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National audience; La composition floristique, le mode d’exploitation (fauche, pâturage), l’intensité d’exploitation (chargement, fréquence des coupes, fertilisation) et la pérennité de la couverture végétale sont connus comme étant des facteurs déterminants du fonctionnement des prairies permanentes (Gaujour et al. 2012). Ces pratiques de gestion peuvent modifier les stocks de C directement en modulant les entrées de matières organiques (MO) (litière et/ou effluents d’élevage) et indirectement en orientant la composition et le fonctionnement des communautés végétales ce qui pourrait agir sur le temps de résidence et la localisation de la MO (Hassink et Neeteson 1991). Ce projet a pour objectif de caractériser les pools de C organique du sol et les communautés bactériennes sous des prairies permanentes différant selon leur composition floristique et la nature de l’antécédent en termes de couverture de sol (3 habitats : culture, forêt, prairie). L’hypothèse de ce travail est que ces facteurs en modifiant la nature des pools de C du sol (labile vs récalcitrant) ont sélectionné des communautés bactériennes différentes tant du point de vue de la diversité génétique que de leurs traits fonctionnels en lien avec la minéralisation des MO. Pour valider cette hypothèse, des échantillons de sol ont été prélevés en mai 2017 sur 12 parcelles de prairies (4 parcelles par habitat) sur lesquelles des relevés de composition floristique ont été effectués. Les résultats montrent que la composition floristique des 12 parcelles de prairies permanentes échantillonnées se différencie selon la nature de l’antécédent. Des différences de pH et de teneurs en C entre les sols de 3 types de prairies étudiées. Les activités enzymatiques (en lien avec les cycles biogéochimiques) mettent en évidence des différences selon l’antécédent de couverture du sol suggérant des fonctionnalités différentielles liées d’une part au temps de résidence des pools de C et d’autre part à des différences de diversité des communautés microbiennes du sol. more...

Master; Les prairies permanentes abritent une très grande diversité végétale à l’origine de nombreux processus écologiques responsables de la stabilité de l’écosystème et de sa performance agronomique. Une parcelle possède une hétérogénéité spatiale de sa végétation due à la répartition en patch de ses ressources, en particulier la lumière, l’eau et l’azote. Elle dépendrait des facteurs endogènes (capacité de dispersion, phénologie…) et de facteurs exogènes (topographie, climat…) ou d’autres facteurs exogènes sont liés aux pratiques agricoles : le pâturage, la fauche ou la fertilisation. Il y a trois composantes de la diversité : alpha (au sein des unités d’échantillonnage), bêta (entre les unités d’une parcelle) et gamma (somme des deux précédentes, à l’échelle du champ). Peu d’études ont explicitement analysé les conséquences des pratiques agricoles sur la composante bêta de la diversité. L’objectif de cette étude est de répondre à la question : quel est le rôle de la variabilité spatiale et temporelle de l’environnement, induite par les pratiques agricoles, sur la diversité des prairies ? Nous avons suivi des parcelles soumises à trois traitements : fauche (et fertilisation), pâturage intensif et extensif. Nous avons mesuré la variabilité dans le temps et l’espace de la disponibilité des ressources de l’environnement : lumière (Tau), eau (SWC) et azote (NDVI et NBI). Les composantes alpha, bêta et gamma de la diversité ont été quantifiées grâce à l’indice de Rao pour relier les variations environnementales aux variations de la structure des communautés végétales dans les différents traitements. On a trouvé un effet significatif du traitement sur la variabilité du NDVI : la variabilité spatiale du NDVI est plus grande pour les pâtures que pour les fauches et variabilité temporelle du NDVI est plus grande pour les fauches que pour les pâtures. Les différences de pratiques n’ont pas eu d’effet sur les autres variables environnementales. Aucun effet du traitement sur les diversités spatiales et temporelles n’a été trouvé mais la diversité bêta spatiale était plus importante que la temporelle. La partition de variance a indiqué que la diversité spatiale est expliquée à majorité par la variabilité de l’environnement et la diversité temporelle par la distance temporelle entre les dates de mesure, qui peut simplement être liée à la phénologie des espèces. Il est difficile de dégager des tendances générales et le choix des modalités de gestion devraient se réfléchir localement en considérant la structure initiale de la végétation et de l’environnement. more...

The development of sustainable agriculture requires greater understanding of the impact of management practices on agroecosystem functioning, and on the ecosystem services provided by these agroecosystems. Representing nearly 68% of world's agricultural surfaces and contributing to the livelihoods of more than 800 million people, grasslands are one of the major agroecosystems where optimized agricultural practices are of concern. This PhD focuses on liming, a well-known practice for counteracting soil acidification (due to ongoing natural processes or accelerated by management practices), but which has variable efficiency in permanent grasslands. Indeed, liming effects on grassland are poorly documented and existing studies rarely take into account grassland multifunctionality. My thesis uses an integrated approach to improve the knowledge of liming impacts on grassland functioning. Different types of experiments – in the field (in situ), in semi-controlled conditions (mesocosms) and laboratory soil incubations (microcosms) – were used to study liming effects on different grassland compartments (vegetation, microorganisms, soil) along with possible interacting factors. Liming effectively increased soil pH in all the experiments. However, improving pH status did not always lead to greater forage production or increases in microbial and root biomass. My results showed that liming can enhance greenhouse gas emissions through several pathways (reemission of lime-derived carbon or stimulation of carbon mineralization), but may also reduce CO2 emissions from ecosystem respiration. Collectively, my findings emphasize the importance of pedoclimatic conditions for liming impacts on permanent grasslands and highlight the difficulty of upscaling liming effects, particularly on forage production and greenhouse gas emissions. The efficiency of liming appears to depend on the type and dose of soil improvers and can also interact with other management practices such as nitrogen fertilization and management intensification.; La mise en place d’une agriculture plus durable nécessite une compréhension de l’impact des pratiques de gestion sur le fonctionnement des agroécosystèmes et sur la fourniture de services écosystémiques. En représentant près de 68% des terres agricoles mondiales et contribuant à la subsistance de plus de 800 millions de personnes, les prairies sont l’un des agroécosystèmes où l’optimisation des pratiques agricoles apparaît comme cruciale. Ce travail de thèse porte sur le chaulage, une pratique agricole connue pour lutter contre les effets de l’acidification des sols – qu’elle soit naturelle ou induite par la gestion – mais dont l’efficacité est variable en prairie permanente. De fait, la littérature documentant l’impact du chaulage en prairie permanente est limitée et ne prend en compte que rarement la multifonctionnalité de ces agroécosystèmes. Par une approche intégrant différents types d’expérimentations, mon travail de thèse a cherché à répondre à ce besoin et à renforcer les connaissances du chaulage sur le fonctionnement de l’écosystème prairial. Le développement d’expérimentations au champ (in situ), en conditions semi-contrôlées (mésocosmes) et d’incubations de sol au laboratoire (microcosmes) a permis d’explorer les effets du chaulage sur les différents compartiments de l’écosystème prairial (végétation, microorganismes, sol) ainsi que l’influence de facteurs modulant ces effets. Dans l’ensemble des expérimentations, le chaulage a effectivement augmenté le pH des sols. Toutefois, cette amélioration du statut acido-basique du sol ne s’est pas toujours traduite par une augmentation de la productivité du fourrage ou des biomasses microbiennes et racinaires. Mes travaux ont montré que le chaulage contribue aux émissions de gaz à effet de serre par différentes voies (réémission du carbone apporté sous forme de chaulage et stimulation de la minéralisation) et peut potentiellement réduire les émissions de CO2 à l’échelle de la respiration de l’écosystème. Collectivement mes résultats soulignent l’importance du contexte pédoclimatique sur l’impact du chaulage en prairie permanente, et la difficulté d’extrapoler les effets du chaulage, en particulier sur la production de fourrage et les émissions de gaz à effet de serre, d’une échelle d’étude fine à l’échelle de la parcelle en prairie permanente. L’efficacité du chaulage semble dépendre du type d’amendement et de son dosage et peut également interagir avec d’autres pratiques de gestion telles que la fertilisation azotée et le niveau d’intensité de gestion. more...

