À la recherche de la facilitation en agroforesterie ˸ la présence des arbres réduit-elle les stress hydrique et thermique dans les dernières phases de croissance des céréales d'hiver en climat méditerranéen ? Une approche expérimentale et de modélisation

En zone méditerranéenne sub-humide les céréales d'hiver sont sujettes à des stress hydrique et thermique en fin de printemps et début d'été lors de dernières phases de croissance. Ceci réduit la récolte principalement à cause de la diminution du poids individuel des grains. Les systèmes agroforestiers en allées (anglais : ‘Alley cropping systems', ACS), constituées de rangs d'arbres largement espacés entre lesquels des plantes annuelles sont cultivées sont susceptibles de générer des microclimats évitant les stress estivaux sur la culture. Mais les ACS peuvent également réduire la récolte à cause de phénomènes de compétition entre arbres et cultures. Nous avons donc besoin de davantage de mieux connaitre le fonctionnement de ces systèmes tant sur le plan expérimental que via la modélisation. Il s'agit en effet de mieux définir les règles de conception et de gestion de ces systèmes afin de réduire les pertes de récolte. Un premier objectif de cette thèse a donc été d'analyser les effets des ACS sur le rendement de céréales d'hiver, considérant à la fois les composantes du rendement et la phénologie. Un second objectif a été d'analyser les effets de deux opérations culturales, taille des branches et taille des racines (cernage racinaire), sur le microclimat aérien et l'humidité du sol et au final sur le rendement des céréales. Des expérimentations ainsi qu'une démarche de modélisation ont été développées. Les expérimentations ont été réalisées au cours de trois cycles consécutifs (2015, 2015-2016, 2016-2017) sur la plateforme agroforestière de Restinclières (RAP ; 43° 42'N, 3° 51'E). Elles ont porté sur des ACS combinant différentes espèces d'arbres et de céréales d'hiver. Le volet modélisation a été développé avec le modèle Hi-sAFe.Sur les trois années d'expérimentation et en comparaison avec les modalités témoins de céréales cultivées en culture pure en plein soleil, la culture en ACS n'a pas augmenté et a même parfois diminué le poids individuels des grains, et ceci en dépit des microclimats a priori plus favorables à la culture (diminution des excès de température et augmentation de l'humidité du sol) en ACS. De plus, l'ACS a systématiquement réduit le nombre de talles par plant et le nombre de grains par épi. Un retard de phénologie a été également systématiquement noté sur les modalités en ACS par rapport aux modalités témoins. Par ailleurs, la taille des racines a augmenté significativement la teneur en eau dans le sol mais sans que cela affecte significativement les composantes du rendement. L'expérimentation in silico a montré que l'élagage des branches est susceptible d'augmenter le rendement probablement au travers d'une réduction de l'ombre portée sur la culture. Dans son état actuel de développement, le modèle Hi-sAFe constitue probablement un outil pertinent pour analyser le fonctionnement des systèmes agroforestiers complexes. Ce travail de thèse propose quelques pistes d'amélioration du modèle, notamment une meilleure prise en compte des transferts hydriques entre arbre et culture, de la phénologie de la culture et des différentes composantes du rendement. Enfin, sur la base de nos résultats nous discutons de l'intérêt de certaines variables ou leviers plus globaux insuffisamment étudié à ce jour dans la conception de ces systèmes agroforestiers tant au plan de l'organisation spatiale et temporelle (orientation cardinale des rangs d'arbres, hauteur des arbres, décalages phénologiques entre arbres et culture, date de semis) que génétique (choix de variétés plus adaptées à l'ombre ou ayant des périodes de remplissage des grains étalées dans le temps et/ou avec une forte capacité de mobilisation des réserves carbonées). Ces différents éléments peuvent s'avérer déterminants à des stades phénologiques cruciaux tels que le tallage, et la fertilisation et le remplissage des grains.