Relations entre services écosystémiques dans un agroécosystème à base de plantes pérennes : compromis entre rendement de la vigne et régulation de l'oïdium

Relationships between ecosystem services provided by an agroecosystem with a perennial crop : trade-off between grapevine yield and powdery mildew regulation

• Auteur / Autrice : Nicolas Guilpart
• Direction : Christian Gary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecosystèmes et sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 27/02/2014
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agrosystèmes Biodiversifiés (Montpellier ; 2003-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Gary, Thierry Simonneau, Françoise Lescourret, Marc Raynal
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cornelis Van Leeuwen, Jean-Noël Aubertot

Mots clés

Mots clés libres

Vitis vinifera

Élaboration du rendement

Stress hydrique

Oïdium

Développement végétatif

Compromis

Vitis vinifera

Yield formation

Water stress

Powdery mildew

Vegetative development

Trade-Off

Résumé

Comment concilier productivité et réduction de l'usage des pesticides ? Le développement de l'oïdium, maladie majeure en viticulture, peut être limité (service de régulation de l'oïdium) par un faible niveau de développement végétatif de la vigne associé à une forte porosité du couvert. Or, de telles caractéristiques limitent également la quantité de rayonnement intercepté par la vigne, et donc la production de biomasse par photosynthèse, et finalement le rendement (service d'approvisionnement). Peut-on augmenter la régulation de l'oïdium sans diminuer le rendement de la vigne ? Autrement dit, existe-t-il une relation de compromis entre ces deux services ? Pour répondre à cette question, deux expérimentations ont été mobilisées : une expérimentation au champ réalisée près de Montpellier de 2010 à 2012 (Syrah), et un réseau de témoins non traités suivis par l'IFV dans la région de Bordeaux de 2007 à 2013. L'analyse des données issues de ces expérimentations a permis de montrer (i) que l'effet des stress hydrique et azoté sur la formation des inflorescences dans les bourgeons latents à la floraison de l'année n-1 détermine 65 à 70 \% du rendement de la vigne lors de l'année n ; (ii) que l'effet du développement végétatif de la vigne sur le développement de l'oïdium n'est significatif que dans le cas d'épidémies de précocité moyenne, dont les premiers symptômes ont été détectés sur feuilles entre la floraison et la fermeture de la grappe. Le développement végétatif de la vigne à la floraison est donc un indicateur pertinent du service de régulation de l'oïdium. Ces résultats ont ensuite permis de confirmer expérimentalement l'hypothèse de l'existence d'un compromis entre rendement de la vigne et régulation de l'oïdium et d'identifier le stress hydrique à la floraison comme un déterminant partagé de ces deux services. Ce dernier point a alors été transcrit dans un modèle simple dans lequel le rendement de la vigne de l'année n dépend principalement de l'année n-1, et le développement végétatif dépend seulement de l'année n. L'analyse des propriétés mathématiques de ce modèle a permis de montrer que la réalisation de compromis favorables entre ces deux services (i.e. un fort niveau des deux services) est possible mais déterminée par l'occurrence de séquences climatiques particulières (une année humide suivie d'une année sèche). Ainsi, les compromis favorables ne peuvent être atteints deux années consécutives et ne sont donc pas stables dans le temps. Les règles de décisions d'application des traitements phytosanitaires pourraient ainsi être adaptées en fonction de la variabilité climatique inter-annuelle et de ses conséquences sur les compromis entre le rendement de la vigne et la régulation des maladies cryptogamiques.

How to combine crop productivity and reduction in pesticide use ? A reduction in plant growth and an increase in crop canopy porosity has been shown to limit the development of the grapevine powdery mildew (powdery mildew regulation service), which is a major disease in viticulture. However, this could also limit grapevine yield through a reduction in light interception and biomass production through photosynthesis. Can regulation of powdery mildew be increased without grapevine yield impairment ? In other words, do these two services trade off ? To address this question, two experiments were used. A field experiment was conducted in Montpellier from 2010 to 2012 on Shiraz, and a network of non-sprayed vineyard plots was monitored by the French Institute of Vine and wine in the Bordeaux region from 2007 to 2013. Data analyses showed that: (i) 65 to 70 \% of grapevine yield in year n were determined by the effect of water and nitrogen stresses on inflorescence formation in the latent buds at flowering in year n-1; (ii) the effect of grapevine vegetative development on powdery mildew depended on epidemic earliness and was significant only when first symptoms were detected on leaves between flowering and bunch closure. Grapevine vegetative development at flowering was therefore a relevant indicator of the powdery mildew regulation service. Based on these results, the hypothesis of a trade-off between grapevine yield and powdery mildew regulation was experimentally confirmed and water stress at flowering was identified as a shared driver of these two services. Then, a simple model was built that accounted for the effect of water stress at flowering on the two services, where grapevine yield depended mostly on year n-1 and grapevine vegetative development depended only on year n conditions. Analysis of the model's mathematical properties showed that ''win-win'' scenarios (high level of both services) did exist and were reached when specific climatic sequences occured (a wet year followed by a dry year). The ''win-win'' scenarios could not be reached two consecutive years and were therefore temporally unstable. Decision rules for pesticides application may be adapted in function of the inter-annual climatic variability and its effect on the trade-off between grapevine yield and regulation powdery mildew.