L’HETEROGENEITE DES PAYSAGES AGRICOLES ET SON INFLUENCE SUR LES AUXILIAIRES GENERALISTES ET LE CONTROLE BIOLOGIQUE DES RAVAGEURS

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Influence de l’hétérogénéité temporelle de la mosaïque des cultures sur les auxiliaires généralistes et le contrôle biologique des ravageurs

Au delà de l’hétérogénéité spatiale à laquelle nous nous sommes intéressés dans les chapitres précédents, la mosaïque agricole témoigne d’une forte hétérogénéité temporelle (Figure V.A). Celle-ci résulte des successions rapides de cultures et de pratiques agricoles, et est susceptible d’impacter les populations d’arthropodes présentes en milieu agricole (Vasseur et al., 2013). Mais les études prenant en compte cette dimension temporelle sont rares (Uuemaa et al., 2013), probablement car il est difficile d’avoir accès aux données nécessaires à la production de cartes d’occupation des sols sur plusieurs années consécutives.
Figure V.A. Hétérogénéité temporelle pluriannuelle de la mosaïque agricole. Les successions de cultures à échelle parcellaire entraînent, au niveau du paysage, des variations interannuelles de la proportion des différents types de cultures et de leur organisation spatiale. Cartes réalisées grâce au logiciel ArcMap 10.1 (ESRI), d’après les données d’occupation du sol de la Zone Atelier Armorique. Le paysage représenté est un paysage réel rencontré sur le site atelier de Pleine-Fougères (48°36′ N, 1°32′ O) au Nord de l’Ille-et-Vilaine.
L’objectif de ce chapitre était donc de prendre en compte cette dimension temporelle souvent négligée en écologie du paysage, en étudiant l’effet de l’hétérogénéité temporelle pluriannuelle de la mosaïque des cultures sur les communautés de prédateurs généralistes (carabes et araignées) et sur le potentiel de contrôle biologique des ravageurs (Figure V.B).

Méthodologie – Choix des données

L’idée initiale était de travailler sur plusieurs régions, présentant des systèmes de culture différents pouvant conduire à des dynamiques spatio-temporelles contrastées. Les données récoltées dans le cadre du projet européen FarmLand (étude de terrain ‘FarmLand 2013,’ voir chapitre I) pouvaient permettre de répondre à cet objectif, à condition de disposer de cartes d’occupation des sols des années précédent l’année d’échantillonnage (2013). Dans chacune des régions FarmLand, un sous-échantillonnage des paysages – initialement sélectionnés le long d’un gradient d’hétérogénéité spatiale (voir chapitre I section 2) – pourrait permettre d’obtenir un nouvel ensemble de paysages distribués le long d’un gradient d’hétérogénéité temporelle.
Figure V.B. Objectif du chapitre V : tester l’influence de l’hétérogénéité temporelle pluriannuelle de la mosaïque des cultures sur les communautés d’auxiliaires et sur le potentiel de contrôle biologique des ravageurs.
Après synthèse des données disponibles, nous avons fait le choix de travailler sur les données récoltées en 2013 dans les régions ‘Armorique’, ‘Coteaux de Gascogne’, et ‘Lleida’ (voir chapitre I Figure I.1) :
– Pour la région ‘Armorique’, il était possible d’obtenir – par le biais du programme ISIS du CNES (www.isis-cnes.fr) et du projet GEOSUD (geosud.teledetection.fr) – des images satellites pour les années 2009 à 2013.
– Pour la région ‘Coteaux’, il était possible de récupérer – par le biais du CESBIO (Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère) – des cartes de la région de 2006 à 2013.
– Pour la région ‘Lleida’, des données issues des déclarations PAC des agriculteurs (Politique Agricole Commune) – semblables aux données RPG françaises (Registre Parcellaire Graphique) mais à l’échelle de la parcelle – étaient disponibles pour les années 2008 à 2013.
Cependant, les cartes du CESBIO pour la région ‘Coteaux’ se sont vite avérées inutilisables. Les erreurs de classification d’une année sur l’autre étaient trop importantes, ce qui aurait fortement affecté le calcul de métriques d’hétérogénéité temporelle. Concernant les données issues des déclarations PAC pour la région ‘Lleida’, un gros travail de cartographie a permis d’aboutir à des cartes d’occupation du sol pour les années 2009 à 2013. Différentes métriques d’hétérogénéité temporelle ont ensuite été construites et calculées pour chacun des paysages échantillonnés. Mais le travail s’est arrêté là: la région étant dominée par des cultures pérennes telles que la vigne, les oliviers ou les amandiers, ainsi que par des monocultures de céréales, la grande majorité des paysages présentaient une hétérogénéité temporelle presque nulle. De plus, le nombre de carabes échantillonnés était très faible, ce qui limitait l’utilisation de ce jeu de données.

