L’agroécologie implique la conception de systèmes agricoles intégrant autant que possible les services écosystémiques. Aux produits chimiques souvent employés contre les ravageurs de cultures peut être privilégié la régulation par leurs ennemis naturels. Des résultats en écologie indiquent que des paysages agricoles dont la composition est riche en habitats semi-naturels (bois, forets, prairies, etc) les favorisent en leur fournissant abris, sites de pontes et nourriture. Il serait donc possible de mettre en place une Gestion Paysagère des Ravageurs (GPR), c’est-à-dire de concevoir et d’aménager des paysages agricoles en faveur de ces habitats afin de favoriser les ennemis naturels et le contrôle biologique. Toutefois, l’implémentation d’une telle innovation potentielle par les acteurs de ces paysages reste largement à explorer. Dans cette thèse, dans un esprit de recherche-action, nous avons pris le parti d’explorer la conception de tels paysages régulateurs de ravageurs en s’impliquant avec des acteurs locaux et scientifiques. Nous avons initié une démarche de recherche participative avec des acteurs agricoles d’une région du Tarn-et-Garonne spécialisée dans l’arboriculture fruitière, intensive en traitements chimiques. A partir de leurs représentations et de leurs connaissances nous avons cherché à déterminer quels étaient les facteurs favorables ou non à la GPR. En particulier, nous avons qualifié les conditions dans lesquelles le paysage et les ennemis naturels étaient construit socialement par ces acteurs comme des ressources pourvoyeuses de services écosystémiques de régulation. Nous avons cherché également à identifier si ces acteurs étaient liés entre eux par des dépendances pouvant nécessiter une gestion coordonnée du paysage. Nous avons exploré la possibilité de la gestion paysagère par plusieurs cycles de modélisations participatives. La thèse a ainsi : mis à jour et qualifié la diversité des modèles mentaux des acteurs locaux sur leurs stratégies de gestion des ravageurs, co-construit des modèles Bayésien participatifs afin d’explorer via des scénarios les incertitudes autour de la question de la régulation biologique des ravageurs et, enfin, réalisé la coconstruction d’un modèle multi-agents autour de le la dynamique de population du ravageur invasif Drosophila suzukii et de sa potentielle gestion paysagère. Nous avons pu ainsi déterminer qu’en l’état actuel des représentations des acteurs, qu’ils soient scientifiques ou locaux, la composition du paysage en éléments semi-naturels leur apparaît comme faiblement reliée à un service écosystémique de régulation des ravageurs, quand bien même ce paysage est souvent favorable à la biodiversité fonctionnelle. Actuellement, faute de bénéfices agricoles clairement identifiés, les acteurs impliqués sont en conséquence peu dépendants entre eux et le besoin de se coordonner pour mettre en place une GPR est faible. La plupart des agriculteurs indiquent plutôt une nette préférence pour les solutions individuelles vis-à-vis des ravageurs, par l’utilisation de pesticides et de filets protecteurs entourant les cultures. Ce focus individuel suggère qu’innover dans l’intégration de l’activité des ennemis naturels pourrait être plus aisé au niveau de la végétation naturelle des exploitations individuelles, comme peut l’être l’inter-rang des vergers. Par ailleurs, ces résultats font apparaître le besoin d’études scientifiques liant écologie et économie qui chercheraient à mesurer explicitement les bénéfices obtenus par les acteurs agricoles par le biais de paysages favorables aux ennemis naturels. Des résultats positifs de telles études seraient mobilisateurs pour de futures recherches participatives dans ce domaine. Enfin, cette thèse participative et exploratoire nous a permis également d’identifier de nouveaux terrains et questions de recherches dans le domaine de la GPR qui pourront être poursuivis.

