Agroecological practices in vegetable microfarms : impact of raised bed cultivation and crop association on tomato plant performances and nematodes communities as bioindicators of soil functionning
Pratiques agroécologiques en micro-fermes maraîchères : Influence de la culture sur butte et de l'association de cultures sur les performances végétales de la tomate et des nématodes bioindicateurs du fonctionnement du sol
Résumé
Over the last century, the agro-industrial transition has profoundly changed the mode of agricultural production in developed countries, with many negative impacts on biodiversity and agro-ecosystems functioning. Agroecology has recently emerged as an alternative to this system of production. At the interface between scientific disciplines and agricultural practices, agroecology is based on supporting and maintaining ecological processes of interest. Through a literature review, we highlighted the relatively small number of ecological studies on agroecological practices. Among the latter, few studies linked practices and biodiversity. We also showed that vegetable gardening was underrepresented, while micro-farms were almost absent, although agroecological practices are frequent in those two environments. This thesis aims to understand the ecological impacts of setting up I/ two crop associations and II/ permanent raised beds in a context of tomato production in vegetable small farms. Because of biocidal properties of sulphur compounds identified in plants from the Allium genus, and the ability of legumes to fix atmospheric nitrogen in their roots thanks to symbiotic bacteria, the leek and bean cash crops were selected to be associated with tomato. An in situ experiment was carried out in 2018 and 2019 in two sites in south-western France to assess consequences of the implementation of these practices on tomato performances in terms of growth and yield, as well as on nematode communities, as bioindicators of soil functioning. Our observations highlighted the importance of the cultivation history and of the soil quality for the response of plants and soil organisms to these practices. The analysis of nematode communities showed a soil enrichment in response to the bean-tomato association. The association with leek had little effect on nematode communities but was linked to improved tomato plant performances. Raised bed cultivation had no effect on tomato plant performances, although a soil enrichment was observed through nematode communities, dominated by bacterivorous, and through a greater abundance of other soil organisms. An interaction between raised bed gardening and associations was observed. The effects of bean-tomato association were less pronounced when the soil was enriched in organic matter in raised beds. Conversely, the positive effect of the leek association seemed to be more pronounced in raised beds. A simplified system experiment was carried out to evaluate the potential of leek to control one of the main parasites of tomato, the root-knot nematode Meloidogyne incognita. The presence of leek did not reduce the nematode infestation on tomato roots but appeared to inhibit their reproduction. The higher growth and early flowering of the tomato in association can be explained by a lower competition between plants than in the monoculture. Our work here supports the importance of organisms as bioindicators in studies focusing on soil functioning. It also provides additional information on the advantages of implementing crop association and/or raised bed gardening, particularly with regard to the use of leek as a tool for biocontrol. Our observations also suggest a facilitating effect of leek on tomato growth.
Au cours du siècle dernier, la transition agro-industrielle a profondément modifié le mode de production agricole dans les pays développés, entrainant de nombreux impacts négatifs sur la biodiversité et le fonctionnement des agroécosystèmes. L’agroécologie a récemment émergé comme alternative à ce système de production. A l’interface entre discipline scientifique et pratiques agricoles, l’agroécologie se base sur le support et le maintien de processus écologiques d’intérêts. A travers une analyse bibliographique, nous avons mis en évidence le nombre relativement faible d’études écologiques dans les pratiques agroécologiques. Parmi ces dernières, peu de travaux lient pratiques et biodiversité. Nous avons également montré que les exploitations maraichères étaient sous-représentées, tandis que les micro-fermes étaient quasi inexistantes alors que les pratiques agroécologiques sont fréquentes dans ces deux environnements. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse qui vise à comprendre les impacts écologiques de la mise en place I/ de deux associations de cultures et II/ de la culture sur buttes dans un contexte de production de tomates en micro-fermes maraichères. En raison des propriétés biocides des composés soufrés identifiés chez les plantes du genre Allium et de la capacité des légumineuses à fixer l’azote atmosphérique dans leur racine à l’aide de bactéries symbiotiques, le poireau et le haricot valorisés en vente directe, ont été sélectionnés pour être associés à la tomate. Une expérimentation in situ a été réalisée sur deux sites du Sud-Ouest de la France en 2018 et 2019, pour évaluer les conséquences de la mise en place de ces pratiques sur les performances de la tomate en termes de croissance et de rendement, ainsi que sur les communautés de nématodes, bioindicateurs du fonctionnement du sol. Nos observations ont mis en évidence l’importance de l’historique de culture et de la qualité du sol dans la réponse des plantes et des organismes du sol à la mise en place de ces pratiques. L’analyse des communautés de nématodes nous a permis de mettre en évidence un enrichissement du sol en réponse à l’association haricot-tomate. La culture en association avec le poireau n’a eu que peu d’effets sur les communautés de nématodes, mais est liée à de meilleures performances végétales des tomates. La culture sur buttes n’a pas eu d’effet sur les performances de la tomate, malgré un enrichissement du sol visible à travers les communautés de nématodes, dominées par les bactérivores, et une plus grande abondance d’autres organismes du sol. Une interaction entre culture sur buttes et associations a été observée. Les effets de l’association haricot-tomate étaient d’autant moins marqués que le milieu était enrichi par la culture sur buttes. A l’inverse, l’effet positif de l’association avec le poireau semblait plus marqué avec une culture sur buttes. Une expérimentation en système simplifié a été effectuée pour évaluer le potentiel du poireau à contrôler l’un des ravageurs de la tomate, le nématode à galles Meloidogyne incognita. La présence du poireau n’a pas réduit l’infestation des racines de tomates par les nématodes mais a semblé inhiber leur reproduction. La croissance plus importante et la floraison précoce des tomates associées s’expliquent par une compétition entre plantes moins importante qu’en monoculture. Les résultats obtenus lors de cette thèse soutiennent ici l’importance de la prise en compte des organismes bioindicateurs dans l’étude du fonctionnement du sol. Ils apportent également des éléments sur les avantages respectifs de la mise en place des pratiques étudiées, notamment dans le service de biocontrôle, nous ont permis d’émettre l’hypothèse d’un effet de facilitation du poireau sur la croissance des tomates.
Origine : Version validée par le jury (STAR)