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L’ajout de diversité végétale est présenté comme un moyen d’améliorer la durabilité des agrosystèmes. Cependant, il y a encore des manques importants de connaissances sur l’effet de la diversité végétale sur les processus à la base de l’élaboration des rendements. Les systèmes agroforestiers tropicaux couvrent une large gamme de diversité végétale ; ce sont donc de bons modèles pour étudier la relation entre diversité et productivité. Les systèmes agroforestiers de la région de Talamanca au Costa Rica sont particulièrement intéressants car au sein de communautés végétales complexes, ils comprennent des bananiers et des cacaoyers qui sont des cultures de rente importantes et dont la production peut facilement être quantifiée et analysée. Une autre spécificité de ces systèmes est qu’ils présentent des organisations spatiales particulièrement diverses. Analyser comment la diversité des plantes et son organisation influe sur les performances de ces systèmes est particulièrement complexe et nécessite le développement de nouvelles approches. Les objectifs de cette thèse étaient d’étudier : i) quels facteurs affectent la relation entre diversité végétale et productivité ? ii) Comment la diversité végétale influence la productivité globale des systèmes agroforestiers ? et iii) Comment la structure spatiales des communautés de plantes cultivées influence leurs rendements ?Tout d’abord, une méta-analyse a été menée afin d’étudier la relation entre diversité végétale et production dans une très large gamme de systèmes naturels et cultivés. Cette analyse a notamment traité du rôle de la latitude, du climat et de la structure de la canopée sur cette relation. Elle a montré que le gain lié à la diversité végétal tend à diminuer avec la magnitude de cette diversité. Nos résultats montrent également que la réponse de la productivité à la richesse spécifique en plantes dépend énormément du type de communauté considéré, notamment si la communauté comprend des arbres.Ensuite, un réseau de 180 placettes situées dans 20 parcelles d’agriculteurs a été étudié dans la région de Talamanca. Pendant un an, la production de chaque plante a été évaluée. Cette production a ensuite été convertie en revenus en accord avec les prix du marché local. Alors qu’un effet positif de la diversité végétale cultivée a été observé sur le revenu globale (de chaque placette), cet effet était très contrasté si on le considérait séparément pour les différents groupes fonctionnels. Cet effet était positif pour les plantes des groupes appartenant aux strates hautes et négatif pour les plantes des groupes appartenant aux strates basses. Ces résultats suggèrent que la complémentarité entre plantes était plus forte pour les plantes des strates hautes et qu’inversement la compétition était plus forte dans les strates plus basses.La seconde phase de l’analyse des données de ce réseau de parcelles a visé à étudier l’effet du voisinage de chaque bananier ou cacaoyer sur leur production. Une approche d’analyse individu-centrée a été développée afin de déterminer si le nombre de voisins d’un groupe donné dans un rayon donné était un bon prédicteur de la croissance ou du rendement de chaque bananier ou cacaoyer. Les résultats montrent que la distance à laquelle la production d’un bananier ou d’un cacaoyer est affectée par ses voisins dépend de la taille de ces. De manière surprenante, les grands arbres ont eu un effet plus faible que les arbres plus petits. Cela suggère que des densités modérées de grands arbres pourraient être compatibles avec une production de bananiers et de cacaoyer avec un haut niveau de rendement. Ces résultats ont été discutés en termes de complémentarité et compétition pour la lumière. Des pistes d’organisation sont proposées et discutées au regard de la maximisation des rendements des cultures de rente et des autres cultures mais aussi dans la provision de services écosystémiques au sens large. / Adding plant diversity is increasingly presented as a mean to improve the sustainability of agrosystems. However, there is still a lack of knowledge on how plant functional diversity alters processes that support production. Because they cover a broad range of plant diversity, agroforestry systems in the tropics are a good case study to better understand the diversity-production relation. Agroforestry systems in the Talamanca region in Costa Rica are particularly interesting because among the cultivated plants they encompass, banana and cacao are two cash crops of major importance and for which production can easily be quantified and analyzed. Another specificity of these systems is that their vertical and horizontal organization is particularly diverse. Understanding how plant diversity