La matière particulaire est un agent nocif pour la santé humaine et la réduction de sa concentration atmosphérique est nécessaire dans une approche de santé publique. L’atteinte de cet objectif passe par, entre autres, la captation des particules par la végétation. La question que nous nous sommes posés est: quel est le potentiel de captation des arbres publics dans la ville de Montréal. Comme site à l’étude, nous avons choisi les grands parcs, car leur végétation arborescente couvre un pourcentage important de leur surface. Le modèle de captation de la matière particulaire du logiciel i-Tree a été utilisé pour définir la capacité de purification de l’air selon les caractéristiques spécifiques de chaque parc. Ces caractéristiques comprennent l’indice de surface foliaire des arbres (LAI) et l’étendue des canopées, les conditions météorologiques ainsi que les concentrations des particules dans l’air. Plusieurs méthodes et techniques de calcul de ces paramètres ont été testés et les plus appropriées retenues pour le calcul des intrants. Les calculs ont été faits sur une base journalière pour l’ensemble de l’année 2017. Les résultats montrent que le total des particules captées pendant l’année 2017 s’élève à un peu plus que 3.5 tonnes pour les quatorze parcs évalués. Selon nos calculs, la majeure partie de ces particules a été lessivée au sol par les pluies et un faible pourcentage a été remis en circulation. Un test de validation des résultats in situ n’a pas été concluant. Il n’en demeure pas moins que les résultats sont similaires aux résultats des recherches effectuées dans d’autres villes Nord-Américaines avec le modèle d’i-Tree. Ces résultats montrent que le rôle des arbres pour la purification de l’air est important tout au moins localement. Les possibilités d’améliorer les méthodes de calcul des intrants du modèle de captation sont également discutées. / Particulate matter is an agent harmful to human health and reducing its atmospheric concentration is necessary from a public health approach. Achieving this objective requires, among other things, the capture of particles by vegetation. Our research question was what is the potential of public trees in the city of Montreal for capturing such particles. We chose large parks as our study site, because trees cover a significant percentage of their surface. The particulate matter capture model of the i-Tree software was used to define the air purification capacity according to the specific characteristics of each park. These characteristics include tree leaf area index (LAI) and canopy extent, weather conditions, and particulate matter concentrations in the air. Several methods and techniques for calculating these parameters were tested and the most appropriate ones used for the calculation of inputs to the model. Calculations were made on a daily basis for the whole of 2017. The results show that just over 3.5 tonnes of particles were captured for the fourteen parks evaluated over this period. According to our calculations, most of these particles were leached to the ground by rain and a small percentage were put back into circulation. A validation test of the results in situ was inconclusive. The fact remains that the results are similar to those of research carried out in other North American cities with the i-Tree model. These results show that the role of trees for air purification is important at least locally. Possibilities for improving the methods of calculating the inputs for the capture model are also discussed.

Les villes ne cessent de se densifier au détriment des espaces de nature qui corrélativement se réduisent, tout comme les services écosystémiques qui leur sont associés. Face à ce constat, la végétalisation du bâti apparaît comme une alternative indispensable. Dans ce cadre, les toitures végétalisées font partie des outils d'aménagement des villes qui sont en pleine expansion. Ces toitures revêtent différentes formes, s'adaptant aux contraintes et enjeux urbains. Depuis quelques années, une nouvelle forme de toiture végétalisée a émergé : les toitures végétalisées productives (e.g. de biomasse alimentaire). Encore peu développée et mal connue, l'intérêt concernant cette forme de toiture ne cesse de croître. Leur conception, leur aménagement et surtout les services écosystémiques quelles peuvent rendre sont aujourd’hui encore mal connus et nécessitent d’être mieux appréhendés. Clé de voûte des toitures végétalisées, le sol en place influence directement et indirectement les services écosystémiques rendus par celles-ci. En dépit du rôle majeur de ces sols, peu d'études leur sont consacrés. Par ailleurs, des produits non renouvelables tels que la pouzzolane, l’argile expansée ou la tourbe sont aujourd’hui très majoritairement utilisés dans leur composition. Nous avons étudié des Technosols, c’est à dire des sols reconstitués, de toitures productives composés uniquement de produits issus de résidus du milieu urbain. Ce travail a eu une double ambition : (i) évaluer quantitativement les services écosystémiques rendus et (ii) comprendre les premières phases d’évolution des Technosols. Pour cela, trois dispositifs expérimentaux, installés sur la toiture « Bertrand Ney » de l’école AgroParisTech ont été utilisés. Il s’agit de bacs de cultures dans