Dans l'optique d'une meilleure prévision des performances des cultures associées à base de légumineuses, il est nécessaire d'accroître nos connaissances sur la mise en place de la compétition entre les espèces associées. Ainsi, la croissance précoce, de la levée jusqu'au début de la compétition, est une phase déterminante de la compétitivité initiale de chaque espèce. La croissance précoce serait fonction des traits de semence et de plantule, i. e. masse de la semence, type de levée (épigée ou hypogée) en relation avec les conditions de semis, i. e. durée de levée, disponibilité en éléments minéraux. Les objectifs de la thèse étaient (i) d'identifier et de modéliser les effets des facteurs déterminants de la croissance précoce en lien avec les traits de semence et plantule et les conditions de semis (ii) et d'évaluer les impacts de variations de la croissance précoce sur la suite du cycle. Les expérimentations réalisées ont permis de mettre en évidence et de modéliser les effets de la masse de la semence et du degré d'utilisation des réserves séminales (en fonction de la durée de levée) sur la croissance précoce. La nutrition minérale a eu un effet stimulant chez toutes les espèces étudiées. L'intégration de la croissance précoce dans un modèle de fonctionnement de l'association pois-blé (AZODYN-IC) a montré que des variations de la croissance précoce avaient des conséquences sur la biomasse et sur la proportion de chaque espèce en fin cycle. Ces impacts ont aussi été observés expérimentalement. Les résultats obtenus apportent des éléments pour prédire le fonctionnement des cultures associées et pour proposer des leviers afin d'orienter les performances de ces couverts.

La pratique du «semis direct» ou no-till (NT) se développe rapidement comme méthode de conservation des sols. Cette pratique modifie nombre de propriétés du sol comme, par exemple, la répartition du phosphore (P) dans le profil du sol. L’objectif de cette thèse est d’analyser les impacts après plusieurs décennies sous la gestion de NT sur le cycle biogéochimique du P et d’intégrer ces effets dans un modèle de fonctionnement. Nous avons utilisé un essai au champ de longue durée sous maïs-soja (L’Acadie, Québec, Canada) implanté sur un sol argilo-limoneux. Le dispositif était un split-plot à 4 blocs avec le labour conventionnel ou « mouldboard plough » (MP) et sans labour (NT) en parcelles prioncipales et 3 doses de fertilisation en P minéral [0 (0P), 17.5 (0.5P), 35 (1P) kg P ha⁻¹] apportées sur le maïs et localisées à 5 cm de profondeur et à 5 cm du rang de maïs, en sous-parcelles. La concentration en ions phosphates dans le sol (Cp) était relativement uniforme dans la couche labourée (0-20 cm) (0.08 mg P L⁻¹), puis baissait légèrement dans la couche 20-30 cm (0.05 mg P L⁻¹) et davantage au-delà (0.01 mg P L⁻¹). Sous les traitements [NT, 0.5P] et [NT, 1P] traitements, le Cp était plus élevé dans la couche 0-10 cm (0.28 et 0.19 mg P L⁻¹) que dans la couche labourée mais baissait rapidement avec la profondeur. Cette stratification verticale sous NT était également observée pour les teneurs en P-Olsen, P-M3 et autres nutriments comme C, N et K. Après 23 et 24 années d’essai, il y avait tendanciellement moins de racines du maïs sous NT (-14%) que sous MP, probablement à cause de la présence plus importante d’adventices sous NT. Pour le soja, il y avait beaucoup plus de racines dans la couche 0-10 cm sous NT (44% de longueur total) que sous MP (21%) et inversement dans la couche 10-20 cm. Ces différences de distribution des racines sous NT et MP correspondaient à la stratification de N, P, et K. Ce jeu de données sur la distribution