L'hétérogénéité spatiale et temporelle des paysages agricoles influence les auxiliaires généralistes des cultures et le potentiel de contrôle biologique des ravageurs

(1)

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Colette Bertrand

To cite this version:

Colette Bertrand. L’hétérogénéité spatiale et temporelle des paysages agricoles influence les auxiliaires généralistes des cultures et le potentiel de contrôle biologique des ravageurs. Sciences agricoles.

Université de Rennes 1, 2015. Français. �tel-02801524�

(2)

Devant le jury composé de :

Sandrine PETIT et Marc DUFRÊNE (rapporteurs) Yann CLOUGH et Aude BARBOTTIN (examinateurs) Jacques BAUDRY et Françoise BUREL (directeurs de thèse)

L’hétérogénéité spatiale et temporelle des paysages agricoles influence

les auxiliaires généralistes des cultures et le potentiel de contrôle biologique des ravageurs

Soutenance de thèse – Jeudi 10 décembre 2015 – Université de Rennes 1

Colette BERTRAND

Unités INRA SAD-Paysage et CNRS ECOBIO Direction Jacques BAUDRY & Françoise BUREL

(3)

Contexte :

↘ biodiversité dans les paysages agricoles

↘ fonctions écologiques associées (pollinisation, régulation naturelle des ravageurs…)

Ceballos et al. 2015; Tscharntke et al. 2005

(4)

Contexte & Problématique Question 1 Question 2 Synthèse & Perspectives

1 La biodiversité en milieu agricole…

Contexte :

↘ biodiversité dans les paysages agricoles

↘ fonctions écologiques associées (pollinisation, régulation naturelle des ravageurs…)

Rôle important de l’hétérogénéité du paysage alentour

Benton et al. 2003; Tscharntke et al. 2007 (in Stewart et al. CABI); Steffan Dewenter et al. 2002

↗ HETEROGENEITE DU PAYSAGE

(5)

Hétérogénéité SPATIALE

= Hétérogénéité de composition et hétérogénéité de configuration

Composition Proportion et variété des éléments

Configuration

Organisation spatiale des éléments

Fahrig et al. 2011

(6)

2 Qu’est-ce que l’hétérogénéité d’un paysage?

Hétérogénéité SPATIALE

= Hétérogénéité de composition et hétérogénéité de configuration

Composition Proportion et variété des éléments

Configuration

Organisation spatiale des éléments

Parcelles

cultivées

Habitats semi-naturels

% d’habitats semi-naturels (HSN) Nombre d’HSN

Longueur d’interfaces cultures/HSN

Nombre de types de cultures Variété des pratiques agricoles Forme / structure du parcellaire

Fahrig et al. 2011

(7)

Hétérogénéité TEMPORELLE

Hétérogénéité sur le moyen terme

500 mètres

(a) 1952

(b) 2007

üChangements dans la proportion d’HSN üModifications du parcellaire agricole üModifications des systèmes de culture

Tscharntke et al. 2005

(8)

Qu’est-ce que l’hétérogénéité d’un paysage?

3

^b

Hétérogénéité sur le moyen terme

üChangements dans la proportion d’HSN

üModifications du parcellaire agricole üModifications des systèmes de culture

Vasseur et al. 2013

Hétérogénéité inter-annuelle

üSuccessions culturales + pratiques agricoles üChangements dans la proportion des différents types de cultures

üChangements dans l’emplacement des différents types de cultures

Prairies Maïs Céréales

(9)

Hétérogénéité sur le moyen terme

üChangements dans la proportion d’HSN üModifications du parcellaire agricole üModifications des systèmes de culture

Vasseur et al. 2013

Hétérogénéité inter-annuelle

üSuccessions culturales + pratiques agricoles üChangements dans la proportion des différents types de cultures

üChangements dans l’emplacement des différents types de cultures

Hétérogénéité intra-annuelle

Mai

Août

Maïs Blé

üPhénologie des couverts + pratiques associées

üVariabilité saisonnière de la qualité des habitats Maïs Blé

(10)

Que sait-on?