Méthodologie – Utilisation des données FarmLand Armorique 2013

Nous avons donc centré nos analyses sur les données de la région ‘Armorique’. A partir d’images satellites SPOT et RapidEye (d’une résolution spatiale de 20 et 5 mètres respectivement) des cartes d’occupation du sol de 2009 à 2013 ont été réalisées avec l’aide de Julien Deniau (Ingénieur d’étude au SAD-Paysage en télédétection, SIG et analyse spatiale). Pour chaque parcelle de blé échantillonnée dans le cadre du projet européen FarmLand (voir chapitre I section 2.2), différentes métriques d’hétérogénéité temporelle ont été construites et calculées à différentes échelles spatiales. Ces métriques seront présentées dans la suite du chapitre. Notre objectif principal était de quantifier et tester la significativité des relations entre ces métriques d’hétérogénéité temporelle et les données biologiques recueillies sur le terrain (structure et composition des communautés de carabes et d’araignées ou potentiel de contrôle biologique mesuré grâce aux cartes à pucerons, voir chapitre I section 3).
La suite du chapitre concerne uniquement les relations entre l’hétérogénéité temporelle et les communautés de carabes. Ces résultats ont été présentés à la conférence jointe British Ecological Society/SFÉ en décembre 2014 à Lille (voir Annexe VI), et ont donné lieu à un article accepté dans la revue Landscape Ecology. Mais les résultats bruts des analyses statistiques concernant l’influence de l’hétérogénéité temporelle sur les communautés d’araignées et le potentiel de contrôle biologique sont disponibles en Annexes V.1 et V.2.

Table of contents :

