly fostered by perennial crops. Consistent preferences of seed predators for certain weed species indicates that seed predation may be another cause of the observed weed community shifts. / Fruchtfolgen können dazu dienen, die kontinuierliche Selektion von Unkrautarten zu verhindern, die an eine bestimmte Kultur angepasst sind. Dies könnte dem Unkrautmanagement, der Einsparung von Herbiziden, und der Biodiversität dienen. Heutige, sehr einfache Furchtfolgen könnten durch mehrjährige Futterkulturen diversifiziert werden. Die Einflüsse solcher mehrjähriger Kulturen auf Unkräuter wurden in vier Ansätzen untersucht : 1) Vegetationsaufnahmen auf 632 Feldern in Westfrankreich zeigten, dass die Unkrautzusammensetzung zwischen mehrjährigen Futterkulturen und einjährigen Kulturen stark variiert. Der Vergleich von Feldern vor, während und nach mehrjährigen Futterkulturen legte nahe, dass die Pflanzengemeinschaft während solcher Fruchtfolgen zyklisch variiert. Mehrere problematische Unkrautarten wurden während und nach den mehrjährigen Kulturen zurückgedrängt. Das Auftauchen anderer Arten führte jedoch zu einer gleichbleibenden oder leicht erhöhten Pflanzenvielfalt. 2) Ein dreijähriger Feldversuch mit verschiedenen Bearbeitungsoptionen ermöglichte es, die zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen: Die fehlende Bodenbearbeitung hat das Auflaufen der Unkräuter reduziert und das Überleben der adulten Pflanzen erhöht. Die permanente Vegetationsbedeckung und die häufigen Heuschnitte haben das Wachstum, das Überleben und die Samenproduktion vermindert. 3) Gewächshausexperimente zum Nachwachsen von Unkrautpflanzen nach Heuschnitten zeigten große Unterschiede zwischen verschiedenen Arten und funktionellen Gruppen. Ein Experiment mit zwei Faktoren lässt vermuten, dass die negativen Effekte der Schnitte und der Konkurrenz auf das Unkrautwachstum sich addieren. 4) Spezielle Messungen der Prädation von Unkrautsamen auf den untersuchten Feldern zeigten positive Korrelationen mit der Vegetationsbedeckung, was auf eine besondere Wichtigkeit dieser Ökosystemdienstleistung in ausdauernden Kulturen hindeutet. Die Präferenz von bestimmten Samenarten deutet darauf hin, dass Samenprädation ein weiterer Grund für die beobachteten Änderungen der Unkrautgemeinschaften sein kann.

Les systèmes de culture en Protection Intégrée de Cultures contre les adventices (systèmes PIC-adventices) sont d’un grand intérêt pour réduire significativement l’utilisation des herbicides en les substituant par une combinaison complexe de différentes techniques culturales. L’objectif principal de notre travail a été de contribuer au volet environnemental de l’évaluation multicritère des systèmes PIC-adventices mis en place depuis 2000 sur le domaine expérimental de l’INRA à Bretenière (21). La variabilité des propriétés physiques et hydrodynamiques qui interviennent dans le transfert de l’eau dans le sol a été étudiée dans les 5 systèmes de culture présents sur le site (1 système de référence et 4 systèmes PIC-adventices). Le premier volet du travail a consisté à étudier la rétention de l’eau dans la couche du sol travaillée dans les 5 systèmes de culture. La rétention de l’eau a été comparée dans des échantillons de sol dont la structure a été soit « conservée », soit « remaniée » afin d’identifier la part de la variabilité liée aux caractéristiques physiques intrinsèques du sol de celle induite par les pratiques culturales. Les résultats ont montré que le sol du système de culture avec suppression totale des herbicides, associant une teneur élevée en argile, une teneur moyenne en C organique et un travail superficiel intensif, présentait les valeurs les plus élevées de rétention de l’eau dans la couche de sol travaillée. Le second volet a porté sur l’étude de la variabilité de la conductivité hydraulique proche de la saturation, K(h), aux échelles de l’année culturale et du profil du sol. Pour cette étude, 3 systèmes PIC-adventices (système de culture en semis direct et systèmes de culture avec travail du sol modéré à intensif) ont été caractérisés pendant 2 ou 3 années culturales consécutives, en considérant 3 profondeurs de sol incluant la couche du sol travaillée et l’horizon sous-jacent. Les résultats n’ont montré aucune variabilité de