Revue de presse : Novembre-Décembre 2021

Une sélection des dernières publications scientifiques sur l’agroforesterie au sens large, dont nous traduisons les résumés.

Au sommaire de cette revue de presse :

• Pâturage en verger : l’équipe de l’unité Ecodéveloppement (INRAE) d’Avignon a exploré et caractérisé les différentes formes d’association fruitiers / élevage.
• Champignons du sol : cette étude s’intéresse au changement de communautés fongiques du sol juste après la plantation d’arbres dans la parcelle.
• Macrofaune du sol : l’équipe de l’unité Eco&Sols (INRAE) et Agroof ont analysé les variations de la macrofaune du sol à 3 saisons différentes et sous différentes conditions d’ombrage en agroforesterie à Vézénobres.
• Réduction lumineuse et rendement : une équipe chinoise évalue l’impact d’une réduction lumineuse sur le rendement et la qualité du blé, à l’aide d’ombrières simulant l’ombre des arbres.
• Bande boisée à courte rotation : cette étude s’intéresse aux compétitions observées dans un type de système agroforestier assez prisé en Allemagne, composé de bandes boisées de peupliers et de larges bandes cultivées.
• Sylvopastoralisme : cette étude américaine compare la valorisation du sous-bois par des chèvres et des moutons en fonction de la gestion de la végétation.
• Sylvopastoralisme encore : une autre étude américaine s’intéresse à l’effet du sylvopastoralisme sur le sol forestier et sur les arbres.
• Agroforesterie à base de café : l’équipe de l’unité ABSYS (Cirad, INRAE, Institut Agro) a étudié, via une méthode originale, les relations entre rendements de café, séquestration du carbone, biodiversité et usage des pesticides dans un système agroforestier à base de café au Nicaragua.

Bonne lecture !

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Le pâturage des vergers en France : des formes multiples d’intégration « fruitiers/élevage » en fonction des objectifs et des contraintes des agriculteurs

Bien que le pâturage des vergers extensifs classiques soit une pratique courante depuis longtemps en Europe et qu’il continue à être pratiqué sur une partie considérable des vergers traditionnels existants, il est plus rare que les vergers spécialisés et intensifs actuels (avec des arbres en basse-tige) soient pâturés. La manière dont les animaux sont intégrés dans ces formes modernes de vergers diffère selon l’espèce animale et l’espèce d’arbre, ainsi que selon la place accordée aux animaux ou bien les services écosystémiques attendus (et fournis) par ceux-ci. Cependant, il y a peu de littérature disponible sur ces formes modernes de sylvopastoralisme. L’objectif de cet article est donc de fournir un premier aperçu des avantages et des limites de ces systèmes tels que perçus par les acteurs impliqués. En nous appuyant sur plusieurs programmes de recherche, nous avons d’abord suivi les innovations au sein des exploitations pour décrire une diversité de systèmes. Nous avons ensuite mené une analyse multifactorielle pour caractériser ces systèmes en fonction de : (i) des variables structurelles de l’exploitation ; (ii) des motivations des agriculteurs à intégrer l’élevage ; (iii) des adaptations techniques générées par le sylvopastoralisme ; et enfin, (iv) des services et dysservices observés et rendus par l’élevage dans les vergers. Au total, 34 exploitations et 21 variables ont permis de différencier trois types de systèmes qui se distinguent selon les espèces animales, les modes de pâturage, le degré de reconception du système et la conformité entre les motivations initiales des agriculteurs et les services observés. Les résultats ont montré que si la pratique du pâturage du bétail dans les vergers peut être efficace sur le plan agronomique et viable sur le plan économique, son succès dépend de la capacité des producteurs à intégrer toutes les dimensions de l’élevage dans leur système de vergers pour une association gagnant-gagnant. Les facteurs de réussite du pâturage en verger dépendent d’un grand nombre de variables qui entraînent à la fois des défis et des opportunités, mais le succès est étroitement lié à la capacité du producteur à adapter le système de production au rôle prévu de l’élevage et à acquérir de nouvelles compétences. Cette typologie ouvre la voie à de nombreuses combinaisons entre vergers et élevage. L’analyse des déterminants, des obstacles et des bénéfices apportés par le pâturage des vergers fournit des éléments préliminaires nécessaires à l’adaptation du soutien agricole à une diversité de schémas d’intégration dans les systèmes intégrés arboriculture-élevage.

