Régulation naturelle des bioagresseurs de grandes cultures par les prédateurs généralistes

Natural regulation of field crop pests by generalist predators

• Auteur / Autrice : Paul Bannwart
• Direction : Sandrine Petit, Antoine Gardarin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)

Mots clés

Mots clés libres

Agroécologie

Lutte biologique par conservation

Dispersion

Prédation

Carabe

Agroecology

Conservation biological control

Dispersion

Predation

Carabid

Résumé

Le défi auquel fait face l'agriculture est de produire des biens agricoles en quantité et en qualité tout en préservant l'intégrité des écosystèmes. Les systèmes agroécologiques proposent des alternatives intéressantes car ils remettent au cœur du processus de production les services écosystémiques rendus par la biodiversité cultivée et sauvage. Parmi ces services, la régulation biologique des bio-agresseurs par leur ennemis naturels (RB) constitue une piste pour réduire la dépendance de l'agriculture aux pesticides et pour faire face aux impasses techniques liées aux résistances croissantes à ces substances. Renforcer la RB nécessite de repenser les systèmes agricoles à différentes échelles, de la parcelle au paysage. Pourtant, si la thématique a reçu une attention majeure ces dernières années, les études disponibles portent souvent sur les effets d'une pratique agricole isolée (et non des systèmes), sont corrélatives (peu d'explicitation des processus écologiques sous-jacents) et généralement basées sur des mesures instantanées (pas d'information sur l'évolution temporelle). De plus, on peut émettre l'hypothèse que l'agencement spatial des systèmes de culture et des infrastructures agroécologiques (IAE) au sein d'une mosaïque agricole va influencer la distribution et les flux d'ennemis naturels, avec de possibles effets de dilution et/ou de concentration des ennemis naturels dans certains systèmes/habitats formant cette mosaïque, variables selon la période de l'année. La prise en compte des pratiques agricoles à des échelles spatiales et temporelles larges semble donc indispensable pour comprendre le fonctionnement des populations/communautés d'ennemis naturels et la RB. L'ambition de cette thèse est de combler plusieurs des manques de connaissances cités plus haut en mobilisant des dispositifs agroécologiques de long-terme. La plateforme expérimentale en agroécologie Inrae CA-SYS près de Dijon évalue sur un bloc de 120 ha différents systèmes de culture agroécologiques ; ces systèmes sont entourés d'un réseau dense d'infrastructures agroécologiques (bandes enherbées et bandes fleuries) et agencés spatialement selon un emboitement d'échelles (Petit et al., 2021). Les ennemis naturels et la RB ont été suivis annuellement depuis 2018, c'est-à-dire juste avant la mise en œuvre des systèmes, ce qui permet de documenter les effets de cette transition sur une large période de plusieurs années. La thèse mobilisera également le réseau de parcelles d'agriculteurs SCARABEE établi en 2018 sur lequel sont suivis les ennemis naturels et la RB depuis 2018 sur des couples de parcelles avec ou sans bande fleurie pérenne dans un même contexte pédologique, paysager et avec le même système de culture. Plus spécifiquement, la thèse traitera des communautés de prédateurs généralistes, les carabes et les araignées, qui contribuent largement à la régulation des adventices, pucerons et limaces, des bio-agresseurs qui causent des problèmes sur l'ensemble des cultures présentes au sein de rotations diversifiées. La thèse s'orientera selon trois grands axes. Un premier axe analysera la trajectoire taxonomique et fonctionnelle des communautés de prédateurs sur la base des données déjà acquises sur le dispositif CA-SYS entre 2018 et 2022. Ces trajectoires seront mises en regard avec l'évolution de la RB et de la pression en bioagresseurs sur la même période. La dynamique sur CA-SYS sera comparée à celle de parcelles de référence locales. Un deuxième axe quantifiera l'effet des bandes fleuries dans des systèmes de culture contrastés (notamment avec et sans travail du sol) sur les carabes et les araignées, ainsi que sur la RB des adventices et des pucerons. Cet axe comportera une analyse statistique des effets interactifs entre IAE et système de culture des données déjà acquises sur CA-SYS et SCARABEE. De plus, un dispositif de pièges à émergence sera établi en 2023 sur CA-SYS afin d'identifier les systèmes qui permettent la production d'individus émergents et jouant ainsi le rôle d'habitat source pour les espèces de carabes. Le troisième axe traitera de la complémentarité entre systèmes de cultures à l'échelle de la mosaïque sur CA-SYS. Il est envisagé de mettre en place une expérimentation de marquage-capture-recapture pour cartographier les flux d'individus circulants entre les composantes des systèmes. Les connaissances acquises dans l'axe 2 (émergences) et l'axe 3 (flux) permettront de cerner le fonctionnement des populations sur la mosaïque paysagère et d'appréhender les effets de l'agencement spatial de la mosaïque par simulation.

