Dissertations / Theses on the topic 'Cultures et sols – Togo'

L'objectif de cette these est de mettre en evidence les caracteres d'etats de surface qui influent sur la penetration de l'eau dans des sols ferrallitiques (terres de barre au sud togo) qui, des qu'ils sont cultives intensement sont sujets a des phenomenes de ruissellement et d'erosion de grande ampleur. Pour cela, un suivi au cours du cycle cultural des etats de surface et des ruissellements correspondants a ete realise sous pluies simulees mensuelles et sous pluies naturelles sur 4 parcelles de simulation d'1m#2 (une temoin nue et trois cultivees respectivement en mais, en manioc et association mais-manioc). Cette these precise egalement l'influence sur le ruissellement de techniques simples et peu onereuses tel que l'association de cultures, la restitution des residus de recolte au sol et le sarclage. La mise en culture de terres de barre entraine un accroissement de l'instabilite structurale de l'horizon de surface consecutive a une diminution du taux de matiere organique. Sous l'action agressive des pluies tropicales, des croutes se forment en surface qui limitent l'infiltration. L'etude sous pluies naturelles montre que pour limiter le ruissellement sur terres de barre, il faut imperativement proteger le sol de l'agressivite des pluies d'avril a novembre. A cet effet, l'association de cultures mais-manioc avec restitution au sol des cannes de mais est la pratiques culturale la plus efficace des 4 testees. Comme 70% du ruissellement annuel se produit au cours de la premiere saison des pluies, pour limiter les encroutements, il faut que le deploiement maximal des cultures coincide avec cette periode a plus hauts risques. L'etude sous pluies simulees montre que la diminution de la capacite d'infiltration des terres de barre cultivees n'est pas irreversible au cours d'un cycle cultural. Le couvert tout d'abord par ses effets directs (interception) ou indirects (stimulation de l'activite de la faune, obstacle aux ecoulements) protege la surface du sol. A ce propos, le couvert le plus efficace est celui qui couvre le sol (mulch de feuilles ou cannes). Mais l'homme, a travers ces pratiques peut egalement regenerer une partie de cette capacite d'infiltration (des sarclages repetitifs, date de plantation, restitution des cannes de mais au sol). Cette etude confirme une fois encore toute l'importance des etats de surface sur la capacite d'infiltration des sols. Elle met en evidence les principaux facteurs d'etats de surface qui interviennent conjointement et successivement au cours d'un cycle. Elle aboutit a l'etablissement d'un catalogue d'etats de surface definis par leurs proprietes structurales et hydrauliques (dont fn) qui rendent compte d'un certains nombres de situations culturales rencontrees dans cette zone climatique et ouvrent la perspective d'une amelioration de la connaissance du bilan hydrique annuel sur sols cultives donc des modelisations existantes

Des données synchroniques de sols observées pendant 20 à 40 ans dans différentes zones agro-écologiques du Togo ont été utilisées pour analyser l'évolution de la fertilité du sol sous différentes pratiques culturales. Trois modèles de complexité croissante d'évolution du stock de C du sol ont été testés et le plus performant a été couplé au modèle QUEFTS pour apprécier l'effet des pratiques culturales sur l'évolution de cette fertilité. Bien que la fertilisation NPK ait été continuellement appliquée à la dose recommandée par la recherche (RR) ou à cette dose augmentée de 50% (1.5RR), les rendements initiaux de 1,5 à 2 t ha-1 pour le coton et 2 à 3 t ha-1 pour les céréales ont baissé pour ne représenter qu'environ 1 t ha-1 après 20 années de culture. L'alternance de 2 ou 3 années consécutives de jachère à la rotation culturale n'a pas amélioré le rendement des cultures, mais tend à stabiliser la production dans le long terme. Les stocks initiaux de C de 15 à 39 t ha-1 ont fortement baissé durant les premières années et ont atteint un équilibre après seulement 10 à 15 ans de culture. La baisse du stock de C a été peu dépendante de la quantité de C retournant au sol et a été mieux décrite avec le modèle à deux compartiments de C. Le taux de minéralisation de la fraction labile de C varie entre 0,15 et 0,24 et le stock de C stable représente 33-67% du stock initial ; pour une quantité de C ayant résisté à l'hydrolyse acide de 30% du stock initial. Les stocks de N du sol ont fortement baissé et cette baisse a été peu dépendante de la dose de fertilisation minérale. L'apport NPK à 1.5RR pendant 20 ans a contribué significativement à la baisse du pH du sol, puis a accentué de 20 et 40% les baisses respectives des concentrations de Ca et Mg. Nous avons conclu que l'apport de Ca/Mg couplé à celui de NPK à la dose RR serait (plus que le surdosage de P et K) une meilleure option pour gérer la fertilité minérale de ces sols. Le labour minimum, associé aux apports externes de C, devrait permettre de mieux gérer leur fertilité organique.

Ce mémoire est consacré à l'étude de l'évolution des latosols du Paranà mise en culture de façon très intensive depuis une vingtaine d'années. Des études reposant sur l'approche du profil cultural ont montré une dégradation des propriétés physiques (densification) dans l'ensemble du profil parfois jusqu'à 50cm. L'objectif de ce mémoire était donc de préciser les mécanismes d'évolution des propriétés des sols en faisant intervenir la nature des constituants, l'environnement géochimique et les pratiques culturales par l'intermédiaire de contraintes exercées sur les sols

La region des savanes du nord-togo occupe une position frontaliere avec trois pays: le burkina faso au nord, le ghana a l'ouest, le benin a l'est. Dans la partie ouest de cette region des savanes se situe la zone d'etude communement appelee zone fed-savanes. Cet espace geographique subit la conjonction de plusieurs problemes: milieu agricole sature, surpeuple; pratique de la jachere difficile a maintenir, importants problemes d'erosion des sols et de deboisement, assez faible pluviosite aggravee par de mauvaises repartitions dans le temps et dans l'espace. Deux decennies apres le demarrage du programme d'intensification agricole finance par la communaute economique europeenne (u. E. ), et bien que les actions entreprises ne soient pas sans merite, le constat reste amere: les systemes de production sont largement extensifs; les amenagements mis en place (barrages, puits de bas-fonds, dispositifs anti-erosifs. . . ) ne parviennent pas encore a constituer de veritables moyens structurants dans la transformation de l'espace. La gestion durable des ressources et des infrastructures reste conditionnee par la maitrise des contraintes foncieres. L'etude tente d'evaluer l'influence des systemesagraires traditionnels sur l'evolution du milieu naturel. Il s'agit ensuite de s'interroger sur la capacite de l'intensification a assurer la reproduction du capital agro-ecologique.

L’évaluation multicritère des systèmes de culture implique d’acquérir des connaissances sur la composante biologique des sols, notamment sur le compartiment microbien. Les microorganismes essentiels dans les cycles biogéochimiques, sont particulièrement impliqués dans la transformation de la matière organique, via les activités enzymatiques dans les sols. De nombreux travaux soulignent qu’il est possible de décrire la structure et les fonctions des communautés microbiennes. Cependant, il n'existe que peu d'informations pouvant aider à la compréhension des relations structure/ fonctions. En effet, le déterminisme de la structure d'une communauté, associés aux facteurs de régulation de l'expression des activités enzymatiques, rendent difficile la compréhension des mécanismes régissant les relations entre structure/fonctions. L'objectif de ce travail était d'apporter des éléments de réponse à cette problématique, située à l'interface de la recherche fondamentale et de la recherche appliquée. Connaître ces relations revient à améliorer compréhension du rôle des communautés microbiennes dans le fonctionnement, la résilience et la durabilité des sols à produire. Ce travail a été réalisé sur un site expérimental agricole (Yvetot, Haute Normandie) ayant pour objectif agronomique d’évaluer l’effet de l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. La stratégie globale de recherche développée pour l’étude des relations structure/ fonctions, repose sur des expérimentations en conditions naturelles (in situ) et au laboratoire (en conditions contrôlées). Les variables descriptives de la structure et des fonctions enzymatiques des communautés microbiennes sélectionnées montrent d’une part, l’intérêt de combiner des approches qualitatives et quantitatives via des méthodes complémentaires (chimiques, biochimiques, moléculaires), et d’autre part, la nécessité de moduler les biais inhérents à chaque méthode, confortant ainsi les interprétations. Les expérimentations in situ reposent sur deux analyses comparatives. La première étude a été menée sur l’ensemble du dispositif expérimental d’Yvetot, par l’étude à un temps t de parcelles présentant des historiques différents. La seconde a consisté en l’analyse spécifique des deux systèmes les plus contrastés : la prairie permanente et la grande culture. Ces expériences ont permis de mettre en évidence que le mode d’usage au moment de l’échantillonnage semble être le premier facteur déterminant de la structure et des activités enzymatiques potentielles totales. Le changement dans les activités enzymatiques pondérées par la biomasse ne suit pas, quant à lui, le même profil et serait plutôt fonction de l’historique de la parcelle. Les résultats montrent également un phénomène de résilience du profil fonctionnel, résultant de l’évolution de la structure sous l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. Par ailleurs, l’analyse spécifique de la structure des communautés microbiennes des deux systèmes les plus contrastés, par l’identification des bactéries cultivables hétérotrophes isolées à partir des substrats du système Biolog, semblent refléter, à notre échelle d’observation et dans les conditions expérimentales de ce travail, la diversité bactérienne initiale des deux sols et met en exergue la dominance des Bacteroidetes et des γ-Protéobacteries. Parallèlement à cette approche multifactorielle en conditions naturelles, des écosystèmes miniaturisés ont été mis en place pour analyser la réponse des communautés microbiennes à des stress drastiques. La durée et la sévérité des stress, devaient être suffisamment importantes pour passer d’un simple changement physiologique à un véritable remaniement structural des différentes communautés microbiennes. Ces stress ont consisté à appliquer soit un choc thermique soit un fongicide à une concentration 1000 fois supérieure à la dose agronomique, sur un sol de prairie permanente et un sol de grande culture. Les expérimentations en conditions contrôlées confirment qu’un stress drastique modifie les communautés microbiennes et les fonctions enzymatiques dans les sols. Cependant, les résultats soulignement que la réponse aux stress est dépendante de la structure initiale de la communauté microbienne et de la nature du stress appliqué. L'ensemble de ce travail confirme la difficulté d’attribuer une activité enzymatique déterminée à un groupe microbien défini, du fait de la redondance fonctionnelle au sein des communautés microbiennes. Il soulève également l’importance des conditions expérimentales et de l’analyse statistique globale des données pour établir ces relations. Finalement, cette étude apporte des éléments de compréhension sur le rôle de la biodiversité, notamment dans la résilience des écosystèmes. Ce travail a permis également d’éclairer sur les difficultés d’appréhender les communautés microbiennes et leurs fonctionnements dans les sols, soumis à différentes contraintes agronomiques. Approfondir la compréhension de ces relations est d’autant plus importante que l’application en agronomie de ces savoirs est nécessaire<br>Multi-criteria assessment of agricultural systems involves acquiring knowledge about the soil biological component, especially about the microbial compartment. The soil microorganisms are essential in biogeochemical cycles and are mainly involved in the transformation of organic matter through their enzymatic activities. Many studies emphasize the possibility to describe the structure and the functions of soil microbial communities. However, little information is available to help the understanding of the structural and functional relationships. Indeed, the factors that influence the structure of microbial communities associated with factors regulating the expression of enzymatic activities make it difficult to apprehend the mechanisms governing these relationships. The objective of this study was to describe the relationships between structure and functions of soil microbial communities. This issue is at the interface between fundamental and applied research. The knowledge of these relationships will improve the understanding of the role of microbial communities in the resistance, resilience and the sustainability of soil. This work was carried out on an agricultural experimental site (Yvetot, Haute Normandie). This site allows the assessment of the effect of the introduction of grasslands in crop rotations. The research strategies developed in this study were based on experiments carried out under natural conditions (in situ) and laboratory soil microcosms (controlled conditions). The selected structural and functional descriptive variables of microbial communities demonstrates, the lively interest of combining qualitative and quantitative approaches based on complementary methods (chemical, biochemical and molecular methods) to restrain the biases of each method and reinforce interpretations. In situ experiments are based on two comparative studies, the first one concerned all plots of the experimental site; these plots had different management practices. The second one consisted of the specific analysis of the two most contrasting agricultural systems: the permanent grassland and conventional cropping. These experiments highlighted that the land use at the time of sampling appears to be the major determinant of the structure of soil microbial communities and their potential enzymatic activities. The change in enzymatic activities weighted by the microbial biomass carbon appears to be determined by the cropping history of the plots. The results also show resilience in functional profile resulting from the evolution of the microbial community structure under the introduction of grasslands in crop rotations. Moreover, the specific analysis of the heterotrophic cultivable bacteria isolated from Biolog Ecoplates substrates of the two most contrasting agricultural soils, highlighted the dominance of Bacteroidetes and γ-Proteobacteria and seems to reflect the initial bacterial diversity of the two soils. In parallel with the previous multifactorial approach under natural conditions, soil microcosm experiments were carried out to investigate the response of microbial communities to drastic stress. The duration and severity of the applied stress aimed to modify the structure of soil microbial communities. These stresses have consisted in applying either a heat shock or a fungicide at 1000 times the recommended dose in the permanent grassland and the conventional crop soils. The results of soil microcosm experiments confirm that the drastic stress changes microbial community structure and enzymatic functions in soils. These results emphasize also that the stress response is dependent on the initial microbial community structure and the type of the applied stress. These results confirm the difficulty to assign a specific enzymatic activity to a specific microbial group due to functional redundancy of soil microbial communities. It also raises the importance of experimental conditions and data statistical analysis in the establishment of these relationships. This study showed the importance of biodiversity in particular its role in ecosystem resilience and also underlined the difficulties describing the microbial communities and their functions in soils under different agronomic constraints. The understanding of these relationships is particularly important as the application of this knowledge in agronomy is required

