Paysageet Protection des Plantes - agroparistech.fr · Oikos I. La Boîte à Outils 1. Mesurer le paysage 2. Etudierles processus de dispersion 2. Processus de dispersion Pertinence

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Paysage et Protection des Plantes

Paysage et Protection des Plantes

Manuel PLANTEGENESTUMR INRA/Agrocampus BiO3P

Le contexte agricole

� Le développement de la production agricole et la révolution verte se sont construits en opposition à la nature

� Lutte contre les mauvaises herbes, stratégiesde traitement, ennemis des cultures,…

Mais les plus grands triomphes, tant qu’ils sont mal maîtrisés, vont toujours à l’excès. L’agriculture moderne sera dangereuse, comme l’ont été toutes les agricultures nouvelles avant elle, tant que l’usage des nouveaux moyens et des nouvelles méthodes de production n’aura pas été tempéré pour en éviter les abus et les inconvénients.

« Histoire des agricultures du monde »

M. Mazoyer & L. Roudart, 1997

Le new deal

� Contexte� Apparition de limites au tout chimique et d’impasses

techniques(résistance)� Demande sociale (produits sains, environnement préservé)

� Cahiers des charges, nouvelles réglementation

� Rôle multiple de l’agriculture� Production (nourriture, matière première, énergie), Élimination des

déchets, Entretien des paysages, Préservation de la biodiversité

� Nécessité de réinsérer l’agriculture dans son environnement global

Produire contre la nature � Produire avec la nature

L’échelle du paysage

« Le paysage désigne une partie de territoire telle que perçue par les populations, dont le caractère résulte de l'action de facteurs naturels et/ou humains et de leurs interrelations. »

(Convention européenne du paysage, 2000)

Ecologie du paysage et protection des plantes

Le paysage est l’échelle de la production agricole

(exploitation + son environnement)

Pertinence de l’écologie du paysage

L’Ecologie du paysage

� L’écologie du paysage s’intéresse à la l’organisation et à la dynamique des structures paysagères et à leurs conséquences sur les processus écologique

� Fonctionnement des populations fragmentées

� Processus de dispersion� Théorie des perturbations

Contenu

I. La Boîte à Outils

II. Influence de la structure et de la dynamique du paysage sur le risque phytosanitaire


1. Mesurer le paysage

2. Etudier les processus de dispersion





� Pertinence

� Identifier des caractéristiques paysagères ayant un impact sur le fonctionnement des populations de bioagresseurs et d’ennemis naturels

� Evaluer les risques a priori

� Proposer des actions de gestion

Les systèmes d’information géographique (SIG)

• Numériser le paysage

• Calculer des descripteurs locaux

Meligethes Ssp./Colza

Influence de la proportion de surface non cultivée (cultures annuelles) dans un rayon de 750m sur les dégâts dus aux Meligethes et sur le niveau d’attaque par des parasitoïdes sur colza en Allemagne

Thies et al., 2003. Oikos

Meligethes Ssp./Colza

Corrélation entre la proportion de surface non cultivée (cultures annuelles) et la proportion de Meligethes parasités sur colza en Allemagne pour 8 échelles spatiales (∅=0.5,1,1.5,2,3,4,6 km)

Thies et al., 2003. Oikos




2. Processus de dispersion

� Pertinence� Comprendre la dynamique des métapopulations

� Aide à la décision

� Identifier les sources de bioagresseurs et d’ennemis naturels

� Identifier les habitats exploités par les différentes espèces (sites d’hivernation, habitats complémentaires)

� Identifier les structures favorables ou défavorables aux transferts d’organismes dans le paysage (corridors, barrières)

� …

� Approches traditionnelles� Capture/Marquage/Recapture� Radio-tracking

� Autres méthodes de suivi � Eléments traces (Rubidium)� Rapports isotopiques� Pollens

� Analyses génétiques� IBD, Fst� Méthodes Bayésiennes






Capture-Marquage-Recapture

� Principe: La méthode est fondée sur la capture des individus qui sont ensuite relâchés puis font l’objet d’une nouvelle capture

�� Estimation de l’abondance localeEstimation de l’abondance locale: dans les populations fermées, la proportion d’individus marqués lors de la seconde campagne permet d’estimer l’abondance totale. Avec plusieurs campagnes d’autres paramètres (survie,…) peuvent être estimés.

�� Estimation des échangesEstimation des échanges: s’il y a plusieurs sites, les échanges entre ceux-ci peuvent être estimés.


Schneider et al., 2003. Ecological Entomology

Analyse des mouvements de deux espèces de lépidoptères (le myrtil: Maniolajurtina et Lycaena virgaurea) dans un paysage agricole suédois.