Tableau de synthèse des principales caractéristiques d’un système de gestion de vergers pâturés :

Paut R, Dufils A, Derbez F, Dossin A-L, Penvern S, 2021. Orchard Grazing in France: Multiple Forms of Fruit Tree–Livestock Integration in Line with Farmers’ Objectives and Constraints. Forests 12, 1339. https://doi.org/10.3390/f12101339 (texte intégral en accès libre)

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Réponse précoce des communautés fongiques du sol à la mise en place d’un système agroforestier tempéré sur des terres cultivées

Les systèmes de culture en couloirs dans la zone tempérée sont un type d’agroforesterie intraparcellaire dans lequel des rangées d’arbres à croissance rapide sont alternées avec des allées de cultures annuelles. Avec de nombreux avantages environnementaux, l’agroforesterie tempérée est considérée comme une alternative prometteuse à l’agriculture conventionnelle et les champignons du sol peuvent jouer un rôle clé dans le maintien de la productivité de ces systèmes. Il a été démontré que les systèmes agroforestiers établis depuis plus de 10 ans augmentent la biomasse fongique et ont un impact sur la composition des communautés fongiques du sol. Les études sur les champignons du sol dans les systèmes agroforestiers tempérés plus jeunes sont rares et la dynamique temporelle de ces changements n’est pas comprise. Notre étude a été menée dans un jeune système de culture en couloir à base de peupliers et un témoin en monoculture sur un sol d’Arenosol dans le nord-ouest de l’Allemagne. Nous avons étudié la dynamique temporelle des populations fongiques après l’établissement de l’agroforesterie en collectant des échantillons de sol six mois, un an et un an et demi après la conversion des terres cultivées en agroforesterie. Les échantillons ont été collectés dans la rangée d’arbres agroforestière, à 1, 7 et 24 m de distance de la rangée d’arbres dans la rangée de culture, et dans une monoculture conventionnelle adjacente. La biomasse des champignons du sol, des Asco- et des Basidiomycota a été déterminée par PCR en temps réel. La composition et la diversité de la communauté fongique du sol ont été obtenues par séquençage d’amplicons [ndlr : des fragments d’ADN amplifiés par PCR]. Des différences dans la composition de la communauté des champignons du sol dans les rangées d’arbres et les terres arables ont été détectées dès la moitié de l’année suivant la conversion des terres cultivées en monoculture en agroforesterie. Dans la rangée d’arbres, les communautés de champignons du sol dans les parcelles divergeaient fortement avec l’âge du système. La présence de jeunes arbres n’a pas affecté la biomasse des champignons du sol. En conclusion, la composition des communautés fongiques du sol a réagi rapidement à l’intégration d’arbres dans les terres arables par le biais de l’agroforesterie, en revanche la biomasse fongique n’a pas été affectée pendant la première année et demie après la plantation des arbres. Les communautés fongiques sous les arbres se sont progressivement diversifiées. L’adaptation à la biomasse souterraine spatialement hétérogène des arbres et de la végétation de sous-bois ou les phénomènes stochastiques dus à l’échange limité entre les populations fongiques peuvent expliquer cet effet ; un suivi à long terme pourrait aider à en découvrir la cause.

Beule L, Karlovsky P. 2021. Early response of soil fungal communities to the conversion of monoculture cropland to a temperate agroforestry system. PeerJ 9:e12236 https://doi.org/10.7717/peerj.12236 (texte intégral en accès libre).