des racines et du phosphore a été utilisé pour i) évaluer un modèle 1D décrivant la dynamique du P dans la couche labourée du sol sur plusieurs décennies, ii) proposer un mode d’estimation de la distribution du prélèvement dans le profil de sol, et iii) développer un modèle spatialisé 2D décrivant la dynamique du P pour le traitement sans labour. Ce modèle permet de simuler l’évolution de la disponibilité en P du sol sur le long terme quelque soient les modes de préparation du sol et le régime de fertilisation P. Même si le modèle surestime parfois la disponibilité en P à proximité de la zone fertilisée, il permet de prédire la stratification du P du sol en NT et ses conséquences sur le prélèvement de P en relation avec les propriétés du sol et le développement du système racinaire. Il contribue à améliorer le raisonnement de la fertilisation phosphatée dans le contexte du sans-labour. Mots clés : labour, sans-labour, semis direct, agriculture de conservation, fertilisation phosphatée, agrosystèmes, stocks et flux, interception racinaire, sol, fertilité, bilan. / The no-till (NT) is gaining great attention for soil preparation. This practice modifies number of soil properties such as the distribution of phosphorus (P) in the soil profile. This work aims to analyze the impacts on the biogeochemical P cycle after decades of NT and to incorporate those effects in an operational model. We used a long-term field experiment under corn-soybean rotation established on a clay loam soil (L’Acadie, Quebec, Canada). The design was a split-plot plan with 4 blocks under moldboard plough (MP) and NT as main plots, subdivided by 3 doses of P [0 (0P), 17.5 (0.5P), 35 (1P) kg P ha⁻¹] applied in corn phase and localized to 5-cm deep and 5-cm from the corn row, as sub-plots. The phosphate ion concentration under MP was relatively constant (0.08 mg P L⁻¹) in the tilled layer (0-20 cm), slightly lower in 20-30 cm (0.05 mg P L⁻¹) and much lower below (0.01 mg P L⁻¹). In [NT, 0.5P] and [NT, 1P] plots, Cp was higher (0.28 et 0.19 mg P L⁻¹) in the 0-10 cm layer compared to the tilled layer in MP, but decreased sharply with depth. This vertical stratification in NT was also observed for P-Olsen, P-M3 and other nutrients as C, N, and K. After 23- and 24-year of experimentation, maize roots tended to be fewer (-14%) under NT than MP, probably because of increased weed infestation under NT. For soybean, more roots accumulated in the 0-10 cm layer under NT (44% of total length) than MP (21%) and vice versa for the 10-20 cm layer. Those differences in root distribution under NT and MP corresponded to the stratification of N, P, and K. This data set on the distribution of roots and phosphorus was used i) to develop a 1D model describing P dynamics over several decades in MP, ii) to test a method to assess the spatial P uptake distribution according local root length density and soil P availability, and iii) to develop a spatial 2D model describing P dynamic in NT. This model simulates the soil P availability dynamic on long term according soil properties and crop root distribution within the soil profile for different soil preparation regimes and P fertilization rates. Although the model overestimates the P availability near the localized P fertilizer, it can predict soil P stratification in the NT treatment and its consequences on crop P uptake. This new model will be a useful tool to improve P fertilization management in context of no-till practices. Keywords: tillage, no-till, direct drilling, conservation agriculture, phosphate fertilizer, agro-systems, stocks and flows, root interception, soil fertility, P budget.

