Intensification de l'agriculture biologique : conséquences sur la régulation des phytophages en vergers de pommiers

Organic agriculture is assumed to achieve more sustainable practices by reducing the negativeenvironmental impacts of intensive agriculture, such as biodiversity decline. While positivelinks between organic agriculture and natural enemy abundance and/or diversity have oftenbeen reported, this was not always the case (little or no difference between the systems, orsometimes in favor of the conventional system) and it appears to be variable depending on thespecies considered (Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al.2011). The benefits to biodiversity from organic agriculture are likely to stem primarily fromprohibition of synthetic chemicals but also from the adoption of various other managementpractices (cultural practices, ground cover management, presence of hedgerows). Indeed,organic management strategies are thus defined by a combination of different practices(Zehnder et al. 2007) that can have a different effect on the natural enemy community (Hole etal. 2005; Simon et al. 2007).The objectifs of this thesis are :(i) caracterized the diversity of crop protection strategies on organic agriculture andidentifed the practices led to reduced pesticide usage;(ii) investigated whether these practices have an impact on the natural enemy abundanceand diversity in the canopy;(iii) assess the natural enemy predation activity in apple orchard.First, we identified four crop protection strategies, which were characterized by aspecific combination of different types of practices. We showed that natural enemycommunities and their efficacy were influenced by these strategies.Second, we examined the relationships between the abundance of generalist predatorsand the level of pest control under natural conditions (predation of codling moth eggs). Weused a set of organically farmed commercial orchards with various protection strategies andshowed that the predation rate and the natural enemy communities were different but variableamong the organic apple orchard. We identified the natural enemy correlated with thepredation rate.!Finally, we managed the ground cover and compared the effect of three heights, tall(no cutting), medium (mean height of 20 cm) and short (mean height of 5 cm), of aspontaneous grass cover in an experimental orchard on natural enemy abundance andpredation rates on the canopy (predation of codling moth egg) and on the ground (predation ofcodling moth larvae). The natural enemy community on the canopy was little impact by theheight of the ground cover ; only Forficula pubescens was more abundant in the no cuttingthan in the short ground cover. The egg predation was higher in the short ground cover than inthe two other modalities. The larvae predation was not impacted by the ground cover height.We caracterized a diversity of crop protection strategy on organic agriculture in appleorchard. We identified a variability of the natural enemy communyties on organic appleorchard. This thesis illustrated the complexity of the relationship between agriculturalpractices, natural enemies and predation of pests.L’agriculture biologique (AB) est classiquement comparée à l’agriculture conventionnelle. Elle est alors souvent considérée comme plus favorable à la biodiversité que l’agriculture conventionnelle, même si certaines études montrent un effet négatif ou une absence d’effet de l’AB par rapport à l’agriculture conventionnelle pour certains taxons(Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al. 2011). Cela peut s’expliquer par le fait que l’AB ne se différencie pas seulement par le remplacement des produits phytosanitaires de synthèse par des produits autorisés en agriculture biologique mais aussi par la mise en œuvre d’autres pratiques comme l’implantation d’un couvert végétal.L’AB dispose d’une large gamme de pratiques visant à limiter les ravageurs et/ou à favoriser leur contrôle biologique via leurs ennemis naturels. Les objectifs de cette thèse sont :(i) d’établir un état des lieux de la diversité des stratégies de protection mises en place parles producteurs en AB pour lutter contre les deux ravageurs majeurs en vergers de pommiers,le carpocapse des pommes et le puceron cendré et d’identifier les pratiques permettant une diminution de l’usage des pesticides ;(ii) d’évaluer si ces pratiques ont un effet sur les communautés des prédateurs généralistes présentes dans la couronne ;(iii) d’estimer le rôle fonctionnel des prédateurs généralistes en mesurant la fonction de prédation en vergers de pommiers. En prenant comme cas d’étude les vergers de pommiers du Sud-Est de la France, nous avons dans un premier temps réalisé un état des lieux de la diversité des pratiques de protection mises en place en agriculture biologique à l’échelle de l’exploitation. Suite à une série d’enquêtes chez les producteurs, quatre stratégies de protection avec différentes combinaisons de pratiques ont été définies. Un suivi des ennemis naturels dans des parcelles types a permis de mettre en évidence des communautés d’ennemis naturels différentes selon les stratégies de protection.Dans un deuxième temps, nous avons étudié le lien entre la diversité des prédateurs généralistes et la régulation biologique (ici, la prédation des œufs de carpocapse). Cette étude a été réalisée sur 20 parcelles en AB caractérisées par différents usages de pesticides biologiques. Cette étude a permis de mettre en évidence des taux de prédation différents et une variabilité des communautés d’ennemis naturels selon les parcelles et d’identifier les ennemis naturels corrélés à la prédation des œufs. Dans un troisième temps, notre étude s'est portée sur une modification particulière de l'habitat, l’enherbement de l’inter-rang, une pratique mise en place par les producteurs et facile à gérer, notamment via l'intensité de fauche. Nous avons voulu déterminer, à l’aide d’une approche expérimentale en verger, si cette modification était un levier efficace pour augmenter l'abondance et la diversité des ennemis naturels et donc la régulation, soit au niveau de la canopée (prédation des œufs de carpocapse) soit au niveau du sol (prédation des larves de carpocapse). La communauté d’ennemis naturels dans l’arbre est apparue peu impactée par la hauteur d’enherbement ; seul Forficula pubescens est plus abondant lorsque le couvert végétal est haut (1m20). La prédation des œufs est quant à elle plus forte, aux mois de juillet et août, lorsque le couvert végétal est ras (5cm). La prédation des larves n’est pas différente selon la hauteur du couvert végétal.Cette thèse a permis de mettre en évidence une diversité des stratégies de protection en vergers de pommiers en AB. Elle a montré une variabilité des communautés d’ennemis naturels au sein de l’AB. Elle illustre la complexité du lien entre pratiques agricoles, ennemis naturels et prédation des bioagresseurs