Le Bassin Versant du Lac Togo (BVLT) composé des rivières Zio, Haho,Lili, Yoto, Boko et le lac est situé dans le Sud Togo. Il est une région marquée par diverses activités anthropiques dont l’agriculture, l’industrie, l’extraction des minerais de phosphate, etc. Pour évaluer l’impact ces activités sur la qualité des eaux de surface drainant ce bassin hydrographique et de leurs sédiments fluviaux, 105 échantillons d’eau de rivières et de lac et 18 sédiments de fond ont été prélevés. Les cations et anions majeurs, l’alcalinité, le COD, la silice, le pH, ont été mesurés dans la phase dissoute des échantillons, ainsi que les éléments traces (ET) qui ont aussi été mesurés dans les sédiments et les matières en suspension durant la période de 2015 à 2016. Les ions dominants dans les eaux des rivières sont Cl- (4,51 meq.l-1), Na+ (4,29 meq.l-1), HCO3- (1,32 meq.l-1), Mg2+ (1,13 meq.l-1), Ca2+ (0,69 meq.l-1) et représentent environ 90% du total des sels dissous (TDS). Les concentrations moyennes en COD et silice sont respectivement de 9,17 mg/l et 7,13 mg/l. Les concentrations moyennes en ET dissous mesurées dans les eaux des stations étudiées montre pour le Sc, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, , Sr, Zr, Cd, Sn, Pb, Th, U des concentrations plus élevées que les valeurs des Concentrations Naturelles des Rivières du Monde (CNRM) et celles des normes de l’OMS pour l’alimentation en eau potable (INERIS-DRC, 2006) avec une augmentation significative au niveau du lac et dans les stations aval. Les résultats obtenus de l’analyse des échantillons d’eau et sédiments durant le cycle hydrologique 2015-2016 ont permis d’estimer les flux spécifiques d’éléments chimiques dissous transportés par le Zio et le Haho respectivement de 9,57 t.km-2.an-1 et 38,24 t.km-2.an-1 pour les éléments majeurs et de 7,84 et 17,82 Kg.km-2.an-1 pour les éléments traces. Les flux de matières particulaires à Zio (Togblékopé) et du Haho (Hahotoe) sont estimés à 15,3 t.km-2.an-1 et 59,3 t.km-2.an-1 respectivement. Ces flux permettent d’estimer des vitesses moyennes d’érosion physique (3,6 à 4,3 m/Ma pour le Zio et 10,6 à 12,5 m/Ma pour le Haho) et d’altération chimique (1,1 à 3,3 m/Ma pour le Zio et 3 à 4,2 m/Ma pour le Haho). Le flux spécifique de CO2 consommé par l’altération chimique est d’environ 1,9.108 mole.an-1 de CO2 soit 75.103 moles.km-2.an-1 pour le Zio. Ce flux de CO2 pour le Haho est de 6,9.108 mole.an-1 soit 202,6.103 moles.km-2.an-1 dont 109.103 moles.km-2.an-1 et 94.103 moles.km-2.an-1 consommés respectivement par l’altération des silicates et la dissolution des carbonates. L’érosion mécanique l’emporte sur l’altération chimique et l’approfondissement des profils. On assiste à un déséquilibre des sols de ces deux sous bassins et donc à une réduction moyenne de l’épaisseur des sols. Le degré de contamination des sédiments par les ET est évalué par des paramètres (Sediment Quality Guidelines, SQGs) tels que le facteur d’enrichissement (EF), les % respectifs d’ET d’origine naturelle et anthropique, le % de fraction résiduelle et non-résiduelle (labile) en prenant un sédiment du ruisseau Médjé comme matériau de référence. L’EF est globalement inférieur à 2 (valeur limite pour le bruit de fond géochimique naturel), en particulier pour Sn, As, Co, Cu, Zn, Pb, Th et U. Toutefois, 10% des échantillons ont des EF compris entre 2 et 6,3 notamment Ni, Cr et Cd. L’extraction simple à l’EDTA montre que Co, Cu, Cd et Pb sont relativement biodisponibles car ils se trouvent sous forme labile respectivement à 38%, 32%, 26% et 25%. Les profils de concentrations en terres rares (TR) ont permis de montrer que la signature géochimique des sédiments de fond serait liée aux teneurs des TR dans la fraction non résiduelle. La comparaison des teneurs des éléments majeurs, des ET et des TR dans les sédiments et les MES traduit que ces sédiments reflètent bien des teneurs en MES<br>The Lac Togo Bassin (LTB), located in South of Togo, is a region characterized by various anthropogenic activities including agriculture, industry, phosphate mining, etc. To assess the impact of these activities on the quality of surface waters and sediment of this watershed, 105 river’s and lake water samples and 18 bed sediments were collected for analysis. Major elements, alkalinity, DOC, silica, pH, were measured in the dissolved phase of the samples, as well as trace elements (TE) and REE which were also measured in sediments and suspended matter during the period of 2015 to 2016. The dominant ions in river waters are Cl- (4.51 meq.l-1), Na+ (4.29 meq.l- 1), HCO3- (1.32 meq.l-1), Mg2+ (1.13 meq.l-1), Ca2+ (0.69 meq.l-1) in average and represent about 90% of the total dissolved salts (TDS). The mean DOC and silica concentrations are respectively 9.17 mg/l and 7.13 mg/l. A comparative analysis of the mean concentrations of dissolved TE measured in the water of the stations studied against the Natural Concentrations of the Rivers of the World (NCRW) shows for Sc, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Zr, Cd, Sn, Pb, Th, U concentrations higher than NCRW values and WHO drinking water standards (INERIS-DRC, 2006) with a significant increase in lake level and downstream samples. The results obtained from the analysis of water and sediment samples during the hydrological cycle 2015-2016 made it possible to estimate the specific fluxes of dissolved chemical elements transported by Zio and Haho rivers respectively of 9,57 t.km-2.an-1 and 38.24 t.km-2.an-1 for major elements and 7.84 and 17.82 Kg.km-2.an-1 for trace elements. The particulate matter flow at Zio (Togblekope) and Haho (Hahotoe) is estimated respectively at 15.3 t.km-2.an-1 and 59.3 t.km-2.an-1. These fluxes allow estimate to the average rates of physical erosion of 3.6 to 4.3 m/Ma for Zio and 10.6 to 12.5 m/Ma for Haho and chemical alteration of 1.1 to 3.3 m/Ma for Zio and 3 to 4.2 m/Ma for Hahob. The specific flux of CO2 consumed by chemical alteration is about 1.9.108 mole.an-1 of CO2 or 75.103 mole.km-2.an-1 for Zio. This CO2 flux for Haho is 6.9.108 mole.an-1 or 202.6.103 moles.km-2.an-1 of which 109.103 moles.km-2.an-1 and 94.103 moles.km-2.an-1 consumed respectively by the alteration of silicates and the dissolution of carbonates. Mechanical erosion takes precedence over chemical weathering and profile deepening. There is an imbalance in the soils of these two sub-basins and therefore an average reduction in soil thickness. The degree of sediment contamination by TEs is assessed by parameters (Sediment Quality Guidelines, SQGs) such as the enrichment factor (EF), the respective % of TE from natural and anthropogenic, the residual and non-residual fraction % (labile) by using Medje Creek sediment as a reference material. The EF is generally less than 2 (limit value for natural geochemical background noise), in particular for Sn, As, Co, Cu, Zn, Pb, Th and U. However, 10% of the samples have EF between 2 and 6.3 in particular Ni, Cr and Cd. Simple extraction at EDTA shows that Co, Cu, Cd and Pb are relatively bioavailable because they are in labile form respectively at 38%, 32%, 26% and 25%. The rare earth (REE) concentration profiles showed that the geochemical signature of bottom sediments would be related to the TRs in the nonresidual fraction. Comparison of the concentrations of major elements, TEs and TRs in sediments and suspended matter indicates that these sediments do reflect suspended matter levels

La salinité est un problème mondial qui retarde la croissance des plantes et ralenti la productivité à cause de la salinisation progressive des sols et de l'eau, une de ces nouvelles techniques est l'utilisation d'espèces végétales pour enlever le sel. Afin d'étudier la capacité potentielle de certaines plantes pour éliminer les sels du sol, deux espèces Portulaca oleracea et Tetragonia tetragonioides et la laitue (Lactuca Sativa L) ont été étudiées pour évaluer leurs efficacités à éliminer les sels d'un sol sableux. Les plantes ont été analysées selon certains critères de croissance et de composition minérale des feuilles et du sol. On constate, d'après les résultats obtenus, que la T. tetragonioides est le meilleur choix des espèces testés qui permet la réduction de la salinité. Il y a d'autres avantages pour l’utilisation de cette espèce comme : 1) une production élevée de biomasse; 2) plusieurs récoltes au cours de l'année (été et hiver); 3) teneurs élevés en minéraux; 4) l'importance de l'horticulture, en tant que culture de feuille végétale; 5) multiplication facile des semences; 6) tolérance à la sécheresse et des conditions arides ; 7) contrôle en raison de son excellente couverture du sol qui réduit les phénomènes d'érosion. L’espèce P. Oleracea a une tolérante élevée pour la sécheresse suivie de l’espèce T. tetragonioides. D'autre part, la laitue est une culture irriguée et par conséquent, ne suffit pas à réduire la salinité du sol. Suite aux observations, il a été montré que cette nouvelle technique de culture permet de contrôler la salinité et c’est un bon outil de remédiation pour maintenir la durabilité du paysage et des zones irriguées<br>Conventional techniques used to control the soil salinization process - soil leaching or fertilization enhancing - contribute highly to soil and aquifers contamination; on the other hand, the use of salt tolerant species will be very useful to the plants, but does not solve the problem of soil or groundwater contamination. Hence, the only way to control the salinization process to maintain the sustainability of landscapes and agricultural fields is to combat the salinization problems with environmentally safe and clean techniques. One of these new techniques is the use of salt removing species. In order to study the potential capacity to remove soil salts, two horticultural species Portulaca oleracea and Tetragonia tetragonioides, and the salt sensitive crop lettuce (Lactuca Sativa L) were evaluated for their efficiency to remove salts from sandy soil. Plants were analysed relatively to total growth and mineral composition of the leaves and soil. According to the results, it was seen that T. tetragonioides is the best salt removing species and complementary, it has other benefits, which are as follows: 1) high biomass production; 2) several harvests; 3) high content of minerals; 4) horticultural importance; 5) easy multiplication; 6) easy crop management; 7) tolerance to drought conditions; 8) soil erosion control. P. oleracea is a high drought tolerant species, followed by T. tetragonioides. As concluding remarks, it was shown that this new technique to control salinity is a powerful and environmental clean tool to maintain the sustainability of the landscape and of the irrigated areas

Les couvertures de couverture (CC) sont des plantes utilisées périodiquement pour couvrir le sol et qui sont ensuite enfouies dans le sol pour enrichir celui-ci par l’augmentation de la quantité de matière organique à la suite d’un retour de résidus végétaux. Cette utilisation se fait généralement de deux façons : semées après ou avant la culture principale (en dérobée) ou semées en même temps que la culture principale (en intercalaire). Ce projet de recherche avait pour objectif général de déterminer l’effet des espèces de CC et des parties végétales (racines et parties aériennes) sur la décomposition de ces plantes enfouies dans le sol. Dans une expérience factorielle en tiroirs de 3 x 2 x 6 avec quatre blocs aléatoires complets, les parties aériennes et racinaires de trois espèces de CC dont le pois fourrager (Pisum sativum L.), le trèfle rouge (Trifolium pratense L.) et la vesce commune (Vicia sativa L.) ont été enfouies dans le sol, par la technique des sacs de résidus. Des sacs ont été prélevés à 0, 10, 20, 30, 60 et 90 jours après placement au champ. Initialement, la partie racinaire de la vesce commune était la plus riche en azote (N) tandis que la partie aérienne du trèfle rouge était la plus riche en N. Nos résultats démontrent que l’azote contenu dans les racines des CC se libère plus lentement que celui des parties aériennes. Le trèfle rouge est l’espèce qui s’est décomposée le plus rapidement. Après 90 jours de décomposition, il ne restait que 20 % et 11 % de la biomasse initiale pour le pois fourrager et la vesce commune, et le trèfle rouge, respectivement. La partie racinaire des CC était plus riche en N que leur partie aérienne. Nous n’avons pas trouvé de corrélation entre la biomasse et les paramètres de qualité des CC (N, carbone (C), C:N).

En Côte d'Ivoire, sur des sols ferralitiques sableux, des baisses de production ont été observées sur des palmeraies de deuxième génération situées dans la savane de Dabou. L'origine du phénomène semble être liée à la formation, à faible profondeur dans le sol, d'un horizon plus résistant, s'opposant au développement du système radiculaire des palmiers. Ce tassement est mis en évidence par recours à la pénétromètrie. Parmi les quatre sols reconnus, le sol « A » (sablo-argileux), le plus généralement rencontré, est le plus sensible au phénomène. Les diverses observations effectuées indiquent que ce tassement serait une conséquence d'une mécanisation excessive lors des préparations des terrains et de l'entretien de la palmeraie. L'étude des techniques correctives a montré que cet horizon peut être fracturé par sous-solage. En premier lieu, un outil adapté a nos conditions de culture a été mis au point. L'effet du sous-solage sur chaque matériau, et les conditions d'utilisation de l'appareil (profondeur de travail, humidité du sol) ont été précisés. Ensuite, des essais de sous-solage avant replantation ont été mis en place. Dans ces conditions, les palmiers se développent mieux, et les premiers résultats de production indiquent une amélioration de 7% du rendement, toutes situations confondues. Il semble que l'effet du sous-solage ait été attenué par la présence de lentilles de sol très sableux (sol « B ») parfois difficile à localiser, et pour lequel l'ameublissement est inopérant. En sol A, le gain de production est au moins égal à 11%. L'observation du profil cultural indique une meilleure exploration du sol par les racines. Une méthodologie de diagnostic devant aider à la décision d'aménagement par sous-solage a été élaborée. Elle associe l'observation du profil cultural sur l'ancienne palmeraie et un test physique simple de laboratoire, faisant appel aux phénomènes de vibrations

L’expansion et l’intensification agricole ont d’énormes conséquences sur la biodiversité. L’étude des compromis entre production et biodiversité peut aider au ciblage de mesures en faveur de la biodiversité.L’objectif de la thèse était de révéler des stratégies d’utilisation des sols agricoles qui permettraient d’enrayer le déclin des oiseaux agricoles tout en maintenant la production dans un territoire partagé entre grandes cultures et élevage de ruminants.Notre travail s’est basé sur l’étude de corrélations entre des variables décrivant l’utilisation des sols agricoles, la production agricole et plusieurs descripteurs des communautés d’oiseaux dans les milieux agricoles français.Nous avons observé des communautés d’oiseaux très spécialisées et pauvres en espèces dans les régions à haute production végétale ; et des communautés dominées par des oiseaux généralistes dans les régions à haute production animale. La stratégie qui maximise le FBI (un indice d’abondance des oiseaux agricoles) en maintenant la production dans ses composantes animale et végétale combinait une légère extensification des grandes cultures, le renforcement des régions d’élevage extensif et l’intensification des régions d’élevage déjà intensives.Nos résultats soulignent la nécessité d’adopter des solutions différenciées à la production animale et à la production végétale, au-delà de la dichotomie land sparing/land sharing<br>Agricultural expansion and intensification have disastrous consequences on biodiversity. Studying the relationship between biodiversity and food production can help devise appropriate measures.The objective of this work was to reveal land use strategies to halt the decline of farmland birds while maintaining agricultural production.Our work was based on the study of correlations between agricultural land use, food production, and various bird community descriptors across French agroecosystems.In high crop production regions, we observed low-diversity communities dominated by few arable specialist species. In high livestock production regions, we observed communities dominated by generalist bird species. The land-use strategy that maximized the Farmland Bird Index under crop and livestock production constraints involved a decrease of crop intensity in the most intensive crop regions and an increase of livestock intensity in the most intensive livestock regions. Extensive livestock production was reinforced in current extensive areas.Our results have shown that different strategies are needed in crop-dominated and in livestock dominated regions

