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National audience

International audience; Grasslands provide numerous ecosystem services but their sustainability is threatened by climate change. As plant functional diversity is expected to stabilize ecosystem functions, we tested whether mixing species with contrasting root systems could improve the resilience of Mediterranean grasslands under increasing aridity. We hypothesized that root functional identity (RFI) and diversity (RFD) respectively determines and improves soil water uptake capacity, aboveground biomass (AGB) production and resilience after drought stress (=post-stress AGB/pre-stress AGB). Monocultures, two- and three species mixtures of two groups of perennial grasses (cultivars and native species) were compared in a twin 3-years field experiment under two levels of summer drought in southern France. RFI and RFD were assessed as the mean and variance of multiple root traits (rooting depth, deep root mass fraction, root tissue density, root diameter and specific root length) measured in species monocultures. AGB and resilience were assessed from annual harvests; total transpirable soil water (TTSW) and evapotranspiration in summer (ET_sum) were assessed through the monitoring of soil water content. For both groups of species, RFI was a major predictor of TTSW and resilience, but not of AGB or ET_sum. Greater water uptake, especially from deep soil layers, increased resilience. Rooting depth distribution determined the potential depth of water uptake while root morphology influenced the precision of water uptake along the soil profile. However, RFD only marginally improved AGB production and resilience, although long-term effects of RFD should be tested. Designing artificial plant communities under water-limited conditions should therefore prioritize the maximization of rooting depth and root distribution along the soil profile. Diversifying root morphological traits associated with resource acquisition could also have a positive impact. The similarity of results between cultivars and native species suggests that agro-ecological guidelines for species assembly can be based on advances of functional ecology in natural ecosystems.

International audience; Soil mites (Acari) are ubiquitous in soil ecosystems and show a vast taxonomic diversity with a wide range of life history characteristics and feeding strategies. Various taxa contribute directly or indirectly to soil processes, including nutrient cycling, soil formation and pest control. Mites thus support important ecosystem services of soils. Yet, their community composition, and therewith service provisioning, may differ between for instance intensively managed agricultural soils and extensively managed grassland soils. We therefore hypothesized that successional changes in the abundance and diversity of soil mite functional groups (feeding types) will occur following a conversion of arable land to grassland, affecting their contribution to ecosystem services. To test this, we studied the succession of mite communities on two Long Term Observatories (LTOs) in Lusignan (France) and Veluwe (the Netherlands). At Lusignan, sampling involved four combinations of recent and historic land use types. At the Veluwe, samples were taken in a secondary succession chronosequence in grasslands, representing a time frame up to 29 years after the conversion from arable land to grassland. Biodiversity and biomass were higher in grassland than in arable land, especially for the total mite community, the predators and the main taxa aiding in decomposition. After conversion of grassland to arable land, or vice versa, both taxon richness and biomass rapidly developed towards the prevailing conditions. Our results indicated that the taxon richness and biomass of the total mite community in grassland still continued to increase up to 29 years after the conversion from arable land to grassland. Total taxon richness increased with time since conversion, which was mainly due to the immigration of decomposers and predators. The biomass of different feeding guilds increased at variable speeds. The observed changes imply an increase in nutrient cycling and in the suppression of some potential pests. We discuss the relevance of these ecosystem services in extensively managed grasslands and agricultural systems. Furthermore, our results suggest that in agricultural rotational schemes that include one or more years of grassland, mite communities and associated ecosystem services may be partially, but not completely, restored to the conditions of long term grassland.

Ce numéro de la revue Fourrages présente les résultats des travaux du projet Climagie du métaprogramme Adaptation au changement climatique de l'agriculture et de la forêt (ACCAF) de l'Inra; Les modélisateurs ont progressé dans la façon de simuler l'évolution de la production de fourrage au cours de l'exploitation de la prairie, en utilisant de nouveaux modèles numériques basés sur les réponses individuelles des composantes de la prairie aux variables du microclimat, notamment la température, l'eau et le rayonnement. Ces modèles individu-centrés permettent de simuler l'état et la croissance des talles et des ramifications individuelles pour la plupart des types de graminées et de légumineuses fourragères. Virtual Grassland est un modèle qui associe ainsi plusieurs espèces composant une prairie semée multispécifique et permettra de prendre en compte la variabilité intra-spécifique. Au-delà des cycles successifs de production végétative, et sur la base de modèles de céréales, ces nouveaux modèles simulent aussi la production individuelle de graines des plantes. Le couplage avec des approches de génétique quantitative appliquées aux caractères fonctionnels des plantes, permet de relier le fonctionnement écophysiologique du peuplement à la composition génétique de la génération suivante. Ces progrès ouvrent des perspectives d'applications en sélection et dans la rationalisation des mélanges variétaux préconisés pour les prairies semées pour adapter ces cultures au changement climatique.

