Du biochar, de l’hydrogel et des symbiotes végétaux ont été testés comme amendements et biostimulants pour la croissance végétale de Festuca rubra, Trifolium repens L et Avena sativa L hydro-ensemencées sur des résidus aurifères fins et des roches stériles. Un essai de germination indique que les deux biochars ont favorisé la germination des plantes entre 61% et 91%, sauf dans le cas d’une combinaison du biochar BQ-Érable-500-3 avec le trèfle blanc. Une première expérience consistait en trois doses d’hydrogel (0g/kg, 10g/kg, 15g/kg de substrats) combinées avec 0% ou 15% v/v de biochar BQ-Érable-500-3 sur la croissance de A. sativa, F. rubra et T. repens hydro-ensemencées sur ces résidus en conditions contrôlées. L’ajout d’hydrogel avec du biochar a augmenté entre 20% et 27% la biomasse par rapport au témoin sans biochar. L’addition de biochar BQ-Érable-500-3 à 15% v/v aux résidus miniers n’a pas eu d’effets sur les biomasses aériennes et totales des plantes dans le mésocosme. Une interaction a été observée entre l’hydrogel et le biochar. Cependant, celle-ci a été négativement influencée par le taux élevé de biochar appliqué. Dans une deuxième expérience, les effets interactifs de deux biochars avec 15% v/v ou sans biochar (0%) et d’un consortium microbien constitué de deux souches de bactérie fixatrice d’azote (Rhizobium leguminosarum biovar trifoli FH345K et Rhizobium leguminosarum biovar trifoli USDA2046), une souche de bactérie fixatrice libre du diazote (Pseudomonas putida MBN 0213) et une souche de champignon mycorhizien arbusculaire (AMF) (Rhizophagus irregularis DAOM 197198) ont été observés en utilisant des mésocosmes en serre. Le biochar fait avec des écorces d’érable à 7000C a augmenté de 20% la masse totale des plantes comparativement au traitement sans biochar, mais pas avec l’autre biochar fait avec 75% de bois et d’écorces d’érable à 5000C. Il n’y avait pas d’interaction entre le biochar et le consortium microbien. Les deux mélanges végétaux avaient la même biomasse aérienne totale malgré un ratio de population de chaque espèce différente. Par conséquent, l’hydrogel et le biochar seraient bénéfiques pour la croissance végétale, avec l’un ou l’autre des mélanges végétaux, dans des milieux de croissance difficiles pour les plantes tels que les résidus miniers. Par contre, l’effet du biochar sur la croissance dépend du type de biochar. Mots clés : biochar, restauration minière, hydrogel, exploitation aurifère, Avena sativa, Trifolium repens L, Festuca rubra / Biochar, hydrogel and plant symbionts were tested as amendments and biostimulants for plant growth of Festuca rubra, Trifolium repens L and Avena sativa L hydro-seeded on gold mine fine tailings and waste rock. A germination test indicated that both biochars favored plant germination between 61% and 91%, except for combination BQ-Érable-500-3with white clover. A first experiment consisting of three hydrogel doses (0 g/kg, 10 g/kg, 15 g/kg of substrate) combined with 0% or 15% v / v of biochar was conducted on the growth of hydro-seeded A. sativa, F. rubra and T. repens planted together on these gold mine tailings under controlled conditions. The addition of hydrogel to biochar increased plant biomass between 20% and 27% compared to the control without biochar. The addition of biochar at 15% v/v to tailings had no effects on the aboveground and total biomass of plants in the mesocosm experiment. An interaction was observed between the hydrogel and the biochar. However, this interaction was negatively influenced by the high rate of biochar applied. In a second experiment, the interaction of both biochars with 15% v/v or without biochar (0%) and of a microbial consortium including two dinitrogen fixing symbiotic bacteria strains (Rhizobium leguminosarum biovar trifoli FH345K and Rhizobium leguminosarum biovar trifoli USDA2046), a free-free-living dinitrogen-fixing bacteria strain (Pseudomonas putida MBN 0213) and a fungal strain of arbuscular mycorrhizal (AMF) (Rhizophagus irregularis DAOM 197198) were observed in mesocosm greenhouse experiment. Biochar made with maple bark at 7000C increased plant biomass by 20% compared to treatment without biochar, but the other biochar made of 75% of wood and bark maple at 500 0C did not influence growth. There was no interaction between biochar and the microbial consortium. Despite their differences in individual biomass, the two plant mixtures did not behave differently in terms of total above ground biomass. These results suggest that hydrogel and biochar are beneficial for plant growth, with either of the plant mixtures, in environments difficult for plants growth such as tailings. On the other hand, the effect of biochar on plant growth depends of the biochar type. Keywords: Biochar, mine reclamation, hydrogel, gold mining, Avena sativa, Trifolium repens, Festuca rubra