Permanent grasslands are recognized for the many agronomic and environmental services they provide. However, they are still plowed or threatened to be in favor of more productive cultures, or abandoned in the case of wet grasslands, where the conditions of exploitation are subjected to many constraints. Reconciling production and environmental objectives in order to maintain extensive agricultural activities is therefore essential in permanent grasslands. In this context, multi-service studies have been carried out in the wet grasslands of the Regional Natural Park (PNR) of the Cotentin and Bessin marshes (Normandy, France) as well as in a set of mesophilous grasslandsofcontrasting pedoclimatic conditions located in Normandy, Lorraine and Auvergne. The study focused on 3 categories of Ecosystem Services (ES) as defined by the Millennium Ecosystem Assessment: floristic and functional diversity as support services, quality and forage production as supply services and stocks of organic carbon and soluble carbon soil contents as regulatory services. In order to analyzethe role of plant community functioning in the ES determinism, the measurement of leaf functional traits was carried out at the species and/or the plant community scales. Part of this work focuses particularly on the relationships between plant communities functioning and forage quality, and soil moisture conditions impact on micronutrient contents of species in wet grasslands. The results showed that, depending on the functional group, SLA or LDMC were good proxies for the digestibility of wet grassland forages. Dicots have higher micronutrient contents than Monocots. Our results show that flooding influences the elemental composition of flood-intolerant species more than adapted species and does not affect biomass production. In general, the plant community functioning does not explain all the relationship between ESs. Forage quality is linked to the plant community functioning as well as thefloristic and functional diversity but only forwet grasslands. In mesophilic grasslands, the history of management or the landscape structure could be important drivers. In addition, our results show that organic C stocks in the soil of wet and mesophilic grasslands are closely related to soil nature. ESs indicators have brought together 4 distinct groups of wet grasslands according to soil nature and management practices (mowing or grazing). Overall, the ESs packages offered by wet grasslands are better balanced than those provided by mesophilic grasslands, the latter being indistinguishable from another according to the geographical location. Extensively managed grasslands provide better environmental services than intensively managed grasslands and equivalent forage quality., Les prairies permanentes sont reconnues pour les nombreux services agronomiques et environnementaux qu’elles fournissent. Cependant, elles sont aujourd’hui encore retournées ou menacées de l’être au profit de productions plus rentables, ou abandonnées dans le cas des prairies humides où les conditions d’exploitation sont soumises à de nombreuses contraintes. Concilier objectifs de production et environnementaux afin de maintenir une activité agricole extensive au sein des prairies temporaires s’avère alors indispensable. Dans ce contexte, des études multi-services ont été réalisées au sein des prairies humides du Parc Naturel Régional (PNR) des marais du Cotentin et du Bessin (Normandie) ainsi que dans des prairies mésophilesaux conditions pédoclimatiques contrastées situées en Normandie, en Lorraine et en Auvergne. L’étude s’est focalisée sur 3 catégories de services écosystémiques (SE) telles que définis par le Millenium Ecosystem Assessment: la diversité floristique et fonctionnelle comme services de support, la qualité et la production du fourrage comme services d’approvisionnement et les stocks de carbone organique et les teneurs en carbone soluble du sol comme services de régulation. Afin de mettre en évidence la part du fonctionnement des communautés végétales dans le déterminisme des SE, la mesure de traits fonctionnels foliaires a été réalisée à l’échelle de l’espèce et/ou de la communauté végétale. Une partie de ces travaux se focalise sur les relations entre le fonctionnement des communautés végétales et la qualité du fourrage ainsi que l’impact des conditions hydriques du solsur les teneurs en micronutriments des espèces dans les prairies humides.Les résultats ont mis en évidence, qu’en fonction du groupe fonctionnel considéré, le SLA ou le LDMC étaient de bons proxies de la digestibilité des fourrages des prairieshumides. Les dicotylédones ont des teneurs en micronutriments plus élevées que les monocotylédones. Nos résultats montrent que l’inondation influence plus la composition élémentaire des espèces intolérantes aux inondations que les espèces adaptées et qu’elle n’a pas incidence sur la production de biomasse. De manière générale, le fonctionnement des communautés végétales n’explique pas à lui seul les relations entre les SE. La qualité du fourrage est liée au fonctionnement des communautés végétales ainsi qu’à la diversité floristique et fonctionnelle mais seulement en prairies humides. En prairies mésophiles, l’historique de la gestion ou la structure du paysage pourrait être déterminants. Par ailleurs, nos résultats montrent que les stocks de C organique dans le sol des prairies mésophiles et humides sont étroitement liés à sa nature.Les indicateurs des SE combinent les prairies humides en 4 groupes distincts en selon la nature du sol et la gestion (fauche ou pâturage). Globalement, les bouquets de services rendus par les prairies humides sont mieux équilibrés que ceux rendus par les prairies mésophiles, ces derniers ne se distinguant pas les uns des autres selon la localisation géographique des prairies mésophiles. Les prairies gérées de manière extensive fournissent de meilleurs services environnementaux que des prairies gérées de manière intensive et une qualité fourragère équivalente. more...

Engineering school; From 2005 to 2015, an organic and pasture-based dairy system was designed to farm a 40 Montbéliarde and Prim'Holstein cow herd on the experimental station of the ASTER research unit in Mirecourt (Vosges. Cows had an access to 22 plots of permanent grassland in a rotational grazing system. he purpose of this study is to summarize the production rate of the herd accessible pastures, in regard to the spatial and year-to-year variability of utilization. Total pasture utilisation rate and grazing part (in kg DM/ha) were calculated using the computerized version f a new French tool named Herb'Valo (Delagarde et al., 2017). It registers pasture utilization events and calculates grazing pasture ingestion. The main needed information have been found out from the ASTER-ix and ALADIN data base of the research unit, pasture scheldule plans and grass-growing data. Results have been analyzed, taking several parameters into account : plot-specific characteristics, utilisation type and climatic conditions each year. Data were treated with the statistical analysis software R. Overall, the mean total pasture utilisation rate settled at 5 283 +- 1 383 kg DM/ha/year while the grazing part was 67%. Statistical analysis identified 9 groups of 10 to 64 plot-years entities. They enhanced different pasture utilization rates associated to the combined plot-characteristics, practices applied over the 11 years experiment. The grazing part in total production is variable in the groups, as it depends on the very different relevant climatic conditions over the years.; De 2005 à 2015, un système d'élevage "radicalement" herbager a été conçu pour conduire un troupeau de 40 vaches laitières Holstein et Montbéliarde en Agriculture biologique sur l'installation expérimentale de l'unité INRA-ASTER à Mirecourt (Vosges). Les animaux ont eu accès à 22 parcelles de prairies permanentes en pâturage tournant. L'objectif de l'étude est de rendre compte la production valorisée des prairies accessibles au troupeau de vaches laitières, au regard de la variabilité spatiale et temporelle de leur utilisation. Le calcul du rendement d'herbe valorisé en kg MS/ha a été effectué avec l'outil HerbValo (Delagarde et al., 2017) qui permet d'enregistrer les événements d'utilisation des prairies, et calculer l'ingestion d'herbe au pâturage. Les principales données requises ont été fournies par les bases de données ASTER-ix et ALADIN de l'unité de recherche, les calendriers de pâturage, le suivi de la croissance de l'herbe. Les résultats ont ensuite été croisés avec des variables relevant des caractéristiques propres aux parcelles, de leur mode d'utilisation et des conditions climatiques chaque année du dispositif. Les données ont été traitées avec le logiciel R. La production valorisée moyenne es 22 parcelles a été de 5,283 +_ 1,38 t MS/ha/an, avec une part du pâturage s'élevant à 67%. L'analyse statistique a permis d'identifier 9 groupes d'individus constitués de 10 à 64 parcelles - années. Ils mettent en valeur les niveaux de production valorisée associés notamment à la combinaison des caractéristiques des parcelles et des pratiques appliquées au cours des 11 années. La part de pâturage au sein des groupes reste très variable, car elle dépend en partie des conditions climatiques rencontrées au des années. more...

In Franche-Comté, the cow cheese sector “Protected Designation of Origin” is engaged in soil and landscapes preservation. It has set up an experimental study about agricultural practices and its related landscapes components (hedges, trees, groves) in order to evaluate global "ordinairy" biodiversity level at a scale of 20 dairy farms. They are located within the PDO area and in their cooperative territory. The BIOTEX method (developed by the Institut de l’Elevage) has been used to study if, on one hand, the current breeding practices are preserving and encouraging biodiversity while allowing high quality PDO milk production ; and on the other hand, if the landscapes are kept complex and typical thanks to livestock farming. 60% of usable farmland on the considered territory is managed with permanent pastures, which is positive for the local biodiversity because they help out with supporting, provisioning and regulating services. A high density (60% at least) of agro-ecological infrastructures (hedges, forest border) is measured on each farm. Those infrastructures represent lots of habitats for wildlife and plants. The permanent pastures management is combined: some parts of the surface are early mown down, and the other parts are used in an extensive way. These practices compensate each other at the farm scale, and offer a good compromise between biodiversity conservation and forage production. Practices are varied between farms and give a real diversity to the territory, while adapting to resources and pressures on the territory.; En Franche-Comté, les filières d’appellation d’origine protégées (AOP) fromagères, engagées dans la préservation des terroirs et des paysages ont mis en place une étude expérimentale sur les pratiques agricoles et leurs éléments paysagers associés (haies, arbres, bosquets), afin d’évaluer le niveau global de biodiversité dite « ordinaire » sur le territoire d’une coopérative laitière de 20 exploitations en zone AOP. La méthode BIOTEX (Institut de l’Élevage) a été employée pour établir si d’une part, les pratiques d’élevage actuelles préservent et encouragent la biodiversité tout en permettant la production d’un lait AOP de qualité ; et si d’autre part, les paysages sont maintenus dans leur complexité et leur typicité grâce aux activités d’élevage. 60% de l’assolement est en prairie permanente : cela est positif pour la biodiversité car elles rendent de nombreux services (support, approvisionnement, climat). Les infrastructures agro-écologiques (haies, lisières) sont présentes dans le paysage avec une densité élevée de 60% au moins pour chaque exploitation. Elles représentent de nombreux habitats pour la faune et la flore. La gestion des prairies permanentes est mixte : certaines parcelles sont fauchées précocement, d’autres sont utilisées de façon extensive et les pratiques se compensent au sein d’une exploitation et offrent un bon compromis entre préservation de la biodiversité et production de fourrage. Les pratiques sont variées entre les exploitations et participent à la production d’un contexte diversifié, en s’adaptant aux ressources et aux contraintes du territoire. more...