and its organization alter the performances of these complex systems is particularly challenging and requires developing new approaches. The objectives of this thesis were to address the following questions: i) Which factors affect the relationship between plant diversity and productivity? ii) How plant diversity influences the global productivity of agroforestry systems? and iii) How the spatial structure of the plant community affects yields?First, a meta-analysis was carried out to address the diversity-production issue among a very broad range of systems world-wide. This analysis focused on how latitude, climate, and canopy structure modify the effect of plant richness on productivity of agricultural and natural ecosystems. It showed that the gain per unit of diversity added decreased as plant richness increased. Our findings also showed that the response of productivity to plant richness largely depends on the type of plants in the community, especially if the community includes trees.Then, we extensively studied the diversity and the productivity of 180 plots located within 20 fields in the Talamanca region. A global evaluation of the productivity of these systems was possible with the estimation of the production of each plant during 1 year. This production was converted into income according to local market prices. While we observed a global positive effect of plant diversity on global income, this effect was contrasted according to the functional group considered (banana, cacao, other fruits, timber, firewood. When considering the functional group separately, there was a positive effect of plant diversity for higher strata groups and a negative effect for lower strata groups. This suggested that complementarity between plants was stronger than competition for those plants occupying the higher strata of the canopy but that competition was stronger than complementarity for plants occupying the lower strata of the canopy.The second part of the analysis of the Talamanca fields dataset focused on the effect of neighbouring plants on the production of banana and cacao plants. An individual-based analysis was developed to determine whether the number of neighbouring plants of a given functional groups explained the potential yield of each banana or cacao plant. We found that the distance at which other plants alters the yield of banana or cacao plants was greater for larger functional groups (fruit or wood trees) than for smaller ones (cacao trees or banana plants). Interestingly, higher strata trees had a smaller effect than lower strata trees, suggesting that moderate densities of tall trees could be compatible with high banana and cacao production. These findings were discussed in terms of complementary and competition with respect to the availability of light at higher and lower strata of the canopy. On an applied perspective, our results suggest that productivity could be maximized by a reasonably number of plant species, and then we proposed new direction to organize fields in order to maximize the production of cash crops while providing supplementary income for farmers and ecosystem services.

The mangrove forest is an ecosystem distributed worldwide along tropical andsubtropical coastlines. The environmental conditions are known to affect species distributionpatterns, and to understand them is one of the main goals of biogeography. The association ofenvironmental factors (e.g. temperature and precipitation) and species distribution patterns haschallenged scientists since long. Species are distributed in a geographical space, however, whyspecies are present in a certain location but absent in another is a fundamental question inbiogeography. This PhD thesis aims at better understanding the most intriguing issues relatedto the role of environmental factors associated with mangrove distribution range limits andspecies richness from regional (Brazilian mangroves) to global scales.For the Brazilian mangroves, two scales were used to comprehend the spatial ecological nicheof mangrove tree species. First, the entire Brazilian mangrove-lined coast was considered, andseveral environmental variables were used to explain what is driving mangrove tree speciesdistribution. Second, a detailed analysis of daily Sea Surface Temperature (SST) data for theBrazilian mangrove forest at the southernmost mangrove range limit was done, and comparedwith a site beyond the range limit. The chilling events of SST data, also considering oceancurrents, show that Laguncularia racemosa is probably bounded by the southernmost Brazilianmangrove limit because of a dispersal constraint rather than by the frequency of chillingevents. However, the abundance of L. racemosa in Laguna at the Southern mangrove rangelimit, compared