4 Hétérogénéité spatiale

Hétérogénéité temporelle

Souvent évaluée par la surface en habitats semi-naturels

↗ biodiversité et les services écosystémiques associés

Les éléments cultivés sont peu pris en compte

La mosaïque des cultures peut-être très hétérogène Certaines espèces s’y alimentent, s’y reproduisent ou s’y dispersent

Une dimension négligée

Détermine la disponibilité et l’accessibilité dans le temps de ressources cultivées favorables

Fahrig et al. 2011; Pimentel et al. 1992; Thies et al. 2008; Le Féon et al. 2013; Schneider et al. 2015

(11)

Thèse de Violette Le Féon

2007 – 2010 Thèse de Chloé Vasseur

2008 – 2012

Thèse de Rémi Duflot 2010 – 2013 Thèse de Camille Puech

2011 – 2014

Mon projet de thèse 2012 – 2015 Hétérogénéité spatiale

ET/OU Hétérogénéité temporelle

(12)

Prise en compte croissante de l’hétérogénéité des surfaces cultivées

6 PROJET FARMLAND (2012 – 2015)

Composition mosaïque agricole Configuration mosaïque agricole

Biodiversité

Services écosystémiques

Annika Hass

Aliette Baillod

Romain Carrié Laura

Henckel Colette Bertrand

(13)

PROJET FARMLAND (2012 – 2015)

Composition mosaïque agricole Configuration mosaïque agricole

Biodiversité

Services écosystémiques

Annika Hass

Aliette Baillod

Romain Carrié Laura

Henckel àAuxiliaires généralistes épigés àPotentiel de contrôle

biologique des pucerons

(14)

Objectifs et hypothèses de la thèse

8 QUESTION 1

↗ Abondance

↗Richesse spécifique

↗ Potentiel de contrôle biologique

Hétérogénéité spatiale de la mosaïque agricole àEffet de la composition àEffet de la configuration

(15)

QUESTION 1

↗ Abondance

↗Richesse spécifique

↗ Potentiel de contrôle biologique

Hétérogénéité spatiale de la mosaïque agricole àEffet de la composition àEffet de la configuration

QUESTION 2

Hétérogénéité temporelle de la mosaïque des

cultures

àHétérogénéité interannuelle

↗ Abondance des espèces communément rencontrées en milieu agricole

↘ Richesse et/ou Equitabilité des communautés

(16)

Question 1 Question 2 Synthèse & Perspectives

9

Contexte & Problématique

QUESTION 1 : Influence de l’hétérogénéité spatiale de la mosaïque agricole 1

QUESTION 2 : Influence de l’hétérogénéité temporelle de la mosaïque agricole 2

SYNTHESE DES RESULTATS ET PERSPECTIVES 3

v

Protocole d’étude

Sites d’étude

Caractérisation de l’hétérogénéité spatiale Echantillonnage des données biologiques v

Résultats et discussion

v

Protocole d’étude

Sites d’étude

Caractérisation de l’hétérogénéité temporelle Echantillonnage des données biologiques v

Résultats et discussion

(17)

1 ?

(18)

Contexte & Problématique Q1 –Mat & Meth Question 2 Synthèse & Perspectives

11 2 études de terrain complémentaires

Projet européen FarmLand Site atelier Pleine-Fougères

3 régions agricoles européennes ZAAr / Nord Ille-et-vilaine

(19)

2 études de terrain complémentaires

Projet européen FarmLand Site atelier Pleine-Fougères

3 régions agricoles européennes ZAAr / Nord Ille-et-vilaine 147 parcelles de céréales

dans 79 paysages carrés de 1km de côté

21 parcelles de céréales

dans 21 paysages de 500m de rayon

(20)

Contexte & Problématique Question 2 Synthèse & Perspectives

13 2 études de terrain complémentaires

Projet européen FarmLand Site atelier Pleine-Fougères

Hétérogénéité spatiale : Hétérogénéité spatiale :