L’étude de la sécheresse des sols cultivés impose tout d’abord de connaître intimement les sols et leur fonctionnement hydrique. Mais, comme géographe, il est tout aussi nécessaire de situer ces sols dans l’espace, d’une part à l’échelle du contexte topographique local (l’interfluve, le versant) en tenant compte de la pente et de l’exposition du faciès climatique local (le topoclimat) ; d’autre part dans différents contextes régionaux, à l’échelle de la France, afin de mener une étude comparative. L’étude des sols normands tient ici ue part importante mais il est apparu tout aussi nécessaire d’aller étudier la sécheresse des sols, là où elle est la plus banale, en milieu méditerranéen. Le travail s’est ainsi appuyé sur trois types d’expérimentation portant sur l’appréciation de l’impact de la sécheresse sur l’horizon cultivé des sols, en milieu naturel, en milieu semi-naturel et en laboratoire. En milieu naturel, aussi bien en Basse-Normandie que dans la Drôme provençale et le sud du Lauragais, nous avons conduit une expérimentation sur le rôle des conditions de site (topographies d’interfluve et de versants), d’exposition (adret et ubac), de pente et sur le rôle de la charge caillouteuse. En laboratoire, des manipulations en conditions totalement contrôlées, ont cherché à préciser le rôle de divers paramètres en les isolant, ce qui n’était pas toujours possible de faire dans les expérimentations de terrain : tel a été le cas pour la présence et la nature de la charge caillouteuse et pour l’espace poral fissural. Enfin, l’expérimentation en milieu semi-naturel, sur le secteur d’étude bas-normand de Douvres-la-Délivrande, a permis de soumettre aux mêmes conditions météoriques naturelles, divers échantillons de sols de nature et d’origine différentes. Il apparaît qu’à grande échelle, la sécheresse édaphique est d’autant plus intense que la demande évaporative de l’atmosphère est forte et pérenne, que le sol est positionné sur l’adret et sur un versant en pente forte, que sa charge caillouteuse est élevée et de préférence de nature siliceuse, que sa porosité structurale et texturale favorise respectivement les transferts des phases liquides et gazeuse et le destockage précoce et brutal de la réserve en eau du sol lors de la dessiccation et, enfin, qu’il s’échauffe facilement garantissant ainsi une meilleure vaporisation de l’eau.<br>The study of the drought of the soil requires a particular knowledge of the soils and their reactions to water. But to a geographer, it requires as well to locate these soils, on one hand, from a topographic point of view (interfluvial, side) taking into account slope, exposure and topoclimate, on the other hand, in different county contexts which can be found in France, so that to permit a comparative study. The study of Norman soils takes an important place here, but as well, the study of drought of the soil in areas where it is a most usual factor, that is to say in the Mediterranean area, seems an obvious necessity. This work has been based on three differents types of experimentations on the measure of the impact of droughts on cultivated surfaces of the soil, in a natural environment as well as in a semi-natural environment and in laboratories. In natural environment, in Basse-Normandy as well as in the Drôme provençale and in the south of Lauragais , we performed an experimentation on the part plaid by the site conditions (interfluvial and side topographies), the exposure (south facing slope and north facing side), the slope and the stone amount. In laboratory, experimentations in totally controlled conditions tried to define precisely the part plaid by different parametres, which were then singled out. That was not always possible to do, when experimentations were carried out on the spot : such as experimentations on the presence and the nature of the stone amount and on the fissural and poral space. Last, the experimentations in semi-natural environment, in the Basse-Normandie studied area of Douvres-la-Délivrande has allowed to put samples of soils of different natures and origines through the same natural meteoric conditions it seems that, on a large scale, droughts of the soil are all the more important as the evaporative need of the atmosphere is strong and regular, as the soil is situated and on the steep side, as the amount of stones is hign and preferably of a siliceous nature, as the soil porosity texture and structure favour transfer of liquid and gas processes and early and brutal release of the water reserve of the soil during parching and last, as the soil warms up easily so as to guarantee a good vaporization on the water

Intégré aux filières économiques internationales et produit dans quelques pays du Sud, le coton est de plus en plus cultivé dans les régions occidentales burkinabé où les sols et le climat lui sont favorables. Après observations de terrain et entretiens menés auprès des exploitants du Mouhoun, il apparaît que la région est affectée par des mécanismes dynamiques d'érosion hydrique et éolienne visibles dans les paysages, actifs à différentes échelles spatiales et variables selon les unités topographiques. La culture cotonnière s'est développée dans les systèmes de culture traditionnels des régions de savane, ces systèmes reposant sur l'itinérance des cultures et la pratique de la jachère. Cependant, les logiques de production spécifiques du coton ont progressivement modifié les systèmes traditionnels par l'intensification et la mécanisation qu'elles induisent, causant simultanément une différenciation entre les exploitants. La modernisation des itinéraires techniques n'étant pas toujours adaptée aux milieux locaux naturellement vulnérables à l'érosion, la dégradation des terres se trouve accélérée et majorée par la surexploitation des ressources et le mésusage des pratiques culturales importées. Conscients que la terre " se fatigue " et s'érode, les exploitants du Mouhoun mettent spontanément en œuvre des mesures anti-érosives, lesquelles sont complétées par des programmes nationaux et internationaux de préservation durable de l'environnement<br>Integrated into international economic networks and produced in some countries of the South, cotton is more and more cultivated in the western parts of Burkina Faso where soils and weather conditions are favourable. After some field observations and interviews carried on with the farmers of Mouhoun, the area seems to be affected by dynamics mechanisms of water and wind erosion which are visible in the landscapes, active at various scales and variable according to the different topographical units. The cultivation of cotton has developed in traditional farming systems of savanna areas, these systems being based on moving farming and the pratice of fallowing land. However, the specific logics of cotton growing have gradually changed the traditional systems through the intensification and mechanization they involve, thus simultaneously causing a differenciation among farmers. As the modernization of technical practices is not always adapted to the local environments which are by nature vulnerable to erosion, the land is increasingly weakening and the damage process is made worse owing to overexploitation of resources and misuse of imported farming methods. Aware that the land is “getting tired” and eroding, the farmers in Mouhoun are spontaneously implementing erosion management, the latter being associated to national and international programmes for sustainable preservation of the environment

La céréaliculture est pratiquée régulièrement, sous conditions pluviales, sur des sols de texture argileuse dans le Nord et le Nord-Ouest de la Tunisie. Ces sols occupent les plaines alluviales et les bas reliefs en forme de croupe. Les sols les plus aptes à cette spéculation appartiennent aux classes pédogénétiques suivantes : sols peu évolués, vertisols et sols isohumiques. Elles sont soumises à des régimes hydriques des étages bioclimatiques subhumide et semi-aride. Quatre unités représentatives de ces types de sols sont sélectionnées puis caractérisées du point de vue morphologique, analytique et minéralogique. Elles sont ensuite suivies par un double prélèvement mensuel chacune au cours des campagnes agricoles 1996-1997 et 1997-1998, puis trimestriel au cours des campagnes 1998-1999 et 1999-2000. Sur les échantillons prélevés, sont déterminés, outre les paramètres de caractérisation physico-chimique, les éléments les plus influents sur la production céréalière. L'étude de l'évolution de ces éléments a été menée par illustration graphique puis par analyse multivariée. Les principaux résultats obtenus sont : - De fortes réserves en phosphore et en potassium se trouvent dans les sols. Les teneurs assimilables des sols en phosphore sont améliorées par la fertilisation et ont tendance à diminuer progressivement ce qui justifie l'apport d'engrais par des quantités modérées au début de la campagne agricole. Du potassium échangeable se trouve en excès dans le sol avec des teneurs dépassant largement les normes conseillées pour la spéculation céréalière en sec. L'appauvrissement hivernal en azote minéral justifie des apports faibles d'engrais. La structure plus compactée des sols peu évolués ralentit la nitrification. - Les réserves hydriques sont proportionnelles aux pluviométries annuelles et les sols s'épuisent prématurément après une culture de blé. L'insuffisance des réserves hydriques en zone méridionale du milieu semi-aride justifie le choix d'espèces céréalières précoces comme l'orge. - L'équilibre nutritif des céréales est meilleur et plus visible dans les sols du milieu subhumide, phénomène mis en évidence par les analyses multivariées. L'amélioration de la structure des sols est le facteur édaphique primordial qui agit sur les rendements des espèces céréalières cultivées en sec dans le Nord-Ouest tunisien.

Gros consommateur d'eau, le tournesol presente cependant des caracteres d'adaptation a la secheresse et une aptitude a un rendement eleve sous contrainte hydrique selon des processus physiologiques encore imparfaitement connus. Pour tacher de comprendre le determinisme de la croissance, nous avons fait intervenir en parallele deux demarches: la premiere est un approfondissement des connaissances physiologiques et agronomiques sur la biosynthese et le transfert des assimilats d'une part, et les processus d'adaptation a la secheresse d'autre part; la seconde fait appel a la modelisation et cherche a explorer de nouvelles conduites culturales mieux adaptees en situations pedoclimatiques variees. Ainsi, dans une premiere etape nous avons elucide comment s'integrent les processus de nutrition azotee, de photosynthese et de transpiration dans la croissance et la production du tournesol en conditions hydriques variees, puis dans une deuxieme etape, nous avons tente de synthetiser ces connaissances en ameliorant un modele (epic) a des fins predictives. Ces simulations (5 annees, 6 lieux) permettent de confirmer le phenomene d'adaptation a la secheresse, et l'accroissement de l'efficience de l'eau consommee (liee aux caracteres pedoclimatiques). Outil de demultiplication des resultats experimentaux, la modelisation fournit de nombreux elements caracteristiques du fonctionnement du systeme climat-sol-plante-techniques culturales. Avec ce modele, nous avons precise dans quelles conditions pedoclimatiques se produit cette adaptation aux conditions seches, et quelles strategies d'irrigations pourraient etre valorisees. Nous avons egalement montre que le modele pouvait permettre un diagnostic des contraintes subies tout au long du cycle de developpement. L'examen des stress subis au cours de chacune des phases du cycle de developpement permet une interpretation pertinente des composantes du rendement. La modelisation met aussi en evidence notre connaissance actuellement imparfaite de l'influence de l'environnement (temperature, lumiere, regime hydrique) sur le coefficient de conversion en biomasse de l'energie lumineuse interceptee, qui recouvre de larges aspects du metabolisme du carbone