lesquels des sols sont construits, avec des agencements divers de cinq résidus urbains: un compost de déchet vert, du bois broyé, de la brique et de la tuile concassée, un résidu de champignonnière et un compost de biodéchet. Nous avons étudié l’effet des différents types de Technosols construits sur (i) les services écosystémiques rendus, (ii) la production alimentaire (quantitative et qualitative), (iii) la fertilité physico-chimique et (iv) leur évolution temporelle. Les Technosols construits sont fertiles et permettent une production alimentaire conséquente sur une à cinq années, caractérisée par de faibles teneurs en éléments traces métalliques équivalentes à celles de la moyenne des productions maraichères. L’évaluation quantitative de services écosystémiques (production alimentaire, recyclage de résidus urbain, rétention des eaux de pluies et qualité des eaux de percolations (C et N), a souligné le caractère multifonctionnel des systèmes étudiés et met en évidence un disservice, qui est une altération de la qualité des eaux de percolation par lixiviation du carbone, pouvant être liée à celle d’autres éléments. Une première phase de pédogénèse rapide et intense est observée, marquée par une forte biodégradation des matériaux et une forte lixiviation. Nos travaux ont mis en évidence l’existence d’un double compromis dans la conception d’un Technosol productif, entre (1) la biodégradation des matériaux (assurant la fourniture des nutriments minéraux aux plantes) et le maintien de la structure et porosité du matériau, donc de sa fertilité physique d’une part et entre (2) la fourniture d’élément nutritifs par biodégradation et la lixiviation, se traduisant par une perte de ces éléments et une altération de la qualité des eaux de percolation d’autre part. La connaissance des propriétés des matériaux utilisés et de ses liens avec les services écosystémiques attendus permet déjà de concevoir des toitures productives multifonctionnelles à partir de résidus urbains et de les gérer de manière durable. / Cities are becoming denser at the expense of nature spaces that are correspondingly decreasing, as are the ecosystem services associated with them. Faced with this observation, the greening of buildings appears as a valuable alternative. Nowadays, green roofs have become a planning tool in urban planning. These roofs take different forms, adapting to urban constraints and challenges. In recent years, a new form of green roof has emerged: productive green roofs (i.e. of edible biomass). Despite a growing interest, rooftop farming is still poorly developed and known. Their design, their development and especially, the ecosystem services they could deliver are still poorly understood and need to be known. Keystone to green roofs, the soil in place directly and indirectly influences the provided ecosystem services. Despite, it’s key role, soil is still poorly studied. Furthermore, non-renewable products such as pozzolan or expanded clay or peat are today mostly used in their composition. In this work we have studied constructed soils, named Technosols, for productive roofs made only of urban wastes. The objectives of this thesis were: (i) to achieve a quantitative assessment of delivered ecosystem services (ii) analyze the first stages of Technosol pedogenesis. In order to do so, three experimental devices were implemented on the “Bertrand Ney” rooftop of the technical University AgroParisTech in Paris. The experimental devices consist of multiple plots filled with different disposal of five urban wastes: green waste compost, shredded woods, crushed tiles and bricks, spent coffee grounds used to grow mushroom and a biowaste compost. The impact of the different Technosols on (i) ecosystem services, (ii) food production (quality and quantity), (iii) fertility) and (iv) temporal evolution, were assessed. Constructed Technosol are fertile and allow a consistent food production over one to five years. The level of food production was equivalent to that of a professional producer and food quality regarding trace metal element was below existing norms. The quantitative assessment of ecosystem services (food production, urban waste recycling, rainwater retention and overflow quality (C and N)), highlighted the multifunctional nature of productive green roofs. However, we identified an ecosystem disservice which is an alteration in the quality of the leachates due to carbon leaching and presumably other elements. A first phase of rapid and strong pedogenesis was observed marked by an intense biodegradation and lixiviation of the Technosols. Our works identified two trade-offs in the design of a productive Technosol: between (i) the biodegradation or organic materials (ensuring the supply of mineral nutrient to plants) and the maintenance of the structure and porosity of the Technosol (i.e. its physical fertility) and (ii) the supply of nutrients by biodegradation and leaching, resulting in a loss of these elements and an alteration of the quality of percolation waters on the other hand. Knowledge of the properties of the materials used to build Technosols and on their link with the expected ecosystem services already makes it possible to design multifunctional productive rooftop based on urban waste and manage them sustainably.