with only a few individuals of A. schaueriana, is probably associated with thechilling events of SST constituting a constraint to the latter species. This proves that mangroverange limits are not explained by a single causeThis PhD thesis also has the objective to evaluate the influence of upwelling intensity onthe distribution worldwide, which is its approach at a global scale. The sea surface temperature(SST) had been identified as one of the key drivers of global mangrove distribution, given thecoincidence of isotherms with mangrove global limits. However, other factors play a role in thevariability of SST. Cold waters from deep ocean layers rise to the surface (upwelling systems),which reduces SST values and can trigger aridity. Although previous research has confirmedthat mangrove distribution is driven by a variety of factors, this PhD thesis additionallydemonstrates a significant influence of upwelling intensity, and hence provides elements for abetter understanding of the factors driving mangrove expansion/retraction at a global scale. Inaddition, this work emphasizes climate and oceanographic processes influencing mangroverange limits. While contributing to a better understanding of some of the most intriguingquestions on the macroecology of mangrove, this PhD thesis also raises new questions thatshould be studied by future research. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Il est de plus en plus admis que pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes, une approche aérienne associée à une approche souterraine est nécessaire en raison des rétroactions entre plantes et sol. La structure des communautés végétales peut affecter le fonctionnement du sol en altérant la quantité et la qualité des ressources intégrant le sol. Les contrôles abiotiques des processus microbiens du sol sont largement documentés, mais les potentiels effets de la composition de la communauté végétale et des traits racinaires sont peu connus. L'étude a été menée sur des prairies méditerranéennes du sud de la France. Nous avons sélectionné 12 communautés contrastées le long d'un gradient de disponibilité des ressources du sol principalement lié à la texture du sol. Les objectifs de cette thèse sont d'évaluer i) la réponse de la composition floristique et des traits foliaires et racinaires mesurés au niveau de la communauté le long gradient édaphique et à travers les saisons, et ii) leurs effets sur trois processus microbiens du sol impliqués dans les cycles du carbone (C) et de l'azote (N) : la respiration potentielle (SIR), la nitrification (NEA) et la dénitrification (DEA). Dans les sols sableux (parcelles peu productives), la communauté végétale possède une stratégie de conservation au niveau des feuilles et une stratégie d'acquisition des ressources au niveau des racines suggérant une forte plasticité des traits racinaires en réponse à la limitation des ressources ; les taux de SIR et NEA sont élevés. Un patron opposé est observé dans les sols argileux des milieux productifs. La DEA ne varie pas le long du gradient. Aucun effet de la richesse spécifique, de l'équitabilité ou de la biomasse végétale sur la SIR ou la NEA n'a été trouvé. Cependant, nous avons démontré qu'il y a une forte influence de la composition fonctionnelle des communautés végétales (abondance des graminoïdes), et surtout des traits racinaires. Nos résultats les plus novateurs montrent que la NEA et dans une moindre mesure la SIR sont positivement corrélés à la concentration en N des racines de la communauté et négativement corrélés à leur ratio C/N, tandis que les traits foliaires analogues ont seulement un effet mineur sur les activités microbiennes. Ces résultats suggèrent que la qualité chimique des racines est le principal pilote des activités du sol et que cela est maintenu à travers les saisons. D'importantes variations saisonnières de la composition floristique des communautés, de leurs traits racinaires et des activités microbiennes, excepté la DEA, ont été mises en avant. Les variations saisonnières des traits racinaires sont interprétées comme un changement relatif de la proportion de racines jeunes/vieilles et suggèrent une asynchronie entre la croissance aérienne et souterraine. Pour la première fois, nous montrons qu'en conditions naturelles, les changements saisonniers des traits fonctionnels racinaires peuvent être impliqués dans le pilotage de la NEA et de la SIR. Ce résultat démontre la nécessité d'études plus approfondies pour comprendre le rôle des traits racinaires comme pilote du fonctionnement du sol. / It is increasingly recognized that the understanding of ecosystem functioning requires a combined above- and belowground approach, because of the importance of feedbacks between plants and soil. Plant