Devant la complexité du cycle de l’azote (N) et la variété de ses formes disponibles dans le sol, la planification de la fertilisation de cet élément repose sur des calculs et considérations complexes. La fertilisation biologique a de particulier que l’N est apporté sous forme organique, alors que les plantes le prélèvent principalement sous forme minérale. La disponibilité de l’N repose donc sur une minéralisation efficace des amendements. Cette situation peut mener des producteurs à surfertiliser, entraînant des pertes financières et d’N dans l’environnement. Parvenir à une meilleure synchronisation de la minéralisation de l’N avec les besoins de la plante est donc crucial pour le développement de la serriculture biologique, où les besoins en azote des cultures sont de loin plus élevés qu’au champ. De plus, la capacité de certaines plantes à prélever directement l’N sous forme organique est souvent considérée négligeable en agriculture, mais pourrait être plus importante qu’on ne le croit, contribuant ainsi substantiellement au bilan d’N de la plante. Les objectifs généraux de ma thèse étaient de : (1) évaluer les taux de minéralisation de fertilisants biologiques couramment utilisés en culture légumière sous serre au Québec ; (2) étudier l’impact de différentes sources fertilisantes sur la biodiversité des bactéries du sol ; (3) étudier la capacité du concombre à prélever l’N directement sous forme organique ; et (4) développer et valider un outil de gestion de la fertilisation biologique azotée. Une expérience d’incubation de cinq fertilisants biologiques d’usage commun en serriculture biologique a été menée. La minéralisation de l’N a plafonné dans un sol minéral et un substrat tourbeux à, respectivement, 41 et 63 % de l’N appliqué pour le fumier de poule granulé, 56-93 % pour la farine de sang, 54-81 % pour la farine de plume, 34-43 % pour la farine de luzerne et 57-73 % pour la farine de crevette. Dans un sol minéral, la biodiversité bactérienne alpha (indice Shannon) a été augmentée par l’apport de farine de luzerne, alors que dans un substrat organique à base de tourbe, ce sont la farine de crevette et le fumier de poule granulé qui l’ont le plus augmentée. En se basant sur ces résultats, le modèle NLOS a été adapté à la serriculture biologique pour produire le nouveau modèle NLOS-OG. Cet outil a été validé en serres expérimentales et commerciales et a permis une prédiction satisfaisante de la disponibilité d’N minéral pour une culture en sol minéral, ainsi que de la minéralisation cumulative de fertilisants appliqués dans un sol ou un substrat tourbeux. Par contre, de la recherche spécifique à la dynamique de l’eau dans les cultures biologiques en contenants sera nécessaire afin de prédire adéquatement la disponibilité de l’azote dans ce système. Une interface web est disponible pour les agronomes et producteurs (https://exchange.iseesystems. com/public/pierrepauldion/nlos-og/). Le contenu en C et N solubles du substrat biologique d’une culture de concombre en serre biologique a été positivement corrélé au contenu en C et N organiques de la sève du xylème et aux solides solubles du fruit, suggérant un prélèvement et un transfert de C et N organiques vers les parties aériennes et les fruits. Dans une seconde expérience, en milieu contrôlé, de jeunes plants de concombre ont été exposés à une solution d’alanine enrichie en 13C et 15N. En combinant l’utilisation de molécules marquées à une position spécifique (Position-specific labelling) et l’analyse isotopique spécifique au composé (Compound-specific isotopic analysis), nous avons développé une approche innovatrice permettant de suivre le métabolisme de l’assimilation de l’N issu d’un acide aminé prélevé par les racines. Nous avons ainsi démontré que les racines peuvent prélever et assimiler l’N sous forme organique, surtout en situation de rareté de l’N. Elles ont toutefois une nette préférence pour les formes inorganiques (nitrate et ammonium). Les contributions scientifiques découlant de cette étude doctorale sont : (1) une meilleure connaissance de la minéralisation des fertilisants biologiques azotés ; (2) l’intégration de ces taux de minéralisation dans un outil de gestion de l’N applicable en serriculture biologique; et (3) une meilleure compréhension du prélèvement et de l’assimilation de l’azote organique par des plants de concombre. Ces connaissances permettront une meilleure planification de la fertilisation à base de matière organique, et par conséquent un accroissement de la durabilité de la serriculture biologique.<br>Devant la complexité du cycle de l’azote (N) et la variété de ses formes disponibles dans le sol, la planification de la fertilisation de cet élément repose sur des calculs et considérations complexes. La fertilisation biologique a de particulier que l’N est apporté sous forme organique, alors que les plantes le prélèvent principalement sous forme minérale. La disponibilité de l’N repose donc sur une minéralisation efficace des amendements. Cette situation peut mener des producteurs à surfertiliser, entraînant des pertes financières et d’N dans l’environnement. Parvenir à une meilleure synchronisation de la minéralisation de l’N avec les besoins de la plante est donc crucial pour le développement de la serriculture biologique, où les besoins en azote des cultures sont de loin plus élevés qu’au champ. De plus, la capacité de certaines plantes à prélever directement l’N sous forme organique est souvent considérée négligeable en agriculture, mais pourrait être plus importante qu’on ne le croit, contribuant ainsi substantiellement au bilan d’N de la plante. Les objectifs généraux de ma thèse étaient de : (1) évaluer les taux de minéralisation de fertilisants biologiques couramment utilisés en culture légumière sous serre au Québec ; (2) étudier l’impact de différentes sources fertilisantes sur la biodiversité des bactéries du sol ; (3) étudier la capacité du concombre à prélever l’N directement sous forme organique ; et (4) développer et valider un outil de gestion de la fertilisation biologique azotée. Une expérience d’incubation de cinq fertilisants biologiques d’usage commun en serriculture biologique a été menée. La minéralisation de l’N a plafonné dans un sol minéral et un substrat tourbeux à, respectivement, 41 et 63 % de l’N appliqué pour le fumier de poule granulé, 56-93 % pour la farine de sang, 54-81 % pour la farine de plume, 34-43 % pour la farine de luzerne et 57-73 % pour la farine de crevette. Dans un sol minéral, la biodiversité bactérienne alpha (indice Shannon) a été augmentée par l’apport de farine de luzerne, alors que dans un substrat organique à base de tourbe, ce sont la farine de crevette et le fumier de poule granulé qui l’ont le plus augmentée. En se basant sur ces résultats, le modèle NLOS a été adapté à la serriculture biologique pour produire le nouveau modèle NLOS-OG. Cet outil a été validé en serres expérimentales et commerciales et a permis une prédiction satisfaisante de la disponibilité d’N minéral pour une culture en sol minéral, ainsi que de la minéralisation cumulative de fertilisants appliqués dans un sol ou un substrat tourbeux. Par contre, de la recherche spécifique à la dynamique de l’eau dans les cultures biologiques en contenants sera nécessaire afin de prédire adéquatement la disponibilité de l’azote dans ce système. Une interface web est disponible pour les agronomes et producteurs (https://exchange.iseesystems. com/public/pierrepauldion/nlos-og/). Le contenu en C et N solubles du substrat biologique d’une culture de concombre en serre biologique a été positivement corrélé au contenu en C et N organiques de la sève du xylème et aux solides solubles du fruit, suggérant un prélèvement et un transfert de C et N organiques vers les parties aériennes et les fruits. Dans une seconde expérience, en milieu contrôlé, de jeunes plants de concombre ont été exposés à une solution d’alanine enrichie en 13C et 15N. En combinant l’utilisation de molécules marquées à une position spécifique (Position-specific labelling) et l’analyse isotopique spécifique au composé (Compound-specific isotopic analysis), nous avons développé une approche innovatrice permettant de suivre le métabolisme de l’assimilation de l’N issu d’un acide aminé prélevé par les racines. Nous avons ainsi démontré que les racines peuvent prélever et assimiler l’N sous forme organique, surtout en situation de rareté de l’N. Elles ont toutefois une nette préférence pour les formes inorganiques (nitrate et ammonium). Les contributions scientifiques découlant de cette étude doctorale sont : (1) une meilleure connaissance de la minéralisation des fertilisants biologiques azotés ; (2) l’intégration de ces taux de minéralisation dans un outil de gestion de l’N applicable en serriculture biologique; et (3) une meilleure compréhension du prélèvement et de l’assimilation de l’azote organique par des plants de concombre. Ces connaissances permettront une meilleure planification de la fertilisation à base de matière organique, et par conséquent un accroissement de la durabilité de la serriculture biologique.<br>Because of the complexity of the nitrogen (N) cycle and the diversity of its molecule forms in the soil, N fertilization management is based on complex calculations and considerations. For organic farming, N is provided via organic amendments and biological fixation. However, lack of precise tools that predict the N mineralization rate of N sources leads some producers to over-fertilize, resulting in the buildup of salinity, N leaching and possible loss of profits. Consequently, better knowledge of N availability following organic fertilization, to improve synchronization of N supply with crop N demand, is crucial to advance sustainable organic horticulture. In addition, the capacity of plants to take up N directly as organic molecules is seldom considered in agriculture and could be higher than previously thought, contributing significantly to the plant’s N budget. The objectives of this thesis were to: (1) evaluate the mineralization rates from organic fertilizers commonly used in greenhouse vegetable horticulture in Quebec; (2) study the impact of different fertilizer sources on soil bacterial diversity; (3) study the capacity of cucumber plants to take up and assimilate N directly as organic molecules; and (4) develop and validate a N management tool for organic fertilization. An incubation experiment with five organic fertilizers commonly used in organic greenhouse horticulture was performed. Nitrogen mineralization plateaued for a mineral soil and a peat substrate at respectively 41 and 63% of applied N for pelleted poultry manure, 56-93% for blood meal, 54-81% for feather meal, 34-53% for alfalfa meal, and 57-73% for shrimp meal. Organic fertilizers supported markedly contrasted bacterial communities, closely linked to soil biochemical properties, especially mineral N, pH and soluble C. Alfalfa meal promoted the highest alpha diversity (Shannon index) in the mineral soil, whereas shrimp meal and pelleted poultry manure increased it in the peat-based growing medium. Based on those results, we adapted the NLOS model to organic greenhouse horticulture and developed the new model NLOS-OG. This tool was validated in commercial and experimental greenhouses. It yielded a satisfying prediction of mineral N availability in a greenhouse crop grown in native mineral soil, and for the cumulative mineralization of fertilizers applied in a soil or organic substrate. However, further research should focus on water dynamics in containerized organic crops in order to achieve a precise prediction of N availability in that cropping system. A free web interface for NLOS-OG is now available for agronomists and growers (https://exchange. iseesystems.com/public/pierrepauldion/nlos-og/).In a greenhouse experiment, the C and N content of soil solution was positively linked to the xylem sap C and N content of mature cucumber plants and appeared to contribute to the accumulation of soluble solids in cucumber fruits, suggesting uptake and transfer of soil soluble organic N and C to the shoot and fruits. In a second experiment, in a growth chamber, young cucumber plants were exposed to 13C- and 15N-labelled alanine. By combining two methods, i.e., the use of Position-specific labelling (PSL) of alanine and Compound-specific isotopic analysis (CSIA) of free amino acids, we developed a novel approach allowing the study of the mechanism of the assimilatory metabolism of an amino acid taken up by the roots. We demonstrated that their roots can take up and assimilate N as organic molecules, although they showed a preference for inorganic N forms (nitrate and ammonium). The scientific contributions from this doctoral study are: (1) a better knowledge of the nitrogen release from nitrogen organic fertilizers; (2) the integration of mineralization rates into a N management tool adapted to organic greenhouse horticulture; and (3) a better understanding of the uptake and assimilation of organic N by cucumber plants. This knowledge will contribute to a better planning of N fertilization based on organic matter, thus increasing the sustainability of organic greenhouse horticulture.<br>Because of the complexity of the nitrogen (N) cycle and the diversity of its molecule forms in the soil, N fertilization management is based on complex calculations and considerations. For organic farming, N is provided via organic amendments and biological fixation. However, lack of precise tools that predict the N mineralization rate of N sources leads some producers to over-fertilize, resulting in the buildup of salinity, N leaching and possible loss of profits. Consequently, better knowledge of N availability following organic fertilization, to improve synchronization of N supply with crop N demand, is crucial to advance sustainable organic horticulture. In addition, the capacity of plants to take up N directly as organic molecules is seldom considered in agriculture and could be higher than previously thought, contributing significantly to the plant’s N budget. The objectives of this thesis were to: (1) evaluate the mineralization rates from organic fertilizers commonly used in greenhouse vegetable horticulture in Quebec; (2) study the impact of different fertilizer sources on soil bacterial diversity; (3) study the capacity of cucumber plants to take up and assimilate N directly as organic molecules; and (4) develop and validate a N management tool for organic fertilization. An incubation experiment with five organic fertilizers commonly used in organic greenhouse horticulture was performed. Nitrogen mineralization plateaued for a mineral soil and a peat substrate at respectively 41 and 63% of applied N for pelleted poultry manure, 56-93% for blood meal, 54-81% for feather meal, 34-53% for alfalfa meal, and 57-73% for shrimp meal. Organic fertilizers supported markedly contrasted bacterial communities, closely linked to soil biochemical properties, especially mineral N, pH and soluble C. Alfalfa meal promoted the highest alpha diversity (Shannon index) in the mineral soil, whereas shrimp meal and pelleted poultry manure increased it in the peat-based growing medium. Based on those results, we adapted the NLOS model to organic greenhouse horticulture and developed the new model NLOS-OG. This tool was validated in commercial and experimental greenhouses. It yielded a satisfying prediction of mineral N availability in a greenhouse crop grown in native mineral soil, and for the cumulative mineralization of fertilizers applied in a soil or organic substrate. However, further research should focus on water dynamics in containerized organic crops in order to achieve a precise prediction of N availability in that cropping system. A free web interface for NLOS-OG is now available for agronomists and growers (https://exchange. iseesystems.com/public/pierrepauldion/nlos-og/).In a greenhouse experiment, the C and N content of soil solution was positively linked to the xylem sap C and N content of mature cucumber plants and appeared to contribute to the accumulation of soluble solids in cucumber fruits, suggesting uptake and transfer of soil soluble organic N and C to the shoot and fruits. In a second experiment, in a growth chamber, young cucumber plants were exposed to 13C- and 15N-labelled alanine. By combining two methods, i.e., the use of Position-specific labelling (PSL) of alanine and Compound-specific isotopic analysis (CSIA) of free amino acids, we developed a novel approach allowing the study of the mechanism of the assimilatory metabolism of an amino acid taken up by the roots. We demonstrated that their roots can take up and assimilate N as organic molecules, although they showed a preference for inorganic N forms (nitrate and ammonium). The scientific contributions from this doctoral study are: (1) a better knowledge of the nitrogen release from nitrogen organic fertilizers; (2) the integration of mineralization rates into a N management tool adapted to organic greenhouse horticulture; and (3) a better understanding of the uptake and assimilation of organic N by cucumber plants. This knowledge will contribute to a better planning of N fertilization based on organic matter, thus increasing the sustainability of organic greenhouse horticulture.

La production d'huile vegetale est un enjeu economique majeur au viet nam. Cependant, l'extension de la culture du cocotier a des sols sulfates acides ou sulfates acides sales, carences en phosphore et en calcium, a entraine une chute importante de la production par comparaison aux sols alluviaux. Ces carences ont ete confirmees par le diagnostic foliaire mais aussi racinaire. Les potentiels hydriques eleves montrent que le cocotier ne souffre pas de stress hydrique dans le delta du mekong meme en saison seche. Par contre, pendant cette saison, dans les zones soumises a l'influence de la maree, la salinite elevee provoque la fermeture des stomates et la baisse de l'assimilation photosynthetique. Le taux de sodium et un milieu asphyxique sont les causes d'une inhibition de la croissance des systemes racinaire et aerien. L'augmentation excessive des teneurs en ions toxiques (fe#3#+, al#3#+, na#+) dans les racines par rapport aux feuilles a montre leur role filtrant. Un essai conduit avec des jeunes plants arroses a l'eau salee, a permis de determiner un niveau de salinite optimum (5 pour mille) et confirme le role de filtre des racines. L'apport de phosphate naturel augmente le nombre de noix et le poids de coprah par cocotier, l'effet etant relativement plus important avec les sols sulfates acides sales. La solubilite de l'engrais phosphate et sa teneur en calcium jouent un role essentiel dans l'efficacite du traitement: le calcium remonte le ph ce qui diminue l'activite des ions al#3#+ et ameliore la structure du sol, le phosphore corrige sa carence et complexe une partie de al. En se limitant aux zones ou la salinite est inferieure a 10 pour mille de nouvelles plantations pourraient etre developpees sur plus de 100. 000ha dans le delta du mekong

L’évaluation de l’impact environnemental des grandes cultures constitue un enjeu croissant à la fois au niveau de la protection du milieu et, au niveau scientifique, en termes de connaissance et de modélisation des processus sources de pollution. En nous restreignant aux pollutions liées à l’élément azote, nous avons procédé à un suivi expérimental ainsi qu’à une modélisation des flux associés, dans le cadre notamment d’une culture de colza à valorisation énergétique. Nous nous sommes intéressés d’une part au lessivage de nitrate sous la zone racinaire, et d’autre part aux émissions d’oxyde nitreux et d’ammoniac vers l’atmosphère. Parmi les différentes approches présentes dans la littérature, deux modèles ont été sélectionnés, correspondant respectivement à une option simple et opérationnelle (modèle CERES), et à une option plus mécaniste et conceptuelle (modèle Daisy). Cinq jeux de données expérimentales couvrant différentes conditions pédo-climatiques ont permis de tester, voire d’améliorer les sous-modèles de transfert d’eau et de nitrate dans le sol, de dénitrification, et de croissance et d’assimilation d’azote par la culture. Globalement, les précisions des modèles CERES et DAISY se sont révélées similaires, DAISY étant plus performant pour la simulation des transferts de masse dans le sol, et CERES pour la simulation de la croissance du colza. En fait, la précision des modèles dépend du type de milieu simulé : nous proposons alors qu’une classification fonctionnelle des sols pourrait servir de base pour déterminer la forme du modèle à utiliser pour une précision optimale en fonction des données d’entrée disponibles. Enfin, les quelques améliorations proposées concernant la composante sol du modèle simple (CERES) ont permis une prédiction satisfaisante des flux eau-carbone-azote dans le système sol-plante<br>The field-assessment of the environmental impacts of crop production has emerged as a critical issue, since modern agriculture should be expected not to pose major threats. We have here assessed the nitrogen (N) pollutions, caused by such a crop (oilseed rape), through both experimental and modeling approaches. Two types of pollution were investigated : the leaching of nitrate below the root zone, and the gaseous emissions of ammonia (NH3) and nitrous oxide (N2O) to the atmosphere. The prediction of N fluxes at the boundaries of the soil-crop system requires the use of a model simulating the dynamics of water, carbon and N within this system. Among the approaches of various complexities undertaken in the literature, we chose two models representing either a simple (CERES) or a more theoretical (DAISY) viewpoint. Five data sets corresponding to a range of climate and soil conditions were used to test various options for both models. None of the models clearly outranked the other. DAISY performed better as regards heat and mass transfer in soil, but CERES proved a superiority for the simulation of crop growth. Actually, the precisions of the models were also dependent on the type of medium investigated : we then suggested that a functional classification of soils could serve as a basis for determining the form of model to use, that would offer the best precision for a given set of available inputs. Overall, the modifications we proposed to the soil components of CERES allowed this simple approach to yield a satisfactory accuracy in the prediction of the water, carbon and nitrogen fluxes in the soil-crop system

L'environnement est devenu une préoccupation majeure dans toute l'Europe, particulièrement en ce qui concerne les pollutions agricoles diffuses. Les eaux souterraines mais aussi rivières et mers sont exposées aux flux d'azote et autre composés liés aux productions agricoles, et à leur impact sur les facteurs environnementaux tels la qualité de l'eau potable, la toxicité ou la biodiversité. Pour des raisons économiques, ces questions ne sont pas encore prioritaires en Europe de l'Est. Pourtant, les plaines bulgares et roumaines qui constituent le bassin versant du Danube avec la Mer Noire comme exutoire nécessitent des actions comme ce projet financé par l'UE. L'objectif était de développer et appliquer, dans les conditions de ces pays, une méthodologie spécifique en coopération avec les chercheurs locaux. Les résultats escomptés étaient des recommandations pour l'agriculture locale et le maintien du potentiel de recherche et développement des pays de l'Est partenaires. Des situations types ont été définies à partir d'informations concernant les cultures et sols les plus fréquemment rencontrés. La deuxième étape a été l'utilisation de modèles de cultures pour extrapoler les résultats des situations types à une échelle régionale. Pour cela, une première série d'éxpérimentations a été réalisée pour caler les paramètres des modèles. Une validation in situ des modèles a été faite basée sur des données expérimentales indépendantes. A partir de ces modèles, l'évaluation des risques et l'identification des zones sensibles sera menée pour les itinéraires techniques "propres" adaptés aux particularités des sites. Les résultats sont une estimation des niveaux de risque et la définition de recommandations visant à réduire les pertes d'azote vers les eaux souterraines ou de surface.

