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Mots clefs
Agroécologie, stress hydrique et thermique, interaction plantes-pollinisateurs, télé-détection lien écologie des communautés, écologie fonctionnelle, diversité fonctionnelle.
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Description du stage
La diversification des cultures en agroécologie est une voie prometteuse qui s’appuie sur des effets de complémentarité et de sélection et promeuvent un meilleur fonctionnement des agroécosystèmes (Gaba et al., 2015; Tilman et al., 2014). Il s’agit donc d’un outil précieux pour faire face aux enjeux actuels d’instabilité des rendements, de détérioration des sols, et de surutilisation des intrants en agriculture (Campbell et al., 2017; Tilman et al., 2001). Parmi les techniques de diversification, les mélanges d’espèces et les mélanges variétaux permettent un bon maintien de la production moyenne tout en améliorant la qualité du sol et le contrôle des ravageurs et maladies (Barot et al., 2017; Beillouin et al., 2021). De plus, la diversification des cultures est proposée comme un outil permettant d’optimiser la gestion de l’eau (De Boni et al., 2022). Ainsi, la diversification des cultures pourrait également permettre d’accroître la résilience des agroécosystèmes en particulier sur l’approvisionnement en eau (De Boni et al., 2022). Toutefois, cette diversification peut également réduire la teneur en eau du sol et donc l’eau disponible pour la culture d’intérêt (Meyer et al., 2019). Il est alors nécessaire de trouver un bon compromis entre certains services écosystémiques (e.g. la pollinisation) et la diminution de la recharge des eaux souterraines qu’elles provoquent en augmentant l’évapotranspiration des systèmes de culture (Tribouillois et al. 2018). Dans ce contexte, Meyer et al. (2019) ont souligné que l’influence de ces multiples services des cultures associées sur les composantes du bilan hydrique reste peu étudiée.
Le service de pollinisation est étroitement lié à la disponibilité en eau. En effet, le taux de visite des pollinisateurs est influencé par la taille des plantes et l’abondance florale. Or, le manque d’eau a un impact négatif sur ses relations avec les pollinisateurs. Le manque d’eau modifie la composition en nectar, en pollen et influe sur l’efficacité des attractants floraux (Waser et al., 2016). De plus, des températures plus élevées peuvent impacter le développement des structures reproductrices (Zinn et al., 2010) voir même le non-développement des fleurs et la réduction du nombre d’ovules chez Arabidopsis thaliana (Whittle et al., 2009). Enfin un changement de phénologie de la floraison peut entrainer un décalage avec la visite des pollinisateurs (Forrest, 2015).
La diversité des agrosystèmes constitue donc un levier efficace pour concilier problématiques agronomiques et problématiques écologiques (e.g. service écosystémique), vers une agriculture qui utilise moins d’intrants (engrais et pesticides) et qui est plus efficiente dans la gestion de l’eau.
Dans ce contexte, une expérimentation est en cours à l’INRAe de Clermont-Ferrand, sur le site de Crouël. Elle vise à associer une diversité d’espèces pérennes avec une culture de céréales annuels, dans le but d’améliorer le recyclage des nutriments au sein de l’agrosystème, réduire les dégradations du sol et offrir une meilleure adaptation aux conditions climatiques variables ainsi qu’augmenter la résistance aux maladies. Les associations végétales s’effectuent selon un agencement spatial spécifique où des bandes de culture s’intercalent entre des bandes de prairies pérennes. Ce nouveau système de culture est appelé « agroprairies », en référence à l’agroforesterie (Figure 1).
Le dispositif expérimental est constitué de cultures de blé tendre (Triticum aestivum) et de prairies plurispécifiques pérennes, cultivées seules ou en association, pour un total de 116 parcelles expérimentales (Figure 2). Plus précisément, l’essai teste 4 variétés de blé qui se distinguent selon des traits de hauteur vs. rendement et de croissance vs. exploration racinaire, ainsi qu’un mélange des 4 variétés (représentant une diversité intraspécifique). Il teste aussi 4 couverts prairiaux qui se distinguent d’une part selon deux stratégies de croissance (lente avec faible acquisition des nutriments ou rapide avec forte acquisition des nutriments), et d’une autre part selon leur taux de légumineuses.