3 régions agricoles européennes ZAAr / Nord Ille-et-vilaine 147 parcelles de céréales

dans 79 paysages carrés de 1km de côté

21 parcelles de céréales

dans 21 paysages de 500m de rayon

Q1 –Mat & Meth

Composition de la mosaïque des cultures : Diversité des cultures

Indice de diversité de Shannon

Configuration de la mosaïque des cultures : Taille moyenne des parcelles agricoles (ha)

Céréales Maïs Prairies Colza Autres cultures

(21)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

-1.0-0.50.00.51.0

Dim 1 (33.84%)

Dim 2 (27.19%)

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies P_SemiNat P_Prairies

P_Agri

P_cereales T_Parcellaire

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

Div_cultures

P_Agri

P_cereales

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

-1.0-0.50.00.51.0

Dim 1 (54.42%)

Dim 2 (17.86%)

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

T_Parcellaire

Lg_Haies P_prairies

P_SemiNat

P_Agri Div_cultures

P_cereales

2 études de terrain complémentaires

Projet européen FarmLand Site atelier Pleine-Fougères

Hétérogénéité spatiale : Hétérogénéité spatiale :

Ex. Région Armorique

Diversité des cultures

Taille du parcellaire

(22)

15 2 études de terrain complémentaires

Projet européen FarmLand Site atelier Pleine-Fougères

Hétérogénéité spatiale :

Diversité des cultures (Shannon) Taille moyenne parcellaire

Hétérogénéité spatiale :

Taille moyenne parcellaire

2 * 4 jours d’inventaires en mai et juin 2013

7 * 15 jours d’inventaires de mi-mars à fin juin 2014

(23)

Echantillonnage des données biologiques Piégeage des carabes et des

araignées par pots Barber

Mesure du potentiel de prédation par cartes à pucerons

à Abondance

à Richesse spécifique à Composition

à Taux de prédation (%)

En place dans les parcelles pendant 24 heures

(24)

17 Analyses statistiques

Variables paysagères Hétérogénéité spatiale

Abondance dans les parcelles de céréales **

Richesse spécifique dans les parcelles de céréales

Taux de prédation de pucerons dans les parcelles de céréales

Composition des assemblages d’auxiliaires

Corrélations / Régressions linéaires (GLMM)

Diversité des cultures (Shannon) Taille moyenne parcellaire

Analyses multivariées (PCA / RDA)

** Exemple de modèle :

Abondance_carabes ~ Diversité_cultures + Taille_parcellaire + (1|Région/Paysage)

(25)

Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages d’araignées

˃

Petit parcellaire Grand parcellaire

0 20 40 60 80 100

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Abondance

Taille moyenne parcellaire (ha)

5 10 15 20 25

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Richesse spécifique

(26)

Contexte & Problématique Q1 –Résultats/Discussion Question 2 Synthèse & Perspectives

18 Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages d’araignées

˃

Grand parcellaire

0 20 40 60 80 100

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Abondance

5 10 15 20 25

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Richesse spécifique

Hypothèse :

↘ les distances et ↗ interfaces entre différents types d’habitats

(notamment semi-naturels – cultivés)

Pour les arthropodes qui hivernent dans les habitats semi-naturels = facilite au printemps la colonisation et la pénétration des auxiliaires dans les cultures

Öberg et al. 2008 Schmidt & Tscharntke 2005

Petit parcellaire

(27)

Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages d’araignées

=

(28)

Contexte & Problématique Q1 –Résultats/Discussion Question 2 Synthèse & Perspectives

19 Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages d’araignées

=

Öberg et al. 2008 Schmidt & Tscharntke 2005

Hypothèse (disparition de l’effet) : Dilution / Processus de dispersion

Reproduction / processus influencé par des facteurs locaux

(29)

Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages de carabes

˃

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

Abondance

Ex. de la région Göttingen :

(30)

21 Influence de l’hétérogénéité spatiale sur les assemblages de carabes

Q1 –Résultats/Discussion

REPRODUCTEURS DE PRINTEMPS

Hivernent au stade adulte dans les habitats

non cultivés

REPRODUCTEURS D’AUTOMNE

La plupart hivernent au stade larvaire dans les

parcelles agricoles

Influence de la configuration de la mosaïque agricole

Influence de la composition de la mosaïque agricole

↗ Abondances ↗ Abondances

Purtauf et al 2005; Vasseur et al. 2013; Burel et al. 2013

(31)

Influence de l’hétérogénéité spatiale sur le potentiel de contrôle biologique

˃

(32)

22 Influence de l’hétérogénéité spatiale sur le potentiel de contrôle biologique

˃

Östman 2004

Hypothèse :

A mettre en relation avec l’influence de l’hétérogénéité spatiale de la mosaïque

agricole sur les abondances totales de carabes

(33)

2 ?