pollinisateurs (abeilles et syrphes) dans les paysages agricoles, en présence d'une culture entomophile, le colza. Son originalité réside dans la prise en compte des pratiques agricoles, et non pas uniquement de la quantité d'habitats semi-naturels, pour évaluer l'impact de l'intensification agricole. A l'échelle de 14 sites européens, les abeilles sont affectées négativement par l'intensification agricole (mesurée par la quantité de pesticides et fertilisants azotés et par la charge en bétail) et positivement par la quantité d'habitats semi-naturels. A l'échelle du paysage, nous avons montré que : (1) les abeilles et les syrphes se concentrent au niveau des parcelles de colza, culture nectarifère fortement attractive ; (2) le rôle des habitats semi-naturels diffère en fonction du type de paysage : dans le bocage, les haies et les prairies jouent un rôle important ; dans l'openfield, les chemins (sites de nidification des abeilles terricoles) et les bordures de parcelles (sources de fleurs) semblent jouer un rôle majeur ; (3) une analyse de l'histoire récente (sur 5 ans) met en évidence le rôle positif de la présence de prairies temporaires dans les rotations culturales sur la richesse spécifique des abeilles solitaires. Une étude de la répartition spatiale des insectes pollinisateurs au sein des parcelles de colza indique que (1) dans le bocage, l'ensemble des insectes considérés utilise à la fois les bordures et l'intérieur des parcelles. Les bourdons, dont les capacités de vol sont les plus importantes, fréquentent préférentiellement le centre des parcelles, où nous avons montré que la quantité de ressources est maximale ; (2) dans l'openfield, où la surface en colza est plus élevée, nous observons un effet « dilution », qui rend plus difficile la compréhension du comportement des insectes. En améliorant les connaissances sur l'utilisation de l'espace par les insectes pollinisateurs, ce travail permet de mieux estimer les flux de pollen, et donc les risques potentiels associés à la mise en place de cultures transgéniques.

Promouvoir le service de contrôle biologique des bio-agresseurs des cultures nécessite de comprendre le fonctionnement des populations d’ennemis naturels dans des mosaïques agricoles qui sont hétérogènes et dynamiques. Cette thèse porte sur l’étude des déterminants de l’abondance des carabes impliqués dans la régulation des adventices via la consommation de leurs graines. L’analyse des variations d’abondance des espèces à une échelle nationale nous a permis d’évaluer le rôle relatif des facteurs locaux et paysagers et de mettre en évidence le rôle important de la proportion de colza et de prairie dans le paysage sur l’abondance de carabes consommateurs de graines dans les parcelles cultivées. Le suivi expérimental de la composition des communautés de carabes ainsi que du statut nutritionnel et des mouvements de plusieurs espèces dans des dispositifs colza/blé et colza/bordure pérenne sur l’ensemble de la période d’activité des carabes nous a permis de mettre en évidence que (i) les carabes répondent l’hétérogénéité de cette mosaïque agricole (type de culture, qualité de l’habitat au sein d’un même type de culture), avec des réponses souvent spécifiques (ii) que le colza d’hiver joue un rôle important dans le fonctionnement des populations de carabes consommateurs de graines du fait de sa haute qualité d’habitat pour ces espèces, (iii) que la variation de la qualité d’habitat peut jouer sur le mouvement des carabes vers l’habitat adjacent et (iv) que la présence d’une bordure pérenne au voisinage d’une culture favorise le maintien et le fonctionnement de plusieurs espèces consommatrices de graines d’adventices dans la mosaïque agricole. / Promoting biological pest control in crops requires to understand the functioning of natural enemies in heterogeneous and dynamic agricultural mosaics. This thesis focuses on the study of the determinants that influence the abundance of ground beetles involved in the regulation of weeds via the consumption of their seeds. In an analysis of the variations of species abundance at a national scale we identified the respective role of local and landscape factors and showed that oilseed rape and grassland proportions in the landscape were key determinants of the abundance of carabid species in cultivated fields. We then studied carabid communities through combined measured of their abundance, nutritional status and between-habitat movements, during an entire cropping season, in pairs of habitats consisting in winter oilseed rape fields with either a crop (winter cereal fields) or a semi-natural habitat (grassy field margins) as adjacent habitat. We demonstrated that (i) ground beetles respond to the heterogeneity of arable mosaic (crop type, habitat quality within the same crop type), often with specific responses, (ii) winter oilseed rape plays an important role in the functioning of weed seed-eating carabid species due to its high habitat quality, (iii) variations in habitat quality can influence the movement of beetles to the adjacent habitat and (iv) the presence of a grassy field margin in the vicinity of a crop promotes the maintenance and functioning of several species in arable mosaics.