The fast increase of greenhouse gases in the atmosphere, such as carbon dioxide, due to human activities is consider as the main cause of actual climate change. Terrestrial ecosystem are considered as a huge "sink" of C and may contribute to decrease greenhouse gases. Permanent grasslands cover 40% of land and their soil may contribute to sequester C (GIEC 2001). However, the processes involved and their regulations remain to be specified. The aim of the thesis was to analyze the effect of grazing management on soil C storage. This analysis was made from data acquired on two long term permanent grassland sites (SOERE ACBB) and by studying C fluxes between the different agroecosystem compartments under different grazing intensities for i) estimating our capacity to measure soil C storage after 10 years of grazing treatments by comparing two methods (soil inventories vs net carbon storage measurements), ii) to provide knowledge on the mechanisms and regulations affecting the dynamics of soil C sequestration. Comparing results of both methods, measurements indicated a net C sequestration in soil, with an average sequestration rate of 2.21 t C ha-1 yr-1 and 2.29 t C ha-1 year-1 and no significant difference between treatment but a tendency to a higher sequestration with more intensive management. Each method provides access to different information. The approach with flux towers allows a better understanding of the role and interactions between climate and practices on C fluxes in grasslands. Soil inventories showed carbon is store in deeper soil layers. While plant communities have evolved as a result of differentiated grazing treatments, measurements show no changes in total C stocks and particulate organic matter. Analysis of C fluxes after 7 years of differentiate grazing treatments, showed that treatments with low or zero grazing intensity led to a reduction of carbon fluxes between the compartments of the continuum of degradation, while carbon stocks in roots and POM were not affected by treatments. A complementary study conducted to estimate root production indicates that the response of roots (stocks and production) and stocks of particulate organic matter may be partly decoupled from the response of the aerial vegetation compartment. This study indicates that a more integrative approach on ecosystem functioning is necessary to increase our ability to predict the impact of management practices on C storage in grassland.; La rapide augmentation des gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère - dont le CO2 – due aux activités humaines est considérée comme responsable des changements climatiques en cours et futurs. Les écosystèmes terrestres sont potentiellement des "puits" importants de C et pourraient contribuer à l'atténuation des GES. Les prairies permanentes (steppes, savanes, prairies de montagne, ...) couvrent 40% de la surface terrestre (hors calotte glaciaire) et leurs sols représentent potentiellement un énorme "puits" permettant de stocker du C naturellement (GIEC 2001). Cependant, les processus impliqués et leur régulation restent à préciser. L’objectif de la thèse était d’analyser l’effet des pratiques de pâturage sur le stockage de C dans le sol. Cette analyse a été réalisée à partir de données acquises sur deux dispositifs ‘long terme’ en prairie permanente (SOERE ACBB) et en s’intéressant aux flux de C entre les différents compartiments de l’agro-écosystème sous différentes intensités de pâturage afin i) d’étudier notre capacité à estimer le stockage de C dans le sol après 10 ans d’application de traitement, en comparant deux méthodes (méthode utilisant des tours à flux et mesure du stock de C du sol) ii) d’apporter des connaissances sur les mécanismes et régulations agissant sur les dynamiques de stockage du C. Les résultats de la comparaison des deux méthodes de mesures testées ont indiqué une séquestration nette de C dans le sol, avec un taux de séquestration moyen mesuré avec les deux méthodes de 2.21 t C ha-1 an-1 et de 2.29 t C ha-1 an-1, sans différence significative entre traitements, mais avec une tendance à une séquestration plus élevée avec la gestion plus intensive. Chaque méthode permet d’accéder à des informations différentes. L'approche avec les tours à flux permet d'identifier des interactions entre le climat et les pratiques de gestion sur les flux de C dans les prairies. Les inventaires de sol ont permis de montrer que le carbone se stocke également dans les couches plus profondes de sol. Alors que les communautés végétales ont évolué sous l’effet des traitements différenciés de pâturage, les mesures ne montrent pas d’évolution des stocks de C totaux ni des matières organiques particulaires. L’analyse des flux de C entre les différents compartiments de l'écosystème, après 7 ans d’application des traitements, montre que les traitements avec une intensité faible ou nulle ont conduit à une réduction des flux de carbone entre les compartiments du continuum de dégradation du C, tandis que les stocks de carbone des racines et des POM ne sont pas affectés par les traitements. Une étude complémentaire conduite pour estimer les productions racinaires indique que la réponse des racines (stocks et production) et des stocks de matières organiques particulaires pourrait être en partie découplée de la réponse du compartiment aérien de la végétation. A l’issue de cette étude, il nous apparaît qu’une approche plus intégrative du fonctionnement de l’écosystème est nécessaire pour accroître notre capacité de prédiction de l’impact des pratiques sur le stockage du C en prairie. more...

La rapide augmentation des gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère - dont le CO2 - due aux activités humaines est considérée comme responsable des changements climatiques en cours et futurs. Les écosystèmes terrestres sont potentiellement des "puits" importants de C et pourraient contribuer à l'atténuation des GES. Les prairies permanentes (steppes, savanes, prairies de montagne, ...) couvrent 40% de la surface terrestre (hors calotte glaciaire) et leurs sols représentent potentiellement un énorme "puits" permettant de stocker du C naturellement (GIEC 2001). Cependant, les processus impliqués et leur régulation restent à préciser. L’objectif de la thèse était d’analyser l’effet des pratiques de pâturage sur le stockage de C dans le sol. Cette analyse a été réalisée à partir de données acquises sur deux dispositifs ‘long terme’ en prairie permanente (SOERE ACBB) et en s’intéressant aux flux de C entre les différents compartiments de l’agro-écosystème sous différentes intensités de pâturage afin i) d’étudier notre capacité à estimer le stockage de C dans le sol après 10 ans d’application de traitement, en comparant deux méthodes (méthode utilisant des tours à flux et mesure du stock de C du sol) ii) d’apporter des connaissances sur les mécanismes et régulations agissant sur les dynamiques de stockage du C. Les résultats de la comparaison des deux méthodes de mesures testées ont indiqué une séquestration nette de C dans le sol, avec un taux de séquestration moyen mesuré avec les deux méthodes de 2.21 t C ha-1 an-1 et de 2.29 t C ha-1 an-1, sans différence significative entre traitements, mais avec une tendance à une séquestration plus élevée avec la gestion plus intensive. Chaque méthode permet d’accéder à des informations différentes. L'approche avec les tours à flux permet d'identifier des interactions entre le climat et les pratiques de gestion sur les flux de C dans les prairies. Les inventaires de sol ont permis de montrer que le carbone se stocke également dans les couches plus profondes de sol. Alors que les communautés végétales ont évolué sous l’effet des traitements différenciés de pâturage, les mesures ne montrent pas d’évolution des stocks de C totaux ni des matières organiques particulaires. L’analyse des flux de C entre les différents compartiments de l'écosystème, après 7 ans d’application des traitements, montre que les traitements avec une intensité faible ou nulle ont conduit à une réduction des flux de carbone entre les compartiments du continuum de dégradation du C, tandis que les stocks de carbone des racines et des POM ne sont pas affectés par les traitements. Une étude complémentaire conduite pour estimer les productions racinaires indique que la réponse des racines (stocks et production) et des stocks de matières organiques particulaires pourrait être en partie découplée de la réponse du compartiment aérien de la végétation. A l’issue de cette étude, il nous apparaît qu’une approche plus intégrative du fonctionnement de l’écosystème est nécessaire pour accroitre notre capacité de prédiction de l’impact des pratiques sur le stockage du C en prairie., The fast increase of greenhouse gases in the atmosphere, such as carbon dioxide, due to human activities is consider as the main cause of actual climate change. Terrestrial ecosystem are considered as a huge "sink" of C and may contribute to decrease greenhouse gases. Permanent grasslands cover 40% of land and their soil may contribute to sequester C (GIEC 2001). However, the processes involved and their regulations remain to be specified. The aim of the thesis was to analyze the effect of grazing management on soil C storage. This analysis was made from data acquired on two long term permanent grassland sites (SOERE ACBB) and by studying C fluxes between the different agroecosystem compartments under different grazing intensities for i) estimating our capacity to measure soil C storage after 10 years of grazing treatments by comparing two methods (soil inventories vs net carbon storage measurements), ii) to provide knowledge on the mechanisms and regulations affecting the dynamics of soil C sequestration. Comparing results of both methods, measurements indicated a net C sequestration in soil, with an average sequestration rate of 2.21 t C ha-1 yr-1 and 2.29 t C ha-1 year-1 and no significant difference between treatment but a tendency to a higher sequestration with more intensive management. Each method provides access to different information. The approach with flux towers allows a better understanding of the role and interactions between climate and practices on C fluxes in grasslands. Soil inventories showed carbon is store in deeper soil layers. While plant communities have evolved as a result of differentiated grazing treatments, measurements show no changes in total C stocks and particulate organic matter. Analysis of C fluxes after 7 years of differentiate grazing treatments, showed that treatments with low or zero grazing intensity led to a reduction of carbon fluxes between the compartments of the continuum of degradation, while carbon stocks in roots and POM were not affected by treatments. A complementary study conducted to estimate root production indicates that the response of roots (stocks and production) and stocks of particulate organic matter may be partly decoupled from the response of the aerial vegetation compartment. This study indicates that a more integrative approach on ecosystem functioning is necessary to increase our ability to predict the impact of management practices on C storage in grassland. more...

