Analyse des processus de compétition et de facilitation dans les agrosystèmes canne-à-sucre x légumineuses.

Viaud Pauline. 2023. Analyse des processus de compétition et de facilitation dans les agrosystèmes canne-à-sucre x légumineuses.. Montpellier : Université de Montpellier, 189 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Université de Montpellier

Encadrement : Naudin, Krishna ; Christina, Mathias ; Versini, Antoine

Résumé : Pour réduire l'usage d'herbicide et d'engrais azoté les acteurs de la filière canne à sucre expérimentent depuis plusieurs années des associations avec des légumineuses. Cependant, l'introduction d'une nouvelle plante complexifie le système de culture et peut représenter un défi pour concilier les services attendus (contrôle des adventices et enrichissement du système en azote) avec les performances agronomiques (risque de compétition interspécifique excessive). Ainsi, l'objectif général de la thèse était de caractériser les interactions de compétition et de facilitation entre canne à sucre et légumineuse. Ce travail repose d'une part, sur une méta-analyse couplant, de manière originale, des données de la littérature scientifique et des données issues d'un réseau d'essais mené à La Réunion et d'autre part, sur un essai expérimental représentant un cas d'étude : canne à sucre en association avec Canavalia ensiformis (L.) DC.,1825 - Pois sabre blanc. Les résultats ont montré que les légumineuses ont eu un impact négatif plus faible sur le rendement de la canne à sucre que les adventices, renforçant l'intérêt des légumineuses pour réduire l'utilisation des herbicides. Cependant, les légumineuses entrainaient une baisse de rendement de canne de 3%, en moyenne, mais avec des variations importantes allant de -65% à +47%. Les dates de semis et de destruction de la légumineuse sont des facteurs clés pour orienter et moduler la compétition entre les espèces. Dans notre cas d'étude, la présence de légumineuses a affecté négativement la nutrition azotée de la canne, entraînant une réduction de la biomasse aérienne, racinaire et du tallage. Cet impact sur la disponibilité en ressources du sol semble être indirect via une diminution du volume de sol accessible par les racines de canne en présence de légumineuse. La compétition entre les espèces était fortement influencée par la disponibilité des ressources, en particulier l'eau, qui a eu un impact direct sur l'offre en azote du sol, soulignant l'importance de la gestion de l'irrigation dans ces systèmes. Les données de la méta-analyse ont montré une augmentation du rendement en canne à sucre dans environ un tiers des cas, mettant en évidence une facilitation des légumineuses envers la canne à sucre. Toutefois, dans notre cas d'étude, les pertes d'azote du système sol-plante lors de la décomposition des résidus de légumineuse ont été équivalentes à la quantité d'azote apportée par la fixation de ces légumineuses. Ce résultat découle en partie des choix visant à promouvoir la croissance de la canne à sucre aux dépens de celle des légumineuses, ainsi que des conditions favorables à la volatilisation de l'azote (résidus laissés en surface, décomposition rapide des résidus, conditions climatiques et présence du mulch de canne). Ainsi, cette thèse met en évidence les limites de la gestion actuelle des légumineuses dans les systèmes canniers de La Réunion, contribue à enrichir notre compréhension des interactions multi-spécifiques dans ces systèmes, et offre ainsi des indications sur les pratiques culturales à adopter pour optimiser les services rendus par les légumineuses.

Résumé (autre langue) : To reduce herbicide and nitrogen fertilizer use, sugarcane legume intercropping sugarcane has been experimented for several years. However, introducing a new plant complicates the cropping system. It can represent a challenge in reconciling the expected services (weed control and nitrogen enrichment) with agronomic performance (risk of excessive interspecific competition). Therefore, the thesis aimed to characterize the competitive and facilitative interactions between sugarcane and legumes. This work is based, on the one hand, on a meta-analysis combining, in an original way, data from the scientific literature and data from a network of trials carried out in La Réunion and, on the other hand, on an experimental trial representing a case study: sugarcane in association with Canavalia ensiformis (L.) DC.,1825 – Jack Bean. The results showed that legumes had a smaller negative impact on sugarcane yield than weeds, reinforcing the interest in legumes in reducing herbicide use. However, on average, legumes reduced sugarcane yield by 3%, with significant variations ranging from -65% to +47%. Legume sowing and destruction dates are key factors in determining and modulating competition between species. In our case study, the presence of legumes negatively affected the nitrogen nutrition of the sugarcane, leading to a reduction in above-ground biomass, root biomass, and tillering. This impact on soil resource availability appears to be indirect via reducing the volume of soil colonized by sugarcane roots in the presence of legumes. Competition between species was strongly influenced by the availability of resources, particularly water, which directly impacted soil nitrogen supply, underlining the importance of irrigation management in these systems. Data from the meta-analysis showed an increase in sugarcane yield in around a third of cases, highlighting a facilitation of legumes towards sugarcane. However, in our case study, nitrogen losses from the soil-plant system during the decomposition of legume residues were equivalent to the amount of nitrogen provided by legume fixation. This result stems partly from choices made to promote sugarcane growth at the expense of legume growth and from conditions favorable to nitrogen volatilization (residues left on the surface, rapid residue decomposition, climatic conditions, and the presence of sugarcane mulch). This thesis highlights the limits of current legume management in sugarcane systems on Reunion Island, contributes to our understanding of multi-species interactions in these systems, and offers indications as to how to adapt cultural practices to optimize the services rendered by legumes.

Mots-clés libres : Association de cultures, Plante de services, Plante compagne, Fabaceae, Saccharum officinarum

Agences de financement européennes : European Commission, European Regional Development Fund

Agences de financement hors UE : Conseil Régional de La Réunion, Ministère de l'Agriculture et de l'Alimentation

Projets sur financement : (FRA) CanécoH V2, (REU) AgriécoH

Auteurs et affiliations

• Viaud Pauline, CIRAD-PERSYST-UPR AIDA (REU)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/610864/)

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