Depuis quelques années, les entreprises subissent des pressions grandissantes pour mitiger leurs impacts sur la biodiversité. Notre thèse a pour objectif de leur proposer de nouveaux cadres conceptuels et outils pour réconcilier économie et écologie. Dans la première partie, nous analysons les comportements stratégiques des firmes par rapport à leurs interactions avec la biodiversité et les services écosystémiques (BSE). Si ces derniers sont souvent perçus comme sources de contraintes, notamment réglementaires, nous soulignons les multiples intérêts pour l'entreprise d'une gestion fine de son interdépendance au monde vivant. Dans la seconde partie, nous nous intéressons aux innovations nécessaires à l'émergence de dynamiques de co-viabilité entre firmes et biodiversité, et, en particulier, à la construction de nouveaux indicateurs. Deux axes de travail complémentaires sont explorés. Via plusieurs études de cas, nous formalisons tout d'abord un cadre de comptabilité analytique pour gérer les interactions de l'entreprise avec les BSE. Ensuite, nous présentons les fondements conceptuels d'une comptabilité visant à rendre compte aux parties prenantes de la performance des entreprises en matière de BSE, vers la normalisation d'un Bilan Biodiversité. Si la généralisation de ce dernier nécessiterait des travaux supplémentaires, soulignons que son institutionnalisation conduirait à produire les systèmes d'informations clefs au basculement des régulations sur les consommations de nature, vers la mobilisation d'outils économiques permettant à la fois de rendre couteuses les dégradations de BSE et de rentabiliser les pratiques qui leurs seraient favorables.

Une voie agroécologique pour améliorer la fourniture des services écosystémiques dans les agroécosystèmes est d'associer plusieurs espèces végétales au sein d'une même parcelle. Dans ce contexte, les agroforêts tropicales, caractérisées par une forte diversité végétale, sont un modèle d'étude d'intérêt croissant. Dans ce travail qui porte sur le service de régulation des bioagresseurs, notre hypothèse est que la structure des agroforêts influence la régulation naturelle des bioagresseurs de la culture principale. La composition en plante hôte de l'agroforêt est susceptible d'influencer les bioagresseurs via les variations de la ressource. La structure spatiale de la végétation est susceptible d'influencer les bioagresseurs via les variations des conditions microclimatiques. Enfin, les variations de la ressource et du microclimat ne sont pas des mécanismes indépendants puisqu'un microclimat favorable à la croissance de la plante hôte du bioagresseur peut augmenter la quantité des tissus sensibles et donc la ressource pour ce bioagresseur. Pourtant, l'importance relative de l'effet de la composition et de la structure spatiale de la végétation des agroforêts sur l'intensité l'attaque des bioagresseurs a rarement été étudiée. Les objectifs de ce travail de thèse sont (1) de caractériser la composition et la structure spatiale des peuplements végétaux d'agroforêts à cacaoyers et (2) de quantifier leurs interactions avec l'intensité d'attaque de biogresseurs du cacaoyer. Ce travail est appliqué à trois bioagresseurs du cacaoyer : au Costa Rica, la moniliose sur un réseau de parcelles installé dans la région de Talamanca ; au Cameroun, la pourriture brune des cabosses et les mirides sur un réseau de parcelles installé dans la région Centre. Premièrement, nous avons caractérisé la composition et la structure spatiale de la végétation des agroforêts à cacaoyers du Costa Rica et du Cameroun. Au Costa Rica, nous avons identifié une diversité de structure spatiale des arbres forestiers entre parcelles, allant de l'agrégation à la régularité ce qui semble indiquer un gradient croissant de gestion entre ces parcelles. Au Cameroun, nous avons également observé une diversité de structure spatiale entre peuplement d'une même parcelle. En effet, les arbres forestiers sont aléatoirement distribués ou agrégés alors que les arbres fruitiers sont aléatoirement ou régulièrement distribués à l'échelle de la parcelle ce qui semble indiquer une différence d'intensité de gestion entre ces deux peuplements. Deuxièmement, nous avons hiérarchisé les caractéristiques de composition en hôte, de quantité de tissus sensibles et de structure spatiale de la végétation des agroforêts qui influencent l'intensité (i) de la moniliose (ii) de la pourriture brune et (iii) des mirides. L'intensité de la moniliose et la densité en mirides diminuent lorsque les quantités de tis- sus sensibles diminuent et lorsque les arbres forestiers sont aléatoirement ou régulièrement distribués plutôt qu'agrégés ou en faible densité à l'échelle de la parcelle. D'autre part, l'intensité de la moniliose diminue lorsque la densité en cacaoyers augmente et l'intensité de la pourriture brune diminue lorsque l'abondance en cacaoyers augmente, ces résultats étant contraires aux hypothèses de diminution et de dilution de la ressource. Globalement, nos résultats indiquent donc que les variations de la ressource liées aux variations de la composition en hôte ne sont pas le principal effet qui explique la présence des bioagresseurs dans les agroforêts complexes. La structure spatiale des arbres d'ombrage, encore jamais décrite à notre niveau de précision, joue un rôle déterminant et son optimisation pourrait être un moyen de lutte agroécologique contre la moniliose et les mirides du cacaoyer. Dans le cadre de l'agroécologie, ce travail nous a permis d'améliorer notre compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la régulation des bioagresseurs du cacaoyer à l'échelle de la parcelle et ouvre des perspectives pour leur gestion agroécologique.