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Variations saisonnières de la distribution de la macrofaune en fonction de la distance par rapport à la bande herbacée dans une parcelle agroforestière méditerranéenne

Dans les systèmes de culture en couloir, des bandes herbacées plantées d’arbres sont introduites dans les champs cultivés. Ces systèmes pourraient fournir un habitat favorable à de nombreux organismes, produisant de l’ombre en été et de la litière en automne, mais leurs impacts sur la macrofaune du sol sont peu étudiés, la plupart des échantillonnages étant limités à une date et donc à une seule saison. Cette étude a examiné les variations saisonnières de la distribution spatiale de la macrofaune du sol dans une parcelle de culture en couloir méditerranéenne. Nous avons échantillonné trois traitements d’ombrage différents : un traitement d’ombrage fort avec des arbres légèrement taillés, un traitement d’ombrage léger avec des arbres têtards, et un traitement sans ombrage sans arbres dans les bandes herbacées. Nous avons mesuré la densité des individus de macrofaune classés en différents groupes taxonomiques et fonctionnels par l’extraction de carottes de sol de 25*25*25 cm dans la bande herbacée (avec ou sans arbres), et dans l’allée de culture à 1 m et 2,5 m de la bande herbacée. Nous avons trouvé une réponse similaire de la densité de la macrofaune à la distance de la bande herbacée pour tous les traitements d’ombrage. Cependant, cette réponse dépendait fortement de la saison. Au printemps, juste après le travail du sol, la plupart des macrofaunes du sol présentaient des densités plus élevées dans la bande herbacée que dans le couloir de culture, à l’exception des phytophages. Au début de l’été, cette tendance était surtout visible pour les vers de terre, les diplopodes et les coléoptères adultes. En automne, les densités plus élevées dans la bande herbacée que dans le couloir de culture n’étaient significatives que pour les vers de terre anéciques et endogés, tandis que les autres catégories de macrofaune présentaient des densités similaires à toutes les distances de la bande herbacée, en raison d’une augmentation de la densité de la macrofaune dans l’allée de culture. Ces grandes variations saisonnières dans la distribution spatiale de la macrofaune du sol soulignent l’importance des répétitions temporelles lors de l’étude des réponses des communautés à la conception et à la gestion des systèmes agroforestiers. Les mécanismes par lesquels les densités de population ont augmenté dans l’allée de culture quelques mois après la perturbation du sol nécessitent une étude plus approfondie.

D’Hervilly C., Bertrand I., Capowiez Y., Béral C., Delapré-Cosset L., Marsden C., 2022. Seasonal variations in macrofauna distribution according to the distance from a herbaceous strip in a Mediterranean alley cropping plot. Applied Soil Ecology 170, 104309. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2021.104309 (accès au texte intégral réservé aux abonnés)

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Impact de la réduction de l’intensité lumineuse sur le rendement et la qualité du blé

En Chine, l’agroforesterie est une pratique traditionnelle qui permet de diversifier la production agricole et d’améliorer l’utilisation des ressources naturelles. Cependant, elle crée une compétition pour la lumière entre les arbres et les cultures sous les arbres en raison de l’hétérogénéité des profils lumineux spatio-temporels, et peut conduire à des réductions systémiques du rendement des céréales lorsque l’ombre augmente. La présente étude a simulé des réductions de l’intensité lumineuse causées par des noyers (Juglans regia L.) avant le débourrement, entre le débourrement et l’expansion du feuillage des arbres, et après l’expansion du feuillage, afin d’examiner les effets sur le rendement et la qualité du blé (Triticum aestivum L.) dans un système agroforestier. Nous avons conçu des systèmes d’ombrage artificiel en utilisant un écran de polyéthylène noir de densité variable (21 %, 44 et 74 % de réduction de l’intensité lumineuse) aux stades du jointoiement (environ 70 jours d’ombrage), de l’enracinement (environ 55 jours d’ombrage) et de l’anthèse (environ 40 jours d’ombrage), avec un rayonnement solaire total (S0) comme contrôle. La réduction de l’intensité lumineuse a diminué de manière significative le nombre de fleurons fertiles par épi, ce qui a entraîné un déclin marqué des grains par épi. La diminution de l’intensité lumineuse a également réduit de manière significative les taux de photosynthèse, le rendement en grains et les composants associés (nombre d’épis, grains par épis et poids de mille grains). De plus, lorsqu’elle est appliquée au stade de l’anthèse, l’ombrage a eu l’impact négatif le plus important sur la productivité du blé par le biais de la diminution du poids de mille grains. La diminution de l’intensité lumineuse a considérablement augmenté les concentrations d’azote dans les grains et les tiges, ainsi que les teneurs en protéines et en gluten humide. Cependant, l’augmentation de la qualité des grains n’a pas compensé la diminution du rendement final en grains. Notre évaluation de l’effet de schémas lumineux spatio-temporels hétérogènes sur le rendement et la qualité du blé par le biais d’un système d’ombrage artificiel peut aider les gestionnaires de plantations à optimiser les pratiques agroforestières dans le sud du Xinjiang, au nord-ouest de la Chine.