Les prairies semées sont une des clefs des systèmes de productions agricoles permettant de sécuriser l’approvisionnement des élevages en fourrage, améliorer les performances écologiques de l’agrosystème à l’échelle de l’exploitation et du territoire en pouvant si elle sont bien exploitées, contribuer à la séquestration durable du carbone atmosphérique dans le sol.

L’élevage laitier doit faire face à de nouveaux défis : produire du lait dans un contexte de changement climatique, en économisant les ressources en voie de raréfaction (eau et énergie fossile), tout en contribuant à une agriculture durable. Dans ce cadre, un système laitier innovant basé sur une diversification des ressources fourragères, l’allongement du pâturage, le développement des légumineuses et une stratégie d’élevage adaptée, est mis en place à Lusignan (Poitou-Charentes). Nous faisons l’hypothèse que la résilience du système face aux aléas climatiques passe par une plus grande diversité de ses composantes et de leurs fonctions, cette diversité permettant également de concilier un niveau de production et des performances environnementales élevées. Les prairies temporaires sont au coeur de ce système bioclimatique baptisé OasYs. Elles sont diversifiées à la fois au niveau des espèces et des variétés et de leurs assemblages, mais également au niveau de leurs strates et de leurs modes d’exploitation., Dairy farming has to face new challenges, i.e. to produce milk in a context of climate change while saving scarce resources (water, fossil energy) and contributing to a sustainable agriculture. In this frame, an innovative dairy system, based on the diversification of forage resources, the development of grazing, a larger use of legumes and on a consistent strategy for the livestock system, is implemented in Lusignan (Poitou-Charentes). The main research hypothesis tested is that the resilience of the system to climatic hazards goes through a greater diversity of its components and of their functions, which allows also to conciliate good production levels and high environmental performance. Temporary grasslands are in the heart of this bioclimatic system called OasYs. They are diversified regarding their species, cultivars and their mixtures, but also regarding their three-dimensional space and their management.

Depuis plus de cinquante ans, l’agriculture est majoritairement basée sur l’exploitation d'un faible niveau de diversité spécifique (nombre d'espèces) et génétique (nombre de génotypes). Or de nombreuses études en écologie mettent en évidence la plus-value de la diversité sur la production et la stabilité des écosystèmes et cela en particulier en conditions stressantes et environnement variable. Nous avons conduit une expérimentation qui vise à montrer l’importance de la diversité spécifique et génétique intra-parcelle au sein des espèces cultivées, en particulier les prairies semées, pour les services attendus de l’agriculture. Nous mettons en évidence un impact significatif et complémentaire de la diversité spécifique et génétique sur la production et nous apportons des éléments sur les mécanismes associés à ces effets. Nos résultats laissent entrevoir des pistes intéressantes pour l’amélioration des espèces destinées à une utilisation en mélange, en particulier via l’introduction de diversité génétique dans les schémas de sélection., For over fifty years, agriculture has been mainly based on the exploitation of a low species (number of species) and genetic (number of genotypes) diversity. But many studies in ecology highlight the benefits of diversity on production and ecosystem stability, particularly under stressful conditions and variable environment. We did an experiment to assess the importance in cultivated species, here temporary grasslands, of species and genetic within-plot diversity for expected agriculture services. We highlight a significant and complementary effect of genetic and species diversity on production and we provide evidence on the mechanisms involved in these effects. Our results suggest interesting avenues for improving the species intended for use as a mixture, in particular through the introduction of genetic diversity in breeding schemes.

Supplément aux actes; L’analyse des données de ventes de semences fourragères et de fabrication des mélanges pour prairies sur les 10 dernières années met en relief une évolution nette des parts des différentes espèces semées dans les prairies. Ces évolutions montrent une utilisation de plus en plus importante de légumineuses, d’espèces et de mélanges adaptés à des prairies de courte durée. Les prairies ainsi semées sont plutôt adaptées à des utilisations mixtes (fauche pâture) et à des stratégies de contournement des risques de sécheresse. Alors que les semis de prairies de pâture de longue durée sensibles à la sécheresse se réduisent, nous constatons que seuls les semis de prairies à base de luzerne connaissent, pour l’instant, un développement en liaison avec une stratégie de production en période de sécheresse.