L’agroécologie implique la conception de systèmes agricoles intégrant autant que possible les services écosystémiques. Aux produits chimiques souvent employés contre les ravageurs de cultures peut être privilégié la régulation par leurs ennemis naturels. Des résultats en écologie indiquent que des paysages agricoles dont la composition est riche en habitats semi-naturels (bois, forets, prairies, etc) les favorisent en leur fournissant abris, sites de pontes et nourriture. Il serait donc possible de mettre en place une Gestion Paysagère des Ravageurs (GPR), c’est-à-dire de concevoir et d’aménager des paysages agricoles en faveur de ces habitats afin de favoriser les ennemis naturels et le contrôle biologique. Toutefois, l’implémentation d’une telle innovation potentielle par les acteurs de ces paysages reste largement à explorer. Dans cette thèse, dans un esprit de recherche-action, nous avons pris le parti d’explorer la conception de tels paysages régulateurs de ravageurs en s’impliquant avec des acteurs locaux et scientifiques. Nous avons initié une démarche de recherche participative avec des acteurs agricoles d’une région du Tarn-et-Garonne spécialisée dans l’arboriculture fruitière, intensive en traitements chimiques. A partir de leurs représentations et de leurs connaissances nous avons cherché à déterminer quels étaient les facteurs favorables ou non à la GPR. En particulier, nous avons qualifié les conditions dans lesquelles le paysage et les ennemis naturels étaient construit socialement par ces acteurs comme des ressources pourvoyeuses de services écosystémiques de régulation. Nous avons cherché également à identifier si ces acteurs étaient liés entre eux par des dépendances pouvant nécessiter une gestion coordonnée du paysage. Nous avons exploré la possibilité de la gestion paysagère par plusieurs cycles de modélisations participatives. La thèse a ainsi : mis à jour et qualifié la diversité des modèles mentaux des acteurs locaux sur leurs stratégies de gestion des ravageurs, co-construit des modèles Bayésien participatifs afin d’explorer via des scénarios les incertitudes autour de la question de la régulation biologique des ravageurs et, enfin, réalisé la coconstruction d’un modèle multi-agents autour de le la dynamique de population du ravageur invasif Drosophila suzukii et de sa potentielle gestion paysagère. Nous avons pu ainsi déterminer qu’en l’état actuel des représentations des acteurs, qu’ils soient scientifiques ou locaux, la composition du paysage en éléments semi-naturels leur apparaît comme faiblement reliée à un service écosystémique de régulation des ravageurs, quand bien même ce paysage est souvent favorable à la biodiversité fonctionnelle. Actuellement, faute de bénéfices agricoles clairement identifiés, les acteurs impliqués sont en conséquence peu dépendants entre eux et le besoin de se coordonner pour mettre en place une GPR est faible. La plupart des agriculteurs indiquent plutôt une nette préférence pour les solutions individuelles vis-à-vis des ravageurs, par l’utilisation de pesticides et de filets protecteurs entourant les cultures. Ce focus individuel suggère qu’innover dans l’intégration de l’activité des ennemis naturels pourrait être plus aisé au niveau de la végétation naturelle des exploitations individuelles, comme peut l’être l’inter-rang des vergers. Par ailleurs, ces résultats font apparaître le besoin d’études scientifiques liant écologie et économie qui chercheraient à mesurer explicitement les bénéfices obtenus par les acteurs agricoles par le biais de paysages favorables aux ennemis naturels. Des résultats positifs de telles études seraient mobilisateurs pour de futures recherches participatives dans ce domaine. Enfin, cette thèse participative et exploratoire nous a permis également d’identifier de nouveaux terrains et questions de recherches dans le domaine de la GPR qui pourront être poursuivis. / Agroecology requires the design of farming system integrating as much as possible ecosystem services. Biological control by natural enemies may substitute commonly used pesticides. Ecology findings demonstrate that farming landscapes with a high proportion of natural habitats (woods, forests meadows, etc) favor natural enemies by providing them shelter, nesting sites and food. Landscape Pest Control (LPC), i.e. the design of farming landscapes in favor of these habitats, may be implemented to foster natural enemies and biological pest control. However, how