community structure may affect soil functioning by altering the quantity and the quality of resources entering the soil. Abiotic controls on soil microbial processes are well documented, but potential effects of plant composition and root traits are poorly understood. The study was conducted in Mediterranean grasslands located in southern France. We selected 12 contrasting communities along a gradient of soil resource availability, which is mainly driven by soil texture. The aims of the thesis were to evaluate: i) the response of plant composition and leaf and root traits measured at the community level along the soil gradient and across seasons, ii) their effect on three soil microbial processes involved in carbon (C) and nitrogen (N) cycling, i.e. substrate-induced respiration (SIR), nitrifying (NEA) and denitrifying enzyme activities (DEA). In sandy soils (unproductive plots) plant communities had a conservation strategy at the leaf level and an acquisitive strategy at the root level suggesting a strong plasticity of root traits in response to resource limitation; rates of SIR and NEA were higher. Opposite pattern was observed in clay productive soils. DEA did not vary along the gradient. We did not find evidence of a species richness, evenness, or plant biomass effect on SIR and NEA. However, we demonstrated that they were strongly influenced by plant functional composition (abundance of graminoids), and particularly by root traits. Our most innovative finding evidences that NEA, and to a lesser extent SIR, were positively correlated with root nitrogen (N) concentration and negatively correlated with C/Ncom, whereas analogous leaf traits have only minor effect on microbial activities. Our results suggested that the chemical quality of roots is the main driver of soil activities and this was confirmed across the seasons. We highlight strong seasonal variations in plant community composition, root traits and soil microbial activity, except DEA. Seasonal variations in root traits were interpreted as a relative change in the proportion of young versus old roots and suggested an asynchrony between above– and belowground growth. We showed for the first time evidences that in natural conditions, seasonal changes in root functional traits could be implicated in driving NEA and SIR. This result demonstrates the need to further develop studies allowing a better understanding of the role of root traits as soil functioning drivers.

Les cours d’eau sont des vecteurs de dispersion efficaces pour les espèces végétales colonisant les berges, y compris pour celles qui ne sont pas a priori adaptées à ce mode de dispersion. Dans le cas d’espèces invasives, l’étude des traits de dispersion et de colonisation, et leur variabilité, permet la compréhension du potentiel de propagation d’une espèce dans son aire d’invasion et du potentiel d’adaptation à de nouveaux environnements. Le complexe invasif Fallopia est un taxon génotypiquement diverse qui colonise les berges. Son succès reposerait en partie sur la dispersion des propagules végétatives et sexuées. L'objectif de ce travail a été d’étudier les stratégies de dispersion par les cours d’eau, de ce taxon terrestre. Ce travail a permis de quantifier le potentiel de dispersion et de colonisation de Fallopia par l’étude de la flottaison et la viabilité en fonction de la durée d’immersion des propagules. Ce travail a montré que les rhizomes ne flottent pas contrairement aux tiges et aux akènes. La durée de flottaison est liée aux traits morphologiques. La germination des akènes dans l’eau peut allonger cette durée de flottaison. La durée d’immersion ne réduit la viabilité des propagules qu’à partir de 3 semaines. La variabilité observée des traits a permis d’identifier différentes stratégies de propagation du taxon en milieu aquatique. La régénération dans l’eau des tiges et akènes permet leur installation rapide sur le site du dépôt tandis que les rhizomes régénèrent qu’une fois sur le site de dépôt si les conditions sont favorables. Bien que la variation des traits des propagules soit continue entre les taches, il est possible d’identifier, en particulier sur les akènes, des individus ayant des aptitudes à la dispersion sur des longues distances, pouvant participer à la progression du front d’invasion du taxon. Ces résultats montrent que les capacités de dispersion et colonisation des propagules peuvent participer au succès de propagation du taxon par les cours d'eau / Watercourses are efficient dispersal vectors for plant species colonising riverbanks, including those that are not primarily adapted to this dispersal mode. In the case of invasive species, the study of plant traits participating to dispersal and colonization, and their variability, is important to understand