La présente étude décrit la diversité des communautés de champignons ectomycorhiziens (ECM) sur deux sites après coupe à blanc en Alberta (Canada). Ces sites ont été reboisés artificiellement en 1998 avec de jeunes semis de conifères (Picea glauca, Picea mariana et Pinus contorta var. latifolia). Ces derniers avaient été inoculés au cours de leur production en pépinière avec six espèces de champignons ECM (Hebeloma longicaudum, Laccaria bicolor, Paxillus involutus, Pisolithus tinctorius, Rhizopogon vinicolor et Suillus tomentosus). Pour étudier les communautés fongiques ainsi que la persistance des souches ECM introduites et rendre compte de leur influence sur les communautés indigènes, cinq et six années après leur introduction, les champignons ont été identifiés au moyen de techniques de biologie moléculaire (ITS-RFLP et séquençage). Au total, 11 et 13 taxons de champignons ectomycorhiziens ont été respectivement identifiés sur les deux sites. Les communautés fongiques ECM des sites étaient dominées par des espèces caractéristiques des sites coupés à blanc et des pépinières. Parmi les six espèces ECM inoculées, seul L. bicolor a été retrouvé sur l'un des deux sites. Grâce à six marqueurs microsatellites développés à partir de la souche de L. bicolor utilisée dans cette expérience, la persistance de celle-ci sur les semis transplantés a pu être confirmée.

La réponse physiologique au stress sodique de semis d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) inoculés avec des champignons ectomycorhiziens (ECM) a été évaluée afin de déterminer les bénéfices de l’inoculation pour la croissance et la survie. Ces expériences ont été menées avec un objectif appliqué servant l’amélioration des techniques de production de semis destinés à la végétalisation de sols reconstitués à partir de rejets salins issus de l’exploitation des sables bitumineux dans le Nord-Est de l’Alberta (Canada). Dans un premier volet, nous avons observé que le potentiel inoculant de sols reconstruits d’âges différents ainsi que des matériaux utilisés pour la reconstruction des sols est très faible voire nul. Dans un deuxième temps, la résistance et la réponse physiologique in vitro de champignons ecto- et ectendomycorhiziens (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) de différentes provenances ont été déterminées. Enfin, des semis d’épinette blanche et de pin gris inoculés en serre avec les trois champignons ECM évalués in vitro ont été exposés à différents niveaux d’excès de NaCl. La mesure d’un ensemble d’indicateurs physiologiques a montré que les mycobiotes sont capables d’influencer la réponse de l’hôte face à une concentration donnée de NaCl. L’inoculation d’une souche de S. tomentosus, isolée d’un site salin et sodique, a permis une augmentation de la production de biomasse des semis et l’inoculation avec une souche de H. crustuliniforme a favorisé les capacités d’ajustement osmotique des semis. Ces deux champignons sont des espèces potentielles pour l’inoculation contrôlée en pépinière. / The physiological response of inoculated ectomycorrhizal (ECM) white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.) seedlings to sodic stress was evaluated to determine the benefits of inoculation for growth and survival. These experiments served the improvement of nursery seedling production for revegetation of reconstructed soils from tailing sands originating from the oil sand mining in Northeastern Alberta (Canada). In a first step, we showed that the inoculum potential of reconstructed soils of different ages and materials used in soil reconstruction was very low or null. In a second step, the resistance and physiological response of five ecto- and ectendomycorrhizal fungal species (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) from different sources were assessed in vitro. Finally, white spruce and jack pine seedlings inoculated in greenhouse with the three ECM fungi evaluated in vitro were exposed to different concentrations of NaCl. Using several physiological indicators, mycobionts were showed to influence host response to a given NaCl concentration. Under sodic conditions, inoculation with an isolate of S. tomentosus from a saline and sodic site increased seedling biomass production and inoculation with an isolate of H. crustuliniforme increased seedling osmotic adjustment capabilities. The latter two fungi are potential candidates for tree nursery inoculation.

