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Comprendre et quantifier les interactions entre arbres et cultures sur leur nutrition minérale respective et la contribution à leurs performances dans un système agroforestier tempéré.

Cadre général de la recherche proposée

La thèse proposée s'intègre dans le cadre d'un projet de recherche TETRAE-AC²TION :"Accélérer et accompagner les transitions : Contributions et Impacts de l’Agroforesterie en Nouvelle Aquitaine", soutenu par l'INRAE, et qui a été lancé en janvier 2023.

L’objectif du projet AC²TION est d’identifier et d’analyser les impacts agronomiques, environnementaux et économiques de l'agroforesterie, considérée comme un élément majeur de la transition agroécologique. La finalité du projet est l'aide au pilotage des trajectoires de la transition agroécologique.

Le volet agronomique du projet vise à déterminer si la nutrition des cultures est influencée par la présence de l'arbre, et, le cas échéant, décrire de quelle manière, en réponse à quels mécanismes, et comment les pratiques agricoles peuvent maximiser les interactions positives.

Contexte scientifique

Le nombre de services écosystémiques est plus élevé dans les agrosystèmes diversifiés. L’association des arbres et des cultures annuelles (agroforesterie) est un des modèles émergents agricoles, symbole de cette recherche de maximisation de services écosystémiques. Concernant la nutrition des plantes, qui concerne à la fois les transferts d’eau et de minéraux dans les sols, leur activité biologique, de nombreuses questions se posent encore sur les intérêts (meilleures efficiences des ressources minérales et hydriques) et les risques (compétitions pour les ressources) de telles associations, ainsi que sur les mécanismes associés (remontées hydrauliques, mycorhization, modifications physico-chimiques des éléments majeurs essentiels, etc. …).

La difficulté de travailler sur le sujet réside dans la diversité inhérente à ce type de système : variété et âge des espèces pérennes, variété des espèces annuelles, densité de plantation et travaux d’entretiens des arbres, type de plantations (linéarité, nombre de strates), modalités de travail du sol, … autant de paramètres susceptibles d’influencer les interactions, sans compter qu’elles seront climat- et sol-dépendantes.

Le développement de l’agroforesterie est freiné par une mauvaise connaissance sur la dynamique des systèmes, et tout élément de réponse sur le bénéfice/risque de telles initiatives est autant de chance donnée à son déploiement. Le questionnement des acteurs de terrain sur les bénéfices liés aux cycles des minéraux, du carbone, sont très prégnants, eu égard aux contexte actuel de prix des intrants (N) et de possibilité de compenser financièrement les stockages de C. Compte-tenu de la complexité et de la diversité des processus en cours, et de l’urgence à faire évoluer les pratiques, les approches expérimentales de terrain par le plus grand nombre d’acteurs (agricoles) doivent accompagner les démarches de modélisation des scientifiques.

Organisation de la thèse

Partie 1 : Organisation et mise en œuvre du réseau de mesures (dispositif « léger ») à l’échelle de parcelles agricoles agroforestières de Nouvelle Aquitaine : nature des mesures, localisation, fréquences, récupération des données et réalisation de bilans agronomiques. Le réseau de sites vise à être plutôt inclusif qu’exclusif, en décidant d’intégrer un nombre de sites plus important, au détriment du nombre de paramètres par site. Cela doit permettre de couvrir une variabilité pédo-climatique importante et de s’affranchir des effets de sites. Le site de parcelles sera en partie liés à celui du travail mené sur les indicateurs de performances techniques et environnementales (« Evaluation des performances de systèmes grandes cultures conduits en agroécologie par rapport aux systèmes conventionnels »).

Partie 2 : Expérimentation d’un site « lourd » où seront décrits les mécanismes physiques (détermination des profondeurs de prélèvements des ressources), chimiques (définition des composantes de la disponibilité N S P K des sols modifiées par l’association à court et moyen terme, flux de matières) et biologiques (étude des systèmes racinaires, répartition du C, des nutriments, stabilité des composés organiques du sol, caractérisations microbiennes pouvant affecter les interactions plante-plante et l'efficience d'utilisation de nutriments). Ces connaissances serviront à valider des hypothèses sur les théories de complémentarités de niches physiques, chimiques et de modification des propriétés biologiques des sols souvent mises en avant dans les cultures associées.

Partie 3 : Valorisation des résultats acquis sur la durée de la thèse : formation professionnelle (BTS, Lycée de Melles) et continue (Bdx Sc Agro). Enclenchement de nouvelles mesures, montée en compétence des agriculteurs, élargissement du réseau à d’autres régions. Outre la valorisation des résultats de terrain et par la participation à au moins un congrès international identifié, de la publication d’articles scientifique de rang A, il sera accordé une importance particulière aux contacts réguliers avec les partenaires du monde socio-professionnels afin de proposer à la fin du projet une dissémination adéquate des avancées du projet en termes de système de culture.

Collaborations professionnelles envisagées : Association Française d’Agroforesterie, Lycée agricole de Melles (79), Chambre d’Agriculture Régionale de Nouvelle Aquitaine, Bordeaux Sciences Agro (campagnes de terrain, animation du réseau), Station expérimentale INRAe Lusignan

Collaborations scientifiques envisagées : UMR Agroécologie (INRAE Dijon), UMR Sylva (Université de Loraine), UMR Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et agrosystèmes (Montpellier).

Encadrement rapproché

Coordination, directeur de recherche : L. Jordan-Meille (Bdx Sc Agro, UMR ISPA)

Co-direction : P. Barbieri (Bdx Sc Agro, UMR ISPA)

Encadrants : M. Charru (Bdx Sc Agro, Dpt Forêt, UMR ISPA). P. Barbieri & L. Jordan-Meille (Bdx Sc Agro, Dpt Agroécologie, UMR ISPA), Mark Baker (Bdx Sc Agro, UMR ISPA),

Autres partenaires locaux : JC Domec (Dpt Forêt, Bdx Sc Agro, UMR ISPA), F. Macary (UR ETTIS)

Plus de renseignements et procédures d'inscription sur le site de l'Université de Bordeaux : https://adum.fr/as/ed/voirproposition.pl?langue=&site=ed_se&matricule_prop=47117