the spread potential of one species in the invasive area, as well as its adaptive potential to new environments. The invasive complex Fallopia displays a high genotypic diversity and highly colonises riverbanks. Dispersal of sexual and vegetative propagules could explain their colonization success. The aim of this work is to study the dispersal strategies by watercourses displayed by this terrestrial taxon.This work has quantified the dispersal and colonization potential of Fallopia propagules through the study of their floatation ability and their viability after water exposure. This work demonstrated that rhizomes do not float unlike stem fragments and achenes. Floatability is related to morphological traits. Achene germination in water may increase the floatation time. Il was also demonstrated that viability was only reduced after 3 weeks of water exposure. The variability observed for the traits allows to identify different spread strategies in this taxon. Stem and achene regeneration in water enables a rapid installation in the riverbanks, while rhizomes regenerate after deposition in the riverbank, if environmental conditions are favourable to the development and the survival of the plant. Even if variability of propagule traits is continuous, it is possible to identify, in particular for achenes, individuals that have the capacity to disperse over long distances, and that could participate to the progression of the invasive front of the taxon. These results demonstrated that dispersal and colonization abilities of Fallopia propagules might participate to the spread potential of the species through watercourses

La présente étude a eu pour objectif la comparaison de la fabrication du biodiesel à partir de graines de caméline suivant les procédés conventionnels ou assistés/intensifiés par Détente Instantanée Contrôlée (DIC). La caméline est l'une des matières premières les plus adaptées à la fabrication de biodiesel puisqu’elle ne présente aucune concurrence aux cultures alimentaires et/ou à l’utilisation des terres agricoles. Son intérêt réside en sa teneur élevée en huile, sa courte saison de culture, ainsi que sa grande capacité à enrichir les sols pauvres, arides ou semi-arides. L'insertion de la texturation par DIC permet l'intensification à la fois de 1/ l'extraction de l’huile suivie de transestérification et 2/ du processus de transestérification in-situ en une seule étape. Dans les deux cas, les analyses statistiques ont conduit, à l'aide de la méthode de surface de réponse (RSM), à des modèles mathématiques empiriques adéquats capables de mieux développer les résultats expérimentaux, d'optimiser les paramètres de traitement et de mieux définir le changement d’échelle. Le procédé DIC se distingue par son aptitude à réaliser avec succès l’expansion structurelle des produits naturels sans affecter la qualité des huiles et des carburants produits. L'augmentation de la quantité d'huile extraite après texturation des graines par DIC a été de 38% et 22%, respectivement pour le pressage et l'extraction par solvant. En mode ISTE, la texturation DIC a permis de doubler le rendement en FAMEs. En outre, la technologie DIC est une technique très économique en raison de la grande capacité de traitement due au faible temps d’opération et d’une consommation réduite d'énergie. / The objective of this study was to compare the production of biodiesel from Camelina seeds using conventional methods or assisted/intensified by Instant Controlled Pressure-drop DIC. Camelina is one of the most suitable feedstocks for biodiesel production as it does not compete with food crops and/or agricultural land use. Its interest lies in its high oil content, short growing season, and great ability to enrich poor, arid or semi-arid soils. The insertion of texturing by DIC allows the intensification of both 1/ extraction of the oil followed by transesterification and 2/ a single step in-situ transesterification process. In both cases, using the response surface method (RSM), statistical analyzes have led to adequate empirical mathematical models capable of better developing experimental results, optimizing treatment parameters and better define the scaling-up. The DIC process stands out for its ability to successfully achieve the structural expansion of natural products without affecting the quality of sensitive compounds such as oils and fuels produced. The increase in the amount of oil extracted after DIC texturing of seeds was 38% and 22% for pressing and solvent extraction, respectively. In ISTE mode, DIC texturing approximately doubled FAMEs yields (98% increased yields). In addition, DIC technology is a very economical technique due to its high processing capacity, low operating time, and weak energy consumption.