En France, depuis plusieurs années, la surface cultivée en pois diminue notablement. Une des causes est la forte instabilité des rendements des variétés de printemps, qui représentent 90% de la sole, liée à de nombreux facteurs limitants: état structural tassé à cause de conditions trop humides au semis et, stress hydriques et thermiques de fin de cycle. Dans l'objectif de relancer cette culture, de nouvelles variétés de pois d'hiver, très réactives à la photopériode et relativement résistantes au gel, sont actuellement en cours de sélection. Ces variétés peuvent être semées dès début octobre, ce qui devrait réduire à la fois les risques de tassement du sol lors du semis et de stress hydriques et thermiques du fait d'un avancement de la période reproductrice au printemps. Ces avancements sont a priori favorables à une meilleure stabilité de la production. Cependant, le début de l'automne est une période de travail chargée dans les exploitations agricoles et il est possible que les semis de ces nouvelles variétés ne soient pas réalisés dans les conditions optimales permettant d'extérioriser leurs avantages. Le changement de dates de semis, induit par l'utilisation de ces variétés, pourrait par ailleurs avoir des répercussions sur le bilan d'azote et la consommation d'eau de la culture. L'objectif général de ce travail a été de mettre au point une méthode afin d'évaluer, avant leur mise sur le marché, les intérêts agronomiques et environnementaux de ces nouvelles variétés et de déterminer les caractéristiques qu'elles devraient réunir pour garantir ces avantages. L'étude a été conduite en trois étapes. Tout d'abord, quatre expérimentations (2 lieux x 2 années) ont été réalisées afin de déterminer les effets de l'état structural, de la période de semis et de la variété sur les fonctionnements aérien et racinaire d'une culture de pois. Dans un second temps, les résultats de ces expérimentations, associés à des jeux de données extérieurs, ont permis de compléter et d'évaluer un modèle dynamique de culture de pois simulant le rendement, la teneur en protéines des graines, la part d'azote issue de la fixation, le bilan d'azote et la consommation d'eau à l'échelle de la culture. Ce modèle a ensuite été utilisé pour évaluer différentes variétés virtuelles candidates. Dans cette dernière étape, le modèle de culture a été couplé à un modèle d'organisation du travail à l'échelle de l'exploitation agricole, afin de déterminer, en tenant compte des contraintes d'organisation du travail des chantiers d'automne, les périodes de semis possibles pour les variétés de pois. En fonction de ces périodes de semis, on a simulé, grâce à un modèle d'évolution de l'état structural du sol, les risques de tassement sous les cultures de pois et les conséquences sur la production. Des connaissances nouvelles ont été produites sur le développement du système racinaire, pour différentes conditions de semis et de structure du sol. Un modèle de culture adapté aux variétés et aux semis d'hiver, prenant en compte la variabilité de disponibilité d'azote et de la structure du sol, est maintenant disponible. Enfin, l'utilisation combinée des modèles a permis de montrer que les résultats des évaluations des variétés virtuelles sont différentes selon que l'on prend on non en compte les contraintes existant au niveau du système de culture. L'ensemble de ce travail permet de proposer aux sélectionneurs des idéotypes variétaux présentant un intérêt agronomique et environnemental dans des exploitations agricoles de grande culture

La demande de blé d’automne est en hausse mais la production au Québec ne peut combler cette demande à cause des faibles survies à l’hiver. L’objectif du projet était de déterminer les dates et densités de semis optimales du blé d'automne en vue d'augmenter la survie à l'hiver et le rendement en contexte québécois. Les essais ont été entrepris entre 2014 et 2016 sur quatre stations dans trois zones de production céréalière du Québec, soit à St-Mathieu-de- Beloeil (BE) en zone 1, à Princeville (PR) et St-Augustin-de-Desmaures (SA) en zone 2 et à Normandin (NO) en zone 3. Trois cultivars ont été implantés à quatre dates de semis (mi-août à fin septembre (NO); début septembre à mi-octobre (BE, PR, SA)) et à quatre densités de semis (250, 350, 450 et 550 grains m-2). La première année, le blé a survécu à deux stations sur quatre (82 à 100 % de survie) tandis que la deuxième année, toutes les stations ont eu une bonne survie (69 