Intensification of organic farming : impact on the regulation of phytophagous in apple orchards

L’agriculture biologique (AB) est classiquement comparée à l’agriculture conventionnelle. Elle est alors souvent considérée comme plus favorable à la biodiversité que l’agriculture conventionnelle, même si certaines études montrent un effet négatif ou une absence d’effet de l’AB par rapport à l’agriculture conventionnelle pour certains taxons(Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al. 2011). Cela peut s’expliquer par le fait que l’AB ne se différencie pas seulement par le remplacement des produits phytosanitaires de synthèse par des produits autorisés en agriculture biologique mais aussi par la mise en œuvre d’autres pratiques comme l’implantation d’un couvert végétal.L’AB dispose d’une large gamme de pratiques visant à limiter les ravageurs et/ou à favoriser leur contrôle biologique via leurs ennemis naturels. Les objectifs de cette thèse sont :(i) d’établir un état des lieux de la diversité des stratégies de protection mises en place parles producteurs en AB pour lutter contre les deux ravageurs majeurs en vergers de pommiers,le carpocapse des pommes et le puceron cendré et d’identifier les pratiques permettant une diminution de l’usage des pesticides ;(ii) d’évaluer si ces pratiques ont un effet sur les communautés des prédateurs généralistes présentes dans la couronne ;(iii) d’estimer le rôle fonctionnel des prédateurs généralistes en mesurant la fonction de prédation en vergers de pommiers. En prenant comme cas d’étude les vergers de pommiers du Sud-Est de la France, nous avons dans un premier temps réalisé un état des lieux de la diversité des pratiques de protection mises en place en agriculture biologique à l’échelle de l’exploitation. Suite à une série d’enquêtes chez les producteurs, quatre stratégies de protection avec différentes combinaisons de pratiques ont été définies. Un suivi des ennemis naturels dans des parcelles types a permis de mettre en évidence des communautés d’ennemis naturels différentes selon les stratégies de protection.Dans un deuxième temps, nous avons étudié le lien entre la diversité des prédateurs généralistes et la régulation biologique (ici, la prédation des œufs de carpocapse). Cette étude a été réalisée sur 20 parcelles en AB caractérisées par différents usages de pesticides biologiques. Cette étude a permis de mettre en évidence des taux de prédation différents et une variabilité des communautés d’ennemis naturels selon les parcelles et d’identifier les ennemis naturels corrélés à la prédation des œufs. Dans un troisième temps, notre étude s'est portée sur une modification particulière de l'habitat, l’enherbement de l’inter-rang, une pratique mise en place par les producteurs et facile à gérer, notamment via l'intensité de fauche. Nous avons voulu déterminer, à l’aide d’une approche expérimentale en verger, si cette modification était un levier efficace pour augmenter l'abondance et la diversité des ennemis naturels et donc la régulation, soit au niveau de la canopée (prédation des œufs de carpocapse) soit au niveau du sol (prédation des larves de carpocapse). La communauté d’ennemis naturels dans l’arbre est apparue peu impactée par la hauteur d’enherbement ; seul Forficula pubescens est plus abondant lorsque le couvert végétal est haut (1m20). La prédation des œufs est quant à elle plus forte, aux mois de juillet et août, lorsque le couvert végétal est ras (5cm). La prédation des larves n’est pas différente selon la hauteur du