Certains Trichoderma spp. sont des agents de lutte biologique reconnus pour réprimer des microorganismes telluriques phytopathogènes, dont les Oomycota Pythium spp. Aussi, le silicium est connue pour son rôle prophylactique envers les Pythium spp. Le but de cette étude est de démontrer le potentiel de Trichoderma à augmenter la biodisponibilité du silicium (Si) de deux matériaux qui en sont riches et à réduire l'intensité de la fonte des semis en étudiant le modèle : concombre (Cucumis sativus) - P. ultimum. Les réactions enzymatiques et les tests de confrontation avec des microorganismes ont permis de construire l'arbre phylogénétique séparant les souches de Trichoderma. L'hémicellulase a été effective pour l'ensemble des souches, la lignase pour sept souches et la cellulase pour une souche. Le test de confrontation a montré le potentiel antagoniste des souches, et la souche A de Trichoderma sp., isolée d'Equisetum sp. a présenté un effet inhibiteur dû à la production d'antibiotiques (sorbicillinoïdes). Dans l'eau stérile additionnée des poudres de wollastonite(silicate minéral), de glumes de riz (organo-silicate), et de leur mélange 1 :1, avec et sans l'addition d'une souche de Trichoderma, la teneur en acide silicique a augmenté. Lors du bioessai avec le concombre, les masses sèches aériennes et l'intensité de la maladie ont été similaires entre les traitements témoins et ceux enrichis d'une souche de Trichoderma. Cependant, la teneur la plus élevée en Si a été mesurée pour les traitements additionnés de la souche de Trichoderma A ou de la souche C (collection UL # 16). Au final, l'enrobage des semences avec des matériaux riches en silicium additionné d'une souche de Trichoderma confirme partiellement l'hypothèse ; certaines souches de Trichoderma ont permis une meilleure biodisponibilité du silicium pour la plante, tout en ayant tendance à limiter l'intensité de la fonte des semis du concombre causée par Pythium. / Some Trichoderma spp. are biological control agents known to control phytopathogenic soil-borne microorganisms, including Oomycota Pythium spp. In addition, silicon (Si) is known for its prophylactic role against Pythium spp. The aim of this study was to demonstrate the potential of Trichoderma to increase the plant biodisponibility of Si and reduced the severity of damping-off by studying the model : cucumber (Cucumis sativus) - P. ultimum. The enzymatic and microbial confrontation characterizations made it possible to build the phylogenetic tree separating the Trichoderma strains. Hemicellulase was effective for all strains in opposite to lignase who was effective for seven strains and cellulase for one strain. The confrontation test showed the potential antagonist of some strains, and the Trichoderma strain A, isolated from field horsetail (Equisetum sp.), had an inhibitory effect, due to the production of antibiotics (sorbicillinoids). The addition of wollastonite and husk powders, alone or in combination in sterile water allowed Si solubilization (measured as silicic acid); on top of that, the addition of a Trichoderma strain increased Si solubilization. In the plant-cucumber bioassay, aerial dry weights and disease severity were similar between the control and the Trichoderma treatments. In cucumber, the highest total Si content was measured forthe treatments coated with strains A and C (from the collection of Université Laval # 16). In conclusion, coating cucumber seeds with mixed wollastonite and rice husk powders and a strain of Trichoderma partially confirms the hypothesis; some strains of Trichoderma allowed a better bioavailability of silicium for the plant, while tending to limit the severity of damping-off caused by Pythium.

Des essais ont été réalisés pendant deux années (2007-2008) à deux sites au Québec, soit à Saint-Augustin-de-Desmaures (2300 à 2500 UTM) et à Sainte-Anne-de-Bellevue (2900 à 3100 UTM) afin de déterminer l'effet de la dose de semis et de l'écartement entre les rangs sur le rendement en biomasse, la concentration en sucres solubles et la valeur nutritive du millet perlé sucré (Pennisetum glaucum [L.JR.BR.). Les rendements les plus élevés ont été obtenus à la dose de semis la plus faible (5 kg ha⁻¹) et ont diminué avec l'augmentation de la dose de semis au site de Sainte-Anne-de-Bellevue. Il n'y a pas eu d'effet de la dose de semis à Saint-Augustin-de-Desmaures. Le rendement a été plus élevé à l'écartement le plus étroit (18 cm) au site de Saint-Anne-de-Bellevue, alors qu'il n'y a eu aucun effet de l'écartement au site de Saint-Augustin-de-Desmaures. L'effet de la dose de semis sur la concentration en sucres solubles était toutefois variable et l'écartement entre les rangs n'a eu aucun effet significatif. Les concentrations en sucres solubles étaient beaucoup plus élevées dans les tiges (environ quatre fois plus) que dans les feuilles. De façon générale, l'effet de la dose de semis sur les teneurs en azote (N), fibres au détergent acide (ADF), fibres au détergent neutre (NDF) et sur la digestibilité du NDF (dNDF) était variable et l'écartement entre les rangs n'a eu aucun effet significatif. Une dose de semis de 5 kg ha⁻¹ et un écartement entre les rangs de 18 cm semblent maximiser le rendement en biomasse, la concentration en sucres solubles et la valeur nutritive du millet perlé sucré.