Le myrtil, Maniola jurtina Le cuivré de la verge d’or, Lycaena virgaurea


Principales conclusions: 1. Les distances de migration moyennes sont les mêmes pour les deux espèces (≈ 300 m)mais M. jurtina migre plus fréquemment.2. Les facteurs principaux déterminant l’immigration sont: la proximité d’une population source et la richesse locale en fleurs. La présence des hôtes sur lesquels se développent les larves n’a pas d’influence.

M. jurtina L. virgaurea

Schneider et al., 2003. Ecological Entomology





Radio-Tracking

� Principe: Suivi en temps réel des déplacements d’un organisme en le dotant d’un émetteur radio.

Osmodermaeremita

Homosapiens

Hedin & Ranius, 2002. Computers and Electronics in Agriculture

Etude comportementale de Scapanes australisaustralis ravageur du cocotier en Papouasie-

Nouvelle Guinée

Beaudoin-Ollivier et al., 2003. Australian Journal of Entomology

Possibilité d’un suivi précis et fin de l’exploitation de l’habitat




2. Processus de dispersion Eléments traces

� Principe:on procède à un enrichissement local dans un élément rare (alimentation, pulvérisation) puis on procède à un dosage sur les individus capturés hors du site.

�� L’élément le plus fréquemment utilisé est le Rubidium L’élément le plus fréquemment utilisé est le Rubidium qui remplace le Potassium dans les molécules qui remplace le Potassium dans les molécules organiques et qui semble non toxique à faible dose. organiques et qui semble non toxique à faible dose. D’autres éléments peuvent être utilisés (D’autres éléments peuvent être utilisés (CesiumCesium, , Strontium, Strontium, ManganeseManganese…)…)

� Souvent utilisé pour étudier les transferts entre bords de champ et cultures

Etude d’efficacité des bandes refuge

Encarsia formosa

Eretmocerus eremicus

Bemisia tabaci

Pickett et al., 2004. International Journal of Pest Management

1. 15-63% des E. eremicuscapturés dans les champs de coton et de melon (Californie), proviennent des refuges proches (bandes enherbées).

2. 98% des parasitoïdesprovenant des refuges appartiennent à l’espèce E. eremicus bien que Encarsia sp.soit le principal parasitoïde de B. tabaci dans les refuges.

3. Les refuges produisent également de nombreux migrants de B. tabaci.

Marquage au RbCl � Approches traditionnelles� Capture/Marquage/Recapture� Radio-tracking




Rapports isotopiques

� Principe: Identifier les sites d’origine des immigrants en tirant partie de la variabilité des rapports istotopiques en différents éléments dans l’alimentation

�� Rapports isotopiques en C13/C12, N15/N14:Rapports isotopiques en C13/C12, N15/N14:o C13/C12 � type photosynthétique des plantes (C3 ou C4)o N15/N14 � mode de fertilisation

�� Rapports isotopiques en D/H:Rapports isotopiques en D/H:o La proportion en deutérium dans l’eau de pluie présente un

gradient Nord/Sud

Migrations du Monarque (Danausplexippus) en Amérique du Nord

� Danaus plexippus est une espèce patrimoniale américaine qui se développe sur Asclepias sp., une mauvaise herbe aux Etats-Unis.

� Cette espèce hiverne dans des colonies discrètes dans des forêts des montagnes mexicaines après une migration de plusieurs milliers de kilomètres.

Migrations du Monarque (Danaus plexippus)

Wassenaar & Hobson, 1998. PNASHobson et al., 1999. Oecologia

Migrations du Monarque (Danaus plexippus)

Wassenaar & Hobson, 1998. PNASHobson et al., 1999. Oecologia

Relation entre la proportion en deuteriumdans les ailes du monarque et sa valeur

moyenne dans l’eau de pluie

� L’analyse du contenu du tube digestif de Chrysoperla carnea et de C. lucasinamontre que les deux espèces sont largement opportunistes et consomment les pollens des plantes proches de la parcelles. Certaines espèces se révèlent néanmoins peu ou pas consommées en dépit de leur abondance

Exploitation des zones fleuries par les auxiliaires des cultures

Villenave et al., 2006. European Journal of Entomology

Chrysopa carnea






� Autres méthodes de suivi� Eléments traces (Rubidium)� Rapports isotopiques� Pollens

� Analyses génétiques� Fst, IBD� Méthodes Bayésiennes

2. Processus de dispersionFlux génétiques entre populations de hypochaeris radicata dans un paysage

agricole néerlandais

Mix et al., 2006. Molecular Ecology

Flux génétiques entre populations de hypochaeris radicata dans un paysage

agricole néerlandais

Au-delà de 3.5km, 2 populations sont génétiquement isolées

Mix et al., 2006. Molecular Ecology





Méthodes non supervisées

� Reconstruction de populations sans a priori� Méthodes Bayésiennes

� STRUCTURE (Pritchard et al. 2000)

� BAPS (Corander et al. 2004)