Bien que conduites majoritairement en mélanges plurispécifiques (association de deux espèces ou plus), les variétés pour prairies semées sont développées dans le cadre de couverts monospécifiques et monovariétaux. Plusieurs travaux récents montrent un impact significatif de la diversité génétique intraspécifique sur les services attendus des peuplements semés. Chez Jouffray-Drillaud, nous évaluons l’intérêt de cette diversité intraspécifique dans le cadre de mélanges prairiaux plurispécifiques. Les premiers résultats semblent être favorables à une diversité pour la stabilité de la production et le maintien de la diversité des espèces au sein du mélange. Cela peut avoir des implications fortes en termes de types variétaux pour une utilisation en mélanges plurispécifiques., Temporary grasslands are usually sown with 2 or more species but forage varieties are developed as pure stand. Recent studies display the benefit of intraspecies diversity on the stability of production and current environmental issues. At Jouffray-Drillaud, we evaluate the effect of this within species diversity at the mixtures level. First results seem to be in favour of a diversity within species for the stability of production and the maintenance of all species in the mixture. This could have high implications for the development of new varieties used in grassland mixtures.

Le projet climagie a réuni durant quatre années une trentaine de chercheurs autour de la question de l’amélioration des prairies semées, tant pour leur composition génétique que pour leur utilisation. La base de ce travail fut l’approfondissement des connaissances sur les réactions des plantes aux fortes températures et aux sécheresses intenses qui caractériseront le climat des décennies à venir. De nouvelles lois de réponse ont été établies et la variabilité génétique de leurs paramètres a été évaluée chez différentes espèces de graminées et légumineuses. Les bases génétiques et écophysiologiques de la dynamique des mélanges ont été précisées, et tout particulièrement le rôle de la diversité intra-spécifique. Les programmes conjoints entre la recherche Inra et les acteurs de terrains ont permis de cerner les objectifs d’amélioration. Des perspectives renouvelées sur les caractères de résistance à la sécheresse d’une part et sur de nouveaux schémas de sélection dédiés à des cultures en mélanges d’autre part ont été définies., During four years, the climagie project brought together thirty researchers on the question of improving sown grasslands in terms of genetic composition and management. Such a work was based on increasing and sharing knowledge about the plant’s responses to severe drought and heat, which will be more frequent in the near future. New response functions were established and the genetic variability of their parameters was investigated in various species of legumes and grasses. Studies brought new insights into the genetic and ecophysiological basis of the dynamics of mixtures, especially as far as intra-specific diversity was concerned. The joined actions between INRA and stakeholders helped focusing research on needs of breeding and/or genetic resources management. On the one hand, new prospects on drought resistance traits were reported, and on the other, new breeding schemes dedicated to mixtures were defined.

Bénéficiant de précipitations régulières et abondantes, la plupart des régions de polyculture élevage en Suisse sont favorables aux cultures herbagères. Les prairies semées occupent le deuxième rang des terres assolées et l’alimentation des herbivores est constituée de plus de 75 % d’herbe. Avec les changements climatiques, on s’attend à une augmentation des événements de sécheresse, en particulier dans l’ouest du pays. Les recherches en cours visent à adapter la composition et les modes d’exploitation des mélanges à cette contrainte. Ce travail s’appuie sur la connaissance des mécanismes de résistance au stress hydrique existant au sein des communautés végétales. Les prairies et les pâturages permanents du Jura, conditionnés par des sols karstiques et une mauvaise distribution des précipitations en été, offrent un terrain privilégié pour identifier les espèces et les écotypes susceptibles de convenir pour des conditions de sécheresse. Après des phases de sélection et d’assemblage d’espèces, les mélanges les plus performants sont distribués par les maisons de semences et bénéficient d’un label de qualité octroyé par l’Association pour le développement de la culture fourragère. Au sein d’un réseau de parcelles chez des agriculteurs, Agroscope réalise des mesures visant à adapter les modes d’exploitation et à optimiser la production des prairies semées, en particulier des fourrages stockés au printemps et de l’herbe pâturée en été., 168 Adaptation des prairies semées au changement climatique With regular and abundant rainfall, most mixed farming regions in Switzerland are favorable to grassland. Sown meadows occupy the second largest arable land surface and herbivorous diet consists on more than 75 % grass. With climate change, we expect an increase in drought events, especially in the western part of the country. Ongoing research aims to adapt the composition and management of grass-legumes mixtures to this constraint. This work is based on knowledge of the mechanisms of resistance to water stress within the plant communities. Permanent meadows and pastures of the Jura, conditioned by karst soils and poor distribution of rainfall in summer, offer a privileged field to identify species and ecotypes that may be suitable for dry conditions. After breeding and assembling species, the most effective mixtures are distributed by seed firms and enjoy a quality label granted by the Swiss grassland federation. Within a network of plots among farmers, Agroscope makes measurements to adapt the management and optimize the production of leys, especially stored forage in spring and grazed grass in summer.