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Objectifs
Le stage a pour objectif d’étudier l’impact des associations végétales sur la tolérance au stress hydrique et thermique du blé et des espèces prairiales ainsi que sur les communautés de pollinisateurs. Le stage comportera à la fois une dimension terrain et une dimension analyse de données. Premièrement, il s’agira de participer à la récolte de données terrain. Les stress hydrique et thermique seront caractérisés grâce à des mesures physiologiques ; potentiels matriciels de l’eau dans le sol, conductance stomatiques, potentiel hydrique dans les feuilles, caméra thermique. L’exploitation des données multispectrales, issues de passages de drone, permettra également de tester la détectabilité des situations de stress grâce à la télédétection. L’impact sur les communautés de pollinisateurs sera mesuré en réalisant des inventaires entomologique (capture + détermination). Le/la stagiaire sera épaulé.e dans ces tâches par son encadrant et l’équipe scientifique investie sur l’expérimentation. En parallèle, il s’agira de mettre en place des analyses statistiques au fur et à mesure à l’aide des premières données récoltées (automne 2023). La finalité sera de construire des modèles statistiques (ancova, modèles multivariés, analyse de piste, indicateurs de la diversité fonctionnelle …) permettant de caractériser les effets des cultures associées au sein des agroprairies pour le blé et pour les communautés de pollinisateurs, avec comme variable de réponse la performance du blé et la diversité des pollinisateurs selon le niveau de stress hydrique/thermique relevé.
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Planning proposé
Mars – Mai
– Etude bibliographique sur la détection et le suivi des stress hydrique et thermique à partir de données multispectrales ainsi que sur les liens entre stress hydrique et pollinisation.
– Première collecte de pollinisateurs
– Première mesures physiologiques (test de la méthode ?).
– Analyse exploratoire des premières données obtenus lors d’un inventaire ayant eu lieu à l’automne 2023.
Mai – Juin
– Seconde collecte entomologique dans les prairies
– Mesure de l’humidité en surface, température du sol des couverts (caméra thermique), mesure des potentiels matriciel de l’eau dans le sol et du potentiel hydrique dans les feuilles (+ ouverture des stomates ?).
– Construction de modèles statistiques intégrant l’état de la végétation (stress) en lien avec les données abiotiques (températures relevées, mesures de potentiels hydrique) ainsi que l’effet sur les communautés de pollinisateurs.
Juillet – août
– Dernier relevé entomologique pollinisateurs
– Finalisation des analyses statistiques
– Rédaction du rapport de stage
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Profil recherché
Niveau M2/Ingénieur agronome (stage de 6 mois de fin d’études)
Qualité recherchée : compétences en écologie des communautés, autonomie, rigueur dans le travail, curiosité et intérêt pour la littérature scientifique.
Des connaissances en géomatique (QGIS), analyse statistique (R), et entomologiques seraient appréciées.
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Modalités
Durée de 6 mois (Mars – Août 2024).
Pour candidater envoyer un CV et courte lettre de motivation à Lucas Mazal (lucas.mazal@vetagro-sup.fr).
Structure d’accueil
UREP Unité Mixte de Recherche sur l’Ecosystème Prairial (UMR 0874), INRAe de Clermont-Ferrand
Responsable du stage
Lucas Mazal (Enseignant-chercheur, VetAgro-Sup/INRAe, UMR 0874 Ecosystème Prairial, UREP, Clermont-Ferrand) ; lucas.mazal@vetagro-sup.fr
Stage co-encadré par Sébastien FONTAINE (Directeur de Recherche INRAe, UMR 0874 Ecosystème Prairial, UREP, Clermont-Ferrand) ; sebastien.fontaine@inrae.fr
Le stage aura lieu au centre INRAE de Crouël, 5 chemin de Beaulieu, 63000 Clermont-Ferrand.
Stage rémunéré selon la législation en vigueur : 4.05€/heure (env. 590€/mois).
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