Dans le cadre d’étude de l’amélioration de la teneur en Mg dans le grain par la sélection du blé (Triticum aestivum) afin de renforcer l’apport alimentaire du Mg, les objectifs de cette thèse étaient (i) de mettre en évidence les caractéristiques agro-physiologiques de la plante associées à la teneur en Mg, (ii) d’étudier l’effet de variants génétiques affectant la dynamique du Mg dans la plante et l’accumulation du Mg dans le grain, (iii) d’identifier les éléments minéraux influençant l’absorption et la répartition du Mg, et (iv) d’étudier par approche protéomique le métabolisme associé au Mg influençant la quantité du Mg dans le grain. A travers trois séries d’essai multifactoriel au champ conduites dans le but de sélectionner des génotypes de blé à haut rendement en Mg des grains, les suivis agro-physiologiques ont permis de préciser l’effet négatif du rendement, du poids de mille grains et du nombre de grains par épi sur la teneur en Mg dans le grain. Une différence génétique dans la dynamique du Mg de la plante au cours du développement du grain a été montrée avec l’implication de la translocation du Mg des racines ainsi que de la remobilisation du Mg des tissus végétatifs aériens. La réserve du Mg à préfloraison dans les tissus végétatifs influe sur la quantité de Mg dans le grain. Enfin, l’absorption du Mg est positivement associée avec celle des éléments Mn, P et Zn, et la teneur en Mg est positivement associée avec celle des éléments Zn et P. L’étude protéomique sur les couches périphériques du grain a mis évidence que le Mg intervient dans la division cellulaire, le repliement des protéines et le métabolisme d’énergie, et donc influence l’accumulation de la matière sèche du grain en déterminant la taille potentielle et le remplissage du grain. En conclusion, l’accumulation du Mg dans la plante influence la matière sèche du grain qui a un effet négatif sur la teneur en Mg. / In order to increase the Mg content in the grain of wheat (Triticum aestivum) through plant breeding to improve the dietary Mg intake, the objectives of the present study is (i) to identify the plant traits which are associated with the grain Mg concentration, (ii) to study genotypic variation in Mg dynamic in plant and its effect on Mg accumulation in grain, (iii) identify the minerals interacted with Mg in absorption and distribution, and (iv) study the Mg-related metabolisms influencing the amount of Mg in grain by proteomic approach. The study of 22 genotypes in a multiple-sites and -years field trial showed that there was negative effect of yield, thousand grain weight and number of grains per spike on the grain Mg concentration. The genetic difference was observed in the Mg dynamic during grain development. Mg in the grain depended on both Mg translocation from roots and remobilization from aboveground vegetative tissues, and could be affected by the Mg reserve in vegetative tissues. The study of correlation among different minerals showed that the Mg concentration in grain was positively associated with those of Zn and P, and the Mg content in aboveground was positively associated with those of Mn, P and Zn. Proteomic study of grain peripheral layers showed that Mg is involved in cell division, protein folding and energy metabolism, and hence influenced the grain dry matter accumulation by determining the potential size and grain filling. In conclusion, the accumulation of Mg in the plant influences the grain dry matter which has a negative effect on the Mg content.