La grande majorité des grilles de recommandation que l'on retrouve dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) n'ont pas été réévaluées depuis plusieurs décennies et suscitent de nombreuses interrogations quant à leur validité. Une mise à jour de ces grilles, basée sur les régies de production actuelle, et intégrant les besoins réels des cultures est donc devenue indispensable. Ce projet de maîtrise vise à l'élaboration d'un modèle d'évaluation des besoins en azote, phosphore et potassium dans les cultures du chou, du chou-fleur et du brocoli en sols minéraux au Québec. Pour ce faire, des essais de fertilisation ont été réalisés, entre 2003 et 2008, dans quatre régions de la province de Québec, soit la Montérégie, les Laurentides, Lanaudière et Québec (Ile d'Orléans). Au total, toutes cultures confondues, 72 essais en azote, 60 en phosphore et 38 en potassium ont été implantés chez des producteurs maraîchers. Les traitements évalués étaient les suivants : 3 à 6 doses d'azote variant de 0 à 350 kg N/ha, 4 à 5 doses de phosphore variant de 0 à 300 kg P205/ha, et 4 doses de potassium variant de 0 à 240 kg K20/ha. Le dispositif expérimental était en tiroirs (split-plot) avec trois répétitions. Les étapes de réalisation du modèle d'évaluation des besoins étaient basées en partie sur le modèle ayant servi à l'élaboration de la nouvelle grille de fertilisation en phosphore pour la culture de la pomme de terre, telle que revue par Samson et collaborateurs (2008). Ces essais ont permis de déterminer un intervalle de fertilisation azoté pour chacune des cultures, soit de 160 à 200 kg N/ha pour le brocoli, de 190 à 240 kg N/ha pour le chou et de 130 à 185 kg N/ha pour le chou-fleur. Quelques essais de fractionnement de l'azote ont eu lieu de 2003 à 2005. Dans la majorité des cas, l'analyse statistique des fractionnements de l'azote n'a pas montré de différences significatives. Les doses proposées pour le phosphore et le potassium diminuent et varient de 0 à 150 kg P205 selon le rapport P/AlM_m dans le sol et de 0 à 180 kg K20/ha selon la teneur du sol en Kyi_ui. En comparant ces doses proposées avec celles de ia grille de recommandation actuelle du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003), il y a une diminution de 37,5 % pour le phosphore et de 21,7 % pour le potassium. L'analyse de la variance ne révèle aucune différence significative au niveau des prélèvements en azote, en phosphore et en potassium en fonction des doses testé

La pertinence des microarthropodes du sol comme bioindicateurs est deja connue, mais les etudes in situ sont peu nombreuses. Parallelement, une forte demande existe de la part des gestionnaires du monde agricole, concernant l'evaluation de la qualite des sols. Dans une premiere partie, nous avons tente d'evaluer et comparer l'impact de deux insecticides (carbofuran et fipronil) et trois herbicides (pyridate, atrazine et alachlore) sur la colonisation de sacs de litiere par les microarthropodes du sol, en conditions reelles de culture de mais irrigue. Les effets sur la dynamique de decomposition des feuilles de mais ont egalement ete etudies, en utilisant notamment la spectrometrie dans le proche infrarouge. Les resultats laissent apparaitre un impact differencie sur les microarthropodes du sol, en fonction du taxon et du produit phytosanitaire, avec un effet plus prononce de l'alachlore et du fipronil par rapport aux autres pesticides. L'etude de la decomposition de la matiere organique apporte des informations complementaires, tant au niveau du role des microarthropodes du sol sur la decomposition de la matiere organique, que sur l'impact reel des produits phytosanitaires sur le recyclage de la matiere organique. Dans une seconde partie, nous avons tente de comparer, au niveau des microarthropodes du sol, deux pratiques culturales : un systeme conventionnel et un systeme integre, ce dernier absorbant environ 30% d'intrants en moins. Les experimentations, menees en systemes de rotation de culture, sur des parcelles cultivees en ble d'hiver, ont permis de demontrer des differences entre pratiques, avec globalement une biodiversite en microarthropodes plus elevee en integre. Ces differences seraient dues essentiellement au travail du sol et aux pesticides. Toutefois des variations apparaissent en fonction de la date d'echantillonnage et de la parcelle, ce qui laisse supposer une grande influence de l'histoire de la parcelles (precedents culturaux, itineraire technique), ainsi que du contexte de cette parcelle (nature du sol, topographie). Les resultats apparaissent tres differents en fonction de la methode d'echantillonnage envisagee (sacs de litiere/ carottages), ce qui implique une standardisation indispensable des protocoles d'etude sur le terrain.

La souche Y AS34, sélectionnée pour la qualité et la quantité d'exopolysaccharide (EPS) qu'elle produit, a été isolée de la surface de racines de tournesol cultivé sur un sol sablo-limono-argileux de St-Florent-sur-Cher (18, France). La cartographie et le séquençage du gène codant pour l'ARNr 16S ainsi que la présence du gène nodD ont permis d'identifier cette souche YAS34 au genre Rhizobium. Elle se caractérise par la production d'un EPS gélifiant, poly-électrolyte, de structure et de composition différentes des succinoglycanes habituellement rencontrés chez les bactériys du genre Rhizobium. L'ajout de cet EPS, à une teneur de 1%, au sol de St-Florent-sur-Cher s'est traduit par l'augmentation de sa capacité de stockage d'eau (+50%). L'inoculation du sol et des semences de tournesol par la souche YAS34 a permis d'augmenter significativement la taille de la population de Rhizobium sp. Y AS34 dans la rhizosphère et sur les racines de tournesol (+50% de la microflore productrice d'EPS). Cette colonisation rhizosphérique et racinaire s'accompagne d'une augmentation de la biomasse racinaire et de la masse du sol adhérent par unité de masse de matière sèche racinaire (SA/RA) (en moyenne +80%) et une modification de la structuration de cette fraction de sol: augmentation de la macro-porosité dont les rayons d'entrée des pores sont compris entre 5 et 50mm. Ces modifications qualitatives et quantitatives de l'environnement physique des racines de tournesol, dues à l'inoculation, ont été concomitantes d'une augmentation à la fois de la teneur en azote au niveau du sol adhérent et des exportations de cet élément vers la plante ainsi qu'à une valorisation plus importante de l'engrais azoté apporté en début de culture, par comparaison avec des plantes non inoculées<br>The bacterial strain Y AS34, selected for exopolysaccharide (EPS) production, was isolated from the rhizoplane of sunflower (Helianthus annuus) in a Dystric Cambisol. From cartography and sequencing of the 16S rDNA gene it was concluded that strain Y AS34 belongs to the genus Rhizobium. The gelatinous EPS produced by this strain was different from succinoglycan usually produced by bacteria belonging to the genus Rhizobium. In the presence of 1 % (w/w) of the EPS purified from strain Y AS34, the water holding capacity of soil from St-Florent-sur-Cher was enhanced by 50%. Inoculation of sunflower seeds and soil with strain Y AS34 led to a significant increase of rootadhering soil mass per root biomass (+80%), under both, water stress and normal water supply conditions. Concomittantly with this bacterial effect on the mass of root-adhering soil, an increase of soil macro-porosity (pore diameter between 5 and 50 mm) was observed. In addition to these physical changes of root-adhering soil, nitrogen uptake by sunflower was significantly increased after inoculation with Rhizobium sp. Y AS34 in the presence of 1 N-nitrates. Strain y AS34 seems to modify the soil structure around the root system in a way that the water supply of sunflower and its nitrogen uptake is increased counteracting the effect of water deficit on sunflower growth

La culture du ble d'hiver etant tres souvent soumise dans nos regions a l'exces d'eau, qui entraine une asphyxie racinaire, cette etude a precise un certain nombre de point sur les relations entre l'aeration du sol et le comportement du ble. En milieu artificiel, ce travail a permis de degager l'importance de l'activite respiratoire au cours des stades precoces, et de definir des outils de caracterisation des conditions d'aeration des racines (presence d'ethanol dans les feuilles et augmentation de l'activite reductrice dans les feuilles). Une asphyxie racinaire, selon le stade d'intervention, entraine un decalage plus ou moins important avec l'absorption minerale, la croissance et le developpement de plantes aerees. Cependant, certains mecanismes temperant les effets de l'anoxie sont apparus tels qu'un developpement plus important de racines adventives avec un accroissement de la porosite racinaire, une stimulation de la croissance et du developpement apres l'asphyxie, et une stimulation, dans le cas d'une hypoxie partielle, de l'activite de la portion aeree. Ces mecanismes de compensation ne s'etant manifestes que pendant la periode de croissance ralentie, une distinction des effets de l'asphyxie entre les stades de developpement apparait au niveau de certaines composantes de rendement

Le changement d'occupation des sols contaminés est susceptible de modifier la nature et la quantité des matières organiques du sol (MOS). Les matières organiques sont connues pour avoir un rôle de source trophique pour les organismes des sols et un rôle de ligand vis-à-vis des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols contaminés. Des changements de matières organiques dus aux changements d'occupation des sols contaminés peuvent modifier la spéciation des ETM et leur disponibilité. Mais dans ce cas, le rôle de la matière organique dans le déterminisme de la disponibilité des ETM est peu documenté. L'objectif du travail présenté dans cette thèse était de mettre en évidence le rôle des matières organiques dans la disponibilité des ETM, dans le cas de sols agricoles contaminés après un changement de cultures annuelles vers des cultures pérennes à vocation non-alimentaire. Le travail a concerné l'étude de la disponibilité du Cu, Pb, Zn et Cd dans les sols de deux sites différents en texture et en origine de pollution i.e. le site de Metaleurop (Nord de la France) avec des sols limoneux contaminés par des retombées atmosphériques et le site de Pierrelaye (Région Parisienne) avec des sols sableux contaminés par les apports d'eaux usées brutes de la ville de Paris. Le rôle de la matière organique a été étudié en travaillant 1) sur des échantillons de sols sous deux cultures différentes i.e. sous culture annuelle et culture pérenne à vocation énergétique miscanthus depuis trois ans, 2) sur les échantillons de sol avant et après incubation in vitro afin d'accélérer la minéralisation de la matière organique, et 3) sur des échantillons de sol avec et sans matières organiques particulaires (MOP) i.e. les fractions libres des MOS afin de mettre en évidence leur rôle spécifique. Une approche combinée d'évaluation de la disponibilité par des extractions chimiques des ETM et d'étude de la localisation des ETM dans des fractions granulométriques a été utilisée. Les résultats obtenus montrent que l'impact de l'occupation des sols (sous culture annuelle ou pérenne miscanthus) sur la disponibilité des ETM était différent pour les deux sites étudiés. Pour les sols du site de Metaleurop les résultats ont montré que la disponibilité de Cu et Pb diminuait sous miscanthus tandis qu'une augmentation de leur localisation dans les fractions fines était observée. Par contre aucun changement n'a été observé pour Zn ni Cd dans ce site. Au contraire pour les sols sableux riches en matières organiques de Pierrelaye le changement d'occupation a impacté la disponibilité de Zn et Cd tandis que celle de Pb et Cu n'a pas évolué. Les résultats des sols avant et après incubation montrent que l'impact de la minéralisation des MOS sur la disponibilité des ETM était site dépendant pour Pb et Cd alors que l'effet sur Cu et Zn était similaire pour les sols des deux sites. En travaillant sur les sols avec et sans MOP, nous avons pu observer que les MOP en tant que fraction organique libre participaient à la disponibilité des ETM telle qu'étudiée, et que une partie du cuivre lié aux MOP était disponible pour un organisme dans nos conditions. Ces résultats de disponibilités des ETM dans des sols qui varient avec la nature et la quantité des matières organiques sont discutés.

