Growth and development habits of vine weeds in sugarcane fields in Mauritius˸ a biological, an ecological and agronomic approach

Les lianes adventices sont des espèces qui se développent en rampant jusqu'au moment où elles atteignent un support, comme les plantes cultivées, pour poursuivre leur développement en grimpant et/où en s'enroulant autour de celles-ci. Cette thèse présente les résultats obtenus d'études ayant trait à l'écologie et la répartition, et la biologie de la germination et de l'émergence dans la culture de la canne à Maurice. L'objectif principal étant de comprendre les interactions biologiques, écologiques et agronomiques qui influencent les comportements des lianes adventices dans la canne à sucre, afin de formuler des stratégies de luttes durables pour leur maîtrise.Des relevés floristiques effectués dans des champs de cannes de petits agriculteurs (superficie 1000 ha) dans trois zones agro-climatiques ont démontré qu'il y avait 26 espèces de lianes, dont plus de 35% sont de la famille des Convolvulaceae. Même si Passiflora suberosa était l'espèce la plus courante, les observations au champ ont montré que Ipomoea hederifolia, I. nil et plus particulièrement I. triloba étaient les plus difficiles. Grâce à la cartographie SIG, leur presence a été démontrée dans des zones agro-climatiques distinctes où la récolte en vert était mécanisée. Il fut aussi constaté qu'en générale, il y avait moins de lianes adventices dans les champs des petits agriculteurs comparé aux grandes exploitations.La biologie de la germination et de l'émergence des lianes adventices, concentré sur les espèces d'Ipomoea, a permis d'établir premièrement, à travers des études de laboratoire, quelles étaient les températures minimales requise pour initier la germination des graines de six espèces importantes de lianes adventices des champs de canne. Celles-ci allaient de 7°C pour I.nil et I. obscura à 17°C pour Cajanus scarabaeoides, I. hederifolia et I. quamoclit; celle de I.triloba étant d'environ 9.5°C. Deuxièmement, des tests effectué dans des tanks en fibre de verre sous conditions contrôlées ont montré que les graines de I. hederifolia, I. nil, I. obscura, I. quamoclit et I. triloba étaient capables de germer et d'émerger à partir d'une profondeur de 12 cm dans le sol. Cette capacité était dûe à la grande taille de leurs graines (10-21 mg par graine) et à leur capacité à produire des hypocotyles plus longues quand elles se trouvaient enfouies plus profondément. Ces propriétés permettaient aussi aux plantules de traverser une couche de paille d'une épaisseur de 5 cm. Cette couche de paille encourageait aussi la germination et l'émergence de graines des espèces d'Ipomoea alors qu'une couche plus épaisse (> 10 cm) les réprimait. Finalement, des essais au champ ont montré que la suppression de l'émergence des lianes dans des champs récoltés en vert sous paillis complet nécessitait soit l'application de combinaisons spécifiques de produits herbicides, soit de pratiques de gestion incluant un mulch plus épais sur quelques entrelignes alors que les entrelignes dégagées devaient être traitées avec des mélanges de pré-levée.Les implications majeures de ces résultats pour l'industrie cannière de Maurice nécessiteraient une revue de la période des pratiques de contrôle des mauvaises herbes, avec une attention particulière au comportement de la croissance et du développement des lianes. Ceci demanderait des approches nouvelles et innovantes par rapport aux stratégies de gestion. Ainsi, les connaissances acquises sur l'écologie et la répartition de lianes adventices permettraient de mieux gérer les différentes espèces dans les champs de canne à travers une cartographie SIG. Une meilleure compréhension de leur germination et de leur capacités de levée aiderait à rationaliser l'utilisation des herbicides de pré-levée et le mulch des résidus de paille de canne.Mots-clés: infestation, vines, biologie, développement, interactions, paillis complet, conditions agro-écologiques, capacité volubile, stratégies de gestion.Vine weeds are creeping, climbing and twining plant species that depend on neighbouring plants and objects for their support and development. This thesis reports on the findings from studies carried out on their ecology and distribution, and biology of germination and emergence. The main objective is to understand the biological, ecological and agronomic interactions of the factors which influence the growth and development habits of vine weeds in sugarcane, with the aim of formulating sustainable management practices for their control.Vine weed surveys carried out in sugarcane fields of small growers (area 1000 ha) in three agro-climatic conditions had revealed the occurrence of 26 species of vines, with more than 35% of them coming from the Convolvulaceae family. Although Passiflora suberosa was found to be the most frequent species, field obsrvations had shown that Ipomoea hederifolia, I. nil and particularly I. triloba were the most troublesome. GIS mapping had shown they were present in distinct agro-climatic zones where mechanized green cane harvesting was practiced. It was also found that small growers tended to have fewer vine weed in their fields than those of the large estates.The biology of germination and emergence of vine weeds, focused on Ipomoea spp., had firstly established, through laboratory investigations, the minimum temperatures required to initiate seed germination in six important vine weed species of sugarcane fields. These ranged from 7°C for I.nil and I. obscura to 17°C for Cajanus scarabaeoides, I. hederifolia and I. quamoclit; that for I.triloba was around 9.5°C. Secondly, tests conducted in fiberglass tanks under controlled conditions have shown that I. hederifolia, I. nil, I. obscura, I. quamoclit and I. triloba seeds were able to germinate and emerge from a depth of 12 cm in soil. This capacity was explained by their large-seeded property (10-21 mg per seed) and their ability to produce longer hypocotyls when found deeper underground. These capacities also enabled the seedlings to emerge through a sugarcane trash thickness of 5 cm. This layer of trash was also conducive to the germination and emergence of Ipomoea spp. seeds whereas thicker trash cover (> 10 cm) suppressed them. Finally, field trials had shown that control of vine weed emergence in GCTB fields would either require application of specific herbicide combinations or appropriate trash management practices involving increased mulch on some interrows whereas cleared ones would be treated with pre-emergence tank-mixes.The main implications of the above findings for the Mauritius sugarcane industry would involve a review of the timing of weed control practices with particular regard to the growth and development habits of vines. This would require new and innovative approaches when establishing management strategies. Hence, knowledge acquired on the ecology and distribution of vine weeds woukd enable a proper management of the different species in sugarcane fields through GIS mapping. A better understanding of their germination and emergence capacities would help to rationalize the use of pre-emergence herbicides and the mulching of sugarcane trash residue.Keywords: infestation, vines, biology, development, interactions, trash blanket, agro-ecological conditions, twining ability, management strategies