Ce travail a pour objectif d'améliorer la connaissance des mécanismes physiologiques qui président à la tolérance à l'ennoyage du chêne. La principale contrainte de l'ennoyage est un déficit en oxygène (hypoxie). Les réponses à ce stress sont étudiées chez le chêne pédonculé (réputé tolérant) et le chêne sessile (plus sensible), à des stades précoces de développement des semis, en présence des cotylédons. Une période de drainage est incluse pour mimer un ennoyage temporaire. La croissance des semis a été suivie, notamment au niveau de l'architecture racinaire. La contribution de la nutrition azotée (assimilation et allocation) a été évaluée en suivant au préalable le devenir des éléments minéraux azotés dans la rhizosphère. La gestion des réserves glucidiques (amidon et sucres solubles) des organes de réserve (cotylédons) et des organes en croissance lors du développement des semis a été mise en relation avec la tolérance à l'ennoyage des chênes. Il ressort des paramètres de croissance étudiés que l'ennoyage a peu d'effets sur la première vague de croissance foliaire mais inhibe la deuxième vague, alors que la croissance racinaire est particulièrement inhibée. Néanmoins, le chêne pédonculé est capable d'une forte colonisation racinaire des horizons superficiels du sol ennoyé et, après drainage, son aptitude à régénérer des racines est plus efficace que chez le chêne sessile. Dans la rhizosphère, l'ennoyage entraîne un basculement réversible des formes azotées nitrates / ammonium. Les modifications du métabolisme azoté sont globalement similaires entre les deux espèces. L'assimilation de l'azote, via la nitrate réductase et la glutamine synthétase, n'est pas réellement perturbée mais, les deux espèces présentent une carence azotée au niveau foliaire. L'assimilation et l'allocation azotée n'apparaissent pas comme des traits discriminants de la tolérance à l'ennoyage chez ces espèces. Sous ennoyage, l'accumulation totale d'amidon est réduite mais elle reste active dans la partie basale du pivot et dans la tige des deux espèces. Elle est cependant plus élevée chez le chêne pédonculé. L'ennoyage restreint la mobilisation des réserves cotylédonaires d'amidon, notamment chez le chêne pédonculé. L'activité des α amylases cotylédonaires corrobore le taux de mobilisation de l'amidon. La tolérance à l'ennoyage des semis de chêne n'est pas associée à une stimulation de la mobilisation des réserves glucidiques cotylédonaires. Le chêne pédonculé serrait plus économe en glucide que le chêne sessile (faible mobilisation cotylédonaire / stockage d'amidon élevé / meilleure croissance). Cette particularité pourrait constituer un marqueur physiologique important de la tolérance à l'ennoyage chez les chênes.

Ce travail de thèse a un double objectif : (i) combler le manque de connaissances concernant la cohérence spatiale et la prévisibilité potentielle de descripteurs intrasaisonniers (DIS) de la saison des pluies en Afrique soudano-sahélienne. Les descripteurs retenus sont le cumul saisonnier (S), l’occurrence des jours pluvieux > 1 mm (O), l’intensité moyenne des pluies journalières (I), les dates de démarrage (DSP) et de fin (FSP) de la saison des pluies, la durée moyenne des séquences sèches (DSS) et humides (DSH) ; (ii) documenter la relation climat-agriculture et en particulier celle entre variabilité intrasaisonnière des pluies et rendements, à partir de l’exemple de la culture du mil dans la région de Niamey. À partir des enregistrements pluviométriques journaliers (1950-2000) issus de la base FRIENDAOC documentant un réseau de 136 stations localisées au Sénégal, Mali, Burkina Faso et Niger, la cohérence spatiale à l’échelle interannuelle, a été estimée par divers scores statistiques (DOF, var[SAI], ACP, corrélations). Elle apparaît contrastée entre les descripteurs intrasaisonniers. Les anomalies de cumul saisonnier et d’occurrence des jours pluvieux > 1 mm présentent une forte cohérence spatiale d’une année sur l’autre. À l’inverse, la