Permanent grasslands can provide a large diversity of ecosystem services. They are found in contrasted conditions in terms of management and climate in Europe. These conditions induce a wide variety of grassland types that differ in their vegetation and are expected to differ with respect to the provision of ecosystem services. Because ecosystem functioning in grassland has been shown to be linked to plant functional diversity criteria, we put forward that these functional diversity criteria can be used to evaluate the provision of ecosystem services. These criteria are influenced by the management and the climate. The overall objective of this PhD program is to assess the effects of management and climate on the plant functional diversity related to ecosystem services of permanent grasslands. The first step of the PhD program was to select 29 functional diversity criteria related to 8 ecosystem services (quantity of forage, forage quality, stability of the forage production, biodiversity conservation, pollination carbon sequestration, dryness resistance and nitrogen fertility). This selection was made using experts' interview and literature survey. The second step was to evaluate inaccuracies in the calculation of the 29 functional diversity criteria from functional trait databases and different sets of botanical surveys. The third step was to estimate the functional diversity criteria from management and climate data using "Random Forests" methodology. The results show that the climatic variables had generally more effect on the functional diversity than the management ones. Furthermore, for some climatic conditions, the management does not affect some functional diversity criteria. Among the 29 functional diversity criteria, only 8 have more than 40 % of their variance explained by the management and climate variables, Les prairies permanentes peuvent fournir une grande diversité de services écosystémiques. Elles se trouvent dans des conditions contrastées en termes de gestion et de climat en Europe. Cette diversité de conditions induit une grande variété de types de prairies différant par leur végétation et leur fourniture en services écosystémiques. Certains travaux suggèrent que le fonctionnement des écosystèmes prairiaux peut être directement relié à des critères de diversité fonctionnelle végétale. Ces critères, qui pourraient être utilisés pour évaluer les services écosystémiques, sont influencés par la gestion et le climat. L'objectif de ce doctorat est d'évaluer les effets de la gestion et du climat sur la diversité fonctionnelle végétale liée à des services écosystémiques des prairies permanentes. La première étape a consisté à sélectionner 29 critères de diversité fonctionnelles liés à 8 services écosystémiques (quantité de fourrage, qualité du fourrage, stabilité de la production de fourrage, conservation de la biodiversité, pollinisation, la séquestration du carbone, résistance à la sécheresse et fertilité azotée). Cette sélection a été faite à partir d'interviews d'experts et d'une revue de la littérature. La deuxième étape a consisté à évaluer différentes inexactitudes dans le calcul des 29 critères de diversité fonctionnelle à partir de bases de traits fonctionnels et différents jeux de relevés botaniques. La troisième étape a consisté à évaluer les critères de diversité fonctionnelle à partir des données de gestion et de climat, en utilisant notamment la technique mathématique des forêts de Breiman. Les résultats montrent que les variables climatiques ont généralement plus d'effet sur la diversité fonctionnelle que celles de gestion. En outre, pour certaines conditions climatiques, la gestion n'affecte pas certains critères de diversité fonctionnelle. Parmi les 29 critères de diversité fonctionnelle, seulement 8 critères avaient plus de 40% de leur variance expliquée par la gestion et le climat more...

Evaluer la valeur d’usage des prairies permanentes devient incontournable pour la gestion des parcelles dans les exploitations agricoles. Des outils de caractérisation existent, comme la classification fonctionnelle des graminées, permettant de calculer la valeur agronomique de la prairie basée sur les graminées. Mais dans certaines prairies comme dans les Alpes, le taux des espèces de dicotylédones peut être très élevé, atteignant parfois 70 à 80% de la biomasse végétale totale. Ceci impose donc de disposer d’un outil permettant d’ajuster la valeur d’usage en fonction de la composition en graminées et en dicotylédones. L’objectif est de mettre au point une méthode permettant de réaliser des groupes fonctionnels de dicotylédones à partir de traits simples. Près de 70 dicotylédones ont été réparties dans neufs classes sur des critères de morphologie et de phénologie. A partir de deux jeux de données, l’un dans les Pyrénées, l’autre dans les Alpes, des analyses de variances sur les groupes de dicotylédones permettent d’expliquer la présence ou l’absence de ces groupes par des traits fonctionnels retenus. La valeur d’usage des communautés est ainsi caractérisée par les graminées et les dicotylédones. more...

Permanent grasslands can provide a large diversity of ecosystem services. They are found in contrasted conditions in terms of management and climate in Europe. These conditions induce a wide variety of grassland types that differ in their vegetation and are expected to differ with respect to the provision of ecosystem services. Because ecosystem functioning in grassland has been shown to be linked to plant functional diversity criteria, we put forward that these functional diversity criteria can be used to evaluate the provision of ecosystem services. These criteria are influenced by the management and the climate. The overall objective of this PhD program is to assess the effects of management and climate on the plant functional diversity related to ecosystem services of permanent grasslands. The first step of the PhD program was to select 29 functional diversity criteria related to 8 ecosystem services (quantity of forage, forage quality, stability of the forage production, biodiversity conservation, pollination carbon sequestration, dryness resistance and nitrogen fertility). This selection was made using experts' interview and literature survey. The second step was to evaluate inaccuracies in the calculation of the 29 functional diversity criteria from functional trait databases and different sets of botanical surveys. The third step was to estimate the functional diversity criteria from management and climate data using "Random Forests" methodology. The results show that the climatic variables had generally more effect on the functional diversity than the management ones. Furthermore, for some climatic conditions, the management does not affect some functional diversity criteria. Among the 29 functional diversity criteria, only 8 have more than 40 % of their variance explained by the management and climate variables, Les prairies permanentes peuvent fournir une grande diversité de services écosystémiques. Elles se trouvent dans des conditions contrastées en termes de gestion et de climat en Europe. Cette diversité de conditions induit une grande variété de types de prairies différant par leur végétation et leur fourniture en services écosystémiques. Certains travaux suggèrent que le fonctionnement des écosystèmes prairiaux peut être directement relié à des critères de diversité fonctionnelle végétale. Ces critères, qui pourraient être utilisés pour évaluer les services écosystémiques, sont influencés par la gestion et le climat. L'objectif de ce doctorat est d'évaluer les effets de la gestion et du climat sur la diversité fonctionnelle végétale liée à des services écosystémiques des prairies permanentes. La première étape a consisté à sélectionner 29 critères de diversité fonctionnelles liés à 8 services écosystémiques (quantité de fourrage, qualité du fourrage, stabilité de la production de fourrage, conservation de la biodiversité, pollinisation, la séquestration du carbone, résistance à la sécheresse et fertilité azotée). Cette sélection a été faite à partir d'interviews d'experts et d'une revue de la littérature. La deuxième étape a consisté à évaluer différentes inexactitudes dans le calcul des 29 critères de diversité fonctionnelle à partir de bases de traits fonctionnels et différents jeux de relevés botaniques. La troisième étape a consisté à évaluer les critères de diversité fonctionnelle à partir des données de gestion et de climat, en utilisant notamment la technique mathématique des forêts de Breiman. Les résultats montrent que les variables climatiques ont généralement plus d'effet sur la diversité fonctionnelle que celles de gestion. En outre, pour certaines conditions climatiques, la gestion n'affecte pas certains critères de diversité fonctionnelle. Parmi les 29 critères de diversité fonctionnelle, seulement 8 critères avaient plus de 40% de leur variance expliquée par la gestion et le climat more...

For the past 50 years, the transformation of agriculture by increasing productivity has lead to a significant reduction of the area of permanent grassland and semi-natural element. The result is a considerable loss of biodiversity. In this report, we analyze the effect of agricultural practices and density of semi-natural element on plant diversity in two regions which are Champagne-Ardenne and Lorraine. This study has been conducted with a gradient of agricultural practices and density variation in semi-natural element translated through different agricultural operating systems, different plots, and the center and border stations systems. Functional traits and species diversity indices of plants were calculated. In plots where agricultural practices are low, species richness would tend to increase. For plot containing a higher density of semi-natural element, there is a higher diversity of species in the center of the plot than in the edge of the field and a stronger SLA next to the semi-natural element. In the different operating systems, an increase in the intensity of practices causes an increase in plant height, maybe the result of strong growth because of strong competition and fertilization.; Depuis les 50 dernières années, la mutation de l'agriculture par son augmentation de productivité a conduit à réduire considérablement les surfaces de prairies permanentes et les densités d'infrastructures agroécologiques, ceci entrainant une considerable perte de biodiversité. Le présent rapport vise à analyser l'effet des pratiques agricoles et de la densité d'IAE sur la diversité végétale en prairies permanentes de Champagne-Adenne et Lorraine. Cette étude sera menée grâce à un gradient de pratiques agricoles et une variation de densité d'IAE traduit à travers différents systèmes d'exploitation, différentes parcelles, et les stations centre et bordure. Les traits fonctionnels ont étés mesurés et les indices de diversité spécifique des plantes ont étés calculés à partir des relevés floristiques. Au sein des parcelles, lorsque les pratiques agricoles sont plus faibles, la richesse spécifique aurait tendance à augmenter. Pour les parcelles contenant une densité supérieure d'IAE, on constate une diversité spécifique supérieure au centre de la parcelle par rapport à la bordure de la parcelle et un SLA plus fort au bord de parcelle. Dans les systèmes d'exploitation, on constate qu'une augmentation de l'intensité des pratiques agricoles provoque une augmentation de la hauteur des plantes, ceci peut être le résultat d'une forte croissance due à une forte compétition ou fertilisation. more...