couvert végétal.Cette thèse a permis de mettre en évidence une diversité des stratégies de protection en vergers de pommiers en AB. Elle a montré une variabilité des communautés d’ennemis naturels au sein de l’AB. Elle illustre la complexité du lien entre pratiques agricoles, ennemis naturels et prédation des bioagresseurs.Organic agriculture is assumed to achieve more sustainable practices by reducing the negativeenvironmental impacts of intensive agriculture, such as biodiversity decline. While positivelinks between organic agriculture and natural enemy abundance and/or diversity have oftenbeen reported, this was not always the case (little or no difference between the systems, orsometimes in favor of the conventional system) and it appears to be variable depending on thespecies considered (Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al.2011). The benefits to biodiversity from organic agriculture are likely to stem primarily fromprohibition of synthetic chemicals but also from the adoption of various other managementpractices (cultural practices, ground cover management, presence of hedgerows). Indeed,organic management strategies are thus defined by a combination of different practices(Zehnder et al. 2007) that can have a different effect on the natural enemy community (Hole etal. 2005; Simon et al. 2007).The objectifs of this thesis are :(i) caracterized the diversity of crop protection strategies on organic agriculture andidentifed the practices led to reduced pesticide usage;(ii) investigated whether these practices have an impact on the natural enemy abundanceand diversity in the canopy;(iii) assess the natural enemy predation activity in apple orchard.First, we identified four crop protection strategies, which were characterized by aspecific combination of different types of practices. We showed that natural enemycommunities and their efficacy were influenced by these strategies.Second, we examined the relationships between the abundance of generalist predatorsand the level of pest control under natural conditions (predation of codling moth eggs). Weused a set of organically farmed commercial orchards with various protection strategies andshowed that the predation rate and the natural enemy communities were different but variableamong the organic apple orchard. We identified the natural enemy correlated with thepredation rate.!Finally, we managed the ground cover and compared the effect of three heights, tall(no cutting), medium (mean height of 20 cm) and short (mean height of 5 cm), of aspontaneous grass cover in an experimental orchard on natural enemy abundance andpredation rates on the canopy (predation of codling moth egg) and on the ground (predation ofcodling moth larvae). The natural enemy community on the canopy was little impact by theheight of the ground cover ; only Forficula pubescens was more abundant in the no cuttingthan in the short ground cover. The egg predation was higher in the short ground cover than inthe two other modalities. The larvae predation was not impacted by the ground cover height.We caracterized a diversity of crop protection strategy on organic agriculture in appleorchard. We identified a variability of the natural enemy communyties on organic appleorchard. This thesis illustrated the complexity of the relationship between agriculturalpractices, natural enemies and predation of pests

Optimization of carbon stock models to local conditions using farmers' soil tests: A case study with AMGv2 for a cereal plain in central France