à 99 %). En zone 2, la survie était meilleure aux dates hâtives que tardives et l’augmentation de la densité de semis aux dates tardives a amélioré la survie. Il n’y a pas eu d’effet de dates de semis sur la survie en zones 1 et 3. Les rendements maximaux ont été atteints, entre la mi-septembre et la fin septembre en zone 1, du début-septembre à la mi-septembre en zone 2, et de la mi-août à la mi-septembre en zone 3. L’augmentation de la densité de semis de 250 à 550 grains m-2 a permis un gain de rendement moyen de 9 % en zones 2 et 3 mais aucun gain en zone 1. Le cultivar Warthog a obtenu une moins bonne survie à l’hiver tandis que le blé Carnaval a atteint de meilleurs rendements.

Le semis précoce du tournesol, d’un à deux mois par rapport à la période habituelle (Avril dans le sud ouest de la France), a été envisagé pour esquiver les périodes de sécheresses estivales. Cette stratégie conduit à un abaissement des températures de l’ordre de 5 à 10°C durant les premières phases de développement de la culture. L’objectif de ce travail est donc d’identifier des génotypes de tournesol adaptés à des conditions de basses températures en début de cycle, et de fournir des outils pour la sélection de ces nouveaux idéotypes. Dans un premier temps le modèle de culture SUNFLO, développé pour l’analyse des interactions génotype x environnement chez le tournesol, a été utilisé pour identifier par simulation un idéotype pour le semis précoce. Cette étude a révélé que le type variétal valorisant le mieux de semis précoce présente une levée précoce et un cycle tardif. Dans un deuxième temps, la variabilité génétique d’une population de lignées recombinantes de tournesol a été une analysée pour des traits agro-morphologiques et physiologiques caractérisant le développement (vitesse de germination, phénologie) et la croissance à basse température (élongation de l’hypocotyle, production de biomasse, et traits physiologiques impliqués dans la tolérance au froid). L’analyse génétique de ces caractères a permis d’identifier les régions chromosomiques impliquées dans la variation de ces caractères (QTLs) ainsi que les marqueurs moléculaires associés à ces QTLs qui représentent des marqueurs d’intérêts pour la sélection. L’analyse des processus impliqués dans la levée (germination et élongation de l’hypocotyle) montre que la température de base pour l’élongation de l’hypocotyle présente un gain génétique significatif à basse température. Ce trait est sous le contrôle génétique de deux QTLs majeurs dont l’un, qui explique 40% de la variabilité phénotypique observée, est lié au marqueur SSR ORS1128. Le temps thermique du semis à la floraison est un caractère contrôlé par des QTLs spécifiques en conditions de semis précoces, parmi lesquels deux sont colocalisés avec des QTLs identifiés pour des traits relatifs à la levée. L’étude des traits physiologiques impliqués dans la réponse aux basses températures a révélé que le tournesol a un potentiel de sélection pour la tolérance au froid, notamment pour le potentiel osmotique. Le maintien des membranes plasmiques stables à basses températures est également un trait jouant un rôle important dans la tolérance au froid. Un QTL à effet majeur lié au marqueur SSR ORS331_2 a été identifié pour ce trait et pourrait être utilisé pour aider à la sélection de génotypes de tournesol adaptés au froid. / Early sowing to escape the drought during summer was studied in sunflower. Sowing one or two months earlier leads to reduce about 5 to 10°C during first stages of development compared with traditional sowing (April in south parts of France) in this species. The aim of this study is to identify sunflower genotypes adapted for low temperature and to identify tools for selecting them. Firstly the crop model SUNFLO, Which is developed to analyze “genotype x environment” interactions in sunflower, was used to identify by simulation favorable ideotypes for early sowing. Results show that they have to present early emergence and a late development cycle. Then, several experiments were undertaken to study genetic variability for agro-morphologic and physiologic traits under early sowing in sunflower. A population of 95 recombinant inbred lines and their two parents were used at low temperature in all experiments. Germination rate, hypocotyl elongation, biomass production and some physiological traits for cold tolerance were studied. Genetic analyses were performed and genomic regions (QTLs) involved in the