L‟expérience a été conduite sur deux ans afin de tester l‟action de B. retusum sur les espèces voisines à deux âges différents : juvénile (5 mois) et mature (18 mois). B. retusum juvénile se différencie de B. retusum mature par un thalle petit (quelques brins) et une incapacité de se reproduire de manière sexuée. Afin d‟évaluer les interactions biotiques entre espèces, les espèces ont été testées i) en assemblage : un phytomètre accompagné de quatre individus de l‟espèce voisine testée, ii) le phytomètre seul (sans espèce voisine) et iii) les espèces voisines seules (quatre individus sans phytomètre) selon le protocole standard de Gaudet & Keddy 1995.
Le semis du phytomètre (B. retusum) a été effectué en janvier 2008 dans 220 pots (110 sur sol S, 110 sur sol F). 60 pots ont été utilisés la première année pour la première partie de l‟expérience, testant les interactions biotiques avec B. retusum juvénile. Les 160 pots restant ont été utilisés la seconde année pour tester les interactions biotiques avec B. retusum mature (Tableau 9). Le phytomètre a été cultivé au centre du pot en sur-semis. Au stade phénologique d‟apparition de la première feuille, les individus excédentaires ont été enlevés pour conserver un unique individu au centre.
Les espèces voisines ont été semées à la fin de l‟hiver 2008 pour la première partie de l‟expérience et à la fin de l‟hiver 2009 pour la seconde partie. Pour chaque espèce voisine, quatre individus ont été cultivés par pot à un angle de 90° les unes par rapport aux autres par rapport au centre du pot (phytomètre) (Gaudet & Keddy 1995). La culture des espèces voisines a été effectuée en sur-semis de la même manière que pour le phytomètre.
La première année, l‟expérience a visé à tester les interactions biotiques de B. retusum
juvénile avec les espèces voisines selon les deux types de sol (friche vs steppe). L‟expérience étant répliquée six fois, elle a nécessité l‟utilisation de 108 pots (Tableau 9).
Tableau 9 : Détails du dispositif expérimental
Année de
l’expérience Nombre de répliques Espèces testées
Sol testés (friche, steppe) Nombre de pots Nombre total de pots utilisés 2008 6 B. retusum juvénile 2 12 108 B. retusum juvénile + Voisines (4 espèces) 2 48 Voisines (4 espèces) 2 48 2009 8
B. retusum mature coupé 2 16
224
B. retusum mature non coupé 2 16
B. retusum mature coupé +
Voisines (4 espèces)
2 64
B. retusum mature non coupé +
Voisines (4 espèces)
2 64
Voisines (4 espèces) 2 64
La seconde année, l‟expérience a été répliquée huit fois, le dispositif a nécessité l‟utilisation de 224 pots (Tableau 9). Ce dispositif expérimental vise à observer les changements des interactions biotiques entre B. retusum et les différentes espèces voisines en fonction du développement de B. retusum, en fonction du type de sol (friche vs steppe) et en fonction du pâturage de B. retusum. Le pâturage a été simulé en pépinière par une coupe de l‟appareil végétatif de B. retusum. Cette coupe s‟est effectuée au début du mois d‟avril, ce mois correspond à la période de pâturage de la steppe en conditions in-situ. Cette coupe a été réalisée sur la moitié des traitements à 2,5 cm du sol. Le choix de la hauteur se réfère aux conditions in-situ, les brebis mangent rarement en dessous de 2 cm ; les espèces voisines ne sont pas coupées car ces espèces sont à cette période au stade de jeunes plants (hauteurs < 2cm selon la pluviométrie printanière) lorsque les troupeaux parcourent la steppe, et sont donc moins disponibles aux ovins.
Durant ces deux années d‟expérimentation, une veille constante a été apportée pour avoir une homogénéité des conditions entre les différents pots. Les pots ont été déplacés quatre fois et disposés de manière aléatoire afin de limiter les effets des variabilités microclimatiques. L‟installation d‟un système d‟arrosage au goute à goute a permis l‟arrosage réguliers des pots en quantité identique pour chacun des pots. La prédation des plantes par les escargots, limaces et fourmis de la pépinière a été contrôlée par leur ramassage. Les espèces adventices anémochores n‟ont pu se développer dans les pots grâce à un désherbage manuel régulier.
4
Mesures
Quatre traits fonctionnels ont été sélectionnés et mesurés afin d‟évaluer les interactions biotiques et abiotiques sur le phytomètre (B. retusum) et les espèces voisines. Ces traits ont été mesurés au début des étés 2008 et 2009 en moins d‟une semaine. Cette période de mesure correspondant au stade phénologique de fructification des espèces voisines avant leur dégénérescence estivale. Les traits fonctionnels sélectionnés sont : la biomasse aérienne totale, la hauteur maximale des parties végétatives, la surface et la SLA (Specific Leaf Area). Ces traits ont été choisis en raison de leur utilisation lors d‟expériences antérieures (Gaudet & Keddy 1988 ; Rösch et al. 1997 ; Navas & Moreau-Richard 2005), et du fait de leur pertinence comme indicateurs des interactions biotiques par rapport aux objectifs de cette recherche. A partir de ces mesures un indice d‟interaction a été calculé pour chaque espèce testée : le RII (Relative Interaction Intensity). Cet indice permet la comparaison de l‟effet des interactions biotiques par l‟établissement de hiérarchies compétitives (Howard 2001 ; Armas et al. 2004). Le RII se calcule de la façon suivante :
RII = (Performance avec voisins – Performance sans voisin) / (Performance avec voisins + Performance
sans voisin).
Il a été choisi pour ses propriétés mathématiques et statistiques : 1) il est symétrique par rapport à zéro, avec des valeurs absolues identiques pour la compétition et la facilitation (de 0 à +1 facilitation et de 0 à -1 compétition), 2) il est linéaire, et 3) il n'a pas de discontinuités dans sa gamme (Howard 2001 ; Armas et al. 2004).
Des mesures simples, c'est-à-dire à l‟aide d‟un mètre ruban, ont été effectuées sur les individus encore en place. Ces mesures sont la hauteur maximum des parties végétatives (H) et les diamètres de l‟individu. Ces diamètres sont le diamètre le plus grand (D1) et le diamètre passant par le centre et perpendiculaire à celui-ci (D2). La mesure des diamètres (D1 et D2) a permis de calculer la surface (S) de chaque individu selon la formule :
S (cm²)= π × (D1/2) × (D2/2).
Une fois les mesures prises, quatre feuilles de chaque individu de B. retusum et une feuille de chaque individu des espèces voisines ont été prélevées dans chaque pot et immédiatement
scannées afin de calculer la SLA. Le scannage des feuilles a permis de calculer la surface foliaire à l‟aide d‟un traitement d‟image par le logiciel Photoshop©. Les feuilles ont ensuite été séchées à l‟étuve à 50ºC pendant 48 heures (jusqu‟à poids constant) puis pesées. Le poids et la surface foliaire ont ainsi permis de calculer la SLA suivant la formule:
SLA (cm².g-1)= Surface foliaire (cm2)/ Biomasse foliaire (g)
La mesure de la biomasse aérienne totale a nécessité une coupe de l‟appareil végétatif au niveau du collet de tous les individus. Ces individus ont été ensuite stockés séparément dans des sacs papiers pour être séchés à l‟étuve à 50ºC pendant 48 heures puis pesés. La biomasse aérienne totale correspond à cette biomasse mesurée à laquelle nous avons ajouté la biomasse des feuilles récoltées pour la SLA de l‟individu considéré.