Jia, J., Xu, M., Bei, S. et al., 2021. Impact of reduced light intensity on wheat yield and quality: Implications for agroforestry systems. Agroforestry Systems 95, 1689–1701. https://doi.org/10.1007/s10457-021-00668-w (texte intégral réservé aux abonnés)

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Compétition, stress et avantages : Arbres et cultures dans la « zone de transition » d’un système agroforestier tempéré de bandes boisées à courte rotation

Les bandes boisées sur les sites de production agricole offrent de nombreux avantages économiques, écologiques et sociaux. Cependant, l’introduction d’arbres crée « une zone de transition » entre les bandes d’arbres et les terres cultivées [nldr : ici les bandes boisées font 13 m de large sur 225 m de long]. Dans cette zone, les arbres et les plantes cultivées sont en concurrence pour les ressources telles que l’espace, les nutriments, l’eau et la lumière, ce qui provoque un stress dans le système peu compétitif. D’un autre côté, des facilités telles que l’apport supplémentaire de nutriments par la litière des feuilles des arbres et les racines fines sont possibles. Cette étude vise à fournir des indications sur la compétition et les avantages qui peuvent en découler pour les plantes qui poussent dans la zone de transition d’un système agroforestier tempéré de cultures intercalaires à courte rotation (SRACS). Divers paramètres climatiques et de croissance des plantes ont été étudiés entre 2013 et 2019 à différentes positions d’un SRACS avec des peupliers à croissance rapide dans le nord de l’Allemagne. Le rendement réduit du blé, du colza et du maïs ensilage à proximité de la bande d’arbres était associé à une plus grande tension de l’eau du sol à 30 et 60 cm de profondeur en raison de la présence de racines de peupliers, à une réduction du rayonnement solaire due à l’ombrage des arbres et à la couverture de la litière de feuilles. En revanche, les peupliers poussant dans les rangées extérieures ont produit plus de biomasse que ceux des rangées intérieures en raison de la disponibilité supplémentaire d’espace, de lumière et de nutriments provenant du champ de culture. Les arbres de la zone de transition semblent être en concurrence avec les cultures arables, mais sans effet sur le rendement moyen à long terme des cultures arables.

Swieter, A., Langhof, M., & Lamerre, J., 2021. Competition, stress and benefits: Trees and crops in the transition zone of a temperate short rotation alley cropping agroforestry system. Journal of Agronomy and Crop Science, 00, 1– 16. https://doi.org/10.1111/jac.12553 (texte intégral en accès libre)

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Performances d’utilisation de la végétation par des petits ruminants dans des zones boisées avec des hauteurs variables de plantes autres que des pins