(34)

Contexte & Problématique Question 1 Q2 –Mat & Meth Synthèse & Perspectives

24 Site d’étude

Parcelles de céréales sélectionnées en région Armorique dans le cadre du projet FarmLand à

40 parcelles de céréales échantillonnées

Bertrand et al. (in press)

(35)

Site d’étude

Parcelles de céréales sélectionnées en région Armorique dans le cadre du projet FarmLand à

40 parcelles de céréales échantillonnées

Caractérisation de l’hétérogénéité temporelle de la mosaïque agricole

àPour chaque parcelle de céréales / Dans un rayon de 500m autour des points d’échantillonnage

à Hétérogénéité au cours des 5 années précédant l’échantillonnage (à partir d’images satellites)

500m

Changements de la diversité des cultures

(2009-2013)

Fréquence de changement de type de couvert

(2009-2013)

(36)

25

^{Q2 –}Mat & Meth

Changements de la diversité des cultures (2009-2013)

2009 ShDI =

1.04

Moyenne (ShDI)

= 0.84

Ecart-Type (ShDI)

= 0.16 2010

ShDI = 1.02

2011 ShDI =

0.64

2012 ShDI =

0.78

2013 ShDI =

0.70

(37)

Fréquence de changement de type de couvert (2009-2013) 2009

ShDI = 1.04

Moyenne (ShDI)

= 0.84

Ecart-Type (ShDI)

= 0.16 2010

ShDI = 1.02

2011 ShDI =

0.64

2012 ShDI =

0.78

2013 ShDI =

0.70

Eléments non-agricoles

0 changements de type de culture entre 2009 et 2013

2 changements de type de culture entre 2009 et 2013 3 changements de type de culture entre 2009 et 2013 4 changements de type de culture entre 2009 et 2013

Paysage A

Ratio changement de 0.23

Paysage B

Ratio changement de 0.77

1 changements de type de culture entre 2009 et 2013

Ratio de 1:

4 changements successifs de

types de couvert sur

toutes les parcelles

(38)

Contexte & Problématique Synthèse & Perspectives

26 Echantillonnage des données biologiques en Mai et juin 2013

Piégeage des carabes par pots Barber à Abondance

à Richesse spécifique à Composition

Q2 –Mat & Meth Question 1

(39)

Echantillonnage des données biologiques en Mai et juin 2013

Piégeage des carabes par pots Barber à Abondance

à Richesse spécifique à Composition

Analyses statistiques

Régressions linéaires (GLMM)

Analyses multivariées (PCA / RDA)

Variables paysagères Hétérogénéité temporelle

Abondance dans les parcelles de céréales **

Richesse spécifique dans les parcelles de céréales

Composition des assemblages de carabes

Changements diversité cultures

Fréquence Changement type couvert

(40)

27 Influence de l’hétérogénéité temporelle sur les assemblages de carabes

Changements - Diversité des cultures

au cours des cinq dernières années

Abondance Equitabilité des assemblages

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Equitabilité_Pielou

Changements – Diversité cultures

0,5 1 1,5 2 2,5

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Log (Abondances)

Changements – Diversité cultures

(41)

Influence de l’hétérogénéité temporelle sur les assemblages de carabes

Poecilus cupreus Pterostichus melanarius

↗ Changements – Diversité cultures

(42)

29 Influence de l’hétérogénéité temporelle sur les assemblages de carabes

Turin and Den Boer 1988 ; Jonsen and Fahrig 1997 ; Luff 1987

↗ variations des proportions des céréales, du maïs et de la

prairie

(43)