Soil organic carbon (SOC) is associated with environmental benefits and crop productivity; therefore, monitoring of SOC stocks is important when assessing the sustainability of agricultural systems. This study applied a hybrid method and the results of on-farm soil tests to calibrate the AMGv2 model and adapt it to local conditions. The method was applied to soils in the Limagne plain (France), which shifted to cereal production since the 1960s. Based on analysing 988 soil test data, covering the period from 1954 to 2019, it was found that SOC stocks showed a significant decrease in the three main soil types of the study area. An optimization procedure estimated that the initial ratios of stable to total carbon fall in the ranges 0.42 and 0.46 for vertisols, 0.48 and 0.52 for calcisols, and 0.56 and 0.60 for fluvisols. Simulations using these values estimated that SOC stocks declined between 1960 and 2018 by between -31 and -17%, depending on soil type. The optimized model was used to forecast the evolution of SOC stocks up to 2050. These simulations showed a further decline in SOC stocks with continuation of current practices, even assuming a 15% increase in crop yields. They indicated that stopping straw exports would stabilize stocks, while a systematic introduction of cover crops would increase stocks about 3.8% over the period considered. It is concluded that this hybrid procedure can improve the adaptation of predictive models to local conditions

Évaluation de la diversité des rotations culturales à partir d'indicateurs d'analyse de réseau

International audienceLE CONTEXTEDes rotations de cultures plus diversifiées sont un facteur clé pour réduire la pression des mauvaises herbes, des maladies et des ravageurs tout en réduisant l'utilisation de produits phytosanitaires. L'augmentation des données disponibles nécessite le développement de nouvelles méthodes et indicateurs pour caractériser les rotations culturales.OBJECTIFSCet article présente une application de l'analyse de réseau pour évaluer la diversité des rotations de cultures à partir du Land Parcel Identification System, qui fournit désormais les limites des champs et le type de cultures cultivées au cours d'une année donnée pour les agriculteurs recevant des subventions de la politique agricole commune européenne. Différents indicateurs sont présentés pour comparer la diversité des assolements pour les 22 régions métropolitaines (correspondant aux limites des anciennes régions administratives) et l'influence de certains choix méthodologiques est discutée.MÉTHODESA partir des données du SIPA, des couples de cultures précédent-suivant ont été identifiés pour les deux tiers des champs français pour trois successions de cultures (de 2017 à 2018, de 2018 à 2019 et de 2019 à 2020). Ces données ont été utilisées pour construire des réseaux de rotation des cultures pour chaque région. Des rotations de cultures ont été simulées à partir de ces réseaux afin d'estimer le temps de retour du blé tendre d'hiver, qui est la culture la plus cultivée dans le pays.RÉSULTATS ET CONCLUSIONLes réseaux de rotation des cultures étaient similaires entre les trois successions de cultures comparées, mais différaient selon les régions. En ignorant les paires de cultures précédentes-suivantes les plus rares, le nombre moyen de précédents par culture variait de trois à neuf selon la région. Les temps de retour estimés pour le blé d'hiver augmentent avec la prise en compte des prairies dans les réseaux de rotation des cultures, mais dans tous les cas l'utilisation de produits phytosanitaires est corrélée négativement avec le temps de retour.IMPORTANCELa méthodologie développée dans cet article fournit quelques premières lignes directrices pour développer des indicateurs agronomiques pertinents à partir de l'analyse des réseaux de rotation des cultures. Il a été montré que le temps de retour estimé pouvait être un indicateur de l'intensité d'utilisation des produits phytosanitaires, et pouvait donc être utilisé pour orienter les politiques publiques visant à réduire l'utilisation de ces produits

Soil-climate factors have a greater influence on the presence of winter cover crops than regulatory constraints in France

International audienceDespite the benefits associated with winter soil cover before sowing a spring crop, this practice is adopted unevenly by farmers. The goal of this paper is to identify and hierarchize the main soil-climate factors that hinder the adoption of cover crops. It is the first study to carry out this analysis at the scale of France, which is a country with a wide variety of soil types and climates. For this country, maps of vegetated winter soil cover prior to the establishment of a spring crop were previously produced for years 2018 and 2019, using Sentinel-2 multispectral images. For approximately half of France's acreage with spring crops, the estimation concerning the presence or absence of a winter cover crop was correlated here with the main soil-climate factors of each field. The inclusion within Nitrate Vulnerable Zones is another potentially important variable to explain cover crop adoption, as regulatory requirements of the Nitrates Directives strongly encourage winter soil cover in these zones to reduce nitrogen losses. Because of the regulatory requirements of the Nitrates Directives regarding winter soil cover, the influence of being located in a Nitrate Vulnerable Zone was also evaluated. But despite these incentives for winter soil cover, inclusion in a Nitrate Vulnerable Zone had little influence on cover crop adoption. Principal component analyses performed for different crop rotations showed that the clay content was the soil-climate factor most negatively correlated with the adoption of cover crops. Cover crops were more frequently established on sandy fields with high organic carbon stocks, which corresponds rather to the characteristics of livestock regions. The development of technical solutions for the establishment and destruction of winter cover crops on clay soils could facilitate the adoption of these crops, and thus improve global water quality