cohérence spatiale les anomalies interannuelles de l intensité moyenne des pluies journalières, des dates de démarrage et de fin de la saison des pluies, et de la durée moyenne des séquences sèches et humides est faible. Ainsi, le signal interannuel régional du cumul saisonnier semble principalement lié à une modulation systématique en phase de l’occurrence des jours pluvieux > 1 mm. La prévisibilité potentielle de S, O, DSP et FSP, estimée à partir des précipitations issues de 24 simulations du MCG ECHAM 4.5 forcé par les TSO historiques, est faible. Par contre, l'application de modèles statistico-dynamiques basés sur les précipitations ou la dynamique atmosphérique simulées permet d'améliorer les scores de performance pour le cumul saisonnier et l’occurrence des jours de pluies > 1 mm.Enfin, à partir d’enquêtes et de suivis menés en milieu agricole sur la culture du mil, ainsi que d’enregistrements pluviométriques journaliers sur l’observatoire AMMA-CATCH Niger entre 2004 et 2007, une analyse de la relation entre date de semis, date de démarrage de la saison des pluies et rendements finaux a été réalisée. Les résultats montrent que (i) la plupart des agriculteurs attendent le premier événement pluvieux recueillant au moins 10 mm en deux jours pour semer ; (ii) les vagues de semis sont généralement synchronisées sur le démarrage méso-échelle de la saison des pluies plutôt que sur le démarrage agronomique et (iii) la sensibilité du rendement en grains, testée à partir de simulations du modèle agronomique SARRA-H, pour différentes dates de semis (semis observé, date de démarrage de la saison des pluies), est faible. / The aim of this thesis is twofold : (i) fill a lack of knowledge about the spatial coherence and seasonal predictability of the intraseasonal characteristics (ISC) of the soudano-sahelian rainy season. These ISC are the seasonal rainfall amount (S), the daily rainfall frequency > 1 mm (O), the daily rainfall mean intensity (I), the dates of the onset and withdrawal of the rainy season, the mean length of the dry (LDS) and/or wet spells (LWS) ; (ii) document the climate-agriculture relationship over the Niamey area based on the millet crop example.From FRIEND-AOC daily rainfall records (1950-2000) for a 136 stations-network located in Senegal, Mali, Burkina-Faso and Niger, the spatial coherence, estimated through DOF, var[SAI], EOF, correlation, is not equivalent between the intra-seasonal characteristics. Seasonal rainfall and daily rainfall frequency anomalies have a substantial interannual spatial coherence. Conversely, the spatial coherence of daily mean intensity, onset and withdrawal dates of the rainy season and mean length of dry/wet spells interannual anomalies is weak. Consequently, the regional signal of the seasonal amount interannual variability seems mainly related to the in-phase modulation of the daily rainfall frequency. Potential predictability of seasonal amount, daily rainfall frequency, onset and withdrawal dates of the rainy season estimated from a 24-member ensemble of simulations made with the ECHAM 4.5 GCM forced by observed SSTs, is poor. On the other hand, the use of a model output statistics approached based on simulated rainfall or atmospheric dynamics enhances the skill of the seasonal amount and daily rainfall frequency hindcasts.Lastly, the relationship between the sowing date – rainy season onset date – and yield has been analysed using data collected from on-farm surveys of pearl millet crops, and rain-gauges records between 2004 to 2007 over the AMMA-CATCH Niger supersite. Results show that: (i) most of the farmers wait for the first rainy event greater than 10 mm to sow; (ii) the sowing waves are usually synchronized with the mesoscale onset date rather than the agronomic onset date; (iii) the sensitivity of grain yields, evaluated from SARRA-H crop model simulations initialized with different sowing dates (i.e. observed sowing date, agronomic and hydrologic onset date), is weak.