� Traite le nombre de populations commeun paramètre

� GENELAND (Guillot et al. 2005)� Combine données génétiques et

géographiques

Structuration par la plante hôte des populations du puceron Sitobion avenae

dans l’agrosystème breton

Orchardgrass

Yorkshire fog

Bent Tall oatgrass

Bulbousoatgrass Oat Barley Triticale Wheat

Wild host plants Cultivated host plants

K=2

Poeae tribe Triticeae tribeAveneae tribe

K=3

Vialatte et al., 2005. Proc. R. Soc. B

Fonctionnement global des populations de S. avenae dans l’agroécosystème breton

Deux systèmes concomitants dans le temps et l’espace

Triticeae

Aveneae

Poeae

AveneaeSystème cultivé Système sauvage

Échanges importants

Échanges limités

Échanges limitésVialatte et al., 2005. Proc. R. Soc. B

II. Influence du paysage sur le risque phytosanitaire

1. Ecologie des bioagresseurs dans le paysage

2. Paysage et inoculum3. Paysage et flux 4. Complémentation d’habitat



2. Paysage et inoculum3. Paysage et flux4. Complémentation d’habitat


� Pertinence� Une approche écologique de la gestion des

bioagresseurs nécessite de dépasser l’échelle de la parcelle

� Identifier les sources potentielles (biaogresseurs, ennemis naturels)

� Identifier les cycles de vie (hivernation/estivation, alternance d’hôte)

� Identifier l’organisation des populations et des communautés et les échanges entre éléments du paysage• Echanges d’espèces (communauté)• Echanges d’individus (dynamique)• Echanges de gène (mode de reproduction,

adaptation)




� Pertinence� Du fait du caractère annuel des principales cultures, elles font l’objet de processus de colonisation par les bioagresseurs et leurs ennemis naturels. � Sites d’estivation/hivernation� Hôtes alternatifs (obligatoires/facultatifs)

� Identifier la source de ces inoculums est critique si l’on envisage une gestion écologique du risque.

2. Paysage et inoculum

Réservoirs hivernaux de mulots sylvestre (Apodemus sylvestris) en baie du Mont-St-

Michel

Paillat & Butet 1997. Ecologia MediterraneaOuin et al. 2000. Agriculture, Ecosystems & Environnement

Par des campagnes de piégeage au champ, Paillat & butet (1997) ont montré que les bordures de champ constituaient les réservoirs hivernaux à partir desquels les mulots sylvestres colonisaient les cultures au printemps-été.

Le phénomène de compétition apparente

� La présence de folle avoine, hôte très sensible mais relativement tolérant à la JNO accroît la prévalence du virus chez les autres espèces de Poaceae de la communauté.

Power & Mitchell, 2004. The American Naturalist




� Pertinence� Certaines structures du paysage peuvent soit favoriser (corridors), soit rendre plus difficile (barrières) les transferts d’organismes dans le paysage� Bandes enherbées, haies, routes, sol nu, cours

d’eau… Selon les espèces considérées, toutes les structures peuvent aussi bien jouer le rôle de barrière ou de corridor

� Barrières aux bioagresseurs, corridors pour les ennemis naturels.

3. Paysage et flux

Influence des structures paysagères sur une population de chevreuils

Coulon et al., 2006. Molecular Ecology

Influence des structures paysagères sur une population de chevreuils

Autoroute

Canal

Coulon et al., 2006. Molecular Ecology

Wratten et al., 2003. Oecologia

Proportion de syrphes de part et d’autre de la bordure de champ avec du pollen de phacéliedans le tube digestif

Rôle des bordures de champ sur les déplacements de syrphes

Syrphus vitripennis

Episyrphus balteatus II. Influence du paysage sur le risque phytosanitaire



Complémentation d’habitat

� Pertinence� De nombreux organismes fréquentant les cultures

(bioagresseurs, ennemis naturels) ont besoin de ou sont favorisés par la présence d’habitats à proximité de nature différente de la culture cible.� Ces habitats complémentaires peuvent offrir

� Des sites de repos� Des ressources complémentaires (pollens, nectars,…)� Des sites d’hivernation/estivation� Des proies de substitution� Etc…

� La complémentation d’habitat est une cible majeure pour les propositions de gestion

Complémentation en ressources alimentaires

� Chez de nombreux ennemis naturels la présence de ressources complémentaires améliore leur survie et/ou leur fécondité.� Chez de nombreuses espèces de parasitoïdes ou de

prédateurs à l’état larvaire, les adutes se nourrissent de nectar (Hyménoptères parasitoïdes) ou de pollen (Chrysope, Syrphes).

Chrysopa perla

Chrysopa carnea

Episyrphus balteatus

Cotesia glomerata

Effet de la présence de miellat ou de nectar (Fagopyrum esculentum) sur la survie de

Diadegma insulare

Lee et al., 2004. Entomologia Experimentalis & Applicata

Diadegma insulare

Plutella xylostella

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