RMT AgroforesterieS - Croisons les regards #5

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Les pratiques agroforestières intraparcellaires améliorent-elles les performances de croissance des arbres par rapport à une monoculture ?

Étude de cas de plantations comprenant des arbres à croissance rapide

Anaïs THOMAS - Nicolas MARRON - Pierrick PRIAULT

Responsable de site : Erwin DALLE

Introduction

Emergence des pratiques agroforestières dans le GE

Agriculteurs avec peu d'expérience dans la gestion de la composante arborée

Nécessité de fournir des outils aux agriculteurs ...Effets de l'association d'espèces sur les performances des arbres ?

Introduction

Emergence des pratiques agroforestières dans le GE

Agriculteurs avec peu d'expérience dans la gestion de la composante arborée

Nécessité de fournir des outils aux agriculteurs ...Effets de l'association d'espèces sur les performances des arbres ?

Introduction

Emergence des pratiques agroforestières dans le GE

Agriculteurs avec peu d'expérience dans la gestion de la composante arborée

Nécessité de fournir des outils aux agriculteurs ...Effets de l'association d'espèces sur les performances des arbres ?

Objectif : Comparer les performances de croissance d’arbres à croissance rapide (peuplier, aulne) en AF et en monoculture

Hypothèse : Les arbres auront de meilleures performances de croissance en AF qu'en MONO en raison :

(1) réduction de compétition entre espèces (2) effet de facilitation dû à la présence d'une espèce fixatrice d'azote

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La plantation s'étend sur 3 hectares et est constituée de trois blocs, chacun divisé comme suit : NB : le nombre de lignes et d'arbres n'est pas respecté

Pour plus d'informations Côté "Forestier" - Anaïs THOMAS (thèse en cours) : anais.grosjean@univ-lorraine.fr - Nicolas MARRON (croissance / production des arbres) : nicolas.marron@inrae.fr - Pierrick PRIAULT (échanges gazeux foliaires / potentiels hydriques foliaires) : pierrick.priault@univ-lorraine.fr - Caroline PLAIN (chambres gaz à effet de serre) : caroline.plain@univ-lorraine.fr - Damien BONAL (flux de sève) : damien.bonal@inrae.fr - Erwin DALLE (maintenance du site expérimental): erwin.dalle@inrae.fr Côté "Agro" - Séverine PIUTTI (sols et communautés microbiennes) : severine.piutti@univ-lorraine.fr - Alexandre LAFLOTTE (ferme expérimentale de La Bouzule) : alexandre.laflotte@univ-lorraine.fr

Nos valorisations scientifiques Clivot, H., Petitjean, C., Marron, N. et al. Early effects of temperaty agroforestry practices on soil organic matter and microbial enzyme activity. Plant Soil 453, 189-207 (2020). https://doi.org/10.1007/s11104-019-04320-6 Thomas, A., Priault, P., Piutti, S. et al. Growth dynamics of fast-growing tree species in mixed forestry and agroforestry plantations. Forest Ecology and Management 480, 118672 (2021). https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118672

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Traitement agroforestier : association d'aulnes avec une prairie temporaire Agroforesterie : association d'arbres, de cultures et/ou d'animaux sur une même parcelle agricole

Entrée en dormance et sénescence

Feuille d'aulne couverte de gel

Bourgeon d'aulne fermé

Les bourgeons ne sont plus actifs : l'arbre est entré en dormance

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Dualex

Nous suivons l'entrée en dormance des bourgeons dès la fin de l'été en utilisant une échelle de notation visuelle qui détermine à quel stade d'évolution en est le bourgeon terminal au moment où nous effectuons notre relevé. Grille de notation visuelle pour l'entrée en dormance des bourgeons de l'aulne glutineux Le même protocole est réalisé pour le suivi des peupliers avec l'échelle correspondante.

Le Dualex est une pince foliaire qui permet de mesurer la teneur en pigments foliaires. Grâce à cet appareil nous pouvons mesurer la teneur en chlorophylles, flavonols et anthocyanes des feuilles sélectionnées. L'objectif est de suivre l'évolution de ces pigments au cours de la sénescence foliaire, jusqu'à la chute des feuilles afin de déterminer s'il existe des dynamiques différentes au sein de chaque traitement (monoculture VS mélanges). Au total, ce sont 20 aulnes et 20 peupliers par traitement qui sont suivis. Pour chaque arbre, trois feuilles sont échantillonnées et la mesure est répétée deux fois / feuille en évitant les nervures principales pour ne pas biaiser la mesure. Dualex - force-a.com

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Mélange forestier : association d'aulnes et de peupliers (1 ligne sur 2)

Densité de flux de sève

Capteur

Couverture isolante

Deux sondes de 2 cm de long sont insérées dans le bois du peuplier à environ 1 m de hauteur

Protège les sondes du vent, du rayonnement solaire et de la pluie.

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La technique de dissipation thermique (Granier, 1985) est utilisée pour mesurer le débit de sève, c'est-à-dire le flux de sève par unité de surface d'aubier (kg H2O dm − 2 h − 1) pour les arbres équipés de ce capteur. Les thermocouples mesurent la différence de température entre la sonde chauffée (sonde supérieure) et la température ambiante de l'aubier en dessous. Au total, 36 peupliers sont mesurés en continu de juin à septembre (6 peupliers x 2 topographies x 3 traitements).