L'Amazonie brésilienne est plus connue pour sa forêt que pour ses prairies. Celles-ci poursuivent pourtant, depuis cinq décennies de colonisation par la patte du boeuf, une expansion sans précédents dans le monde de pâturages cultivés, au détriment de la couverture forestière. Le long de fronts pionniers de déforestation, les éleveurs avancent et occupent les terres jusqu'alors publiques ou indigènes, amorçant l'émergence de nouveaux territoires en herbes. Les auteurs éclairent cette Amazonie des pâturages, méconnue, sous trois angles complémentaires. Ils expliquent en premier l'origine culturelle de l'expansion actuelle des pâturages, en la rattachant à la notion de frontière agricole, propre au Brésil depuis sa découverte par les navigateurs portugais. Le deuxième aspect est relatif aux mécanismes agronomiques qui conditionnent cette production fourragère équatoriale, la rendant à la fois attractive, risquée, changeante. Enfin, le lien aux territoires est explicité, montrant comment autour des pâturages naissant se construisent des territoires en herbes, qui pourront après cette phase initiale de conquête foncière se diversifier et consolider leurs institutions. Une dynamique nouvelle se fait jour actuellement, le pâturage dégradé devenant une réserve de terres arables pour alimenter le monde dans les prochaines décennies, et enrichir les investisseurs qui suivent les pionniers. C'est l'entrée de la chimie dans les pâturages et l'artificialisation des agroécosystèmes. Ainsi l'article s'attache à lire les liens entre évolutions des pâturages et des sociétés, ce point de vue permettant de conclure sur les conditions sociales d'émergence de systèmes d'intensification écologique.

L’agriculture actuelle est majoritairement basée sur l’exploitation d'un faible niveau de diversité spécifique (nombre d'espèces) et génétique. Mais de plus en plus d’études démontrent la plus-value de la diversité au sein des écosystèmes sur la stabilité de la production et les services environnementaux. Nous présentons dans ce document plusieurs exemples de l’importance de la diversité génétique intraparcelle au sein des espèces cultivées, en particulier le blé et les prairies semées, pour le contrôle des bioagresseurs, le maintien de la biodiversité sauvage associée aux cultures, mais aussi pour la stabilité de la production et le maintien de l’équilibre des espèces semées en mélanges plurispécifiques. Cet impact significatif de la diversité génétique sur les services attendus des peuplements semés laisse entrevoir des pistes intéressantes d’amélioration des espèces pour leur utilisation en mélanges. Il s’agit maintenant d’approfondir les connaissances des mécanismes à la base de ces effets afin de raisonner les assemblages et développer de nouvelles méthodologies., The current agriculture is mainly based on the exploitation of low species and genetic diversity. But an increasing number of studies display the benefit of diversity on the stability of production and current environmental issues. In this paper, we show several examples of the importance of within-field genetic diversity in crops, particularly wheat and temporary grasslands, for pest and disease control, for maintenance of wild biodiversity but also for the stability of the production and species coexistence in multi-species mixtures. The significant impact of the genetic diversity of the expected services blazes the trail for improving species for their use in mixtures. There is a need now to further document the mechanisms underlying these effects in order to better design blends and develop new breeding strategies.

La biodiversité, support des services écosystémiques : nécessité d'une approche multi-échelles. Les Rencontres de l'Inra au Salon de l'Agriculture

La place actuelle des prairies dans les territoires français se modifie profondément en conséquence des évolutions profondes de l'agriculture contemporaine, et entraîne avec elle des conséquences environnementales et sociales. Mais la situation des prairies était l'héritage des siècles passés et notamment des profondes modifications qui se sont produites au cours du 19ème siècle et au début du 20ème. Les évolutions et moteurs sous-jacents sont analysés dans le cas de 4 régions à dominante herbagères (Normandie, Charente, Limousin et Thiérache). Il est également intéressant de voir quels ont été les éléments identitaires de ces régions. Enfin, les préconisations agronomiques mises en avant lors des semis de prairies sont présentés (choix des espèces, doses de semis et origine des semences). Certains mécanismes qui ont prévalu à ces changements peuvent encore être perçus aujourd'hui. En revanche, la forte diminution la main d'œuvre agricole (dont l'abondance a été au cœur de certains de ces changements passés) va peser lourdement sur les évolutions futures., The place of grasslands in the French regions has undergone great changes presently as a consequence of the deep transformations of contemporary agriculture, with environmental and social effects. But the situation of grasslands was itself the outcome of the history of past ages, especially the deep changes that occurred during the 19th century and the beginning of the 20th century. The changes and the underlying responsible factors were analysed for four regions chiefly devoted to grasslands (Normandy, Charente, Limousin, Thiérache). The characteristics of each region's identity are also of interest. Lastly, the agricultural recommendations put forward for pasture seeding (choice of species, seeding rates, seed origin) are presented. Some of the mechanisms responsible for the changes are still to be seen at work presently. On the other hand, the large decrease in farm labour, the abundance of which was decisive for some of the past changes, will have heavy consequences for future changes.