The challenge facing agriculture is to provide agricultural goods in quantity and quality while preserving the integrity of ecosystems. Agroecological systems offer interesting alternatives because they place the ecosystem services provided by cultivated and wild biodiversity at the heart of the production process. Among these services, the biological regulation of pests by their natural enemies (BR) is one way to reduce agricultural dependence on pesticides and to address the technical impasses associated with the growing resistance to these substances. Strengthening natural enemies requires a rethinking of agricultural systems at different scales, from the field to the landscape. However, although the topic has received major attention in recent years, the available studies often focus on the effects of an isolated agricultural practice (and not of systems), are correlative ( lack of explanation of the underlying ecological processes) and generally based on instantaneous measurements (no information on temporal evolution). Furthermore, it can be hypothesised that the spatial arrangement of cropping systems and agroecological infrastructures (AEIs) within an agricultural mosaic will influence the distribution and flows of natural enemies, with possible dilution and/or concentration effects of natural enemies in the various systems/habitats forming this mosaic, which may vary according to the time of year. Consideration of agricultural practices on broad spatial and temporal scales therefore seems essential for understanding the functioning of natural enemy populations/communities and BR. The ambition of this thesis is to fill several of the knowledge gaps mentioned above by mobilising long-term agroecological systems. The Inrae CA-SYS agroecology experimental platform near Dijon is evaluating different agroecological cropping systems on a 120 ha block; these systems are surrounded by a dense network of agroecological infrastructures (grass strips and flower strips) and spatially arranged according to a nesting of scales (Petit et al., 2021). Natural enemies and RB have been monitored annually since 2018, i.e. just before the implementation of the systems, which allows documenting the effects of this transition over a broad period of several years. The thesis will also mobilise the SCARABEE farmers' plot network established in 2018 on which natural enemies and BR have been monitored since 2018 on pairs of plots with or without perennial flower strips in the same soil and landscape context and with the same cropping system. More specifically, the thesis will deal with generalist predator communities, carabid beetles and spiders, which largely contribute to the regulation of weeds, aphids and slugs, bio-aggressors that cause problems on all crops present within diversified rotations. The thesis will focus on three main areas. The first axis will analyse the taxonomic and functional trajectory of predator communities on the basis of data already acquired on the CA-SYS system between 2018 and 2022. These trajectories will be compared with the evolution of the RB and pest pressure over the same period. The dynamics on CA-SYS will be compared with those of local reference plots. A second axis will quantify the effect of flower strips in contrasting cropping systems (notably with and without tillage) on carabid beetles and spiders, as well as on the BR of weeds and aphids. This line of research will include a statistical analysis of the interactive effects between AEI and cropping system of data already acquired on CA-SYS and SCARABEE. In addition, an emergence trap system will be established in 2023 on CA-SYS in order to identify systems that allow the production of emergent individuals and thus play the role of source habitat for carabid species. The third axis will deal with the complementarity between cropping systems at the scale of the mosaic on CA-SYS. It is planned to set up a mark-capture-recapture experiment to map the flows of individuals circulating between system components. The knowledge acquired in axis 2 (emergences) and axis 3 (flows) will make it possible to identify the functioning of populations in the landscape mosaic and to understand the effects of the spatial arrangement of the mosaic by simulation.