Le développement de maladies d'origine tellurique relève de mécanismes épidémiologiques particuliers, propres au cycle biologique et aux traits d'histoire de vie des agents pathogènes incriminés. La caractérisation des processus qui déterminent le développement des épidémies est une étape clé dans la conception et l'optimisation de méthodes de protection contre ces maladies. Les cultures légumières de plein champ constituent des agrosystèmes particulièrement sensibles aux attaques parasitaires. Les Pythium sont responsables du cavity spot de la carotte, une maladie racinaire qui affecte la qualité des récoltes dans plusieurs bassins de production en France et dans le monde. L'objectif des recherches présentées ici est d'identifier, comprendre et hiérarchiser les processus déterminant la dynamique spatio-temporelle de cette maladie, essentiellement due à Pythium violae, en association avec d'autres espèces du complexe parasitaire. L'analyse de la composition d'un de ces complexes, complétée par la caractérisation biologique des principales espèces pathogènes, suggère que par souci de simplification, il est raisonnable de négliger les interactions entre espèces au cours de la phase infectieuse. L'existence d'infections secondaires (auto- et allo-infections) chez P. violae, et donc la nature polycyclique d'une épidémie de cavity spot, sont démontrées expérimentalement. Cette hypothèse est initialement étayée par deux étapes de l'analyse, l'une portant sur l'examen de relations pathométriques, et l'autre sur les ajustements de modèles aux données illustrant des cinétiques de la maladie. L'ensemble des résultats obtenus permet de concevoir un modèle épidémiologique exploratoire, basé sur l'occurrence des infections primaires et secondaires. Les effets de différents facteurs sur ces processus, comme l'application d'un fongicide, l'humidité du sol et la densité de semis, sont testés expérimentalement et discutés. Ils permettent d'envisager l'association de moyens de lutte complémentaires dans le cadre de stratégies de protection intégrée.

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

Au Brésil, les systèmes de culture en semis direct couvrent aujourd'hui près de 20 millions d'hectares et se révèlent bien adaptés agronomiquement aux exigences tropicales. Cette thèse étudie, à partir d'une importante collecte de données au champ complétée par des expérimentations en laboratoire et des simulations, la séquestration du carbone (C) sous semis direct sous couverture végétale (SCV) en comparaison avec un système de culture avec travail du sol (offset, OFF) à l'échelle du cycle cultural sur un dispositif expérimental de la région des Cerrados. <br />Dans un premier temps, nous avons étudié les stocks de C des sols en 2003 et les avons comparés aux stocks initiaux (1998). Nous avons constaté une augmentation du stockage de C en surface (0-10 cm) sous SCV, en comparaison avec OFF, de l'ordre de 0,35 t C.ha-1.an-1, ce qui correspond à 10% environ des résidus de couverture restitués au sol. Une analyse par fractionnement granulométrique de la matière organique (MO) a montré que le C nouvellement stocké est localisé essentiellement dans les fractions fines (< 50 µm) dont la MO est généralement considérée comme relativement stable. Cependant, si les pratiques de non-travail augmentent le stockage de C dans le sol, elles pourraient toutefois favoriser les émissions de N2O et CH4. <br />Dans un second temps, nous avons donc mesuré les flux de CH4 et N2O à la surface du sol à l'aide de chambres statiques, les concentrations en CO2 et N2O à différentes profondeurs du sol, ainsi que les déterminants de production et d'émission des GES (température, azote minéral, teneur en eau). Aucune différence significative n'a été notée entre les deux systèmes pour les flux de CH4 et N2O. Les émissions annuelles mesurées de N2O correspondent à 0,03% de la quantité d'azote apportée par fertilisation sur les parcelles, ce qui est très faible mais non contradictoire avec la littérature existante sur les Cerrados. Les émissions de CH4 sont faibles également. En équivalent C-CO2, la somme des émissions de N2O et CH4 correspondent à 6,0 et 7,8 kg C.ha-1.an-1 pour SCV et OFF respectivement. Finalement, le bilan mesuré pour la séquestration du C (en équivalent C-CO2), considérant l'ensemble des flux de CO2 (approché par les variations de stocks de C du sol), de N2O et de CH4 (par mesures directes à la surface du sol) est de 351,8 kg C.ha-1.an-1, et donc bien en faveur du système SCV. <br />Cependant, l'estimation des bilans