Influence de l’hétérogénéité temporelle sur les assemblages de carabes

Turin and Den Boer 1988 ; Jonsen and Fahrig 1997 ; Luff 1987

Favorise :

Espèces “Généralistes”

Susceptibles de s’adapter à différents types de cultures

(44)

Contexte & Problématique Question 1 Question 2 Synthèse & Perspectives

31 3 SYNTHÈSE ET PERSPECTIVES

(45)

1. La mosaïque agricole joue un rôle important pour les auxiliaires des cultures

Complémentation spatiale et/ou temporelle entre différents types de cultures

Q1. HETEROGENEITE SPATIALE / COMPOSITION

Vasseur et al. 2013; Burel et al. 2013

à La diversité des cultures favorise l’abondance de certaines espèces de carabes (reproducteurs d’automne)

(46)

32 1. La mosaïque agricole joue un rôle important pour les auxiliaires des cultures

Complémentation spatiale et/ou temporelle entre différents types de cultures

Q1. HETEROGENEITE SPATIALE / COMPOSITION

à La diversité des cultures favorise l’abondance de certaines espèces de carabes (reproducteurs d’automne)

Q2. HETEROGENEITE TEMPORELLE / INTER-ANNUELLE

Espèces généralistes

non inféodées à un type de culture en particulier à Les changements de diversité des cultures sur les cinq dernières années favorisent certaines espèces de carabes communément rencontrées dans les parcelles agricoles

Turin and Den Boer 1988 ; Luff 1987

(47)

PERSPECTIVE 1.

ALLER PLUS LOIN DANS LA CARACTERISATION DE L’HETEROGENEITE TEMPORELLE Prise en compte de l’hétérogénéité engendrée par les pratiques agricoles

Maïs

Exemple de la métrique : Fréquence de changement de type de couvert

Maïs

Destruction du couvert + travail du sol + semis

Année n Année n+1

Prairie

permanente

Prairie

permanente

Couvert stable / Ø travail du sol / Ø semis

Année n Année n+1

=

(48)

33

PERSPECTIVE 1.

ALLER PLUS LOIN DANS LA CARACTERISATION DE L’HETEROGENEITE TEMPORELLE Prise en compte de l’hétérogénéité engendrée par les pratiques agricoles

Maïs

Exemple de la métrique : Fréquence de changement de type de couvert

Maïs

Destruction du couvert + travail du sol + semis

Année n Année n+1

Prairie

permanente

Prairie

permanente

Couvert stable / Ø travail du sol / Ø semis

Année n Année n+1

=

0 travail du sol 2 travail du sol 3 travail du sol 4 travail du sol 1 travail du sol

5 travail du sol

Augmentation de la fréquence de travail du sol sur cinq ans

Puech 2014

(49)

2. La configuration du parcellaire agricole : une composante importante

↗ BIODIVERSITE + SERVICES

↘ Taille du parcellaire

↗ Intrication entre différents types d’habitats

Fahrig et al 2015

↗ zones d'interfaces entre différents types d’habitats

↗ accessibilité des ressources et complémentation entre types d'habitats

↗ colonisation et pénétration des auxiliaires dans les différents habitats

(50)

34 2. La configuration du parcellaire agricole : une composante importante

↗ BIODIVERSITE + SERVICES

↘ Taille du parcellaire

↗ Intrication entre différents types d’habitats

Site atelier PF

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Longueur réseau haies (m)

Taille du parcellaire (ha)

MAIS DANS LES PAYSAGES ETUDIES…

Variable très corrélée à la densité de bordures de champs non cultivées (haies / bandes herbeuses)

↗ zones d'interfaces entre différents types d’habitats

↗ accessibilité des ressources et complémentation entre types d'habitats

↗ colonisation et pénétration des auxiliaires dans les différents habitats

(51)

PERSPECTIVE 2a.

Tester l’effet de la forme et de la taille du parcellaire indépendamment de la densité en bordures de champ non cultivées

à Approche expérimentale nécessaire (cf. fermes expérimentales)

(52)

35

PERSPECTIVE 2b.

Quelle métrique pour caractériser l’organisation spatiale des différents types de cultures?