Dataset about the adoption of winter cover crops at the municipality level for mainland France

International audienceWinter soil cover by vegetation is associated with multiple benefits, such as increasing soil carbon storage and reducing erosion and nutrient leaching. This dataset provides an estimate of winter soil cover before spring-sown crops at municipality level for mainland France for two years (2018 and 2019). These estimates were obtained through the monitoring of all plots with spring-sown crops, declared within the context of the European Common Agricultural Policy. Detection of plots with winter soil cover was achieved through the analysis of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) time series, computed from Sentinel-2 multispectral images. For this dataset, it was considered that soil cover had to exceed 50% for a plot to be considered as covered by vegetation. Based on the literature, this corresponds to a threshold NDVI value between 0.45 and 0.59. To allow for sensitivity and uncertainty analyses for future studies that may be conducted using these data, three estimates of winter soil cover are given: minimum (based on the cultivated area exceeding the upper NDVI threshold of 0.59), maximum (considering the lower NDVI threshold of 0.45) and best estimate (mean NDVI threshold of 0.52). This dataset may be useful primarily to researchers working on biogeochemical cycle modeling or to government agencies, as several public policies (such as the Nitrates Directive) aim at developing winter cover crops

Estimation of winter soil cover by vegetation before spring-sown crops for mainland France using multispectral satellite imagery

International audienceWinter soil cover by vegetation is associated with multiple benefits. In this study, winter soil cover rate before spring-sown crops was estimated for mainland France from multispectral imagery. For 67% and 84% of the area under spring-sown crops for years 2018 and 2019, soil cover during the previous winter was estimated through the computation of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), using Sentinel-2 multispectral images. At country scale, winter soil cover rate before spring-sown crops was estimated between 37% and 48% for 2018 and between 31% and 43% for 2019, depending on the NDVI threshold for a soil to be considered covered by at least 50% of vegetation. Spatial patterns were relatively similar between the two years studied, highlighting strong heterogeneities between French departments. Cropping systems may explain some of these heterogeneities, as it has been shown that there is a large variability in the soil cover rate between spring-sown crops, but also depending on the previous crop. Winter soil cover rate was higher for crops associated with livestock production, such as maize silage (between 59% and 74% of plots covered before this crop). It was also shown that winter soil cover could be ensured by other means than cover crops: temporary grasslands were the previous crop with the highest soil cover, probably due to late ploughing. For these reasons, mixed systems combining livestock and crop productions may be a solution to increase winter soil cover before spring-sown crops

A typology of crop protection strategies within organic farming and its consequences on the natural enemy community and predation rate

National audienceOrganic agriculture promotes biodiversity and ecosystem services, in particular, pest control by natural enemies. This is assumed to be due to the implementation of more sustainable methods in organic agriculture. A wide range of methods do exist within organic farming with different expected impacts on biodiversity. However, in the literature, this diversity of methods has never been considered since only the classical dichotomy of organic vs. conventional agriculture was considered. In this study, we described four crop protection strategies implemented by organic apple fruit growers in southeastern France. The Ecologically intensive strategy promotes natural enemies by managing their habitat. The Substitution strategy is mainly based on organic pesticide use. The Technologically intensive strategy uses innovative technological methods such as exclusion nets. The Integrated strategy mobilizes a wide range of practices. We showed that natural enemy communities and pest predation were influenced by these strategies. The Ecologically intensive strategy had more Forficula pubescens and a higher predation rate than the other strategies. This communication provides a synthesis of: (i) the variability of pest management strategies in organic farming; and (ii) the understanding of how pest management strategies influence the natural enemy community and predation rates. This study also highlights the fact that organic farming is not a unique and homogeneous production system

Impact des pratiques de protection sur les organismes utiles du sol et du verger

Impact des pratiques de protection sur les organismes utiles du sol et du verger. Séminaire BioREc