Résistance des systèmes agroforestiers au changement climatique : conception et mise en oeuvre d'une expérimentation au champ testant l'effet de l'agroforesterie sur la résistance du sorgho à la sécheresse

Le changement climatique a un impact croissant sur l'agriculture dans le monde entier, avec une hausse des températures, une augmentation de la fréquence des extrêmes thermiques et une intensification des sécheresses, en particulier dans la région méditerranéenne. Ces changements menacent les rendements des cultures en raison du raccourcissement des cycles culturaux, de l'inhibition de l'expansion des feuilles et des perturbations de la reproduction. L'agroforesterie est largement citée comme une stratégie d'adaptation efficace, car les arbres peuvent créer un microclimat plus propice aux cultures, en réduisant l'évaporation de l'eau du sol, en abaissant les températures des cultures et en diminuant le ruissellement de surface. Cependant, les arbres sont également en concurrence avec les cultures pour les ressources (y compris l'eau). Par conséquent, il est nécessaire d'effectuer davantage d'expérimentations aux champs dans une large gamme de conditions afin d'identifier les situations dans lesquelles les effets bénéfiques des arbres dépassent l'impact de la concurrence pour les ressources. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la résistance des systèmes agroforestiers à la sécheresse. Nous avons commencé par passer en revue les modèles existants d'abris d’interception de pluie utilisés pour simuler la sécheresse dans différents contextes (écosystèmes naturels, agricoles ou forestiers). Nous avons mis en évidence que les systèmes agroforestiers présentent des spécificités qui limitent l'application des abris d'interception de la pluie existants, et nous avons conçu de nouveaux abris d'interception de la pluie, adaptés aux systèmes agroforestiers, qui sont plus maniables que les modèles précédents, tout en permettant d’étudier l'hétérogénéité spatiale, qui est une caractéristique clé des systèmes agroforestiers. Nous les avons ensuite testés dans un système d’agroforesterie intra-parcellaire mature dans un contexte méditerranéen et avons procédé à une analyse critique de leurs avantages et inconvénients, tant sur le plan scientifique que sur le plan opérationnel. Ces abris d'interception de la pluie ont été utilisés dans une expérimentation au champs pour évaluer l'effet de l'agroforesterie sur la résistance au stress hydrique d'une plante supposée tolérante à la sécheresse, le sorgho. Cette expérimentation a été menée dans un contexte méditerranéen, dans un système agroforestier mature (28 ans) associant noyers hybrides et sorgho, avec un dispositif pairé pour l'effet du stress hydrique. Deux traitements ont été appliqués (stress hydrique/irrigation complète) dans chacun des deux types de systèmes de culture (agroforesterie/monoculture) avec trois répétitions. Nous avons mesuré les composantes du rendement, le développement phénologique, l'irradiation relative et la dynamique de teneur en eau du sol à différentes profondeurs. Les résultats montrent que l'agroforesterie n'a pas apporté plus de résistance à une sécheresse tardive que la monoculture de sorgho. Cependant, ces résultats ne peuvent pas être extrapolés à des conditions de sécheresse plus précoce. Nous avons également examiné l'effet de la dynamique temporelle de la lumière et de la dynamique spatio-temporelle de l'eau du sol sur les composantes du rendement des branches principales et secondaires de la culture par une régression PLS. La disponibilité de la lumière était un bon prédicteur de l'élaboration du rendement, principalement en raison de la différence d'irradiation entre l'agroforesterie et la monoculture. Nous n'avons pas pu fournir une réponse définitive à l'impact de la dynamique spatio-temporelle de la disponibilité de l'eau dans le sol, étant donné que nos données sur l'eau du sol étaient limitées au mois d'août et ne présentaient pas de différences systématiques entre les placettes, ni de dynamique claire dans le temps. L'expérience de cette thèse a mis en lumière les défis auxquels on doit se confronter pour la conception, la planification et la mise en œuvre d’expérimentations aux champs visant à étudier l'effet du changement climatique dans les systèmes agroforestiers. Face à ces défis expérimentaux, compléter l’expérimentations aux champs par la modélisation permettrait d'améliorer la compréhension des systèmes agroforestiers et leur potentiel en tant que stratégie d'adaptation au changement climatique.