stakeholders may design such landscapes remains unexplored. In this PhD, we followed an action-research approach and explored the design of such pest regulating landscapes together with local and scientific stakeholders. We initiated a participatory approach with agricultural stakeholders in a part of the Tarn-et-Garonne region specialized in fruit production. Our research seeks to identify the factors in favor of a LPC according to stakeholders’ representations and knowledge. In particular, we qualified the conditions under which natural enemies and the landscape are socially constructed resources providing ecosystem services. We also seek to identify if these stakeholders were linked through dependencies which may necessitate a coordinated management of the landscape. We explored the possibility of a LPC through several cycle of participatory modelling. This PhD successively established mental models of local stakeholders about their pest control strategies, co-constructed participatory Bayesian models in order to explore uncertainties surrounding LPC, and finally we co-constructed an agent-based model about the population dynamic of the invasive pest Drosophila suzukii and its potential landscape management. Our results show that, according to scientific and local stakeholder’s actual representations, the composition of the landscape in natural habitats is weakly related with pest regulation ecosystem services, even though the landscape is related with higher functional biodiversity. Nowadays, as stakeholders see little benefit, they don’t consider to be dependent to benefit from an enhanced biological control through a LPC strategy. Farmers rather mention their preference towards individual solutions such as pesticides or exclusion nets surrounding their orchards. This individual focus suggests that designing innovation favorable to natural enemies might be more relevant within farms, like focusing on the vegetation between rows of fruit trees. Besides, these results show the need for scientific studies relating economics and ecology to explicitly measure the benefits farmers could obtain from a landscape favorable to natural enemies. Positive results of such study would enhance further participatory research around LPC strategies. Finally, this participatory and exploratory research identified new sites for investigation and raised questions about the LPC which could be further looked into.

Le modèle input-output régional environnementalisé développé dans la thèse de M. Cordier suggère qu’il serait possible de restaurer 25% des surfaces naturelles de nourriceries de poissons détruites dans l’estuaire de la Seine entre 1834 et 2004. Le modèle suggère que la mesure de restauration pourrait augmenter de 15% à 23% la biomasse de soles produite dans l’estuaire par rapport à une situation sans mesure. Quant à l’effet des coûts de restauration sur les agrégats macroéconomiques (PIB, emploi, etc.), il génère une diminution qui ne dépasse pas 0,5% par rapport à une situation sans mesure. Le modèle montre cependant que trois secteurs sont particulièrement touchés par la mesure, leur bénéfice étant considérablement réduit. Cela indique le compromis à réaliser entre les objectifs écologiques à long terme et les objectifs économiques sectoriels à court terme. La quantification des compromis par le modèle constitue un atout utile aux processus de décision participatifs multicritère / The regional green input-output model developed in Mateo Cordier's PhD shows that it seems possible to restore 25% of the natural areas of fish nurseries destroyed in the Seine estuary between 1834 and 2004. The model suggests that the restoration measure could increase between 15% and 23% the biomass of sole generated by the estuary compared to a situation without measure. Regarding the impact of restoration costs on macro-economic indicators (GDP, employment, etc.), it generates a decrease that does not exceed 0,5% compared to a situation without measure. However, the model shows that three sectors are particularly impacted by the measure. Their benefits are considerably reduced. This shows the trade-off that occurs between ecological targets on the long run and economic targets on the short run. The quantification of such trade-offs in the model is particularly useful to public participation in decision-making. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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.