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Monoculture de peupliers

Débourrement

Rupture du bourgeon

Jeune feuille

Feuille en croissance

Bourgeons de peupliers

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Le débourrement, tout comme l'entrée en dormance des bourgeons, est suivi chez les peupliers et les aulnes. Le développement des bourgeons est suivi en utilisant une échelle de notation visuelle de l'espèce étudiée. Dans l'exemple présenté ci-dessous, le stade 1 correspond à un bourgeon encore fermé ; le stade 4 correspond, quant à lui, à l'éclatement du bourgeon : c'est le débourrement. Echelle de notation visuelle des bourgeons de peupliers (Populus deltoides x Populus nigra) Le même protocole est appliqué pour les aulnes avec l'échelle correspondante.

Perfomances de croissance des arbres

Diamètre

Hauteur

La hauteur de la plus haute tige du houppier est mesurée à l'aide d'une perche graduée

Le diamètre est mesuré à hauteur de poitrine (1m30) à l'aide d'un pied à coulisse digital

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Au cours de la saison de croissance (d'avril à septembre), ce sont environ 360 arbres - peupliers et aulnes - qui sont suivis en hauteur et en diamètre mensuellement. Ces arbres "suivis" sont reconnaissables par cette étiquette jaune qui indique le numéro de ligne et la position de l'arbre sur cette dernière.

Evolution de la hauteur de 2015 à 2019

Saison de croissance 2018

Saison de croissance 2019

Saison de croissance 2017

Peupliers 2018

Interactions en agroforesterie - Facilitation

Teneur en N du sol ~ 6 x plus élevée pour les peupliers en AF qu'en monoculture

Interactions en agroforesterie - Réduction de compétition

2017 : Peupliers en agroforesterie ont un H/DBH plus élevé qu'en monoculture = compétition INTRA < INTER-spécifique

A partir de 2018 : diminution du ratio H/DBH pour les peupliers en agroforesterie = compétition INTRA > INTER spécifique

2019 : aulnes ont un H/DBH plus élevé en monoculture qu'en agroforesterie = compétition INTRA > INTER spécifique

Conclusion

Changement du type d’interaction dans le temps entre la luzerne (- trèfle) et les peupliers dans le traitement agroforestier

Peupliers en AF avec un taux de croissance retardé comparé à ceux en monoculture

01

2014-2018

Présence de la culture

Réduction de la disponibilité des ressources pour les arbres

Croissance des arbres réduite

(Dawson et al., 2001 ; Gakis et al., 2004 ; Burgess et al., 2005)

COMPETITION PREDOMINANTE

Conclusion

Changement du type d’interaction dans le temps entre la luzerne (- trèfle) et les peupliers dans le traitement agroforestier

Peupliers en AF avec un taux de croissance retardé comparé à ceux en monoculture

02

01

2014-2018

Présence de la culture

Réduction de la disponibilité des ressources pour les arbres

Croissance des arbres réduite

Depuis 2018

Peupliers en AF avec un taux de croissance en hauteur plus élevé qu'en monoculture

Un ratio h/d plus bas en AF qu'en monoculture

Une teneur en azote du sol 7 fois + élevée en AF qu'en mono

1 rangée d'arbres sur 2 remplacée par la culture

Luzerne/Trèfle

Augmentation de l'azote dans le sol

Amélioration de la croissance des arbres

Réduction possible de la concurrence pour la lumière

(Dawson et al., 2001 ; Gakis et al., 2004 ; Burgess et al., 2005)

(Taghiyari and Efhami, 2001 ; Rivest et al., 2009)

(Benomar et al., 2013)

INTERACTIONS POSITIVES

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Monoculture d'aulnes

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Monoculture d'aulnes

Architecture du houppier

Mètre ruban

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Perche graduée

Ici nous mesurons les rayons de la couronne suivant 8 axes cardinaux (figure ci-dessous) dans l'objectif de déterminer in fine la surface de projection de la couronne de chaque arbre. Ces mesures sont effectuées sur les individus suivis pendant la saison de croissance (~ 360 arbres). (Pretzsch et al., 2015)

La hauteur de la première branche vivante, de tous les arbres cette fois-ci, est également mesurée à l'aide d'une perche graduée. L'objectif consiste à déterminer le ratio de la couronne vivante (LCR), c'est à dire la partie de l'arbre qui porte le feuillage vivant (en % de la hauteur totale de l'arbre). Ce dernier paramètre nous permettra de définir s'il existe une stratification des arbres dans les traitements mélangés, comparativement aux monocultures d'arbres respectives.

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Traitement agroforestier : peupliers en association avec du trèfle

Conditions environnementales

Data logger

Station météo

Eau du sol

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La teneur en eau volumétrique du sol (SWC) est enregistrée toutes les heures avec des sondes de teneur en eau qui sont insérées dans le sol à égale distance entre deux arbres de la rangée et à différentes profondeurs : 10, 20, 30, 50 et 80 cm.

La station météo, installée depuis 2014, est composée : - d’un pluviomètre, - de sondes mesurant la température - l’humidité de l’air - l’humidité du sol, - d’un anémomètre, - et d’un capteur PAR au dessus du couvert végétal

Les données météorologiques et de teneurs en eau du sol (volumetric soil water content) sont enregistrées et stockées sur des enregistreurs de données (data loggers).

Merci de votre attention