Paysage A. Paysage B.

PERSPECTIVE 2a.

(53)

PERSPECTIVE 2b.

Quelle métrique pour caractériser l’organisation spatiale des différents types de cultures?

Paysage A. Paysage B.

PERSPECTIVE 2a.

Quelles autres métriques possibles?

àNombre de patchs d’un même type de culture

àMoyenne et/ou écart-type de la taille des patchs d’un même type de cultures

(54)

36 3. Temporalité des relations entre paysage et biodiversité

L'influence l’hétérogénéité de la mosaïque agricole sur les communautés d'arthropodes est variable dans le temps

Comment expliquer la variabilité saisonnière de la réponse au paysage?

àLes ressources offertes par le paysage peuvent évoluer au cours d'une année à Les exigences écologiques des espèces peuvent évoluer au cours d'une année à Les communautés d'arthropodes peuvent être sujettes à des variations de composition

Wissinger 1997; Öberg et al. 2008; Schmidt & Tscharntke 2005; Maisonhaute et al. 2015

(55)

4. L’influence de l’hétérogénéité varie en fonction des groupes d’espèces étudiés

REPRODUCTEURS DE PRINTEMPS

REPRODUCTEURS D’AUTOMNE versus

à Limite de l’approche « abondance et richesse spécifique de l’ensemble de la communauté »

Les résultats observés reflètent les réponses de quelques espèces dominantes, et sont peu représentatifs de la réponse de l’ensemble des espèces de la communauté

PERSPECTIVE 3.

PRISE EN COMPTE DES TRAITS D’HISTOIRE DE VIE DES ESPECES QUI CONSTITUENT LES ASSEMBLAGES

àTravail de thèse de Aliette Baillod en cours / projet FarmLand (2012 – 2016) Ex. réponse des carabes à l’hétérogénéité spatiale des paysages :

Winqvist et al. 2004

(56)

38 Conclusions concernant la protection intégrée des cultures et l'aménagement des paysages agricoles

Habitats semi-naturels Mosaïque des cultures

Prairies permanentes; Bois;

Bordures de champ non cultivées, Haies

Diversité des cultures Successions culturales Forme et taille du parcellaire agricole

2 leviers d’action possibles

(57)

2 leviers d’action possibles

Conclusions concernant la protection intégrée des cultures et l'aménagement des paysages agricoles

Habitats semi-naturels Mosaïque des cultures

Prairies permanentes; Bois;

Bordures de champ non cultivées, Haies

Diversité des cultures Successions culturales Forme et taille du parcellaire agricole

↗ Prise en compte dans la PAC à l’échelle de l’exploitation

Aides découplées = Paiements verts (diversité des assolements, certaines cultures intégrées dans les SIE) / 2^ndpilier = MAEC de diversification des rotations et des assolements

Prise en compte à l’échelle des unités paysagères qui font sens pour les auxiliaires?

àFavoriser les dispositifs de gestion collective / GIEE

(58)

Soutenance de thèse – Jeudi 10 décembre 2015 – Université de Rennes 1

Colette BERTRAND

Unités INRA SAD-Paysage et CNRS ECOBIO Direction Jacques BAUDRY & Françoise BUREL

(59)

Projet européen FarmLand Zone Atelier Armorique

(60)

Métriques d’hétérogénéité temporelle : Changements dans la composition des cultures

(61)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

-1.0-0.50.00.51.0

Dim 1 (44.09%)

Dim 2 (21.65%)

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_SemiNat P_Prairies P_Agri

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_cereales

Armorique

Coteaux Gottingen

Armorique Coteaux Gottingen

(62)

Différences entre régions / Composition des assemblages de carabes

10 espèces les plus abondantes

Coteaux Armorique Göttingen

Anchomenus dorsalis Poecilus cupreus Anchomenus dorsalis Carabus auratus Metallina lampros Pterostichus melanarius Brachinuscrepitans Pterostichus melanarius Metallina lampros

Poecilus cupreus Anchomenus dorsalis Amara ovata

Carabus cancellatus Trechus quadristriatus Pseudoophonus rufipes Chlaeniuschrysocephalus Loricera pilicornis Poecilus cupreus

Pterostichus madidus

Bembidion

quadrimaculatum Harpalus affinis Harpalus dimidiatus Pseudoophonus rufipes Loricera pilicornis Harpalus distinguendus Phyla obtusa Trechus quadristriatus

Trechus quadristriatus Metallina properans Amara similata

Common species

Species / genus more common in the south ?