La couverture boisée très étendue (61 %) dans le sud-est des États-Unis peut offrir des possibilités de pâturage et de broutage prolongées aux petits ruminants. Cependant, une grande partie de la végétation présente dans les zones boisées se situe au-dessus de la hauteur de broutage des petits ruminants. Cela suggère qu’une réduction de la hauteur de la végétation non ligneuse (sous-étage) pourrait augmenter la disponibilité du fourrage pour les animaux, ce qui se traduirait par une meilleure performance animale. Cette étude a évalué le mode d’utilisation de la végétation à différentes hauteurs par les petits ruminants et a évalué leur performance dans les zones boisées. Des chèvres (race Kiko) et des moutons (race Katahdin) ont été placés en rotation dans des parcelles avec un étage supérieur de pins (Pinus palustris et P. taeda) et un étage inférieur composé d’un mélange de plantes herbacées, d’arbustes, de semis et de jeunes feuillus. Les plantes autres que les pins ont été coupées sur trois hauteurs à partir du sol (0 m / 0,9 m / 1,5 m) ou n’ont pas été coupées (contrôle). La hauteur de broutage et la préférence des animaux pour les différentes espèces végétales ont été contrôlées après avoir retiré les animaux de chaque parcelle d’étude. Le poids vif (LWt), la note d’état corporel (BCS) et la note FAMACHA [ndlr : qui permet de mesurer le niveau d’anémie, et ainsi le niveau de parasitisme intestinal, à partir de la couleur de la muqueuse des yeux] ont été collectés avant l’introduction des animaux dans les parcelles d’étude et tous les quinze jours par la suite. Les chèvres ont brouté des strates de végétation plus élevées que les moutons (1,2-1,6 m contre 0,9-1,1 m). La végétation du témoin non coupé a été la moins broutée. L’indice de masse corporelle (1-5 : 1-très maigre, 5-obèse) se situait dans la fourchette des animaux sains, tant chez les chèvres (2,4-2,8) que chez les moutons (2,8-4,0). Le score FAMACHA (1-5 : 1- pas d’anémie, 5-très anémique) était compris entre 1,6 et 2,1 chez les chèvres et entre 1,0 et 2,7 chez les moutons, ce qui suggère l’absence d’anémie. Le maintien de plantes non ligneuses à faible hauteur (1,1 à 1,6 m) a augmenté l’utilisation de la végétation par les petits ruminants pour une performance acceptable.

Bhattrai, S., Karki, U., Poudel, S. et al. 2021. Vegetation-utilization pattern and performance of small ruminants in woodlands with altering heights of non-pine plants. Agroforestry Systems https://doi.org/10.1007/s10457-021-00706-7 (texte intégral réservé aux abonnés).

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Impacts de différentes pratiques de pâturage sur les propriétés des écosystèmes forestiers

Le sylvopastoralisme est une approche de gestion du pâturage qui peut améliorer les résultats environnementaux par rapport au pâturage forestier non géré ; cependant, malgré l’intérêt croissant pour cette pratique, il n’y a pas de travaux publiés sur la façon dont la sylvopâture se comporte sur des mesures environnementales clés par rapport à la pratique courante du pâturage forestier, dans le Midwest des États-Unis. Cette étude a examiné les impacts des approches de gestion du pâturage sur la qualité du sol et la santé de la forêt dans une forêt mixte de feuillus du Wisconsin. L’étude a comparé la résistance à la pénétration du sol, l’infiltration de l’eau, la croissance et la santé des arbres dans trois traitements : 1. un contrôle non pâturé, 2. un sylvopastoralisme avec accès périodique du bétail et plantes fourragères implantées dans le sous-bois, et 3. un bois pâturé avec accès périodique du bétail mais sans manipulation du sous-bois. La résistance à la pénétration du sol a augmenté d’environ 200-400 kPa, et la capacité d’infiltration de l’eau a diminué d’environ 30-40 cm/heure dans les deux traitements pâturés par rapport au témoin non pâturé. Bien que ces changements soient significatifs, la résistance à la pénétration dans le sol est restée en deçà des niveaux susceptibles de nuire à la croissance des racines, et les sols des zones pâturées étaient encore capables d’infiltrer les fortes pluies. La croissance des arbres, mesurée par l’augmentation de la surface terrière des parcelles, n’était pas significativement différente selon le traitement. La santé du tronc et de la canopée et le pourcentage de branches mortes n’étaient pas différents entre les trois traitements, mais le traitement par sylvopastoralisme a connu une plus grande augmentation des ramifications épicormiques que les deux autres traitements. Bien que l’augmentation de la résistance à la pénétration du sol et la diminution de l’infiltration n’aient pas dépassé les niveaux de préoccupation environnementale, la sensibilité des mesures de la qualité du sol au pâturage souligne la nécessité d’une gestion attentive de l’intensité du pâturage dans les systèmes de sylvopastoraux.

