Multifunctionality of cropping systems combined with wildflower strips : an interdisciplinary approach to link biodiversity and ecosystem services
Multifonctionnalité de systèmes de culture combinés à des bandes fleuries : Une approche interdisciplinaire pour relier la biodiversité et les services écosystémiques rendus
Résumé
Agriculture's dependence on pesticides is struggling to be reduced and biodiversity in agricultural landscape continues to decline. Today's cropping systems need to move towards strengthening ecological processes in order to move towards agro-ecological management of crop health, which requires a deeper understanding of the regulation by predators and parasitoids, as well as their determinants. Furthermore, very little knowledge exists on the multifunctionality of field crop systems.The objectives of this thesis are to evaluate (i) how perennial flower strips inserted in contrasting cropping systems modify multitrophic communities, biological regulations, and the resulting ecosystem goods and services, and (ii) the multifunctionality of cropping systems supported by flower strips. To this end, a network of 31 farmers implementing organic, conservation tillage and conventional farming systems is being mobilised in the Paris basin. Within this network, we compared pairs of field crop plots with and without flower strips, and characterised biodiversity, biological regulation services on several crops, cultural service and agronomic and economic performance.Our results show first of all, that the effect of flower strips depends on the type of cropping system in which they are implemented and, on the taxon, considered. The regulation of oilseed rape pests is few affected by the presence of a flower strip but increases with the trophic resources provided by weeds in the plots.On faba bean, trophic resources at the edge of the field increased the abundance of hoverflies and green aphid mummies, but this did not translate into increased aphid regulation. Food web analysis suggests that birds are weakly connected to epigeous arthropods and do not predate on predators. Our results also indicate an important role for carabid beetles in the biological regulation of phytophagous insects.In a second step, a survey of citizens on the aesthetic and biodiversity perception of agricultural fields revealed a strong preference for cropping systems with the most soil cover and diverse vegetation, both cultivated and uncultivated. These systems are similar to those in conservation tillage.Finally, we assessed the multifunctionality of cropping systems in plots with and without flower strips. Cropping systems with high biodiversity use show a more balanced profile between the goods and services provided. Cropping systems with conservation tillage or high diversity are slightly less efficient in terms of yield and profits but are more efficient in terms of cultural services, and seem to be more favourable to biodiversity when associated with a flower strip.In conclusion, we show a complementarity between the presence of a flower strip and the different cropping systems in the provision of ecosystem goods and services. They suggest that biodiversity-based systems, in the field and its surroundings, strengthen the multifunctionality profile of cropping systems.
La dépendance de l'agriculture aux pesticides peine à se réduire et la biodiversité dans les milieux agricoles continue de décliner. Les systèmes de culture d’aujourd’hui doivent progresser vers un renforcement des processus écologiques pour tendre vers une gestion agroécologique de la santé des cultures, ce qui nécessite d’approfondir nos connaissances sur la régulation effectuée par les prédateurs et parasitoïdes, ainsi que leurs déterminants. Par ailleurs, très peu de connaissances établies en parcelles agricoles existent sur la multifonctionnalité de systèmes de grandes cultures.La thèse a pour objectifs d'évaluer (i) comment des bandes fleuries pérennes insérées dans des systèmes de culture contrastés, modifient les communautés multitrophiques, les régulations biologiques, et les biens et services écosystémiques qui peuvent en résulter, et (ii) la multifonctionnalité des systèmes de culture adossés à une bande fleurie. À cette fin, un réseau de 31 agriculteurs qui mettent en place des systèmes de cultures en agriculture biologique, de conservation des sols (ACS) ou conventionnels, est mobilisé dans le bassin parisien. Au sein de ce réseau, nous avons comparé des couples de parcelles de grandes cultures avec et sans bande fleurie, et caractérisé la biodiversité, les services de régulation biologique sur plusieurs cultures, le service culturel et des performances agronomiques et économiques.Nos résultats montrent tout d’abord que l’effet des bandes fleuries dépend du type de système de culture dans lequel elles sont implantées et du taxon considéré. La régulation des bioagresseurs du colza est peu affectée par la présence d’une bande fleurie mais elle augmente avec les ressources trophiques fournies par les adventices dans les parcelles.Sur féverole, les ressources trophiques en bord de champ permettent d’augmenter les abondances de syrphes et de momies de pucerons verts, mais cela ne s’est pas traduit par une régulation accrue des pucerons. L’analyse du réseau trophique suggère que les oiseaux sont peu connectés aux arthropodes épigés et ne prédatent pas les prédateurs. Nos résultats indiquent aussi un rôle important des carabes dans les régulations biologiques d’insectes phytophages.Dans un second temps, une enquête auprès des citoyens sur la perception esthétique et de la biodiversité de parcelles agricoles nous a révélé une préférence marquée pour les systèmes de culture dont le sol est le plus couvert et dont la végétation, cultivée ou non, est diversifiée. Ces systèmes s’apparentent à ceux en ACS.Enfin, nous avons évalué la multifonctionnalité des systèmes de culture, dans des parcelles avec ou sans bandes fleurie. Les systèmes de culture ayant fortement recours à la biodiversité montrent un profil plus équilibré entre les biens et services fournis. Les systèmes de culture en ACS ou très diversifiés sont un peu moins performants sur le plan agronomique et économique mais sont plus performants sur le service culturel, et semblent plus favorables à la biodiversité lorsqu’ils sont associés à une bande fleurie.En conclusion, nous montrons une complémentarité entre la présence d’une bande fleurie et les différents systèmes de culture dans la fourniture de biens et services écosystémiques. Ils suggèrent que les systèmes basés sur la biodiversité, dans la parcelle et ses abords, renforcent le profil de multifonctionnalité des systèmes de culture.
Origine : Version validée par le jury (STAR)