Prédiction de propriétés agroécologiques de prairies permanentes et de leurs compromis : l’exemple du massif vosgien

Prediction of permanent grasslands’ agroecological characteristics and compromises : focus on the Vosges Mountains

• Auteur / Autrice : Geoffrey Mesbahi
• Direction : Sylvain Plantureux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 07/07/2020
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire agronomie et environnement (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : François Gillet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Plantureux, Anne Bonis, Danièle Magda, Audrey Michaud, Sylvain Diquélou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Gillet, Anne Bonis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie agricole

Qualité

Plantes fourragères

Rendements

Pâturages

Biodiversité

Écologie des pâturages

Vosges (France ; massif)

Prairies

Mots clés libres

Biodiversité

Rendement

Qualité fourragère

Sol

Climat

Pratiques agricoles

Biodiversity

Yield

Forage quality

Soil

Climate

Agricultural management

Résumé

Les prairies permanentes ont un intérêt majeur en France : elles assurent la moitié de la production fourragère, accueillent une riche biodiversité, et séquestrent le carbone. Mieux comprendre les déterminants des propriétés agroécologiques, mais aussi leurs compromis, peut aider les agriculteurs, leurs conseillers agricoles et les écologues à valoriser des prairies diversifiées, et une diversité de prairies. Les objectifs de cette thèse sont 1) d’identifier les critères du milieu, des pratiques agricoles et de la végétation qui prédisent les propriétés prairiales, 2) de prédire les propriétés agroécologiques à l’aide de typologies de prairies, sans connaissance précise des critères environnementaux ni des pratiques agricoles, 3) d’étudier et prédire les compromis entre propriétés d’une même prairie, 4) de se questionner sur la transmission des connaissances entre scientifiques, agriculteurs et conseillers. Pour atteindre ces objectifs, j’ai valorisé une base de données de près de 800 prairies permanentes d’études précédentes. J’en ai extrait 59 prairies représentatives du massif vosgien, sur lesquelles j’ai réalisé des relevés botaniques, des mesures de rendement, et des prélèvements de fourrage et de sol, et collecté des informations sur les pratiques agricoles, le climat et la topographie. Les résultats montrent que les compositions botaniques sont difficilement prédictibles et principalement influencées par des gradients d’intensité des pratiques, de sol et d’altitude. La prédiction des propriétés agroécologiques montre de grandes variabilités de qualité : des propriétés écologiques et agronomiques sont correctement prédites par des critères du sol, du climat, du paysage et de la composition botanique. Les propriétés écologiques sont difficilement prédictibles avec les typologies prairiales seules, mais la combinaison de typologies améliore la qualité des prédictions. Les résultats montrent aussi qu’une même prairie ne peut pas répondre à toutes les attentes des agriculteurs et conseillers, mais il est possible d’associer rendement et diversité botanique ; qualités nutritives ; ou encore espèces patrimoniales et souplesse d’exploitation. Enfin, la réflexion sur la transmission des connaissances entre scientifiques et acteurs de terrain montre qu’il est nécessaire de trouver un équilibre entre précision des outils et facilité d’utilisation afin de s’adapter aux attentes de tous. Cette thèse apporte donc de nouvelles connaissances sur la prédiction des propriétés agroécologiques des prairies permanentes et de leurs compromis à grande échelle, notamment grâce à la prise en compte de nombreux critères prédictifs liés aux milieux, aux pratiques agricoles et à la végétation, mais aussi grâce à la prédiction de propriétés encore méconnues. Enfin, cette thèse soulève le problème de la création d’outils polyvalents permettant de prédire les propriétés agroécologiques des prairies permanentes.

In France, permanent grasslands are associated with agronomic and ecological characteristics: they provide half of overall forage, shelter vegetal and animal species, and store carbon. Increasing our understanding of agroecological characteristic determinants, and the trade-offs between characteristics, could help farmers and advisors to promote high-diversity grasslands, but also a diversity of grasslands. The objectives of this thesis are 1) to predict grassland characteristics using environmental, agricultural practices and vegetation criteria, 2) to predict grassland characteristics using vegetation classifications without information about environment and agricultural practices, 3) to study and predict trade-offs between characteristics at grassland scale, 4) to query knowledge transfer between researchers, farmers and farmer advisors. For this purpose, I built a database of almost 800 permanent grasslands from previous studies. I then selected a representative sample of 59 grasslands for this database over which I conducted field and lab analyses of botanical compositions, yields, forage qualities and soil properties. I also collected information about agricultural practices, climate and topography for each of these grasslands. My results show that botanical compositions are difficult to predict, and are mainly influenced by agricultural intensification, soil and elevation gradients. Prediction of agroecological characteristics show wide variabilities: some agronomical- and ecological- characteristics are predicted well by soil, climate, landscape and botanical composition criteria. However, using only vegetation classifications could not reliably predict ecological characteristics, despite the improvement of prediction quality when combining classifications. Study of trade-offs highlighted the impossibility to combine all the agroecological characteristics for one grassland. However, I observed combinations between yield and botanical diversity, between the different indices of nutritive value, and between patrimonial species and flexibility of management. Finally, several tools can be used to transfer knowledge between scientists, farmers and advisors, but an equilibrium between tools accuracy and ease to use have to be found. This thesis work brings new insights in our understanding of large scale permanent grassland agroecological characteristics and their trade-offs, thanks to the inclusion of many predictive criteria related to environment, agricultural practices and vegetation, but also thanks to the prediction of unknown characteristics. Finally, this thesis addresses the issue of developing polyvalent tools that can be used to predict grassland agroecological characteristics.