de N2O et CH4 au champ souffre de la grande variabilité et de la discontinuité des mesures de terrain. Aussi, avons-nous mené une expérimentation en laboratoire visant à caractériser, dans le cas de N2O, les potentiels d'émission par dénitrification et nitrification. Les résultats permettent de classer le sol étudié comme peu émetteur de N2O. Nous avons par la suite utilisé ces mesures, ainsi que la base de données acquises au champ, afin de renseigner le modèle NOE (Nitrous Oxide Emissions) de simulation des émissions de N2O. Ce modèle nécessitant une connaissance précise des humidités du sol, et celles-ci étant considérées comme un déterminant clé des émissions de N2O, elles ont été simulées par le modèle PASTIS afin de renseigner en continu le modèle NOE. Ces simulations sur l'ensemble du cycle cultural ont permis de montrer que (i) le sol étudié, qu'il soit sous SCV ou sous OFF, est très faiblement émetteur de N2O (et de CH4), (ii) les émissions de N2O par nitrification et par dénitrification s'ajoutent au cours du cycle cultural, (iii) les émissions par dénitrification représentent des évènements ponctuels, d'amplitude très importante (15 fois l'ordre de grandeur de l'émission par nitrification), (iv) la contribution de la nitrification aux émissions de N2O n'est pas négligeable et s'élève à 35 et 31% pour SCV et OFF respectivement et que (v) les mesures au champ semblent estimer essentiellement les flux de N2O liés a la nitrification. Le nouveau bilan « simulé » confirme le bilan « mesuré » au champ avec une séquestration du C sous SCV d'environ 320 kg C.ha-1.an-1. <br />La potentiel de séquestration du C des SCV confère à ces systèmes de culture un intérêt environnemental supplémentaire en conditions tropicales.

Cette étude a pour objectifs la compréhension et la modélisation de certains effets importants du semis direct avec paillis de résidus (SDP) sur les bilans hydrique, thermique et azoté d'une culture de maïs pluvial. Elle a été menée dans le contexte d'un climat tropical semi-aride au Mexique. D'un point de vue méthodologique, le travail a consisté tout d'abord à identifier les phénomènes physiques et biologiques principaux qu'implique l'itinéraire technique SDP. En s'appuyant sur les résultats de la littérature et sur les acquis au niveau du terrain d'étude, nous avons retenu comme prédominants les effets du SDP sur i) l'évaporation et la température du sol, ii) la structure de surface du sol et l'infiltration, iii) le ruissellement, et iv) le cycle de l'azote et l'activité biologique des sols.<br />Ces effets identifiés, une lourde campagne de collecte de données de terrain a été réalisée de mai à octobre 1998, sur le site expérimental de la Tinaja (état de Jalisco, Mexique). Des mesures complémentaires ont été faites en juin et juillet 1999 sur le même site. Certaines mesures difficilement réalisables sur le terrain ont été effectuées en laboratoire, et sont venues renforcer les données du terrain. A l'issu de ce travail expérimental important, nous disposons d'une base de données relativement riche sur l'ensemble des phénomènes étudiés.<br />L'étude théorique des effets du SDP s'est déroulée en deux phases. La première s'appuie sur une stratégie d'atomisation de la problématique en volets élémentaires spécifiques, traitant les effets du SDP sur i), ii) et iii), en milieu contrôlé. Le premier volet vise à étudier et modéliser les flux d'eau et de chaleur dans le système sol-paillis-atmosphère (transferts turbulents et radiatifs au sein du paillis). Il permet de comprendre et de quantifier l'effet d'un paillis de résidus sur l'évaporation d'un sol et son amplitude thermique, en fonction du taux de couverture. Le deuxième volet consiste à caractériser les effets cumulatifs du SDP sur les propriétés hydrodynamiques d'un sol et donc sa capacité à l'infiltration. Le troisième volet est dédié à l'étude et la modélisation du ruissellement sur sol paillé éventuellement planté, en tenant compte de l'interception de l'eau de pluie, de la rétention de surface, de l'infiltration, de la canalisation du ruissellement et de son écoulement. La deuxième phase relève de la reconstruction par intégration et consiste en un volet unique. Dans ce volet les résultats des trois volets spécifiques précédents sont synthétisés et intégrés dans un modèle numérique de fonctionnement global. Ce dernier prend en compte à la fois les dynamiques de l'eau, de la chaleur et de l'azote. Il reproduit simultanément et de façon couplée tous les effets majeurs du SDP sur le système sol-paillis-plante-atmosphère.