variation of these traits as well as SSR markers associated with them were identified. Analysis of physiological processes related to emergence (germination and hypocotyl elongation) show that the base temperature of hypocotyl elongation presents a significant genetic gain at low temperature. This trait is controlled by two major QTLs and one of them explains 40% of the phenotypic variance and contains the SSR marker ORS1128. The thermal time from sowing to flowering is controlled by specific QTLs in early sowing and two of them are collocated with QTLs detected for emergence related-traits. The study of physiological traits implied with response to low temperature showed that sunflower present a high potential for cold tolerance variability, especially for the osmotic potential. The cell membrane stability at low temperature is also an important trait for cold tolerance. A major QTL associated with the SSR marker ORS331_2 was identified for this trait and should be used to select sunflower cold tolerant genotypes.

Cette thèse visait à caractériser et à modéliser la dynamique des trois ressources principales que sont l'eau, l'azote et le rayonnement dans une association en relais maïs-plante de couverture en semis direct en région tropicale subhumide et ses conséquences sur la productivité de la culture principale et de l'ensemble du système et sur les flux d'eau et d'azote dans le sol. Le travail repose sur un dispositif expérimental mis en place dans les Cerrados, à Unaí (Minas Géras, Brésil) en 2007 pour deux années agricoles, d'une part en station expérimentale permettant un effort de mesure intense et d'autre part dans un réseau de parcelles d'agriculteurs offrant une large gamme de situations pédoclimatiques et de modalités de mise en œuvre des systèmes de culture étudiés. Dans ces derniers, la culture principale était un maïs, et la plante de couverture associée en relais était une culture fourragère tropicale, soit la légumineuse, Cajanus cajan soit la poacée, Brachiaria ruziziensis. Deux dates de semis, précoce et tardive étaient considérées pour le semis de la plante de couverture au sein du maïs, dans le cas de l'essai en station. Ce travail montre que rendement du maïs n'a pas été significativement affecté par la présence de la plante de couverture semée précocement au sein du maïs, en comparaison avec le rendement du maïs en culture pure. En revanche, la production en biomasse de la plante de couverture a été significativement réduite dans l'association. Le semis précoce de la plante de couverture au sein du maïs permet une production en biomasse significativement plus importante qu'un semis tardif (20 jours après floraison du maïs), et une production totale en biomasse de l'ensemble de l'association significativement plus importante par rapport aux cultures pures. Cette production totale a été plus du double comparée à celle de la culture pure de maïs dans le cas de l'association maïs-Cajanus. Les valeurs du Land Equivalent Ratio (LER) du rendement en grain de maïs et de la production de biomasse ont été supérieures à 1, atteignant jusqu'à 2.03 témoignant d'une meilleure valorisation des ressources par les espèces associées et l'avantage de tels systèmes pour produire à la fois du grain et du fourrage. La thèse montre aussi la forte variabilité du potentiel de production de ces systèmes en parcelles de producteurs et suggère que lorsque les ressources en eau et en azote sont moins disponibles que dans l'essai de station, des compétitions entre maïs et plantes de couverture peuvent réduire les performances agronomiques du maïs et/ou de la plante de couverture comparativement par rapport à la culture pure équivalente. La biomasse totale produite reste cependant supérieure à celle de la culture pure de maïs, sauf pour de rares exceptions où de plus faibles disponibilités en ressources, parfois accentué par des difficultés de gestion technique, le maïs semble souffrir de compétition plus forte et/ou la plante de couverture ne produit que très peu de biomasse. La thèse évalue la capacité d'un modèle de simulation de culture associées, STICS-CA, à fournir une analyse plus fine de la dynamique du partage des ressources dans ces systèmes et à en estimer les performances agronomiques et certains impacts environnementaux en fonction de conditions techniques et édapho-climatiques différentes de celles de notre dispositif. Des modifications mineures et le calage du modèle ont conduit à une simulation