Niveau du stage : Master 2 (recherche appliquée en agroécologie)
Durée : 6 mois environ

Structure d’acceuil :
Laboratoire Agronomie et Environnement (UMR LAE) Université de Lorraine (ENSAIA),
+ Unité INRA ASTER-SAD Mirecourt

Contexte scientifique :
La composition et la diversité des communautés végétales ont des effets sur la productivité du peuplement, mais aussi sur les niveaux trophiques supérieurs (herbivores et carnivores) et ainsi, sur un grand nombre de fonctions et services écosystémiques (Hooper et al. 2005, Ecol. Mon.). Dans des écosystèmes semi-naturels, on se demande souvent comment le système réagit si les communautés perdent des espèces (Isbell et al. 2011, Nature). Par contre, les paysages agricoles intensifs sont dominés par des cultures pures (monocultures), surtout pour des raisons de simplicité et de mécanisation. On peut donc se poser la question de savoir si des fonctions et services écosystémiques sont améliorés si on ajoute des espèces. Si les bénéfices agroécologiques des rotations de cultures (diversification temporelle) sont mieux connus, c’est moins le cas pour la diversification instantanée telle que les cultures mixtes ou associées, où plusieurs espèces sont cultivées en même temps (une partie ou la totalité de la période de végétation).
Des prédictions écologiques et des analyses empiriques suggèrent que l’utilisation de cultures associées peut améliorer des services incluant la production végétale (quantité, qualité, variabilité annuelle), la structure et de la fertilité du sol, l’infiltration et la purification d’eau, le stockage de carbone et la régulation naturelle d’adventices, de maladies et de ravageurs) (Iverson et al. 2014, J Appl. Ecol). En cultures mixtes, les dégâts causés par des ravageurs pourraient diminuer grâce à deux mécanismes : (1) La dilution des ressources des ravageurs spécialisés à une culture (bottom-up) et (2) l’augmentation d’auxiliaires prédateurs et parasitoïdes de ravageurs (top-down).

L’objectif
L’objectif du stage sera d’analyser l’effet des différents types de conduite de cultures sur deux services écosystémiques : (A) la production de grain et de fourrage (quantité et qualité) et (B) le contrôle biologique des ravageurs par des auxiliaires des cultures (top-down). Nous nous appuierons sur un grand jeu de données existant (2006 à 2015) concernant les pratiques culturales, les rendements des cultures et des communautés de carabes (arthropodes épigés prédateurs de limaces, œufs d’insectes, graines d’adventices…).

Démarche méthodologique :
Dans un premier temps, l’étudiant réalisera une analyse bibliographique permettant de préciser l’influence des pratiques agricoles, de la diversité du peuplement végétal (cultures et adventices) sur ces deux services, ainsi que sur les éventuelles synergies et/ou antagonismes entre-elle. En parallèle, l’étudiant(e) analysera statistiquement les jeux de données existants afin de répondre aux questions scientifiques suivantes: quelles sont les relations entre la composition et la diversité du peuplement végétal et les pratiques culturales (1) sur la communauté de carabes et (2) sur la productivité (quantité et qualité de rendement) ? (3) quelles sont les relations directes et indirectes entre ces deux services ? En parallèle, le stagiaire aura aussi l’occasion de participer à des travaux de piégeage d’insectes sur la ferme expérimentale et de détermination de carabes et d’autres insectes.

Contexte général de l’étude (Projet ENSEMBLE) :
Depuis 2004, un système laitier herbager et un système de polyculture élevage laitier sont testés sur le dispositif expérimental de l’unité INRA ASTER-Mirecourt, localisés dans la plaine des Vosges. Ils comportent des prairies et des rotations de cultures incluant des cultures pures et mixtes. Ces deux systèmes ont été conçus à partir des potentialités du milieu naturel et visent une durabilité agro-environnementale. Ainsi, ces systèmes sont conduits dans une logique économe et autonome (limiter fortement l’achat d’intrants), et sont certifié « agriculture biologique ». Ces systèmes ont déjà été l’objet de diverses évaluations des performances agronomiques et environnementales. Toutefois, il reste encore tout un ensemble d’analyses à réaliser sur le lien entre les pratiques mises en œuvre et la délivrance de divers services écosystémiques, notamment ceux qui reposent sur la présence d’organismes vivants (cultures, adventices, ravageurs, auxiliaires) susceptibles d’être impactés par ces mêmes pratiques.

Personnes à contacter (encadrants) :
Helmut MEISS, Françoise LASSERRE-JOULIN
[email protected], [email protected]

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