Le rapport présente une étude des flux prévisionnels d'animaux sur le nouveau complexe bétail-viande d'Anyama. Les effectifs présents sur le site dépendront étroitement de la durée du séjour des animaux et de la régulation du marché (réponse de l'offre par rapport à la demande). La zone de pâturage annexée au site devra être aménagée en pâturages artificiels pour nourrir les animaux en attente. Deux modes d'exploitation sont présentés : pâture directe et zéro-grazing. La deuxième solution est privilégiée. Les productions de fumier et de lisier sont envisagées sur le site en fonction du mode d'alimentation des animaux en attente. La zone de pâturage ne suffira pas, à elle seule, à alimenter la totalité des animaux présents. Une complémentation en sous-produits agro-industriels devra être envisagée.

Au delà des conditions pédoclimatiques qui peuvent avoir une incidence sur l'évolution des prairies, l'état des pâturages varie d'un élevage à l'autre. Afin de savoir quels sont les facteurs prédominants qui sont liés à la dégradation ou au maintien des prairies implantées, 80 sites ont été comparés. L'étude d'un durée de six mois était basée sur une analyse systémique et une approche qui relevait de l'agro-écologie en considérant les prairies comme des agro-systèmes pâturés. Les sites d'études se situaient dans 11 élevages. Trois catégories de critères ont fait l'objet d'observations et d'enregistrements : ceux liés au milieu, ceux liés aux pratiques des éleveurs et ceux caractérisant l'état du couvert herbacé. L'ensemble de ces informations a été traité par analyses multivariées descriptives. Les principales variables de la dégradation des prairies ne sont pas liées au milieu mais à des ensembles de pratiques qui favorisent soit le processus de dégradation, soit le maintien du couvert herbacé fourrager. Les sols considérés comme impropres à toute mise en valeur agricole, tels que les podzols de savane, peuvent être améliorés par certaines pratiques d'élevage, notamment par le choix des espèces et des associations implantées, le respect d'un délai entre l'installation d'une prairie et sa première mise en pâture, l'apport d'amendement phosphorique, le type de rotation, le niveau de chargement

Les premiers résultats des suivis et améliorations du système fourrager sont présentés. Ils concernent les caractéristiques des pâturages, les pratiques de gestion et le suivi du disponible fourrager. Les résultats des essais variétaux, de l'implantation et la gestion de pâturages améliorés, et de la lutte contre l'herbe de Bondée sont également présentés

Dans trois formations naturelles pastorales de l'Adamaoua camerounais, l'écologie des principales espèces herbacées et leur comportement à différents rythmes de fauche ont été étudiés. Cette étude met en évidence que si la majorité des espèces présentes est liée à des conditions écologiques, certaines autres réagissent surtout aux conditions d'exploitation

Parmi les espèces tempérées qui ont été expérimentées avec irrigation dans deux zones climatiques sénégalaises, subcanarienne et soudanienne au cours de la saison sèche froide, l'avoine et le tournesol ont été retenus par les expérimentateurs pour leur faculté de produire un fourrage abondant : 6,2 à 10,0 tonnes de matière sèche à l'hectare pendant une période culturale très courte de 79 à 123 jours, soit de 77,2 à 82,2 kilos de matière sèche produits par hectare et par jour. Leur bonne valeur fourragère (0,66 à 0,81 UFL, 0,56 à 0,73 UFV, 40 à 50 g de PBD par kg de matière sèche) permettra la fourniture d'un ration de base suffisante aux vaches laitières de race Montbéliarde récemment introduites, soit sous la forme de fourrage vert, soit sous la forme d'ensilage. La mise en place de ces cultures est simple et necessite peu de main-d'oeuvre, leur tolérance à la chaleur est bonne et leurs exigences en eau ne sont pas excessives