Dans l'ouest du Burkina Faso où se développe le système coton/céréales, l'entretien organique des sols devient une nécessite absolue. Nos résultats d'études en particulier ceux de Faraka-Ba sur sol ferralitique montrent qu'une fumure minérale seule n'empêche pas une forte décroissance des rendements après un certain nombre d'années de cultures continues. Les exportations culturales, même faibles, entrainent une perte d'éléments minéraux conduisant a une rupture du cycle biogéochimique normal, notamment pour les cations ca#+#+ et mg#+#+ liés aux migrations des nitrates. La suite de nos investigations a porté sur l'évolution du cycle interne de l'azote. Nous constatons que la non-culture entraine une mise en réserve de molécules organiques azotées dans les formes hydrolysables ; par contre, la croissance des végétaux utilise préférentiellement les ions no#3 issus de ces formes. L'apport de fumier empêche l'épuisement de ce pool disponible tout en agissant positivement sur d'autres propriétés du sol. Des études en vases avec #1#5n appliqué sur une culture de digitaria exilis, ont confirmé l'évolution des différents compartiments azotes observée au champ ; l'immobilisation de l'azote engrais s'effectue préférentiellement dans les fractions hydrolysables. Dans une rotation triennale coton/mais/sorgho, en utilisant les tiges de sorgho transformées en fumier, l'entretien organique du sol devient possible à condition de veiller à l'érosion et à l'équilibre calcique du sol

Pour la plupart des pays des régions arides et semi-arides, l'eau est devenue le facteur limitant principal de leur développement. L'Egypte est l'un des pays du bassin méditerranéen affecté par des pénuries de ressources en eau. C'est pourquoi la réutilisation agricole des eaux usées est largement répandue en Egypte. La réutilisation de ces eaux pour la production agricole s'accompagne, dans un certain nombre de cas, de phénomènes de dégradation des sols par la salinisation sensu stricto. Le problème de la salinisation des sols s'amplifie toujours en raison des mauvaises pratiques d'irrigation et de drainage, surtout avec l'agriculture irriguée dans des zones arides avec des taux élevés d'évapotranspiration. L'irrigation avec de l'eau de drainage ou des effluents d'eaux usées est non seulement une source de sels dissous mais également d'éléments traces métalliques (ETM). Le but principal de ce travail était d'étudier certains effets possibles de la réutilisation des eaux de qualité médiocre avec différents niveaux de salinité sur le comportement des ETM tels que le Zn et le Pb en présence ou en absence de plantes. Les effets combinés de la salinité et de la présence d'ETM sur la croissance du ray-grass, et sa production de biomasse ont pu être étudiés. Deux techniques expérimentales ont été utilisée : des cultures en pots avec deux systèmes différents d'irrigation, avec et sans excès d'eau, et des cultures hydroponiques pour évaluer les effets sur la biodisponibilité, la bioaccumulation et la phytotoxicité du Zn et Pb pour le ray-grass. La salinité a eu un effet toxique semblable sur la croissance des plantes avec une sensibilité plus élevée en conditions hydroponiques. La biodisponibilité du Pb est limitée comparée à celle du Zn qui montre un transfert plus élevé dans les plantes, à la fois par sa translocation aux parties aériennes et par ses effets phytotoxiques sur la croissance des plantes. Cependant, celle du Pb est accrue dans les conditions où la plante lutte activement contre le stress salin. Ainsi, la biodisponibilité des ETM peut varier avec la salinité. La bioaccumulation et la translocation des ETM dans les parties aériennes du ray-grass augmente quand la plante réagit activement au stress salin. L'effet toxique de la salinité du sol et de l'eau d'irrigation sur la croissance de plantes et la production de biomasse peut être modifié par les ETM selon l'interaction entre ces deux facteurs de risques<br>The wastewater re-use is a very world wide practice in the areas affected by shortages of water resources. For the majority of the countries of the arid and semi arid regions, water became the principal factor limiting their development. Egypt is one of the Mediterranean countries which is affected by shortages of water good quality resources. The re-use of this water for agricultural production is accompanied with salinization problems, which always develops because of the bad irrigation and drainage practices, especially with the irrigated agriculture in arid regions with high rates of evapotranspiration. The irrigation with wastewater is not only one source of dissolved salts but also of metallic trace elements (MTEs). The principal goal of this work was to study the effect of wastewater re-use with different salinity levels on the behaviour of metallic trace elements (MTEs) such as Zn and Pb in the presence or absence of plants. The combined effects of salinity and MTEs on the growth of rye-grass, and its production of biomass as been studied. Two experimental techniques were used : pot cultures with two different irrigation systems, with and without water excess, and hydroponic cultures to evaluate the effects of various salinity levels on the bioavailability, bioaccumulation, and phytotoxicity of Zn and Pb for the rye-grass. Salinity had a similar toxic effect on the growth of plants even if the sensitivity of plants is higher in hydroponic conditions. The bioavailability of Pb is limited compared with Zn which shows a higher transfer to the plants, with its higher translocation in the shoots and its phytotoxic effects on the growth of plants. However, the bioavailability of Pb is increased when the plant react actively to salinity stress. Thus, the bioavailability of MTEs can vary with the salinity. The bioaccumulation and the translocation of the MTEs in the shoots of the rye-grass increase when the plant reacts actively to a saline stress. The toxic effect of soil and irrigation water salinity on the growth of rye-grass and production of biomass can be affected by the MTEs according to the interaction between these two risk factors

Au Québec, la température hivernale atteint -35 °C et les cépages non-rustiques (Vitis vinifera L.) doivent être protégés du gel par l'installation de géotextiles ou par buttage qui consiste en un travail du sol intensif et bisannuel pour recouvrir et découvrir les vignes. Ces conditions restreignent l'implantation de cultures intercalaires : (1) leur établissement et leur croissance sont limités à la saison de production, (2) le buttage détruit la végétation intercalaire à l'automne et (3) l'installation de géotextiles permet la culture d'espèces pérennes, mais elle est plus coûteuse. Au Québec, l'adoption de cultures intercalaires demeure donc marginale, malgré les bienfaits reconnus de ces cultures, dont le contrôle des adventices et l'atténuation de l'érosion hydrique. Leur impact sur la croissance et la production de la vigne sont également méconnus sous le climat continental du Québec. Une expérience en blocs aléatoires complets a été établie (2018-2020) dont l'objectif était de comparer l'effet du désherbage mécanique à deux mélanges de graminées intercalaires (annuelles vs pérennes) sur le contrôle des adventices et leur diversité, la stabilité des agrégats du sol ainsi que la croissance et la productivité de la vigne durant la période d'implantation. L'expérience incluait aussi un témoin enherbé (adventices). Le désherbage mécanique a mieux contrôlé les adventices, et a diminué la richesse et la diversité de la flore comparativement aux couverts végétaux. La densité des adventices annuelles et vivaces n'a pas diminué sous cultures intercalaires et le recouvrement des adventices au sol surpassait les 50 % en fin de saison. Néanmoins, la biomasse aérienne des adventices est demeurée en-dessous de celle du traitement enherbé durant les deux premières années. En fin de saison, la stabilité des agrégats du sol était plus élevée sous couvert végétal comparativement au désherbage mécanique. Ni le rendement, ni la qualité des raisins n'ont été affectés par la régie de culture dans l'entre-rang.<br>Non-hardy grapevine varieties require winter protection in southern Quebec because temperature can drop to –35 °C and cause irreversible frost damage. Winter protection is provided either by geotextiles or hilling, the latter generating intensive soil disturbance twice a year. These constraints limit the adoption of intercrops because 1) their establishment and growth are concurrent with the crop, 2) hilling destroys intercrops every fall, and 3) the use of geotextiles allows the adoption of perennial intercrops but is more expensive. Although it can control weeds and mitigate soil erosion, intercropping in Quebec vineyards is limited. Moreover, grapevine response to intercropping is poorly documented under Quebec's continental climate. A randomized complete block design experiment was conducted (2018-2020) to compare mechanical weeding to two grass mixture intercrops (annual vs perennial), during vineyard establishment. Variables tested included weed control and diversity, soil aggregate stability, vine growth, and grape yield. A weedy control was also included. Cultivation was more efficient at controlling weeds than both intercrops but decreased plant species richness and diversity in comparison to other treatments. Weed density did not decrease over time and weed cover was relatively high (> 50% at the end of the growing season) under intercrops. Nevertheless, weed shoot biomass was lower under intercrops than in the weedy control during the first two years. Cultivation was also detrimental to soil structure, it showed lower aggregate stability compared to vegetated treatments by the end of the season. None of the interrow management methods had an impact on vine yield fruit quality.

L'etude s'est deroulee dans une region marecageuse de sumatra (indonesie), situee pres du village de pematang lumut dans la province de jambi. Les sols tourbeux de cette region sont mis en culture depuis quelques annees et des changements importants du milieu sont observes. Originellement ces marecages tourbeux, recouverts d'une foret dense, sont inondes pratiquement toute l'annee. La mise en culture traditionnelle debute par l'abattage des arbres, a l'exception des plus gros, suivi de l'installation d'un reseau de drainage de faible importance et peu profond. Les premieres cultures se font sans attendre. Apres quelques annees de culture, un sol s'est forme a partir d'un materiau d'origine ne presentant aucune organisation pedologique particuliere. Quatre situations ont ete etudiees, correspondant au temps t0, sous foret, aux temps t3, t6 et t9 apres 3, 6 et 9 annees de culture. Ces neuf annees de mise en culture ont permis au materiau vegetal d'origine de se destructurer et de se rearranger sous forme d'agregats de plus en plus gros et resistants avec le temps. Les alternances dessiccation/humectation semblent determinantes dans cette evolution. Les horizons de surface (0-20 cm) de type fibrique, sous foret, deviennent de type saprique apres neuf ans de culture. Les modifications, avec le temps, des caracteristiques physiques du sol sont importantes. L'agregation s'amplifie, la densite apparente augmente, la porosite se transforme et diminue, la capacite de retention en eau s'accroit. Un tassement du sol est observe. L'evolution biochimique des matieres organiques est lente. L'assechement provoque une reprise de la mineralisation qui se traduit par une diminution du rapport c/n et une legere augmentation du taux de lignine. Il n'y a cependant pas de changements profonds des caracteres des composes organiques. L'hydromorphie et l'acidite du milieu ralentissent la formation de l'humine et la maturation climacique des composes humiques neoformes par polymerisation. Toutefois, l'ensemble de ces transformations cree un substrat possedant une organisation structurale pedologique dont la stabilite s'ameliore avec le temps. Les nutriments, uniquement d'origine biologique, sont peu abondants dans le sol. Les teneurs en cations bivalents augmentent legerement avec le temps. En revanche, phosphore et potassium tendent a disparaitre. Compte tenu du ph tres acide de ces substrats et de leur pauvrete en elements nutritifs, la mise en culture doit s'envisager avec apports d'amendements calciques et de fertilisants calcules afin d'obtenir des rendements acceptables pour satisfaire les besoins alimentaires des populations qui s'installent dans ces regions.

L’agriculture urbaine et périurbaines, bien que très pratiquée partout dans le monde est parfois mis en difficulté à travers l’utilisation de fertilisants nocifs. L’objectif général de cette thèse est de mener une étude du risque de la contamination du système sol-plante par les composés organométalliques du Pb Hg et Sn, dans un contexte d’agriculture urbaine caractérisé par l’utilisation des débris de combustion (DC) d’ordures ménagères issus des décharges urbaines, pour fertiliser les sols maraîchers. Dans cet objectif, les espèces Lactuca sativa, Amaranthus hybridus et Corchorus olitorius ont été cultivées sur des sols amendés par les DC, comme le font les agriculteurs in situ. Les sols amendés et non amendés ont été échantillonnés et les légumes ont été récoltés à quatre stades de leur croissance. Les métaux tels que le plomb (Pb), le mercure (Hg) et l’étain (Sn) ont été analysés sous leurs formes inorganiques et organiques par ICP-MS et GC-ICP-MS respectivement. Les résultats obtenus révèlent la présence du mono méthylmercure (MMeHg) dans les sols et dans les plantes avec des concentrations variant respectivement d’une valeur non détectée (nd) à 172 ng/g et de 7,8 ng/g à 34,7 ng/g. Le tétra éthyl Plomb (TEtPb) se révèle être le composé organoplombique (COP) le plus représenté dans les sols avec des concentrations variant de 18,4 ng/g à 44612 ng/g. Alors que c’est plutôt le mono éthyl plomb (MEtPb) qui est le COP le plus représenté dans les plantes, avec des concentrations variant de 0,78 ng/g à 56,9 ng/g. Les composés organostannique (COT) ont également été identifiés dans les sols et dans les plantes avec une prédominance du dibutyl étain (DBT) dans le sol, et du mono phényl étain (MPhT) dans la plante. Le suivi de l’accumulation de ces organométalliques par les plantes à différents stades de leur croissance, révèle globalement une diminution des quantités de polluants accumulées dans la plante entre le 1er stade de croissance et le stade de maturité. Les résultats des facteurs d’absorptions (Fa) ont mis en évidence le caractère phytodisponible des formes organométalliques dans le sol à l’exception du DBT. Ils ont aussi révélé les aptitudes hyper accumulatrices de A. hybridus et L. sativa vis-à-vis du TBT. Les résultats combinés des Fa, des facteurs de translocation et des rapports de mobilité entre le sol et les feuilles ont permis de mettre en évidence une translocation aisée ou facilitée des formes éthylées (TEtPb), butylées (TBT) et phénylées (MPhT) des racines vers les feuilles. Des trois espèces de plantes, C. olitorius se révèle être l’espèce la plus accumulatrice de MMeHg, de COP et COT. Mais au vue des doses d’expositions journalières (DEJ) à ces polluants toxiques par ingestion de ces légumes, c’est la consommation de L. sativa qui présente le plus grand danger pour le consommateur. D’ailleurs la consommation de ce légume donne une DEJ de MPhT qui est supérieure à la dose journalière admissible (DJA) des composés phénylées de l’étain<br>Urban and suburban agriculture though widely practiced all over the world, sometimes faces difficulties due to the use of poor fertilizers. The objective of this thesis is to study the contamination risks of the soil-plant system by organometallic compounds (Pb, Hg and Sn), in a particular context of urban and suburban agriculture. To meet this goal, the species Lactuca sativa, Amaranthus hybridus and Corchorus olitorius were cultivated on soils amended with combustion debris (CD), like the farmers do in situ. The amended and non-amended soils are sampled and vegetables harvested at maturity on one hand, and at different stages of their growth on the other. The samples are treated, then the inorganic and organics forms of Pb, Hg and Sn are analyzed by ICP-MS and GC-ICP-MS respectively. The results obtained reveal the presence of mono methylmercury (MMeHg) in the soils and in the plants with concentrations respectively varying between nd to 171.567 ng/g and 7.83 ng/g to 34.72 ng/g. Tetra ethyl lead (TEtPb) is the most represented organo lead compounds (OLC) in the soils with concentrations ranging from 18.45 ng/g to 44611.959 ng/g respectively. Whereas in the plants, mono ethyl lead (MEtPb) is the most represented OLC with concentrations ranging from 0.78 ng/g to 56.90 ng/g. OTC were equally identified in the soils as well as in the plants with a predominance of dibutyl tin (DBT) in soil, and mono phenyltin (MPhT) in plants. Amongst the three plant species, C. olitorius turns out to be the species which accumulates MMeHg, OLC and OTC most. But in view of the of daily exposure doses (DED) to these toxic pollutants by ingestion of these vegetables, it is the consumption of L. sativa which presents the greatest danger. Moreover, consumption of this vegetable gives a DED of MPhT which is higher than its acceptable daily intake. The follow up of the accumulation of these organometallics by plants at different stages of their growth, revealed that the quantities of pollutants accumulated, decrease in the plant between first stage of growth and the maturity stage. The results of the absorption factors (Fa) have allowed to underline of phyto availability character of organometallics forms in soil, except for DBT. They have also revealed hyper accumulator abilities of A. hybridus and L. sativa for TBT. The combined results of Fa, translocation factor (Ft) and reports of mobility between the soil and the leaves (Rm (f/s)) have allowed to underline the facilitated translocation of ethylated (TEtPb), butylated (TBT) and phenylated (MPhT) forms, from the roots to the leaves

Le présent travail propose une analyse des changements d'occupation des sols et de l'intensification de l'agriculture sur les communautés animales ou végétales des plaines alluviales. L'arrivée dans les dix dernières années du peuplier (populus sp. ) a contribué à modifier fortement ces paysages ouverts, en s'installant essentiellement dans des secteurs en déprise agricole. Le terrain d'étude choisi est le val de Saône inondable, ou alternent de grandes unités homogènes de prairies avec des unités hétérogènes, fragmentées par la présence de cultures et des plantations de peupliers. Les peupleraies étudiées présentent une avifaune caractéristique de stades forestiers jeunes, avec des effets de lisière internes ou externes marqués, permettant la présence d'espèces de milieux semi-ouverts. Les espèces forestières sont systématiquement moins abondantes, laissant supposer des phénomènes de maladaptation pour ces espèces dans ces habitats fortement anthropisés. A l'échelle du paysage, la fragmentation des unités prairiales par la présence d'éléments boisés affecte fortement l'ensemble des espèces prairiales nichant à terre et favorise la présence d'espèces généralistes. Enfin, l'étude des groupements végétaux au sein de ces plantations montre une hétérogénéité plus marquée entre plantations qu'entre placettes de forêts alluviales, illustrant le fait que la perturbation engendrée lors de la plantation se retrouve au stade adulte. D'autre part, l'analyse de la dispersion des graines indique une recolonisation essentiellement assurée par les oiseaux ou les mammifères confirmant les effets de lisière vus lors de l'analyse des peuplements aviens. Ce travail illustre ainsi différentes approches possibles de l'analyse de l'impact de ces nouveaux éléments boisés dans les espaces ouverts de plaine, et il ressort que cette analyse doit s'effectuer en fonction des alternatives possibles d'utilisation des sols au sein de ces vallées.