satisfaisante des cultures pures de maïs et Brachiaria et de l'association maïs-Brachiaria en semis direct sur mulch pailleux. En revanche il n'a pas été possible d'obtenir une simulation satisfaisante du maïs en semis conventionnel sur sol labouré, ni du Cajanus en culture pure et de l'association maïs-Cajanus en semis direct. . La thèse fournit des informations sur les imperfections du modèle et propose des améliorations aussi bien en termes de formalismes pour la prise en compte de la minéralisation du mulch, qu'en termes de dispo exp / This thesis dealt with characterizing and modeling the dynamics of the three principal resources which are water, nitrogen and radiation in a no-tillage relay intercropping maize-cover crop systems, under sub-humid tropical area climate. Moreover, productivity of the main crop and of the whole system and nitrogen and water flows in the soil are assessed.The study was based on an on-field approach/experimental design carried out during two crop growing seasons in Cerrados region, in Unaí (Minas Géras, Brazil) since 2007. Firstly, an experimental station was used allowing an intense effort of measurement and secondly, a whole of several farmer's fields offering a wide range of soil and climate conditions and modalities of implementation of the studied cropping systems. In the latter, main crop was maize, and intercropped cover crop was a tropical fodder crop, either leguminous, Cajanus cajan or gramineous, Brachiaria ruziziensis. Two dates of sowing, early and late were considered for the sowing of the cover crop in established maize, in the case of the experimental station. This study showed that maize yield was not significantly affected by the presence of the relay cover crops in comparison with maize as the sole crop, even when the cover crop was sown soon after maize emergence in comparison with maize sole crop. In contrast, the production of biomass by the cover crop was significantly lower when grown with maize than when it was grown as a sole crop. In the intercropped systems, when sown early, the cover crop produced higher total biomass than when sown late (20 days after maize flowering). Moreover, total aboveground biomass production of maize intercropped with a cover crop was much higher than that of any of the crops sown alone. Total biomass produced by maize and pigeon pea (Cajanus cajan) was more than double that maize grown alone. The Land Equivalent Ratio (LER) values of both maize grain yield and biomass production were higher than one, whatever the intercrop system, reaching up to 2.03 providing better available resources use efficiency by the intercropped plants. Thus, such systems permit to produce both maize grains and forage.The thesis shows also the strong variability of the production potential of these systems in farmer's fields and suggests that when water and nitrogen resources are less available than in the experimental station, competitions between maize and cover crops can reduce the agronomic performances of maize and/or the cover crop when compared to the equivalent pure sole crop. Total biomass produced by intercropping remained however higher than that of maize sole crop, except for rare exceptions where lower resources availability, sometimes accentuated by difficulties of technical practice, maize seems to suffer from stronger competition and/or the cover crop produced only very little biomass. The thesis evaluates the capacity of the STICS intercrop model, STICS-CA, to provide a finer analysis of the dynamics of the resource sharing in these systems and to estimate their agronomic performances and certain environmental impacts according to technical practices and soil and climate conditions that were different from those of our experimental station. Minor modifications and model calibration led to obtain satisfying simulations of the sole crops maize and Brachiaria and intercrop maize-Brachiaria in no-tillage under mulch. On the other hand, it was not possible to obtain satisfying simulations of sole crop maize in conventional tillage, nor of sole crop pigeon pea and intercrop maize-pigeon pea in no-tillage under mulch. The thesis provides information on the model imperfections and as well proposes improvements in terms of formalisms to take into account the mineralization of the mulch, as in terms of experimental design.