L' évaluation des caractéristiques agronomiques d'espèces prairiales par leurs traits de vie comme étape préalable au diagnostic des communautés à flore complexe

The evaluation of the agronomic characteristics of native species by their leaf life traits as preliminary in the management of communities with complex flora

• Auteur / Autrice : Raouda Al Haj Khaled
• Direction : Michel Duru
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Croissance

Phénologie

Diagnostic foliaire

Dicotylédones

Graminées

Plantes des prairies

Résumé

Le conseil technique pour la gestion des prairies semi naturelles se heurte depuis longtemps à la difficulté de mise en œuvre des méthodes de diagnostic génériques basées sur l'étude floristique de la végétation. Très consommatrices en temps, nécessitant une bonne connaissance en botanique et difficilement généralisables, ces méthodes sont de fait peu appliquées par les conseillers agricoles. Une méthode alternative, basée sur l'identification de groupes fonctionnels d'espèces présentes dans la prairie, permet une lecture différente de la végétation sans faire appel à une reconnaissance botanique exhaustive. Les groupes fonctionnels constitués sont qualifiés de réponse ou d'effet selon qu'ils sont établis en fonction de la réponse des espèces aux variations de facteurs du milieu ou de leur effet sur le fonctionnement de l'écosystème prairial. Des traits foliaires tels que la surface spécifique foliaire (SSF), la teneur en matière sèche (TMS), et la durée de vie des feuilles (DVF) ont été proposés pour classer les espèces selon leur stratégie de croissance, notamment en fonction de la disponibilité en éléments minéraux. Cependant, leur relation avec les caractéristiques agronomiques définissant la valeur d'usage des communautés n'a pas été étudiée. L'application d'une telle démarche aux végétations complexes nécessite en préalable une étude approfondie au niveau des espèces. L'objectif de ce travail est d'évaluer la pertinence des traits (particulièrement les traits foliaires) pour classer les espèces selon leur stade de développement phénologique, leur valeur nutritive et leur croissance. Dans ce but, une collection de 37 espèces (21 graminées et 16 dicotylédones dont 3 légumineuses) a été mise en place sur le site d'Auzeville, Centre de Recherche du Toulouse. Ces espèces ont été semées en monoculture dans des minis parcelles disposées en blocs aléatoires avec trois répétitions et deux niveaux d'azote (limitant et non limitant pour la croissance). Elles n'ont subi aucune limitation en phosphore, potassium et eau. L'étude menée sur les traits foliaires a montré que les valeurs de TMS et SSF varient selon les périodes de mesures. Ces mêmes traits et la DVF varient en réponse à la disponibilité en azote. La TMS distingue très significativement les graminées des dicotylédones en rosettes, contrairement à la SSF et à la DVF. Malgré cette variabilité temporelle et cette plasticité en réponse à l'N dans les valeurs des traits, le classement des espèces est resté conservé. Ces observations ont été confirmées lorsque l'analyse a été conduite sur les seules graminées. Les données permettent de classer les espèces, notamment les graminées, pour chacun des trois traits foliaires caractérisant les stratégies de croissance. En ce qui concerne la phénologie des espèces, nous avons trouvé que le classement établi par la TMS a été assez proche de celui établi pour la date de floraison et celle de début de maturation des graines et que cette corrélation était particulièrement élevée au stade de début d'allongement de tige chez les graminées. L'étude de la croissance comparée des graminées en conditions non limitantes a confirmé une efficience de conversion du rayonnement solaire significativement plus élevée des espèces ayant une stratégie de capture. En outre, ces mêmes espèces montrent une mise en place plus précoce de l'indice foliaire, ont des valeurs supérieures de digestibilité de la matière organique, des teneurs inférieures en fibres et ses composantes, une DVF courte et une phénologie précoce. En discussion, nous émettons l'hypothèse selon laquelle l'extension de cette approche spécifique au niveau de la communauté est possible. La seule connaissance de la TMS des graminées qui la composent devrait alors nous renseigner sur sa phénologie, sa croissance et sa valeur nutritive. Dans l'état présent de la recherche, le classement des espèces selon leur stratégie de croissance (constitution et utilisation d'une base de données), ou bien la mesure des traits foliaires in situ pourrait être un outil simple permettant de classer les communautés prairiales selon leur valeur d'usage, outre selon leur position dans un gradient écologique.

Technical advising in management of native meadows deal for a long time with the difficulty of stake in work of the generic methods of diagnosis based on the floristic study of plant communities. Time consuming and needing botanical expertise these methods are actually little applied by the farming consultants. An alternative method, based on the identification of dominant plant functional types (TFPs) in the meadow, allows a simple reading and diagnosis of the vegetation without appealing to botanic skills. TFPs can be define response or effect groups of species established according respectively to the response of the species towards gradients of environment factors or to their effect on the productive or environmental functions of the meadow ecosystem. Leaf traits such as Specific Leaf Area (SLA), Leaf Dry Matter Content (LDMC) and Leaf Life Span (LLS) have been proposed to identify the growth strategy of species, principally according to their use of soil available nutrients. However, their relation with the agronomic characteristics defining the value of use of the communities has not been studied. The application of this approach to riche species communities requires a preliminary study at the species level. The objective of this work is to asses the relevance of the plant traits (particularly the leaf traits) to classify the species according to their phenology, their nutritive value and their growth. In this purpose, at the INRA research centre of Auzeville, Toulouse mini plots of pure stands of 37 species (21 grasses and 16 dicotyledonous which 3 legumes) were sowed in a 3 replicates split-split plot design in which the species and the level of N availability were respectively the principal and the secondary factors. N treatments were considered as levels of N availability limiting or not limiting the grass growth. Levels of phosphorous, potassium and water were not limiting during the experimental time. Contrarily to SLA and LLS, the LDMC allows separating grasses from the others species. Values of LDMC and SLA vary according to the periods of measures. These same traits and the LLS vary in response to the availability in nitrogen. In spite of the temporal variability and the plasticity of trait values in response to N availability, the rank of the species remained similar for every of three leaf traits characterizing the strategies of growth. These observations were also observed when the analysis was only done on the grass populations. As regards the phenology of the species, the classification established by the LDMC was closer to that established by the flowering stage, the seed ripening stage and principally the start of the stem elongation. The comparative study of grass growth under not limiting conditions confirmed an efficiency of conversion of the radiation significantly higher in species having a resource capture strategy. These species show an earlier development of the leaf area index, higher values of the digestibility of the organic matter, lower contents in fibbers and its components, shorter LLS and an earlier phenology. A discussion on the possibility to extent this specific approach at the level of the community is done. The only knowledge of the LDMC of grasses populations (measured or provided by a traits data-base) inform about the phenology, the growth and the nutritive value of the community an it could be used to asses meadow and grassland value of uses.