Le bilan environnemental de l'utilisation des insecticides organochlorés dans la culture de coton, café et cacao au Togo par CPG/SM révèle la présence de DDT, aldrine, dieldrine, endrine, heptachlore, lindane et endosulfan dans les sols, les sédiments, le maïs, le niébé, le café et le cacao à des concentrations de 0,18 à 160 µg.kg-1 et dans l'eau de rivières et de puits à des teneurs de 0,02 à 0,40 µg.L-1 excédant les limites maximales tolérables recommandées par la FAO, l'OMS et l'Union Européenne. Des tests biologiques en laboratoire indiquent que les huiles essentielles de cinq plantes aromatiques locales et l'huile de graine de neem ont une activité insecticide sur le scolyte des fruits du caféier (Hypothenemus hampei F.) comparable à celle de l'endosulfan, l'insecticide chimique. La sensibilité du scolyte à ces extraits végétaux dépasse de loin celle du parasitoïde Cephalonomia stephanoderis Betrem exprimant ainsi leur sélectivité. L'huile de graine de neem s'est révélée la plus intéressante. Ces résultats sont prometteurs pour que la recherche entamée dans ce domaine se poursuive.

Durant ces dernières décennies la déforestation et les changements climatiques ont largement contribué à l'augmenation de l'érosion des sols et de la fréquence des glissements de terrain, surtout dans les environnements fragilisés comme ceux du Sud. De la nécessité de sécuriser les pentes instables par les techniques d'éco-ingénierie, alternatives écologiques et peu coûteuses aux solutions traditionnelles de génie civil, a émergé la question de l'impact des structures forestières sur la stabilité des pentes et des versants. Cependant, les moyens actuels d'expérimentation in situ à l'échele des peuplements restent limité. Ainsi, la modélisation par éléments finis et l'analyse numérique ont permis d'aborder cette question. Trois étapes ont été nécessaires pour atteindre cet objectif. Dans une prmière phase, un modèle éléments finis a été développé en se basant sur les principes du rendorcement racinaire. II englobe un ensemble de méthodes de paramétrisation des morphologies racinaire et de distribution spatiale des arbres. A partir de la technique des plans d'expériences numériques, le modèle a été utilisé pour simuler et analyser un éventail de scénarii de pentes boisées. Cette analyse a permis d'identifier certains paramètres de la structure forestière pertinents pour la stabilité de la pente. La dernière étape de ce travail s'est attachée à évaluer les différents parmètres nécessaires à l'utilisation du modèle à partir d'études sur 2 sites de peuplements hétérogènes au Togo. L'utilsation des méthodes numériques a globalement permis d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension de la fonction stabilisatrice des peuplements forestiers. A l'échelle de l'arbre, la morphologie racinaire, la profondeur d'enracinement et la cohésion additionnelle conférée par les racines fines sont apparues comme des paramètres d'incidence majeure sur la stabilité. D'autres paramètres de l'échelle peuplement, l'écart entre arbres dans la direction de la pente et le mofif rectangulaire de plantation sont des facteurs d'influence majeure sur la stabilité

La digestion anaérobie, procédé d’énergie renouvelable, constitue un atout indéniable de récupération des flux matière et énergie des déchets en réponse aux enjeux du développement durable. Ainsi, la présente étude a pour objectif de contribuer à la compréhension des mécanismes qui gouvernent l’environnement réactionnel de digestion en anaérobie et les effets des digestats sur la matrice bio-physico-chimique des sols à vocation agricole. Le développement des tests de lixiviation en réacteurs contrôlés aérobie et anaérobie, les modes de mobilisation du contenu organo-minéral des substrats et la valorisation du biogaz pour l’équarrissage des bêtes ont été réalisés. Les verrous techniques et physico-chimiques entachant la digestion anaérobie des déchets d’ananas ont été levés et optimisés grâce à des co-substrats notamment les bouses de vache et les cendres. Les digestats ont été apportés sur des sols agricoles, des sols des zones de forêts et des milieux sans matière organique ni argiles et ont permis de déceler les limites d’utilisation des digestats et les interactions avec les fractions organiques et minérales du sol. Cette étude montre ainsi, l’importance de développer la filière de méthanisation pour une élimination durable des déchets organiques<br>Anaerobic digestion, a renewal energy process, constitutes an undeniable asset of material and energy flows recovering in response to sustainable development issues. Thus, the aim of this current study was to contribute to the understanding of mechanisms that govern the reactive environment of anaerobic digestion and the effects of digestates on the biophysico- chemical matrix of agricultural soils sector. The running of leaching tests in aerobic and anaerobic controlled reactors, organo-mineral mobilizations patterns of the substrates and the valorization of biogas in slaughtered animals knackering have been realized. The physicochemical and technical locks tarnishing the pineapple wastes anaerobic digestion have been lifted and optimized through the co-substrates including cattle manure and ashes. The digestates have been brought on agricultural soils, forests areas soils and medium free of organic matter and clays and allowed to detect the limits of digestates uses and the interactions with organic and mineral fractions of soils. This study, thus show, the importance to develop the anaerobic digestion sector for a sustainable removal of organic wastes

L'etude de l'acidite des sols et de sa correction a porte sur les sols ferrallitiques de la vallee du niari et du plateau de mbe-bateke au congo. Les observations ont ete realisees respectivement a mantsoumba sur un site sous culture mecanisee de manioc depuis 15 ans et au pk 45, apres trois ans de culture a base de manioc. Apres la presentation des sols acides d'interet agricole dans leur contexte naturel, ce travail a procede a une premiere evaluation des pratiques utilisees dans la correction de l'acidite, notamment le recours au calcaire broye de madingou. Grace a des observations et prelevements d'echantillons de sol dans des situations culturales contrastees, il a ete etabli un constat de degradation des proprietes physico-chimiques des sols sous culture. Des etudes plus fines ont ete mises en uvre, concernant la nature et la reactivite du complexe d'echange. Les constituants mineraux des sols ont ete caracterises ainsi que leur reactivite, en privilegiant la prevision de leur comportement global lors de l'acidification du sol ou la correction de l'acidite. Une incubation pendant 3 mois en conditions controlees de laboratoire a permis de mieux apprecier les effets des apports de calcaire et de pueraria sur la reaction et le complexe d'echange des sols. Les modifications de la dynamique d'echange a l'interface sol-solution ont ete etudiees par des simulations de la lixiviation sous pluviometrie locale et par la technique de l'electrodialyse. Ces differents tests ou methodes ont ete validees par la mesure de l'absorption des elements mineraux par une plante-test, le ray grass d'italie cultive sous serre, en vases de vegetation. Des propositions ont ainsi ete faites concernant les approches methodologiques, la connaissance du fonctionnement des sols etudies et les perspectives pour des travaux futurs

The objectives of the study were to determine whether intercropped alfalfa (Medicago sativa L.), red clover (Trifolium pratense L.) or rye grass (Lolium multiflorum Lmk.) could simultaneously contribute to the nitrogen regime of grain-corn (ie: increased yield), improve edaphic quality, and decrease the level of inorganic nitrogen present in the soil after corn harvest. To achieve these objectives the seeding of the intercrops was delayed, the corn population was increased, and the red clover was spring-ploughed.<br>Fall-ploughed red clover maintained the mean weight diameter (MWD) of aggregates on the Ste-Rosalie clay. Spring-ploughed red clover on the other hand caused a decrease in bulk density in the top 10 cm of the Chicot loam.<br>The nitrogen-response of corn indicated that the intercrops did not contribute to the nitrogen regime of grain-corn. There were also indications that intercrops competed with corn for available inorganic nitrogen and water. The intercrops, however, did reduce the levels of soil inorganic nitrogen in the fall allowing for a possible decrease in the nitrogen load of soil percolates.<br>Despite the beneficial effect of nitrogen fertilisation on the organic nitrogen content of the soil, the presence of leguminous intercrops did not prevent the increase of the soil CN ratio.

Les cultures intermédiaires multi-services (CIMS) sont un des piliers de l’agroécologie et elles peuvent être introduites dans les systèmes de culture actuels sans les modifier fortement. Cependant, dans un contexte de changement climatique avec une modification des régimes pluviométriques, l’impact des CIMS sur la dynamique et le bilan hydrique pourrait être négatif. Le bassin Adour-Garonne (BAG), connaît des problèmes de gestion de la quantité et de la qualité (nitrates, pesticides) de ses masses d’eau. Quantifier l’impact des CIMS en fonction de leur gestion sur la dynamique et le bilan hydrique des sols agricoles du territoire du BAG représente donc un enjeu social et scientifique crucial. Mon objectif est d’évaluer l’impact des CIMS sur le bilan hydrique et les flux d’eau à l’échelle de la parcelle, en fonction de leur mode de gestion, et à l’échelle du territoire, pour évaluer les conséquences possibles sur la recharge des nappes en cas de réduction de drainage. J’ai mis en place une démarche scientifique couplant 3 types de méthodes : méta-analyse de la littérature scientifique, expérimentations et mesures de terrains et simulations avec le modèle de culture STICS à l’échelle de la parcelle, puis par extrapolation à l’échelle du territoire du BAG. J’ai analysé l’impact des CIMS sur l’évapotranspiration, le drainage, la lixiviation des nitrates et les stocks d’eau et d’azote en fonction de divers facteurs : pédoclimat, espèce de CIMS (et mélange d’espèces), date de semis et de destruction et gestion des résidus (enfouissement par travail du sol ou laissés en mulch). Les résultats indiquent que les CIMS diminuent le drainage par une augmentation de l’évapotranspiration réelle en situation avec couvert végétal, en comparaison à un sol nu. Toutefois, si les CIMS sont bien gérées, avec une adaptation des espèces composant le couvert végétal, des dates de semis et de destruction, elles n’induisent pas de stress hydrique et azoté entrainant des baisses de rendements des cultures principales suivantes. La généralisation des CIMS sur l’ensemble du BAG, sans adaptation locale de leur gestion et avec des destructions tardives (cas de l’agriculture de conservation), pourrait cependant modifier le grand cycle de l’eau en augmentant l’évapotranspiration et diminuant le drainage, qui est le processus déterminant de la recharge des nappes. Ces modifications pourraient accentuer le déficit entre les besoins en eau grandissant et les ressources toujours plus restreintes dans un contexte de changement climatique<br>Cover crops are one of the pillars of agroecology and can be introduced into current cropping systems without major changes. However, in a context of climate change with changing rainfall patterns, the impact of cover crops on water dynamics and balance could be negative. The Adour- Garonne basin (BAG) has problems managing the quantity and quality (nitrates, pesticides) of its water bodies. Quantifying the impact of cover crops according to their management on the soil water dynamics and balance in the BAG is therefore a crucial social and scientific issue. My objective is to evaluate the impact of cover crops on water balance and water flows at the field scale, depending on their management, and at the territorial scale, to assess the possible consequences on groundwater recharge in the event of reduced drainage. I have implemented a scientific approach combining three types of methods: meta-analysis of the scientific literature, experiments and field measurements and simulations with the STICS crops model at the plot scale, then by extrapolation to the BAG scale. I analysed the impact of cover crops on evapotranspiration, drainage, nitrate leaching, water and nitrogen content according to various factors: soil and climate, cover crops species (mixture), sowing and termination date, and residue management (returned by plough or left in mulch at the soil surface). The results indicate that cover crops reduce drainage by increasing actual evapotranspiration in a vegetative cover situation compared to a bare soil. However, if cover crops are well managed, with adaptation of the species making up the plant cover, planting and destruction dates, they do not induce water and nitrogen stress leading to lower yields of the following main crops. The generalization of cover crops throughout the BAG, without local adaptation of their management and with late termination (case of conservation agriculture), could however modify the major water cycle by increasing evapotranspiration and decreasing drainage, which is the determining process for groundwater recharge. These changes could increase the gap between growing water needs and evertightening resources in the context of climate change

L'objectif de ce travail est d'etudier les moyens d'amelioration du regime hydrique des vertisols degrades dans les regions semi-arides du cameroun. Les pratiques concernent des petits amenagements hydro-agricoles. Sur les sols fortement degrades, le suivi de l'evolution des reserves hydriques du sol a montre que l'amelioration du regime hydrique etait tres limitee apres deux annees de mise en place; l'absence de macroporosite fissurale limitant considerablement les circulations de l'eau dans ces sols riche en argile de type smectite. Sur des vertisols moyennement degrades, la conservation de la macroporosite fissurale est liee a des amenagements tels que les casiers, qui maintiennent une charge hydraulique elevee sur cette porosite et assurent une importante humectation en profondeur. Une meilleure comprehension du fonctionnement hydrique des vertisols degrades a permis de presenter une modelisation des termes du bilan hydrique. Enfin, l'auteur a propose une reflexion sur la rehabilitation et l'amenagement des vertisols degrades du nord-cameroun