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Bien que les interactions biotiques soient connues pour être déterminantes dans l’établissement des espèces, il est encore difficile de savoir quels facteurs sont impliqués dans l’équilibre entre interaction positive et interaction négative. Il est de fait difficile de savoir sous quelles conditions les interactions biotiques peuvent favoriser ou empêcher la régénération des espèces. Cette thèse vise à étudier le rôle des interactions biotiques d'arbustes avec des semis de chêne sur la régénération de trois espèces de chênes sur les forêts des dunes côtières d'Aquitaine en testant comment l’effet net de ces interactions varie le long d’un gradient d’aridité, sur deux étages de canopée et en fonction des stratégies fonctionnelles de trois espèces de Chêne dans un contexte de changement global. Ce travail a été effectué en utilisant deux approches, une approche descriptive en utilisant un patron de points répartis dans l’espace et une approche expérimentale en transplantant les semis cibles. Les résultats montrent que la variation spatiale, en terme d’interactions biotiques, est fortement corrélée avec la sévérité environnementale, avec des interactions entre jeunes pousses de chêne très sensibles aux sécheresses estivales et aux trouées dans les canopées. Les interactions testées étaient de nature facilitatrice dans les plots découverts dans les dunes sèches du nord de Soulac et tournaient à la compétition sous le couvert forestier dans les dunes plus humides du sud, à Seignosse. La nature des interactions était constant entre les stratégies fonctionnelles des espèces cibles de chêne. Les résultats de cette thèse montrent de manière générale une confirmation de la formulation originale du SGH qui prédit une augmentation de la facilitation en lien avec une augmentation de la sévérité environnementale et souligne le fait que la réduction du stress hydrique atmosphérique par des arbustes est nécessaire à la régénération des semis de chêne. Dans cette perspective, le sylviculteur doit conserver les arbustes du sous-étage, en particulier dans les trouées, afin de permettre une meilleure régénération des plants de chêne. Cette thèse met en évidence la nécessaire considération des interactions biotiques dans la régénération du chêne dans les actuelles sévères conditions climatiques et le rôle prépondérant de ces interactions dans la réponse aux changements climatiques futurs probables dans cette région Aquitaine. / Although biotic interactions are known to be important determinants of species establishment, it is uncertain what factors determine the net balance between positive and negative interactions thus, under what conditions biotic interactions could enhance or impede species regeneration. Bien que les interactions biotiques soient connues pour être This thesis aims to study the role of biotic interactions of shrubs with oak seedlings for regeneration of three oak species on the Aquitaine coastal dune forests, by testing how the net effect of these interactions vary along aridity gradient, between two overstory canopies and in respect to the functional strategies of three oak species in the context of climate change. This was done by using two approaches, descriptive approach using spatial point pattern data and experimental approach by transplanting the target seedlings. The results show that the spatial variation in the nature of biotic interactions is strongly relate to environmental severity conditions, where the shrub-oak seedling interactions were very sensitive to increasing summer drought and canopy opening, the interactions strength was facilitative under gap plots in the dry northern dunes in Soulac and switch on competitive under forest plots in the wet southern dunes in Seignosse. The nature of the interactions was constant across the functional strategies of the targets species of oak. For the most part, results of this thesis show general support to the original formulation of SGH which predicts increasing facilitation with increasing severity and underscore the fact that atmospheric water stress reduction by shrubs is required for oak seedling regeneration. In this perspective, silviculturist should conserve understory shrubs, in particular in gaps, in order to allow a better regeneration niche of oak seedlings. This thesis highlights the importance of considering biotic interactions in oak regeneration under current harshness climatic conditions and with expectation to have an ambitious role in alleviation future climatic change consequence in this region.