Dairy systems based on grasslands are sensitive towards environmental variations (climatic events) and production constraints changes. A better match between dynamic of dairy cattle needs and herbage supply could enable the farming system to lean towards a better forage self-sufficiency at farm-scale and to be more resilient to changes. Modeling approach is used to study, over many years, several scenarios with contrasted strategies of biotechnical subsystems management in order to test different calving distributions, cattle and grasslands characteristics, or practices on pastures and meadows. Such a dynamic model, called Dynamilk, has been created and implemented. Dynamilk is focused on relationships among dairy cattle, management and resources. This model is based on a bio-technical approach focused on grassland use by animals. Grassland sub model which consists in biodiversity characteristics and grass growth components has been developed by Jouven (2006). Dairy cattle sub model consists in 2 units: demographic structure unit and intake, milk production and body reserve use unit. This model considers calving period and distribution, dairy cattle characteristics (ability of animals to produce milk and use its body reserve) in order to test the match between animal needs and feed supply. Milk production according to herbage and feed supply is the main output of Dynamilk. Decisional sub-system describe the main practices to rule the production system which are forage system management with mowing practices, forage stores, winter diet, concentrate distribution and grazing management. Validation of dairy cattle sub model and whole model has been carried out by comparison against experimental data and case-study data of real farms. Two systems has been simulated with Dynamilk, the first one based on calving distribution from august to february, called GA, and the second one from march to june, called GP (stocking rate 0.94 LU.ha-1 and concentrate amount 1200 kg.cow-1.year-1). Simulation results have pointed out that both system achieved forage self-sufficiency and grass offer is underused. Several simulations has been accomplished to evaluate impacts of stocking rate increase and concentrate decrease on animal production, herbage utilisation and forage self-suficiency rate. The simulation have indicated that matching animal needs with feed and herbage supply to better cope with climatic events and constraints changes.; Les systèmes d’élevages laitiers herbagers montagnards sont d’autant plus sensibles aux changements de contraintes de production (types de fourrages et niveaux d’aliments concentrés autorisés dans les cahiers des charges AOP par exemple) et aux aléas climatiques que le milieu est contraignant et que le système fourrager repose sur l’utilisation exclusive de prairies permanentes. Une meilleure adéquation entre les dynamiques de besoins des animaux et d’offre herbagère permettrait à ces systèmes d’atteindre un meilleur degré d’autonomie fourragère et alimentaire, et d’être ainsi plus robustes face aux changements. Pour explorer des stratégies contrastées de conduite et comprendre les compromis qu’il est possible d’atteindre entre niveau de production, autonomie fourragère et utilisation durable des prairies, un modèle de simulation déterministe à l’échelle de l’exploitation a été construit, nommé Dynamilk. Ce modèle simule les interrelations entre le troupeau laitier, les ressources alimentaires et herbagères et la conduite du système. Dynamilk est composé de deux sous-modèles biotechniques avec, d’une part, le parcellaire comportant un module de croissance de l’herbe prenant en compte la diversité botanique des prairies, et d’autre part, le troupeau laitier. Un modèle de structure démographique du troupeau simule les différentes catégories d’animaux selon leur âge et leur stade physiologique, et, un modèle dynamique simule l’ingestion et la production pour chaque catégorie d’animaux. La production laitière résulte des besoins énergétiques, de l’énergie offerte par la ration et de la capacité des animaux à mobiliser ou reconstituer leurs réserves corporelles. Le modèle de conduite est composé des éléments stratégiques définissant les objectifs de production et les règles de pilotage des principales pratiques (constitution et gestion des fourrages, alimentation et pâturage du troupeau). Le modèle animal et le modèle global ont été validés sur des données expérimentales ou de référentiels de fonctionnement d’exploitations. Ces deux modèles présentent des résultats et un fonctionnement cohérent. Dynamilk a permis de tester deux systèmes contrastés selon leur dynamique annuelle de production (période des vêlages « groupés de septembre à février » (GA) vs « groupés de mars à mai » (GP)) à chargement (0,94 UGB/ha) et apports de concentrés (1 200 kg/VL/an) identiques. Dans un plan d’expérience virtuel, chaque système a été simulé sur deux séries climatiques, une sans aléa climatique (1993-1999) et l’autre avec (2005-2011), avec une augmentation du chargement et une diminution des apports de concentrés. Les résultats de simulation montrent qu’à faible chargement les deux systèmes sont autonomes pour les fourrages et sous-utilisent les ressources herbagères au pâturage. L’augmentation du chargement améliore l’utilisation de l’herbe pâturée sans pénaliser les performances laitières, mais réduit l’autonomie en fourrages récoltés. Diminuer les apports de concentrés améliore également l’utilisation de l’herbe, mais réduit la production laitière. La production laitière du système GA est plus sensible que celle du système GP à la qualité des fourrages récoltés qui varie selon les années climatiques. Ainsi le système GP, grâce à plus d’utilisation de l’herbe pâturée, serait moins sensible aux aléas. Dynamilk permet d’analyser la réponse de systèmes laitiers herbagers sur des séries climatiques longues et de tester pas à pas des modifications de structure et de pilotage du système dans une démarche de conception de systèmes ex ante. more...

Textes issus des travaux du programme Casdar "Innovation et Partenariat" de 2007 et présentés lors d'un colloque le 4 décembre 2012, sous l'égide du GIS Relance Agronomique; National audience; Permanent grasslands contribute more than 30% of the French agricultural area. The agricultural, economic and environmental issues of the management of these grasslands are numerous and crucial. Their positive impacts on soil, air and water quality, biodiversity and landscapes are largely recognized. However it is clear that their acreage has continued to decline for many years. If the causes are primarily the changes in farming systems, another reason is the lack of knowledge of the rural advisors on the potential of these surfaces often considered difficult to manage, sensitive to the variations of climate, and with a poor forage yield. To improve knowledge about their potential with regard to these issues, a 4-year national study designed to provide benchmarks for the rural advisors was launched in 2008. The main objective was to provide relevant information on diagnosis and management of the permanent grasslands. More than 40 research teams, extension services and universities spread over the whole French territory were involved in a survey of more than 1300 field plots scattered in 80 farms. 190 plots selected among a large set of 1300 grasslands were intensively studied during two years, and provided more than 4000 forage samples. This large study produced extensive references on permanent grassland features, for a wide range of plain and mountain context, regarding management, forage production and feed value, and environmental value of French permanent grasslands. It has enabled the definition of a typology, restricted to 19 types, which today is a simple tool kit, useful in agrienvironmental diagnosis. All the results obtained in this study were published in a book entitled: "the permanent grassland: references for valorizing their diversity”; Les prairies permanentes, qui représentent plus de 30 % de la SAU française sont porteuses de nombreux enjeux agricoles, de production, d’économie des systèmes d’élevage et environnementaux avec des impacts positifs et reconnus sur la qualité de l’eau, la biodiversité et les paysages. Pourtant force est de constater que ces surfaces n’ont cessé de régresser depuis de nombreuses années. Si les causes tiennent avant tout à l’évolution des structures d’élevage, une autre raison est la méconnaissance des techniciens sur les potentialités de ces surfaces souvent considérées comme difficile à gérer, sensibles aux aléas climatiques et peu productives. Dans le but d’améliorer les connaissances au regard de ces enjeux, une étude nationale visant à fournir aux techniciens des repères pour le diagnostic et la conduite de ce type de prairies a été conduite entre 2008 et 2011. Ce sont au total plus de 40 structures de recherche, de développement et d’enseignement réparties sur l’ensemble du territoire qui ont été mobilisées dans un travail d’enquête sur plus de 1300 parcelles réparties dans 80 exploitations, puis dans le suivi approfondi de 190 parcelles pendant deux années et l’analyse de plus de 4000 échantillons. Cette vaste étude permet aujourd’hui de disposer de références très complètes, pour une large gamme de contexte de plaine et de demi-montagne, concernant le mode d’utilisation, le potentiel fourrager (production, valeur alimentaire) et environnemental des prairies permanentes françaises. Elle a permis la construction d’une typologie, restreinte à 19 types, qui constitue aujourd’hui un outil, simple d’accès, utile dans des démarches de diagnostic agroenvironnemental. L’ensemble des résultats obtenus dans cette étude a été rassemblé dans un ouvrage de synthèse intitulé : « La prairie permanente : des références pour valoriser leur diversité ». more...