La transition agroécologique vise la triple performance agronomique, écologique et sociétale des exploitations agricoles. Un certain nombre de pratiques agricoles permet d’envisager la construction et le développement de systèmes de culture répondant à ces contraintes. Les légumineuses, par leur capacité à fixer l’azote atmosphérique, sont une alternative intéressante aux intrants azotés. Outre l’absence de fertilisation lors de leur culture, elles fournissent de l’azote à la culture suivante. Il existe cependant un manque de références sur certaines légumineuses à graines et notamment la culture du pois d’hiver. En effet, si des données acquises dans différentes régions françaises sont disponibles, aucune référence n’a été publiée pour la Normandie où la culture du pois d’hiver connaît un récent regain d’intérêt. Cette thèse propose d’évaluer, sur une période de deux ans, l’effet du remplacement du colza par le pois d’hiver en tête de rotation en réalisant une analyse comparative de ces deux successions (pois d’hiver-blé et colza-blé). L’objectif était d’évaluer l’effet de ce changement de tête de rotation (pois d’hiver vs colza) sur l’état biologique du sol et les flux d’azote à différentes échelles spatiotemporelles. Les résultats ont révélé une forte variabilité spatio-temporelle dans la réponse des communautés microbiennes du sol, et mis en évidence l’importance du contexte pédoclimatique dans le déterminisme de l’abondance et de l’activité des communautés microbiennes du sol. Ils ont montré par ailleurs, l’effet positif du pois d’hiver sur la disponibilité de l’azote minéral au cours du cycle cultural et pour les cultures suivantes, ici le blé puis l’orge. Les apports d’azote minéral dans le sol lié à la contribution des parties racinaires via la rhizodéposition et à la dégradation des résidus de culture après récolte ont été évalués au cours de ce travail de thèse. En effet, si la rhizodéposition s’est révélée plus importante sous pois d’hiver, elle n’a pas eu d’impact significatif sur les communautés microbiennes rhizosphériques. Contrairement à ces observations, la dégradation des résidus de culture a significativement modifié la composition des communautés bactériennes en lien avec leur composition biochimique initiale. La succession culturale incluant le pois a enrichi le sol en azote minéral mais des risques de perte d’azote par lixiviation de l’ordre de 23 kg N. ha-1 ont été estimés. Ces constats soulignent l’importance d’adapter la conduite des systèmes de culture incluant le pois d’hiver, en limitant les pertes d’azote par lixiviation et en maximisant son utilisation par les cultures suivantes. Les résultats de ces travaux ont confirmé la diminution des quantités d’engrais azoté utilisées dans la succession contenant le pois, sans préjudice de productivité, ni pour le pois, ni pour la culture suivante, ici, le blé. Finalement, introduire le pois d’hiver dans la rotation de culture en région Normandie, semble permettre de répondre à la problématique d’augmentation du coût des intrants, et aux enjeux de transition agroécologique et d’autonomie protéique régionale<br>The agroecological transition targets triple agronomic, ecological, and societal performance of farms. Some new agricultural practices had emerged to develop a new cropping system to respond to these constraints. Legumes constitute an interesting alternative. Indeed, legumes are advantageous for soils due to their symbiotic relationship with nitrogen-fixing bacteria. The presence of compatible rhizobia combined to nitrogen-limited conditions promotes symbiosis which is the most efficient way for legumes to acquire more nitrogen. Compared with non-nodulated plants, symbiosis provides a competitive advantage by increasing soil nitrogen pool. However, some grain legumes, notably winter pea, are rarely studied, especially in the Normandy region where no reference has been published for this crop. The objective of this study is to compare two crop successions for a period of two years (winter pea-wheat and rapeseed-wheat), in order to assess the effect of replacing rapeseed by winter pea at the head of the rotation .We evaluated the effect of these two crops (winter pea vs rapeseed) on the biological state of the soil and nitrogen fluxes at different spatio-temporal scales. The results showed a significant spatio-temporal effect on the response of soil microbial communities and highlighted the importance of the pedoclimatic context in determining the abundance and activity of soil microbial communities. A positive effect of winter pea has been demonstrated on the availability of mineral nitrogen during the crop cycle and for following crops (wheat and barley). The supply of nitrogen to the soil is linked to the rhizodeposition of nitrogen via plants roots and the degradation of crop residues after harvest. Our results showed that winter pea exhibited the greatest amount of nitrogen rhizodeposition. However, rhizodeposition did not have a significant impact on rhizospheric microbial communities. Contrary to these observations, the degradation of crop residues significantly modified the composition of bacterial communities linked to their initial biochemical composition. Crop succession including winter pea enriched the soil with mineral nitrogen but simulation with STICS software revealed a nitrogen leaching around of 23 kg N. ha-1 during the cropping cycle. These findings underline the importance of adapting an adequate crop management system, including winter pea, to limit nitrogen losses. The results showed also that wheat yields after winter pea without the use of nitrogen fertilizers were equivalent to those obtained after rapeseed. However, rapeseed required significant nitrogen fertilization. Including winter pea in crop rotation in Normandy region may be a key to enhance productivity, to respond to the challenges of agroecological transition, regional protein autonomy, and to reduce environmental and economic costs, by reducing notably, the costs of fertilizers production and uses

Le travail de recherche mené au cours de cette thèse a permis de mettre en place le modèle MOSST, un modèle de structure du sol basé sur des voxels et en 3D. Le sol simulé est séparé en trois niveaux : (i) celui des voxels qui sont la plus petite échelle prise en compte dans le modèle ; c'est aussi au niveau des voxels qu'est stockée l'information relative à la structure du sol, chaque voxel possède un état qui correspond à un composant du sol : ex. vides, solides, matières organiques; (ii) celui des pièces qui sont des cubes de 40 voxels de coté et (iii) celui du bloc de sol qui représente (taille et forme) l'ensemble de l'environnement simulé. Pour pallier aux contraintes du stockage informatique de la structure du sol, un système d'encodage a été mis en place ainsi qu'un système de chargement dynamique de la structure qui permet de charger et décharger une partie de la structure virtuelle. Ce modèle à la particularité de pouvoir être initialisé à partir d'images 3D, issues de la tomographie aux rayons X, ce qui permet d'initialiser un sol virtuel avec une structuration réelle. Le modèle MOSST a été conçu pour être le plus générique possible permettant ainsi son adaptation et son évolution en fonction des agents structurants associés. Un premier couplage a été réalisé avec un modèle d'agent ver de terre qui permet de simuler la production de déjections et le creusement de galeries par les vers de terre anéciques et endogés. Ce modèle d'agent ver de terre apporte une innovation importante : un système de gestion des galeries qui guide les vers lorsqu’ils creusent. Il simplifie aussi l’implémentation des anéciques et empêche les agents vers de terre d'avoir des comportements non réalistes tels que recreuser dans leurs propres galeries. Une analyse de sensibilité de ce modèle, a démontré l'importance de la vitesse de creusement dans la simulation de l'activité de bioturbation des vers. Une première calibration a été réalisée à l'aide des données issues de la littérature complétées par des données issues d’une étude en microcosmes sur l'activité de bioturbation de trois vers de terre endogés (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). Nous avons montré que A. chlorotica peut être assimilée à une espèce épi-endogée en lien avec son activité principalement localisée sur les premiers centimètres de sol tandis que la bioturbation de A. icterica correspond à celle d’un endogé strict. Afin de rendre compte de l'impact d'outils de travail du sol sur la structure, une expérience en plein champ nous a permis de préciser l’évolution de la structure du sol, au cours des étapes de semis dans un système en labour. Le labour entraîne une augmentation de la porosité, la reprise de labour une décroissance rapide de la porosité jusqu’à environ 5-7 cm et un tassement des couches plus profondes par rapport à la situation post-labour<br>We built up the model MOSST, a MOdel of Soil STructure in 3-dimensional and based on voxels. In this model, soil is split in three levels : (i) the voxel one, voxel is a cube that represents the smallest simulated feature. Every voxel holds a state that corresponds to a soil element, e.g. organic matter, void, solid, etc; (ii) the piece level, pieces are cubes of 40 voxels side; (iii) soil block one which gives the shape and size of the simulated environment. To overcome memory constraints while large soil structures are simulated, an encoding of the pieces and a system to dynamically load and unload parts of the environment were implemented. One of the interesting features of MOSST is that it can be initialized using 3D images, e.g. from X-ray tomography, and thus be initialized with a real structuring. MOSST was built in order to be as generic as possible and therefore it may be coupled and adapted to numerous structuring processes. A first coupling was done with a model of earthworm agents which simulates the burrowing and cast production of anecic and endogeic earthworms. This model introduces an innovating system to manage burrow paths which simplifies anecic earthworm implementation and forbids some impossible behaviours such as to burrow inside an existing burrow. A sensitivity analysis of this model showed that earthworm's burrowing speed is a main factor affecting their bioturbation. A first calibration was performed using data available in the literature and data from a study in microcosms on three endogeic earthworms bioturbation (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). It was shown that A. chlorotica holds an epi-endogeic behaviour because it bioturbates the soil mostly in the top few centimetres whereas A. icterica has a true endogeic behaviour. To account for tillage impact on soil structure, a field experiment was performed in order to compare soil structure development during tillage steps in a ploughed system. Ploughing led to an increase in soil macroporosity, sowing combined with a rotary harrowing led to a sharp decline in soil macroporosity to a depth of 5-7 cm with a macroporosity deeper in the soil which is smaller than after ploughing. A comparison of soil structure was performed after sowing in three tillage systems : ploughing (P), superficial tillage (ST) and direct seedling (DS). Soil macroporosity was the lowest in DS and was the same within the first 7 cm in P and ST. Deeper in the soil ST is less porous than P. The work carried out is the foundation of a model that aims at simulating soil structure dynamics in various farming practices. The coupling of MOSST with new structuring agents such as compaction due to tillage or root growth is now needed to improve the model. The acquisition of new data is also needed to improve the model of earthworm bioturbation

La décomposition des résidus de culture est un processus essentiel en sols de grandes cultures car elle représente la principale source carbone (C) exogène de ces systèmes. Bien que la dégradation des végétaux de diverses quantités et qualités soit bien connue, ses conséquences sur les communautés du sol et sur les fonctions qui en découlent sont moins maîtrisées. Pour mieux comprendre ces effets, nous avons suivi à des étapes clés de la décomposition l’évolution de composantes majeures de la diversité du sol (micro-organismes, nématodes, microarthropodes et macrofaune) en lien avec les principaux flux de C, d’azote (N) et les activités enzymatiques associées pour différentes quantités et qualités de litières. Les expériences ont été menées à différentes échelles spatiales et temporelles (champ, mésocosme et microcosme).La quantité et qualité de litières ont des effets distincts sur les communautés du sol. La quantité de litière impacte les détritivores, et la qualité de litière affecte plus généralement les principaux groupes fonctionnels. La litière labile affecte plus la voie bactérienne et les macro-détritivores en début de décomposition, et la litière récalcitrante la voie fongique et les méso-détritivores en fin de décomposition. Ces évolutions sont reflétées par les dynamiques enzymatiques. Plus spécifiquement, la régulation top-down de la faune (manipulations de L.terrestris et de nématodes) a montré de forts impacts sur les enzymes. De manière similaire, la composition initiale du micro-réseau trophique du sol a fortement conditionné les dynamiques enzymatiques. Au contraire, la minéralisation du C de la litière demeure principalement dictée par sa qualité initiale. Cette thèse démontre l'importance de la gestion des litières sur les fonctions biologiques des sols agricoles. Faire varier la qualité et quantité des litières apparaît comme un levier pour moduler la santé des sols et certains services écosystémiques à long terme<br>Crop residues decomposition is an essential process in cultivated lands since it constitutes the main source of organic matter in these systems. Although the underlying mechanisms of residues degradation of varying qualities and quantities are well-known, their consequences on soil biota and the related functions are less understood. To better understand this process, we chose to follow at key steps of decomposition the evolution of major components of soil diversity (microorganisms, nematodes, micro-arthropods and macrofauna), the evolution of litter quality, the main carbon (C) and nitrogen (N) fluxes and enzyme activities associated, for different quantities and qualities of litter added. The experiments were set up at different spatial and temporal scales (field, mesocosm and microcosm experiments) in function of our objectives.Litter quantity and quality have distinct effects on soil biota. Litter quantity influences the detritivores, and litter quality influences more generally the main functional groups. Labile litter impacts more the bacterial energy channel and the macrodetritivores at the first stages of decomposition, and recalcitrant litter impacts more the fungal energy channel and the mesodetritivores at the latter stage of decomposition. These evolutions are mirrored by the enzymatic dynamics. More specifically, fauna top-down regulations (L.terrestris and nematodes manipulations) exhibit high effects on soil enzymes. Similarly, soil micro-food web initial composition drives enzymatic dynamics. Contrastingly, litter C mineralization depends mainly on its initial quality. This PhD shows the importance of litter management on the biological functions of cultivated soils. Varying litter quality and quantity appear as a mean to influence soil health and some ecosystem services on the long term

Ce mémoire à pour but principal d'esquisser une démarche afin de déterminer la potentialité agricole des sols pour une culture donnée et les relations de cette potentialité avec le devenir de l'azote engrais lors du cycle sol-plante. À partir d'études pédologiques de secteurs de références situés en Lorraine et à l'aide de classifications techniques des sols, nous avons mis en évidence les facteurs limitants de la production; ces derniers ont été comparés avec les rendements agricoles obtenus lors de trois années climatiques consécutives; il a été possible de définir après étude fréquentielle des paramètres climatiques, la potentialité agricole des sols pour une année donnée. De plus, il est nécessaire de tenir compte de l'hétérogénéité spatiale pour établir des plans de potentialités parcellaires. Le suivi des teneurs en nitrates dans les différents sols a mis en évidence les relations entre potentialités et risques d'entrainement des nitrates. L’emploi du traceur 15N révèle que les coefficients d'utilisation de l'azote engrais varient par rapport aux types de sols sans que l'on observe une relation précise entre CRU et CAU. Nous démontrons que les fournitures azotées des sols estimées à l'aide d'un témoin zéro présentent des relations étroites avec les valeurs Ndfs et A malgré des interactions avec l'engrais apporté. En conditions contrôlées, l'étude du cycle interne de l'azote 15 démontre l'absence d'effet ANI réel, elle indique des cinétiques des processus d'organisation-reminéralisation entre les divers compartiments azotés liés au comportement bio-physicochimique des sols, enfin elle montre que la fraction NSAnD constitue le siège principal de ces mécanismes, mais que la fraction NnH joue un rôle non négligeable pour certains types de sols

Les pratiques agricoles contribuent largement à l’accroissement des concentrations en oxyde nitreux (N2O) dans l'atmosphère et représentent 70% des émissions mondiales. La nitrification et la dénitrification dans les sols sont les deux processus microbiens responsables de la production de N2O. En dehors de leur contrôle par le climat ou les conditions du sol, le rôle de la topographie est moins connu. L'objectif principal de cette thèse était donc à la fois de caractériser la variabilité des flux de N2O long d'un transect partant d'un plateau agricole jusqu’à la rivière et d'analyser l'influence de la position dans le paysage sur ces émissions. Des études en laboratoire ont été menées sur des échantillons de sol et il a été montré que la production potentielle de N2O semble avoir lieu majoritairement sur l’horizon superficiel. La position dans le paysage affecte les émissions réelles de N2O avec des émissions annuelles plus de trois fois supérieures en position de bas de pente (budget annuel de 4 kg N-N2O ha-1 an-1). Nous avons aussi pris en compte les émissions indirectes de N2O par prélèvements piézométriques le long du transect. Les teneurs analysées se situent, en moyenne annuelle, entre 3. 2 et 33. 4 µg N-N2O L-1. En considérant que tout le N2O contenu dans les aquifères sera dégazé nous pouvons estimer que les émissions indirectes de N2O représentent environ 1. 8% des émissions directes par les sols, soit 0. 035 kg N-N2O ha-1 an-1. Enfin, une approche statistique et de modélisation ont permis d’approfondir nos analyses et de mieux comprendre les mécanismes à l’origine des émissions de N2O et comment les principaux facteurs de contrôle pouvaient interagir entre eux.