Mechanisms of pest control in mixed fruit-tree-vegetable plots
Les mécanismes de la régulation des ravageurs des légumes en verger-maraîcher
Résumé
Mixed fruit-tree-vegetable plots are diversified, agroforestery plot associating fruit trees and vegetables. In this type of cropping systems, the whole available 3D space is used to produce food based on vegetables at the ground level and on fruits at several heights. Mixed fruit-tree-vegetable plots are thus a possible response to the limited available space for agricultural areas.Moreover, conservation biological control, i.e. control of pests by their naturally occurring predators, is frequently increased in diversified plots although results seem to be context-dependent. The objective of this PhD thesis is to understand the mechanisms governing conservation biological control of vegetable pests in mixed fruit-tree-vegetable plots. As mixed fruit-tree-vegetable plots are diverse and their structure can be complex, we chose to base our study on the comparison of these mechanisms in experimental plots. Two plots mimic a simplified mixed fruit-tree-vegetable orchard associating apple trees and cabbages, and two control plots are vegetable monocultures. All plots were pesticide-free and the experiment was carried out during one growing season. First of all, we compared abundances of the cabbage pests and their predators, between fruit-tree-vegetable plots and vegetable monocultures. Combining pest and predator monitoring, an exclusion experiment and a model of pest population dynamics, we compared the predation rate, the survival rate and the immigration rate of the pests between the two plot types. Then, we focused on the predation function and on the ground predator community. We investigated if the fruit-tree-vegetable plots fostered the emergence of an efficient predator community, i.e. a community with 1) high abundances, 2) high complementarity, 3) low intraguild predation and 4) including key-stone species or functional groups that were high consumers of pests. According to our results, most of the vegetable pests, i.e. Myzus persicae, caterpillars, and white flies, but not the cabbage grey aphid Brevicoryne brassicae, were more abundant in mixed fruit-tree-vegetable plots . The pest survival rate was higher in mixed fruit-tree-vegetable plots and immigration was lower for one pest. Differences in predation rates between mixed fruit-tree-vegetable plots were pest dependant. For Myzus persicae and the caterpillars, predation rate was higher in monocultures whereas for Brevicoryne brassicae, it was higher in mixed fruit-tree-vegetable plots. Concerning the predator community, we found that, 20% of predator species were less abundant in mixed fruit-tree-vegetable plots. The species richness, the Shannon diversity, the equitability were also lower. The wolf spider Pardosa proxima was the only species with a positive impact on predation rate and only in mixed fruit-tree-vegetable plots. Lower predation rate of Myzus persicae and caterpillars in mixed plots were thus possibly explained by the fact that the predator community was less rich and thus less efficient. Predation in mixed fruit-tree-vegetable plots may thus be mainly due to just few species that are high pest consumers, which would have a greater impact on aggregated pests such as Brevicoryne brassicae. This PhD thesis results provides a first hint of mechanisms ruling pest control in a simplified mixed fruit-tree-vegetable plot and for one culture season, which can serve as a basis to plot design optimising pest control.
Le verger-maraîcher est un type de parcelle diversifiée, agroforestière, associant des arbres fruitiers et des légumes. Dans ces parcelles, tout l’espace 3D disponible est utilisé pour la production de nourriture avec au sol des légumes et à différentes hauteurs des fruits. Les vergers-maraîchers sont en cela une réponse à la limitation de l’extension des surfaces agricoles. De plus, les parcelles diversifiées favorisent dans la plupart des cas la régulation des ravageurs par leurs prédateurs naturels mais les résultats semblent dépendre du contexte. L’objectif de cette thèse est de comprendre les mécanismes régissant la régulation des ravageurs des légumes dans les vergers-maraîchers. Les vergers-maraîchers étant complexes et multiples, nous avons choisi de baser notre étude sur la comparaison de ces mécanismes dans des parcelles expérimentales mimant un verger-maraîcher simplifié (associant pommiers et choux) et des parcelles maraîchères en monoculture, sans utilisation de pesticide, sur une saison de culture. Nous avons tout d’abord comparé les abondances des ravageurs du chou et de leurs prédateurs, entre parcelles témoins et parcelles en verger-maraîcher. En associant expérimentation de cages à exclusion et modèle de dynamique de populations, nous avons comparé entre les deux types de parcelles, le taux de prédation, de survie et d’immigration des ravageurs. Nous nous sommes ensuite focalisés sur la fonction de prédation et sur la communauté de prédateurs du sol. Nous avons déterminé si le verger-maraîcher favorisait l’émergence d’une communauté de prédateurs efficace dans la fonction de prédation c’est-à-dire avec : 1) des abondances plus élevées, 2) une forte complémentarité, 3) une prédation intraguilde limitée, et 4) présentant des espèces et des groupes fonctionnels clés de voûte dont les individus sont fortement consommateurs de ravageurs.D’après nos résultats, le verger-maraîcher favoriserait la plupart des ravageurs des légumes (Myzus persicae, les chenilles et les aleurodes) sauf le puceron du chou Brevicoryne brassicae, qui présentait une abondance plus faible. La survie de certains ravageurs est plus élevée en verger-maraîcher et l’immigration plus faible pour un ravageur. Les différences de prédation entre verger-maraîcher et témoin dépendent quant à elles du ravageur considéré. Pour Myzus persicae et les chenilles, la prédation était plus élevée en témoin et pour Brevicoryne brassicae, elle était plus élevée en verger-maraîcher. En parallèle, 20% des espèces prédatrices étaient moins abondantes en verger-maraîchers qu’en parcelles témoins et la richesse spécifique, la diversité de Shannon et l’équitabilité y étaient également plus faibles. L’araignée-loup Pardosa proxima s’est révélée être la seule espèce ayant un impact positif sur le taux de prédation et uniquement en verger-maraîcher. Les plus faibles taux de prédation de Myzus persicae et des chenilles en verger-maraîcher seraient expliqués par le fait que la communauté de prédateurs y serait moins riche et donc moins efficace. Le verger-maraîcher favoriserait une prédation due à quelques espèces fortement consommatrices de ravageurs dont l’impact serait plus fort sur les ravageurs plus regroupés comme Brevicoryne brassicae. Les résultats de cette thèse donnent une image des relations entre les mécanismes régissant la régulation des ravageurs dans un verger-maraîcher simplifié et pour une saison de culture, qui peut servir de base pour développer des aménagements optimisant le service de régulation des ravageurs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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