K(h) à l’échelle verticale. Par contre, ils ont mis en évidence les effets à long terme des systèmes PIC-adventices sur les valeurs de K(h). Enfin, le dernier volet a étudié la dynamique de l’eau dans le sol de 2 systèmes PIC-adventices contrastés (système avec conduite du sol en semis direct et système sans herbicide avec travail du sol intensif) en suivant une approche d’hydraulique agricole et par le biais de la caractérisation in situ du potentiel matriciel de l’eau dans le sol et de la mesure des quantités d’eau collectée au moyen de lysimètres à mèche. L’approche utilisée a permis la description de la dynamique de l’eau du sol pendant la période de drainage, la validation du fonctionnement des lysimètres à mèche et le calcul de la surface de sol équivalente qui contribuait au transfert de l’eau dans ces dispositifs. Ces premiers résultats prometteurs nécessiteront néanmoins d’être validés au cours de prochaines campagnes de mesure. L’ensemble des résultats recueillis constituent une première évaluation du fonctionnement physique et hydrodynamique du sol des systèmes PIC-adventices présents sur le dispositif expérimental. La base de données constituée permettra ultérieurement la poursuite du travail engagé en modélisant le transfert de l’eau, de solutés, de pesticides ou d’autres polluants dans le sol de ces systèmes PIC-adventices. / Integrated weed management (IWM)-based cropping systems are of great interest due to their significant reduction of herbicide inputs by using a complex combination of agricultural techniques. The main objective of our work was to contribute to the environmental dimension of the multi-criteria evaluation of IWM-based cropping systems which were set up since 2000 on the experimental domain of the National Institute for Agronomical Research (INRA) to Bretenière (France). The variability of physical and hydrodynamic soil properties involved in the transfer of water through the vadose zone was studied for the 5 cropping systems present on the experimental site (1 reference cropping system and 4 IWM-based cropping systems). The first section of our study consisted in studying the water retention of the tilled soil layers for the 5 cropping systems. Water retention values were compared between undisturbed and repacked soil samples in order to distinguish the part of the variability due to the intrinsic soil properties from the one induced by the agricultural practices. Our results show that the soil from cropping system without any herbicides, associating high clay content, average organic C content and intensive superficial tillage, may increase soil water retention in the tilled soil layer. The second section carried on the study of the annual and vertical variability of the near-saturated hydraulic conductivity, K(h). For this study, 3 IWM-based cropping systems (no-tilled cropping system and moderate to intensive tilled cropping systems) were characterized during 2 or 3 consecutive years and considering 3 depths including the soil tilled layer and the underlying no-tilled layer. The results showed no vertical variability of K(h). However, they highlighted the long-term effect of IWM-based cropping systems on K(h). Finally, the third section studied the soil water dynamics of 2 contrasted IWM-based cropping systems (no-tilled and zero herbicide cropping systems with intensive tillage) by using ,a hydraulic agricultural approach and by the means of the in situ characterization of soil matric potential and the measure of the amounts of water collected with wick lysimeters. This approach allowed the description of the water dynamics during the drainage season, the validation of the wick lysimeters functioning and the calculation of the surface contributing to water flows collected by the wick lysimeters. These promising results will need to be validated during forthcoming campaigns of measurement. All data collected provided constitute a first evaluation of the soil physical and hydraulic functioning of IWM-based cropping systems present on the experimental site. The established database will allow later the pursuit of work by modeling the water transfer and the transport of solutes, pesticides or other pollutants through the vadose zone of these IWM-based cropping systems.