Dairy systems based on grasslands are sensitive towards environmental variations (climatic events) and production constraints changes. A better match between dynamic of dairy cattle needs and herbage supply could enable the farming system to lean towards a better forage self-sufficiency at farm-scale and to be more resilient to changes. Modeling approach is used to study, over many years, several scenarios with contrasted strategies of biotechnical subsystems management in order to test different calving distributions, cattle and grasslands characteristics, or practices on pastures and meadows. Such a dynamic model, called Dynamilk, has been created and implemented. Dynamilk is focused on relationships among dairy cattle, management and resources. This model is based on a bio-technical approach focused on grassland use by animals. Grassland sub model which consists in biodiversity characteristics and grass growth components has been developed by Jouven (2006). Dairy cattle sub model consists in 2 units: demographic structure unit and intake, milk production and body reserve use unit. This model considers calving period and distribution, dairy cattle characteristics (ability of animals to produce milk and use its body reserve) in order to test the match between animal needs and feed supply. Milk production according to herbage and feed supply is the main output of Dynamilk. Decisional sub-system describe the main practices to rule the production system which are forage system management with mowing practices, forage stores, winter diet, concentrate distribution and grazing management. Validation of dairy cattle sub model and whole model has been carried out by comparison against experimental data and case-study data of real farms. Two systems has been simulated with Dynamilk, the first one based on calving distribution from august to february, called GA, and the second one from march to june, called GP (stocking rate 0.94 LU.ha-1 and concentrate amount 1200 kg.cow-1.year-1). Simulation results have pointed out that both system achieved forage self-sufficiency and grass offer is underused. Several simulations has been accomplished to evaluate impacts of stocking rate increase and concentrate decrease on animal production, herbage utilisation and forage self-suficiency rate. The simulation have indicated that matching animal needs with feed and herbage supply to better cope with climatic events and constraints changes., Les systèmes d'élevages laitiers herbagers montagnards sont d'autant plus sensibles aux changements de contraintes de production (types de fourrages et niveaux d'aliments concentrés autorisés dans les cahiers des charges AOP par exemple) et aux aléas climatiques que le milieu est contraignant et que le système fourrager repose sur l'utilisation exclusive de prairies permanentes. Une meilleure adéquation entre les dynamiques de besoins des animaux et d'offre herbagère permettrait à ces systèmes d'atteindre un meilleur degré d'autonomie fourragère et alimentaire, et d'être ainsi plus robustes face aux changements. Pour explorer des stratégies contrastées de conduite et comprendre les compromis qu'il est possible d'atteindre entre niveau de production, autonomie fourragère et utilisation durable des prairies, un modèle de simulation déterministe à l'échelle de l'exploitation a été construit, nommé Dynamilk. Ce modèle simule les interrelations entre le troupeau laitier, les ressources alimentaires et herbagères et la conduite du système. Dynamilk est composé de deux sous-modèles biotechniques avec, d'une part, le parcellaire comportant un module de croissance de l'herbe prenant en compte la diversité botanique des prairies, et d'autre part, le troupeau laitier. Un modèle de structure démographique du troupeau simule les différentes catégories d'animaux selon leur âge et leur stade physiologique, et, un modèle dynamique simule l'ingestion et la production pour chaque catégorie d'animaux. La production laitière résulte des besoins énergétiques, de l'énergie offerte par la ration et de la capacité des animaux à mobiliser ou reconstituer leurs réserves corporelles. Le modèle de conduite est composé des éléments stratégiques définissant les objectifs de production et les règles de pilotage des principales pratiques (constitution et gestion des fourrages, alimentation et pâturage du troupeau). Le modèle animal et le modèle global ont été validés sur des données expérimentales ou de référentiels de fonctionnement d'exploitations. Ces deux modèles présentent des résultats et un fonctionnement cohérent. Dynamilk a permis de tester deux systèmes contrastés selon leur dynamique annuelle de production (période des vêlages " groupés de septembre à février " (GA) vs " groupés de mars à mai " (GP)) à chargement (0,94 UGB/ha) et apports de concentrés (1 200 kg/VL/an) identiques. Dans un plan d'expérience virtuel, chaque système a été simulé sur deux séries climatiques, une sans aléa climatique (1993-1999) et l'autre avec (2005-2011), avec une augmentation du chargement et une diminution des apports de concentrés. Les résultats de simulation montrent qu'à faible chargement les deux systèmes sont autonomes pour les fourrages et sous-utilisent les ressources herbagères au pâturage. L'augmentation du chargement améliore l'utilisation de l'herbe pâturée sans pénaliser les performances laitières, mais réduit l'autonomie en fourrages récoltés. Diminuer les apports de concentrés améliore également l'utilisation de l'herbe, mais réduit la production laitière. La production laitière du système GA est plus sensible que celle du système GP à la qualité des fourrages récoltés qui varie selon les années climatiques. Ainsi le système GP, grâce à plus d'utilisation de l'herbe pâturée, serait moins sensible aux aléas. Dynamilk permet d'analyser la réponse de systèmes laitiers herbagers sur des séries climatiques longues et de tester pas à pas des modifications de structure et de pilotage du système dans une démarche de conception de systèmes ex ante. more...

The contribution of permanent grasslands (PG) to agronomic and environmental services is important. However, their low level of subsidies, a lack of knowledge about their management and a disinterest of these surfaces in favour of more productive forage production have accelerated their downturn. The upgrade of these surfaces in forage systems in particular by studying services of PG is an important issue. In this context, the objective of our study was to identify pedoclimatic and management practices descriptors and characteristics of the vegetation relevant to predict these services. Our approach was based on different steps: i) identification and characterization of forage and environmental services relevant to the PG, ii) identification of aptitude criteria (herbage quality, amount of nectar available ...) which allow to assess the degree of achievement of the services, iii) prediction of values for each criterion of aptitude from characteristics of vegetation (botanical and functional composition) and iv) building links between characteristics of vegetation and pedoclimatic (temperature, soil moisture) and management practices (fertilization, date of first cut) descriptors. From the literature survey, expertise and farm surveys we selected the forage and environmental services, the criteria of aptitude, the characteristics of vegetation and pedoclimatic and management practices descriptors. In total, four environmental services and 11 feed services were studied, taking into account the 12 characteristics of the vegetation (botanical composition (presence and dominance of species) and functional composition (life traits and properties of species)), 15 pedoclimatic descriptors (temperature, soil moisture ...) and 19 management practices descriptors (fertilization, intensity of use of grassland...). The study of a national network of 190 grasslands allowed us to show that botanical and functional composition are non-redundant and influenced by different pedoclimatic and management practices descriptors. The functional composition is influenced by pedoclimatic and management practices descriptors while the botanical composition, which uses a larger number of descriptors, is mainly predicted by pedoclimatic descriptors. The model predictions are better for the botanical composition than for the functional composition. The study of this network and of an experiment in control conditions allowed us to evaluate the quality of prediction of criteria of aptitude for forage services from the functional composition (functional types (FT), proportion of grasses, legumes and forbs, middle stage and dry matter content) of the vegetation. The study in a common environment of three grasslands contrasted on FT composition confirms on the whole growth season the differences in quality and production of grassland that are linked to the FT composition. In contrast, at the scale of the national grassland network, FT composition alone is not sufficient to predict the observed differences in production and quality. Other characteristics of vegetation such as the proportion of legumes and forbs, as well as the mean stage of vegetation or the dry matter content also contribute to explain the differences in production and quality between grasslands. Finally, a multicriteria approach allowed us to build an evaluation method of forage and environmental services from the criteria of aptitude.Thus, this thesis work allowed the development of a method to predict the forage and environmental services provided by permanent grasslands from the knowledge of pedoclimatic characteristics, management practices and of simple vegetation criteria.; Les prairies permanentes (PP) jouent un rôle agronomique et environnemental important. Cependant, leur faible niveau de subventions, une méconnaissance de leur fonctionnement et un désintérêt de ces surfaces au profit de productions fourragères plus productives ont accéléré leur retournement. Revaloriser ces surfaces dans les systèmes fourragers en mettant notamment en avant les services rendus par les PP est donc un enjeu important. Dans ce cadre, l’objectif de notre étude était d’identifier des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion ainsi que les états de la végétation pertinents pour prédire ces services. Notre approche s’est appuyée sur une démarche en plusieurs étapes : i) identification et caractérisation des services fourragers et environnementaux pertinents pour les PP, ii) identification des critères d’aptitude (valeur nutritive, quantité de nectar disponible…), qui permettent d’évaluer le degré d’atteinte du service, iii) prévision des valeurs de chaque critère d’aptitude à partir des états de la végétation (composition botanique et fonctionnelle) et iv) construction des liens entre les états de la végétation et des descripteurs pédoclimatiques (température, régime hydrique…) et de pratiques de gestion (fertilisation, date de première fauche…). Un travail de bibliographie, d’expertise et d’enquêtes en ferme a permis de sélectionner les services fourragers et environnementaux, les critères d’aptitude, les états de la végétation et les descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion. Au total, quatre services environnementaux et 10 services fourragers ont été étudiés, en tenant compte de 12 états de la végétation (composition botanique (présence et dominances en espèces) et fonctionnelle (traits de vie et propriétés des espèces)), de 15 descripteurs pédoclimatiques (température, humidité du sol, …) et 19 descripteurs des pratiques de gestion (fertilisation, intensité d’utilisations de la prairie,...). L’étude d’un réseau national de 190 parcelles nous a permis de montrer que les compositions fonctionnelle et botanique sont non redondantes et influencées par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion différentes. La composition fonctionnelle est influencée par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion alors que la composition botanique, qui fait appel à un plus grand nombre de descripteurs, est majoritairement prédite par des descripteurs pédoclimatiques. Les modèles de prévisions sont meilleurs pour la composition botanique que pour la composition fonctionnelle. L’étude de ce réseau ainsi que d’un dispositif en station expérimentale nous ont permis d’évaluer la qualité de prédiction des critères d’aptitude fourragers (production et valeur nutritive) à partir de la composition fonctionnelle (types fonctionnels (TF) de graminées, proportion de graminées, légumineuses et diverses) de la végétation. L’étude, dans un même milieu de trois prairies de composition en TF contrastée confirme sur l’ensemble de la saison de végétation les différences de qualité et de production de la prairie induites par la composition en TF. En revanche, à l’échelle du réseau national de prairies, la composition en TF n’explique qu’une part limitée des variations de qualité et de production observées. D’autres états de la végétation comme les proportions de légumineuses et de plantes diverses, ainsi que le stade moyen de la végétation et la teneur en matière sèche de la prairie contribuent également à expliquer les différences de production et de qualité entre prairies. Enfin une démarche multicritères nous a permis de construire une méthode d’évaluation des services fourragers et environnementaux à partir des critères d’aptitude. Ainsi, ce travail de thèse a permis de construire les bases d’une méthode de prédiction des services fourragers et environnementaux des prairies permanentes à partir de la connaissance du milieu, des pratiques de gestion et de quelques critères simples caractérisant la végétation. more...