1. AGRICULTURE ET BIODIVERSITE
1.1. Les effets négatifs et positifs de l’agriculture sur la biodiversité
1.1.1. Les paysages agricoles sont source de biodiversité
1.1.2. Les effets négatifs de l’intensification agricole sur la biodiversité
1.2. La biodiversité des espaces agricoles est source de services écosystémiques
2. LE CONTROLE BIOLOGIQUE DES RAVAGEURS EN GRANDES CULTURES CEREALIERES
2.1. Les ravageurs des céréales et leurs ennemis naturels
2.1.1. Principaux ravageurs des céréales
2.1.2. Auxiliaires spécialistes et auxiliaires généralistes des ravageurs herbivores
2.1.3. Les coléoptères carabiques et les araignées, des auxiliaires généralistes efficaces
2.2. Des facteurs biotiques influencent la prédation des ravageurs par les auxiliaires généralistes
2.2.1. Le taux de prédation est fonction de facteurs propres à chaque individu
2.2.2. Le taux de prédation est fonction de la structure des communautés d’auxiliaires
2.2.3. Le taux de prédation est fonction de la structure des communautés de proies
2.3. Des facteurs environnementaux influencent les communautés d’auxiliaires généralistes, et par
conséquent le contrôle biologique des ravageurs
3. L’HETEROGENEITE DES PAYSAGES AGRICOLES ET SON INFLUENCE SUR LES AUXILIAIRES GENERALISTES ET LE CONTROLE BIOLOGIQUE DES RAVAGEURS
3.1. L’écologie du paysage et le concept d’hétérogénéité
3.2 Effets connus de la surface d’habitats semi-naturels sur les auxiliaires généralistes des cultures et sur le contrôle biologique des ravageurs
3.3. Le rôle de l’hétérogénéité spatiale et temporelle de la mosaïque des cultures
3.3.1. Les surfaces cultivées, une mosaïque d’habitats diversifiés susceptible d’influencer les auxiliaires des cultures et le contrôle biologique des ravageurs
3.3.2. L’hétérogénéité temporelle, une dimension négligée
4. PROBLEMATIQUE GENERALE DE LA THESE ET ORGANISATION DU MANUSCRIT
4.1. Positionnement de ce travail dans le cadre du projet de recherche FarmLand
4.2. Questions et hypothèses de recherche
4.3. Organisation du manuscrit
CHAPITRE I. METHODOLOGIE
1. INTRODUCTION AU CHAPITRE I
2. PRESENTATION DES DIFFERENTS SITES D’ETUDE
2.1. Etude de terrain ‘FarmLand 2013’ : des paysages agricoles sélectionnés dans 7 régions européennes
2.1.1. Présentation des sept régions
2.1.2. 380 parcelles de céréales échantillonnées dans 203 paysages agricoles de 1km²
2.1.3. Présentation des paysages sélectionnés
2.2. Etude de terrain ‘FarmLand 2013’ : Sélection des paysages et des parcelles de céréales
échantillonnées – cas particulier de la région ‘Armorique’
2.2.1. Présentation de la zone d’étude
2.2.2. Sélection de parcelles de céréales dans 27 paysages agricoles de 1km²
2.2.3. Présentation des paysages sélectionnées
2.3. Etude de terrain ‘ZAA 2014’ : Sélection de 21 parcelles de blé sur la Zone Atelier Armorique
2.3.1. Présentation du site atelier de Pleine-Fougères
2.3.2. Méthode de sélection des parcelles de blé
2.3.3. Présentation des parcelles de blé sélectionnées
3. METHODES D’ECHANTILLONNAGE DES DONNEES BIOLOGIQUES
3.1. Echantillonnage et identification des coléoptères carabiques et des araignées
3.1.1. Méthode de piégeage et plan d’échantillonnage
3.1.2. Identification des arthropodes
3.2 Estimation du potentiel de contrôle biologique
4. METHODES STATISTIQUES
4.1. Données disponibles
4.2. Corrélation et régression linéaire
4.3. Random forests
4.4. Analyses multivariées
CHAPITRE II. AVANT-PROPOS : RELATIONS ENTRE LES COMMUNAUTES D’AUXILIAIRES GENERALISTES ET LES
TAUX DE PREDATION DE PUCERONS DANS LES PARCELLES DE CEREALES
PREAMBULE : CONCEPTS DE BASE SUR LES SYSTEMES PROIE-PREDATEUR
INTRODUCTION AU CHAPITRE II : OBJECTIFS ET METHODOLOGIE
RESUME DU CHAPITRE II
1. INTRODUCTION
2. MATERIEL ET METHODES
2.1. Récolte des données
2.2. Analyse des données
2.2.1. Relations entre les communautés de carabes et d’araignées piégées par pièges Barber et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
2.2.2. Relations entre le nombre de pucerons dénombrés dans les parcelles et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
3. RESULTATS
3.1. Description du jeu de données
3.2. Relations entre les communautés d’auxiliaires piégées par pièges Barber et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
3.3. Relations entre le nombre de pucerons dénombrés dans les parcelles et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
4. DISCUSSION
4.1. Relations entre les communautés d’auxiliaires piégées par pièges Barber et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
4.2. Relations entre le nombre de pucerons dénombrés dans les parcelles et les taux de prédation observés sur les cartes à pucerons
5. CONCLUSION
CHAPITRE III. INFLUENCE DE L’HETEROGENEITE SPATIALE DES PAYSAGES AGRICOLES SUR LES AUXILIAIRES GENERALISTES DES CULTURES ET LE CONTROLE BIOLOGIQUE DES RAVAGEURS INTRODUCTION AU CHAPITRE III : OBJECTIFS ET METHODOLOGIE
1. INTRODUCTION
2. MATERIAL AND METHODS
2.1. Study regions and landscape selection within regions
2.2. Characterization of landscape spatial heterogeneity
2.3. Sampling design and data collection
2.4. Statistical analyses
3. RESULTS
4. DISCUSSION
ACKNOWLEDGEMENTS
CHAPITRE IV. VARIABILITE INTRA-ANNUELLE DE L’INFLUENCE DE L’HETEROGENEITE SPATIALE DES PAYSAGES AGRICOLES SUR LES AUXILIAIRES GENERALISTES ET LE CONTROLE BIOLOGIQUE DES RAVAGEURS
INTRODUCTION AU CHAPITRE IV : OBJECTIFS ET METHODOLOGIE
RESUME DU CHAPITRE IV
1. INTRODUCTION
2. MATERIALS AND METHODS
2.2. Sampling protocol
2.3. Landscape descriptors
2.4. Data analysis
2.4.1. Predator assemblages and BCP across the season
2.4.2. The effect of mean field size on predator assemblages and BCP
3. RESULTS
3.1. Predator communities
3.1.1. Description of the assemblages and changes across the season
3.1.2. Effects of mean field size
3.2. Biological control potential
4. DISCUSSION
5. CONCLUSIONS

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