Species more common in the north ?

(63)

(64)

Différences entre régions FarmLand / pratiques agricoles (analyse correspondance multiples)

Attention! Beaucoup de valeurs manquantes…

qui sont intégrées dans les analyses comme une modalité à part entière…

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00.20.40.60.81.0

Dim 1 (4.77%)

Dim 2 (3.75%)

CropDateH

Tilling Nb_tilling

MachineryNB

NCFertilizers

CFertilizers SoilLimed

Pesticides Herbicide

Fungicide

Insecticide SeedsCoated

Yield

LastCrop CropDateS

-1 0 1 2

-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5

MCA factor map

Dim 1 (4.77%)

Dim 2 (3.75%)

A12_1 A12_2

A129_4 A153_1

A153_2

A185_1 A2_2

A2_4

A21_1 A21_2 A37_1

A37_2 A4_1

A52_1A5_1 A62_1

A62_2

A64_1

A64_2 A68_1

A7_1 A7_2

A87_1 A87_2 A93_1 A95_1 A95_2 C1_1

C1_3C1_4 C10_2C10_3 C11_1 C11_2

C12_1C12_3C13_1

C13_2 C14_2

C14_3 C15_1

C15_2 C16_1 C16_3

C16_4C17_1 C17_2 C18_1 C18_3

C19_1

C19_3 C2_1

C2_2

C20_2 C20_3 C3_1

C3_3

C4_1 C4_2 C5_1 C4_3 C5_2

C6_1 C6_2 C8_1 C7_3

C8_2 C9_1

G139_1 G139_2

G201_1G201_2 G21_1 G21_2

G23_2 G26_1

G260_2

G303_1

G329_1G329_2

G356_1 G356_2 G376_1

G376_2 G404_1

G404_2

G42_2 G46_1

G46_2 G48_1 G496_1

G496_2 G502_1 G526_1

G526_2 G53_1

G53_2 G56_1

G56_2 G7_2

G89_1 G89_2 G92_1 G93_1

G93_2

MAIS…

RENDEMENT DATE RECOLTE

Données manquantes…

(65)

R² = 0,745

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

SHDI 500m radius

SHDI 1km*1km

Diversité des cultures

Pour la région Armorique :

R² = 0,788

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Meanfieldsize (ha) 500m radius

Mean Field size (ha) 1km*1km

Taille moyenne du parcellaire

(66)

Relations paysage et turn-over espèces / Indice de Bray-Curtis

R² = 0,386

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

1-Indice_Sorensen

Taille parcellaire (ha)

Indice Sorensen

R² = 0,003

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Indice_Bray

Taille parcellaire (ha)

Indice Bray-Curtis

Influence de la compléxité du paysage sur les changements dans la nature des espèces (turn- over des espèces rares plus important)

Mais pas d’influence sur les variations d’abondance relative des espèces

(cf. pas d’influence du paysage sur la composition des assemblages pour chaque session d’échantillonnage)

(67)

Cf. Travail de thèse de Camille Puech :

Difficile de cartographier certaines pratiques sans rencontrer les agriculteurs sur le terrain (ou entretiens téléphoniques) = limite l’étendue spatiale pouvant être considérée

àDifficulté d’obtenir les coordonnées de l’ensemble des agriculteurs

àDifficulté d’obtenir des réponses de la part de l’ensemble des agriculteurs contactés / Proportion de données manquantes dans les jeux de données importante

àTemps consacré pour les enquêtes (surtout si informations détaillées à l’échelle de la parcelle) D’un point de vue temporel = remonter dans le temps

Multiplie la difficulté d’obtenir les informations / erreurs / données manquantes

