Systèmes verger-maraîcher : recherche appliquée dans le continuum sol-plante-atmosphère

Garden Orchard Systems : research into the soil-plant-atmosphere continuum

• Auteur / Autrice : Toky Ramananjatovo
• Direction : Patrice Cannavo, Gerhard Buck-Sorlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 07/03/2022
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Recherche Environnement Physique de la plante Horticole / EPHOR
• Jury : Président / Présidente : Édith Le Cadre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Étienne Chantoiseau, Christian Dupraz, Gilles Colinet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Garnier, Tiphaine Chevallier

Mots clés

Mots clés libres

Agroforesterie

Microclimat

Matière organique

Azote

Modélisation

Hi-SAFe

Agroforestry

Microclimate

Organic matter

Nitrogen

Modelling

Hi-SAFe

Résumé

Les verger-maraîchers sont des systèmes agroforestiers de production de fruits et légumes. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les effets des pommiers sur les variations spatiales et temporelles du microclimat et des propriétés du sol, ainsi que leurs influences sur la croissance de deux cultures maraîchères : le radis et la laitue. Nous avons mené des expérimentations sur 5 planches maraîchères situées entre 1.5et 5 m de deux rangs de pommiers. Les planches les plus proches des rangs ont reçu en moyenne8% de rayonnement en moins que les autres planches. La température de l'air à proximité des pommiers était en moyenne de 1.5°C plus faible,et l'humidité relative de l'air jusqu'à 5% plus élevée.Les chutes de litières ont enrichi la surface du sol en matières organiques. Le taux de décomposition des résidus de cultures était nettement plus rapide à proximité des pommiers, de même que la minéralisation de l'azote organique qui était jusqu'à deux fois plus élevée à 1.5 m qu'à 5 m des rangs. En conditions contrôlées,nous avons mesuré une respiration basale du sol plus importante sous les rangs. De même, la respiration induite au glucose était plus importante sous les rangs suggérant une communauté microbienne plus active à ces endroits. Nous avons paramétré le modèle Hi-sAFe au verger maraîcher pour simuler la croissance des deux cultures. La calibration de la laitue s’est avérée satisfaisante car l’ensemble des variables d’intérêt, que ce soient celles liées à la plante ou celles relatives au sol ont été bien simulées. En revanche, la calibration du radis reste à améliorer. Sur le long terme, le modèle devrait servir de base de conception d'un outil d'aide à la décision pour optimiser les performances agronomiques et environnementales des systèmes verger-maraîcher.

Garden-orchard systems (GOS) consistin intercropping various vegetables with fruit trees. We assessed the effects of apple trees on the spatiotemporal variations of microclimatic conditions and soil properties, and their influence on the growth of two vegetables (radish and lettuce). We performed measurements on five vegetable beds situated at different distances from apple tree rows(from 1.5 to 5m). Vegetable beds near the appletrees received on average 8% less radiation. Air temperature near the trees was on average 1.5°C lower during daytime while air relative humidity was up to 5% higher. Litterfall of apple trees enriched the soil surface in organic matter. In the vegetable beds, the decomposition rate of the cropresidues was significantly faster near the trees.We also observed that net N mineralization rate was up to twice higher at 1.5m than at 5m from the trees.Under controlled conditions, we observed a decreasing gradient of soil basal respiration from the tree row to 5 m. Furthermore, soil in the tree row was more responsive to glucose induction than soil in vegetable beds suggesting that soil microbial activity was enhanced near the apple trees. We adapted the Hi-sAFe model to GOS to simulate the growth and development of both crops. Calibration of lettuce was satisfactory. Both variables related to plant growth and those related to soil were generally well simulated. In contrast, the calibration of the radish must be improved. In the longer term, the model is expected to serve as a basis for the development of a decision support tool to optimize the agro-environmental performance of GOS.