Mayerfeld, D., Kruger, E., Gildersleeve, R. et al. 2021. Impacts of different grazing approaches on woodland ecosystem properties. Agroforestry Systems. https://doi.org/10.1007/s10457-021-00707-6 (texte intégral réservé aux abonnés).

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Comment augmenter la fourniture conjointe de services écosystémiques par les systèmes agricoles ? L’expérience des systèmes agroforestiers à base de café.

Les systèmes agricoles peuvent fournir des services écosystémiques (SE) bénéfiques à la fois pour la durabilité des exploitations et pour la qualité de vie des êtres humains. L’agriculture est régulièrement critiquée pour avoir axé la gestion technique des systèmes de culture davantage sur les services de production que sur les services de soutien à la biodiversité ou de régulation [des maladies, de la qualité de l’eau, …]. Pour parvenir à l’intensification agroécologique des systèmes de culture, il est nécessaire de fournir conjointement de multiples SE. Notre objectif était de (i) comprendre les déterminants de la fourniture de services écosystémiques et (ii) d’analyser les relations entre ces services, afin (iii) d’identifier les voies d’intensification agroécologique. Nous avons concentré notre étude sur quatre SE, qui sont (1) la production de café, (2) la préservation de la qualité de l’eau, (3) la séquestration du carbone et (4) la conservation de la biodiversité, fournis par les systèmes agroforestiers de café dans une petite région du Nicaragua. Un plan d’échantillonnage en deux phases a été mis en œuvre pour mesurer et élucider la fourniture de ces services. Tout d’abord, nous avons sélectionné un grand échantillon (82 parcelles de café) pour mieux comprendre et quantifier les quatre SE. Ensuite, nous avons extrait un sous-échantillon (27 parcelles) présentant une variabilité dans la fourniture des quatre SE, afin d’examiner de près les déterminants du service le plus utile aux agriculteurs, la production de café. Les résultats montrent que la séquestration du carbone (en moyenne 36 t / ha / an) n’est pas corrélée au rendement du café (en moyenne 1127 kg / ha / an) et dépend plus de la présence de quelques grands arbres dans les parcelles agricoles (Ø > 0.9 m) que de la densité des arbres. Le rendement augmentait avec la biodiversité des arbres jusqu’à un certain seuil (Shindex = 1,5), après quoi il diminuait nettement. L’utilisation des pesticides les plus dangereux pour la santé humaine à des doses supérieures à celles recommandées n’a pas permis d’obtenir les meilleurs rendements. Les déterminants les plus importants de la production de café sont la teneur en azote du sol, le pH du sol, le rayonnement solaire, l’incidence des maladies et des mauvaises herbes. Bien que la réduction de la densité des arbres d’ombrage ait augmenté la production de café, cette réduction n’était pas nécessairement liée à une diminution de la biodiversité des arbres d’ombrage et de la séquestration du carbone, ni à une augmentation du potentiel de contamination de l’eau. Quelques agriculteurs ont effectivement atteint une telle fourniture conjointe de SE, en particulier en sélectionnant des arbres d’ombrage adéquats cultivés à des densités modérées. La nouveauté de cet article réside dans une méthode originale qui consiste à analyser les SE fournis par les systèmes de culture afin d’identifier les stratégies de gestion qui sont efficaces pour fournir un niveau combiné de SE plus élevé que ceux fournis actuellement. Nous soulignons l’importance de relier les pratiques agricoles aux SE fournis, afin de comprendre en profondeur quels leviers techniques sont positivement corrélés aux déterminants des services attendus.

Notaro M., Gary C., Le Coq J.F., Metay A., Rapidel B., 2022. How to increase the joint provision of ecosystem services by agricultural systems. Evidence from coffee-based agroforestry systems. Agricultural Systems 196, 103332 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2021.103332  (texte intégral réservé aux abonnés).

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