In Europe, grasslands occupy 25% of the land area and nearly 40% of the agricultural area. Many ecosystem services depend on this ecosystem such as forage production, reservoir of plant and animal diversity and ability of carbone storage in soils. In a context of climate change and agricultural abandonment (extensification of grassland in upland), current research interest to estimate the storage capacity of carbon in the soil with the maintenance of ecosystem services. This thesis aims to observe in situ the effects of major determinants of climate change(air temperature, precipitation, atmospheric CO2 concentration) on the functioning of the root system and determinants of carbon storage on extensive permanent grasslands. This study examines the influence of projected climate change scenario by 2080 for the center of France. This scenario (Accacia A2) provides an increase in air temperature of 3.5°C (T) and atmospheric CO2 concentration of 200 Nmol mol-1 (CO2) and a reduction in summerprecipitation by 20% (D). A follow-up of root cohorts for 3 to 4 years with the Minirhizotron is performed to monitor the demography (growth, mortality, life span and risk of mortality). The potential growth in ingrowth core is followed over a year after 4 years of climate change along with measures of root litter decomposition and soil respiration. After 3 years of experiment, we observed a positive effect of air warming (T) and climate change (TDCO2) on root production and climate change and a decreasing of root life span under air warming. An increasing of root fineness under warmed conditions (T, TD,TDCO2) should facilitate nutrients and water uptake. After 5 years of experiment, air warming (T) decreases the root production, root life span and accelerates decomposition of root litter. The increase in CO2 offset the negative effect of air warming on production. Climate change (TDCO2) accelerates the inputs but also outputs (decomposition and respiration were accelerated) in soil carbon. With the negative effect of air warming on above and belowground production in the medium term and nutrient demand, organic matter accumulated in the soil, whereas the increase of atmospheric CO2 concentration has reduced this amount. In a context of climate change, root production and the stock of organic matter in soils seems to be partly retained. However, with the acceleration of belowground process (growth, mortality, decomposition), soil respiration was increased. The CO2 and the others greenhouse gas emissions balance could be negative and accentuate climate change in the future.; En Europe, les prairies occupent 25% de la surface du territoire soit près de 40% de la surface agricole utile. De nombreux services écosystémiques dépendent de cet écosystème comme par exemple la production fourragère, un réservoir de diversité végétale et animale et une capacité de stockage de carbone dans les sols. Dans un contexte de changement climatique (augmentation de la température moyenne de l’air et de la concentration atmosphérique en CO2) et de déprise agricole (extensification des prairies de moyenne montagne), les recherches actuelles s’intéressent au maintien des services écosystémiques tels que la capacité de stockage de carbone dans le sol pour limiter l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO2, la production fourragère et la conservation de la richesse spécifique. Cette thèse a pour objectif d’observer in situ les effets des principaux déterminants du changement climatique (température de l’air, précipitations, concentration atmosphérique enCO2) sur le fonctionnement du système racinaire et des déterminants du stockage de carbone sur une prairie permanente de moyenne montagne gérée de manière extensive. Cette étude porte sur l’influence d’un scénario de changement climatique prévu à l’horizon 2080 pour le centre de la France. Ce scénario (ACCACIA A2) prévoit une augmentation de la température de l’air de 3.5°C (T) et de la concentration atmosphérique en CO2 de 200 Nmol mol-1 (CO2) et une réduction des précipitations estivales de 20 % (D). La démographie (croissance, mortalité, durée de vie et risque de mortalité) de cohortes racinaires a été suivie durant 3 à 4 ans à l’aide du Minirhizotron. La croissance potentielle des racines dans un ingrowth core a été suivie pendant une année après 4 ans de changement climatique avec en même temps des mesures de décomposition de litière racinaire et de respiration du sol. Après 3 ans d’expérimentation, un effet positif du réchauffement (T) et du changement climatique (TDCO2) a été observé sur la production racinaire, ainsi qu’une baisse de la durée de vie sous réchauffement. Une stimulation de l’allongement des racines (ratio longueur/volume), sous climat réchauffé (T, TD, TDCO2), a certainement permis de favoriser l’absorption en eau et en nutriments. Cependant, après 5 ans d’application des traitements, le réchauffement (T) a diminué la production racinaire et accéléré la décomposition d’une litière standard. L’augmentation du CO2 a permis de compenser l’effet négatif du réchauffement sur la production racinaire. Le changement climatique (TDCO2) a accéléré les entrées mais aussi les sorties (décomposition et respiration accélérées) de carbone du sol. De part, l’effet négatif du réchauffement sur la production aérienne et souterraine sur le moyen terme et sur la demande en nutriment, les matières organiques se sont accumulées dans le sol, contrairement à l’augmentation du CO2 qui a diminué cette quantité. Dans un contexte de changement climatique, la production racinaire semble en partie maintenue ainsi que les stocks de matière organique dans les sols. Les processus souterrains (croissance, mortalité, décomposition) et la respiration du sol se sont accrus. A l’avenir, le bilan de CO2 et des différents gaz à effet de serre pourrait être négatif et accentuer le changement climatique. more...

In France, the grassland ecosystem represents an important part of the total of agricultural landscape and provides important economic and ecological services. This multifunctional ecosystem is a complex biological system where atmosphere, plants and soil interact together,via the biogeochemical cycles (particularly carbon and nitrogen cycles). In order to maintain goods and services from grasslands in changing environmental conditions, current research on the grassland ecosystem focus on the evolution of key grassland processes (i.e. production,gaseous exchanges, biodiversity) under multiple and simultaneous climate change.This thesis addresses the impacts of the three main climate change drivers (air temperature, precipitation and atmospheric carbon dioxide concentrations) on an extensively-managed upland grassland in situ. We investigated changes in ecosystem function and structure under the influence of a projected climate scenario for 2080 for central France. This scenario (ACCACIA A2) comprises : air warming of 3.5°C, 20 % reduction of the summer precipitation and an increase of 200 ppm in atmospheric carbon dioxide (CO2).Our results indicate that in the medium term (after three years of experimental treatments), warming had negative effects on the annual aboveground production. Elevated CO2 had no significant effects on aboveground production initially, but positive effects on biomass from the third year onwards. Species richness and the indices of species diversity did not show significant differences in response to climate change, but warming was associated with a decline in grass abundance after three years. Contrary to biomass production, plant traits showed a stronger response to elevated CO2 than to warming. After three years of study, canopy-level photosynthesis showed a negative effect of warming but an acclimation to elevated CO2 during the growing season. This pattern was also found for leaf-level photosynthetic rates measured on a dominant grass species (Festuca arundinacea). For Festuca, the direct negative effect of warming was associated with a decrease in leaf fructan metabolism. In contrast, the photosynthetic acclimation under elevated CO2 observed in Festuca seemed closely linked to the indirect effect of soil water content. Our study also examined effects of climate change on one of the main trace greenhouse gases in grasslands, nitrous oxide (N2O). During our study, N2O fluxes showed significant inter-and intra-annual variability. Nevertheless, mean annual N2O fluxes increased in response to warming. Warming had a positive effect on nitrification rates, denitrification rates and the population size of nitrifying bacteria (AOB). Furthermore, field N2O fluxes showed a stronger correlation with the microbial population size in the warmed compared with the control treatment. Overall, warming seems to be the main factor driving ecosystem responses to projected climate change conditions for this cool, upland grassland. In addition, our results suggest that grassland function (aboveground production, N2O emissions) are more vulnerable to complex climate change than grassland community structure for our study system.; En Europe, la prairie occupe près de 40% de la surface agricole utile et fournit un ensemble de services environnementaux et agricoles, tout en constituant un réservoir de diversité végétale et animale. Cet écosystème herbacé, plurispécifique et multifonctionnel est un système biologique complexe qui fait interagir l’atmosphère, la végétation et le sol, via les cycles biogéochimiques, notamment ceux du carbone et de l’azote. Motivées par le maintien des biens et services des prairies face aux changements climatiques et atmosphériques, les recherches actuelles sur l’écosystème prairial s’attachent à étudier l’évolution des processus clés du système prairial (i .e. production, échanges gazeux, changements d’espèce) sous changement climatique complexe. Ce projet de thèse a pour objectif d’étudier in situ les impacts des principales composantes du changement climatique (température de l’air, précipitations, concentration atmosphérique en gaz carbonique) sur des prairies extensives de moyenne montagne. Nous cherchons à mettre en évidence les changements de structure et de fonctionnement de l’écosystème prairial sous l’influence d’un scénario de changement climatique prévu à l’horizon 2080 pour le centre de la France. Ce scénario (ACCACIA A2) prévoit une augmentation de 3.5°C des températures de l’air, une augmentation des concentrations atmosphériques en CO2 de 200 ppm et une réduction des précipitations estivales de 20 %. Nos résultats indiquent qu’à moyen terme (trois ans de traitements expérimentaux) le réchauffement a des effets néfastes sur la production annuelle du couvert végétal. L’effet bénéfique d’une élévation des teneurs en CO2 sur la production aérienne n’apparaît qu’à partir de la troisième année. La richesse spécifique (nombre d’espèces) et les indices de diversité taxonomique n’ont pas montré de variations significatives sous changement climatique. Cependant après trois années de réchauffement, l’abondance des graminées semble être altérée. Contrairement à la production, les traits sont plus affectés par la concentration en CO2 élevée que par le réchauffement. Après trois ans de traitements, des mesures d’échanges gazeux (CO2) à l’échelle du couvert végétal pendant la saison de croissance ont montré un effet négatif du réchauffement sur l’activité photosynthétique du couvert et une acclimatation de la photosynthèse au cours de la saison de croissance sous CO2 élevé. Ces tendances ont aussi été trouvées sur la photosynthèse foliaire d’une des espèces dominantes du couvert (Festuca arundinacea). L’effet négatif direct du réchauffement à l’échelle foliaire semble être associé à une diminution des sucres dans les limbes. L’acclimatation à l’enrichissement enCO2 à l’échelle foliaire, quant à elle, semble être indirectement dépendante du statu hydrique du sol. Notre étude a aussi porté sur l’analyse des échanges gazeux sol-atmosphère d’un des principaux gaz à effet de serre trace des prairies, l’oxyde nitreux (N2O). Malgré une forte variabilité inter- et intra- annuelle, les flux de N2O semblent être favorisés sous réchauffement. L’augmentation de la température affecte aussi positivement les taux de nitrification et leur pool microbien associé (AOB), et les rejets de N2O via dénitrification. De plus, les flux de N2O mesurés aux champs ont montré une corrélation plus forte à la taille des populations microbiennes (nitrifiantes et dénitrifiantes) en traitement réchauffé qu’en traitement témoin. En conclusion, la température semble être le facteur principal dans les réponses de cette prairie aux changements climatiques futurs. De plus, nos résultats suggèrent que le fonctionnement (production, émissions de N2O) des prairies extensives de moyenne montagne est plus vulnérable aux changements climatiques que la structure de la communauté végétale. more...