La présente étude a été réalisée dans le cadre du projet SAFE (Sylviculture et aménagement forestier écosystémique), dont l'objectif est de tester différents traitements sylvicoles s'inspirant de la dynamique naturelle des peuplements dans un contexte d'aménagement écosystémique. Les deux volets du présent mémoire touchent la régénération naturelle, un processus clé de l'aménagement forestier durable et visent les processus fins impliqués dans l'établissement et la croissance de la régénération forestière. Dans un premier chapitre, nous avons profité d'une année semencière en 2006 pour comparer l'établissement et la survie des semis d'arbres sur les débris ligneux grossiers (DLG) et sur la couverture morte issue de litière fine. La densité et la survie des semis de l'année suivant la pluie de graine ont été évaluées en 2007 et 2008 dans le cadre d'un échantillonnage où chaque bille était appariée à une superficie équivalente sur le sol adjacent à la bille. Un dénombrement des semis plus âgés a aussi été réalisé sur les billes. L'essence, le stade de décomposition, la dureté et la densité du bois, la capacité de rétention d'eau et le ratio C/N des billes ont été caractérisés. Le recouvrement d'herbacées, le recouvrement et l'épaisseur des feuilles et des mousses, ont été mesurées sur les billes et au sol. Il en ressort que la probabilité qu'un semis s'établisse augmente avec l'humidité du bois et diminue avec la dureté de la surface des billes. La survie des semis diminue au cours de l'année suivant leur établissement dans des peuplements ayant une surface terrière en feuillus plus élevée. Les résultats montrent que les essences produisant de petites semences, soit le bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.), l'épinette noire (Picea mariana Mill.) et l'épinette blanche (Picea glauca Moench) s'établissent préférentiellement sur le bois mort, tandis que le sapin (Abies balsamea L. Mill), une espèce qui produit des semences plus grosses, s'établit davantage au sol. Les peuplements surannés de sapin et bouleau blanc offrent de bonnes conditions pour l'établissement de la régénération sur les débris ligneux. Dans un deuxième chapitre, la réponse en termes de croissance et de densité de la régénération du sapin baumier (Abies balsamea L Mill.) et du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx) à quatre traitements de coupe a été évaluée ainsi que l'impact relatif des compétitions intra- et inter- spécifiques sur la croissance des deux essences. Les quatre traitements étaient: coupe partielle dispersée, coupe partielle par trouées, coupe totale et témoin non coupé. Des inventaires de la régénération ont été effectués un, deux, cinq et huit ans après coupe. Nous avons aussi caractérisé la croissance en diamètre en hauteur des gaules des deux essences pour la période immédiatement avant coupe et les années subséquentes. Dans la moitié des placettes échantillonnées, un sapin situé au milieu de la placette a servi d'arbre d'étude et dans l'autre moitié un peuplier a servi d'arbre d'étude. Un échantillon de coupe transversale à la base du tronc de l'arbre d'étude a été cueilli afin de déterminer l'âge minimal et de mesurer la croissance radiale au collet. Nos résultats confirment que la densité du tremble augmente avec le degré d'ouverture du couvert, mais diminue avec le temps depuis la coupe, tandis que la densité du sapin continue à augmenter (recrutement) dans tous les traitements. La croissance du sapin répond bien à l'ouverture du couvert. Ces résultats démontrent la possibilité d'influencer la composition des peuplements futurs à l'aide des pratiques sylvicoles adaptées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régénération, plasticité du sapin, gradient de lumière, aménagement écosystémique, débris ligneux grossiers, billes nourricières, semis, forêt boréale.