Dès ses débuts, la géographie botanique a reconnu l'influence du climat sur la répartition des plantes grâce à la comparaison de territoires et à l'examen de limites climatiques et floristiques. Elle a exprimé cette influence par des cartes plus que par des mesures. Elle a progressivement donné naissance à une discipline biologique, l'écologie végétale, qui se fonde, en milieu naturel, sur des observations stationnelles et sur des traitements numériques. Mais cette discipline a surtout mesuré les variables stationnelles les plus accessibles, celles qui concernent le substrat de la végétation plutôt que son climat, tout au moins à grande échelle. Aujourd'hui, cette discipline dispose d'une<br />banque de données climatiques, celle de Météo-France, et d'une banque de données floristiques « Sophy ». Elle peut établir les relations entre plantes et climats sur une base stationnelle et<br />numérique, donc plus objective, plus précise et plus complète que la géographie botanique.<br />Le réseau météorologique national fournit des données standardisées dans 828 postes en France. Parmi les facteurs les plus actifs sur les plantes, il y a la température du jour et de la nuit, mois par mois, reflétées respectivement par la température mensuelle maximale et minimale ; il y a également les hauteurs et les fréquences mensuelles des précipitations. Ces facteurs sont ramenés à une même période de référence après estimation des données manquantes. De son côté, la banque « Sophy » fournit les présences et les abondances de 4.500 taxons botaniques dans 140.000 stations<br />en France. Elle permet de distinguer le comportement d'une plante soit par sa présence, soit par un seuil d'abondance. La conjonction de ces deux banques fournit un échantillonnage d'environ 12.000<br />stations floristiques réparties entre les climats de 574 postes.<br />La dépendance apparente d'une plante envers un facteur se manifeste par la concentration de ses présences dans la gamme du facteur. Cette concentration se calcule comme une probabilité et elle suit un gradient rigoureusement unimodal dans la gamme du facteur. La concentration maximale exprime le pouvoir indicateur de la plante, de telle façon que ce paramètre ne soit nul que pour une plante ubiquiste. Ce pouvoir indicateur est d'autant plus élevé que la plante est meilleure indicatrice. Le rang de la concentration maximale indique la position optimale de la plante. Les douze pouvoirs indicateurs et les douze positions optimales résument le comportement d'une plante dans la gamme d'un facteur. Ce travail présente le catalogue des comportements pour 2.800 plantes<br />indicatrices du climat et pour six grandeurs climatiques sous la forme de graphiques. Le catalogue présente aussi la répartition géographique de chaque plante entre les 140.000 stations de la banque « Sophy ». Ce catalogue n'est pas seulement un dictionnaire écologique des plantes indicatrices du climat. Il est aussi un outil informatique qui permet d'estimer avec précision le climat dans une communauté dépourvue de poste météorologique et d'introduire ainsi le climat de façon numérique dans toute étude phyto-écologique en France.<br />Mis à part l'application précédente, le catalogue ne montre pas de synthèse. Il est complété par une classification climatique des plantes qui montre la hiérarchie des phénomènes et leur importance statistique. Cette classification détermine des groupes de plantes ayant des comportements similaires d'après leurs fidélités cumulées aux rangs des variables climatiques. Elle caractérise un groupe par ses pouvoirs indicateurs et ses positions optimales. Elle aboutit à un catalogue des principaux groupes, depuis les plus nombreux et les plus différents, constituant les premiers niveaux de synthèse, jusqu'aux plus détaillés. Elle montre que le gradient phytoclimatique majeur sépare le littoral, la région méditerranéenne et les montagnes des plaines continentales. Le<br />groupe littoral, par exemple, se subdivise en groupes atlantiques et méditerranéens, puis en sousgroupes cantonnés dans une partie seulement de chaque climat.<br />Un travail analogue est entrepris sur les relations entre les plantes et les variables du satellite NOAA. Comme en géographie botanique, les relations entre plantes et mesures satellitaires se<br />fondent souvent sur la superposition de ces images, basées sur un indice de végétation (NDVI), avec des cartes de végétation. Ces images et leur interprétation montrent de grandes catégories de<br />végétation, telles que formations forestières et cultures. La banque « Sophy » permet une étude stationnelle et non plus cartographique du phénomène. Cette banque associe des données<br />floristiques à des données satellitaires issues du même emplacement, dans 11.000 pixels de 5,5 km de côté. Les synthèses mensuelles du NDVI montrent des différences de comportement entre les plantes de formations différentes, telles que prairies, forêts, ripisylves, formations méditerranéennes et les landes atlantiques, littorales et montagnardes. Les pouvoirs indicateurs sont parfois élevés et similaires pour les plantes de la même formation. Mais ils montrent encore quelques incohérences, soit d'un mois sur l'autre, soit d'une variable satellitaire à une autre, faute d'une standardisation insuffisante dans la caractérisation des pixels. Des variables satellitaires standardisées portant sur une plus longue période, dont les données manquantes seraient calculées, devraient être susceptibles de localiser des phytoclimats, grâce aux groupes de plantes qui les représentent, et de généraliser<br />sur le terrain les connaissances stationnelles de la phytoclimatologie.

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.