Autre solution = Télédetection (mais verrous méthodologiques autres) En se basant sur des variations de rugosité / biomasse / couleur

Ex. pratiques = Travail du sol / Dates de semis et récolte / Fauche / Rendements / Fertilisation Mais difficile pour d’autres pratiques (ex. pesticides)

(68)

Variables / Hétérogénéité spatiale FarmLand (région Armorique)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

-1.0-0.50.00.51.0

Variables factor map (PCA)

Dim 1 (33.84%)

Dim 2 (27.19%)

T_Parcellaire

Div_cultures

Lg_Haies

P_SemiNat P_Prairies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

Div_cultures

Lg_Haies

P_Agri

P_cereales

-6 -4 -2 0 2

-4-202

Individuals factor map (PCA)

Dim 1 (33.84%)

Dim 2 (27.19%)

A100

A103 A118

A12

A140 A153

A181

A185 A2

A21

A23

A37 A4

A47

A5 A52

A58

A6 A60

A62 A64 A68

A7 A82

A87

A93

A95

Dim.1

correlation p.value Div_cultures 0.8819735 1.205e-09 P_cereales 0.6879210 7.326e-05 T_Parcellaire -0.4033395 3.696e-02 P_Prairies -0.9397911 3.683e-13

Dim.2

correlation p.value T_Parcellaire 0.7146893 2.812e-05 P_Agri 0.7115598 3.162e-05 P_cereales 0.5725684 1.802e-03 P_SemiNat -0.5104830 6.515e-03 Lg_Haies -0.5144021 6.049e-03

Dim.3

correlation p.value Lg_Haies 0.7600871 4.232e-06 P_Agri 0.5728158 1.792e-03 T_Parcellaire -0.4577460 1.636e-02 P_SemiNat -0.5978118 9.910e-04

(69)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

-1.0-0.50.00.51.0

Dim 1 (38.81%)

Dim 2 (19.34%)

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

RCS CD5y dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

CD5y RCS

dCD

dCC

CD MF

PSN

PW

PM PG

PO

PW5y

PM5y PG5y

PO5y

dPG dPW

dPM

dPO

Dim.1

correlation p.value

CD5y 0.9176862 0.000000e+00 PW5y 0.8873412 2.420286e-14 RCS 0.7845067 2.099579e-09 PO5y 0.7702940 6.173214e-09 PW 0.7372608 5.771312e-08 CD 0.7155221 2.114458e-07 dPO 0.7107557 2.766910e-07 PG -0.8815277 5.960894e-14 PG5y -0.9308462 3.344810e-18

Dim.2

correlation p.value dCD 0.8416334 1.028422e-11 dPM 0.8055667 3.628207e-10 dPG 0.6470449 6.431774e-06 dCC 0.6458003 6.790268e-06 dPW 0.6370683 9.868267e-06

(70)

PCoA / CAP données FarmLand

Utilisation du package R Vegan

fonctions vegdist avec méthode « bray » à matrice de distance x_dist puis fonction capscale avec x_dist~MF + Shannon + Condition(Region)

-4 -2 0 2 4

-4-2024

CAP1

CAP2

MF

Shannon -101

Partitioning of squared Bray distance:

Inertia Proportion Total 49.242 1.00000 Conditioned 12.529 0.25444 Constrained 1.167 0.02371 Unconstrained 35.545 0.72185

Importance of components:

CAP1 CAP2 Eigenvalue 0.70 0.47 P_Explained 0.019 0.013

0.015 avec RDA

(71)

Utilisation du package R Vegan

fonctions vegdist avec méthode « bray » à matrice de distance x_dist puis fonction capscale avec x_dist~MF + Shannon + Condition(Region)

-4 -2 0 2 4

-2024

CAP1

CAP2

MF

Shannon

-101

Partitioning of squared Bray distance:

Inertia Proportion Total 49.0775 1.00000 Conditioned 12.5246 0.25520 Constrained 0.5635 0.01148 Unconstrained 35.9894 0.73332

Importance of components:

CAP1 CAP2 Eigenvalue 0.35358 0.20992 Proportion Explained 0.00967 0.00574

(72)