Mention d'édition : Institut de l'Elevage-INRA; In a mixed crop-livestock system region, the grassland surfaces in a landscape are an asset for biodiversity management. Biodiversity is mainly characterised for permanent grasslands, rarely in temporary grasslands. But they cover most of the grassland surfaces in western France and are the base element of dairy production systems. Does knowledge of the production system or grassland management enable the estimation of plot biodiversity? Are the production system and grassland management linked? Are these managements homogenous on a farm? Is some of the grassland management specific of a production system? The analysis was based on 21 dairy farms located in 3 different geographical zones, 420 grasslands and some phytosociological surveys were realised on 94 plots. Three multifactorial analyses were realised to obtain 7 “livestock system”, 7 “grassland management” and the identification of the practices that structure the plant communities. The specific richness of the surveys were low (2 to 22) compared to some other French regions. None of the grassland management was related to higher specific richness except the young hay field. The duration of the grasslands and the mowing intensity were the main factors to explain the presence of annual weeds. These species were the main contributors of the higher specific richness. Managing biodiversity does not seem to be specific to one livestock farming system but this work suggests looking for methods to improve the duration of the grasslands.; En région de polyculture élevage les surfaces en prairies sont un atout dans les paysages pour la gestion de la biodiversité. La diversité végétale est essentiellement étudiée en prairies permanentes, rarement dans les prairies temporaires. Or elles couvrent la majorité des surfaces en herbe du Grand Ouest de la France et sont la base des systèmes d’élevage laitiers. Connaître un système d’élevage ou un mode de conduite des prairies permettrait-il de prédire la biodiversité des parcelles ? Le système d’élevage renseigne-t-il sur les modes de conduite des prairies ? Certaines conduites de prairies sont-elles spécifiques de certains systèmes ? L’analyse se base sur 21 élevages laitiers de 3 secteurs géographiques différents, la conduite de 420 prairies et des relevés phyto-sociologiques de végétation dans 94 parcelles. Trois analyses multi-variées réalisées en parallèle aboutissent à 7 « orientations d’exploitation » (OE), 7 « modes d’exploitations parcellaires » (MEP) et l’identification des pratiques structurant les communautés d’espèces végétales. La relation entre les OE et les MEP est complexe : les orientations d’exploitation ne déterminent pas la conduite des prairies. La richesse spécifique (nombre d’espèces total) des relevés est faible (2 à 22 ; 9.2 en moyenne) comparée à d’autres régions de France. Aucun MEP n’est associé à des richesses spécifiques plus fortes, à part les jeunes prairies de fauches. La durée des prairies et l’intensité de la fauche sont les facteurs déterminants de la présence d’espèces annuelles dites "adventices". Ce sont ces espèces qui contribuent aux richesses spécifiques les plus élevées. Gérer la biodiversité n’est pas réservé à des systèmes particuliers : ce travail suggère plutôt de rechercher les moyens d’allonger la durée des prairies dans les rotations. more...

National audience

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L'objectif de cette étude est de déterminer l'impact de pratiques agricoles lors de la conversion à l'AB sur la composition de la végétation herbacée prairiale, en considérant les pratiques passées de ces parcelles. Les conséquences des pratiques sont évaluées à partir des caractéristiques taxonomiques (richesse, diversité et équitabilité spécifiques), fonctionnelle (richesse en attributs de propriétés fonctionnelles pour chaque propriété) et agronomique (valeur pastorale) de la végétation. Une typologie des prairies basée sur les pratiques mises en oeuvre durant six ans (5 avant le début de conversion et 1 après) nous a permis d'établir 3 classes : l'une contenant des parcelles subissant généralement deux fauches annuelles, l'autre des parcelles avec une forte intensité de pâturage et la dernière contenant des parcelles avec des pratiques diversifiées. Nous montrons dans ce travail que les parcelles fauchées et peu fertilisées ont une richesse spécifique supérieure aux autres (23,2 et 16,9 et 17 espèces respectivement), mais une valeur pastorale plus faible (45,9 et 66,8 et 68,6 respectivement). Ces parcelles fauchées ont également une diversité fonctionnelle supérieure aux autres pour deux propriétés étudiées : mode de dispersion des semences et stratégie d'établissement selon Grime. Les parcelles avec des pratiques diversifiées ont une végétation fonctionnellement plus diversifiée. Enfin, les pratiques n'expliquent pas seules les différences de végétation. Nous supposons que la dynamique de végétation suite à la conversion à l'AB est juste initiée, et que les caractéristiques paysagères agissent également sur la composition taxonomique et fonctionnelle de la matrice prairiale., The aim of this work was to identify the impact of farming practices on permanent grassland vegetation during the conversion from conventional to organic farming. We considered functional and species diversities in order to compare the different grassland categories based on the farming practices used over a period of six years - five years before conversion and one year after. We identified three categories of grasslands: those generally cut twice a year, those intensely grazed, and those that were used under diversified practices. We showed that grasslands characterised by cutting and low fertilization level have the highest species richness compared to the other two categories (23.2, 16.9 and 17 species, respectively), and the lowest pastoral index (45.9, 66.8 and 68.6, respectively). These cut paddocks also presented the highest functional diversity (i.e., richness of functional property attributes) for two of the properties studied: means of dispersal and establishment strategy as defined by Grime. Grasslands with diversified practices (grazing, cutting and nitrogen supply) were not characterised by any single or combined functional property attribute, to the contrary of the two other categories. Finally, farming practices alone do not explain all of the differences in vegetation. We therefore hypothesize that, first, the dynamics of permanent grassland vegetation following conversion to organic farming is only initiated by agricultural practices and, second, other key factors such as landscape characteristics affect these dynamics. more...

Les prairies permanentes occupent environ un tiers de la surface agricole utile et présentent un grand potentiel de diversité biologique. L’élevage a de ce fait un rôle majeur à jouer dans la préservation de la biodiversité sur le territoire français. L’objectif de cette synthèse est d’aborder la question de la diversité floristique des prairies et de l’élevage en s’interrogeant sur l’intérêt de cette diversité construite par les éleveurs, pour les ruminants et les produits animaux. Une seule composante de la diversité biologique des prairies est prise en compte : la diversité floristique. Il est réalisé dans cette synthèse un état des connaissances pluridisciplinaires des effets de cette diversité sur la valeur nutritive des fourrages, l’ingestion des animaux, les caractéristiques sensorielles et nutritionnelles des produits laitiers et carnés, enfin sur deux aspects de la santé animale, la lutte contre les infestations par les strongles digestifs et la prévention des processus de peroxydation. Dans chacune des thématiques abordées, des effets liés à la composition botanique des prairies ont été mis en évidence, mais sans qu’il puisse être toujours fait la part entre les effets liés à la présence d’un grand nombre d’espèces dans la parcelle, les effets liés à la présence de certaines espèces et les effets liés au stade phénologique. Le rôle probable important des dicotylédones et notamment des légumineuses a été souligné à plusieurs reprises, en particulier du fait de leur plus grande teneur en métabolites secondaires que les graminées. Enfin, l’intérêt de fournir aux animaux des sources d’alimentation diversifiées a également été évoqué en particulier sur les aspects liés à l’ingestion et à la santé animale., Semi natural grasslands covers about a third of the agricultural area used in France and presents a large biodiversity potential. Animal breeding consequently plays a key role in preserving the biodiversity of France. The aim of this synthesis is to examine the biodiversity as a result of the farmer’s practices from the point of view of its value for ruminants and animals products. Only one aspect of biodiversity is included : floristic diversity. In this present paper, a state of multidisciplinary knowledge is realised about the effects of diversity on forage nutritive value, on animal ingestion, on sensory and nutritional traits of milk and meat products, and lastly on two different aspects of animal health : the prevention against the infestations by the gastrointestinal nematodes and the peroxydation process. With regard to this list above, the effects linked to botanical composition have been documented but we are not able to say if it is because of the large numbers of species or the presence of particular specie or the phenological state of the plants. The most likely role of dicotyledonous especially legumes has been underlined at various times in particular due to a larger concentration of secondary metabolites than herbs. Lastly, the interest of supplying animals with various feeds has been highlighted in particular on the aspects of ingestion and animal health. more...

The viability of grassland-based systems depends on their ability to produce meat from forage harvested onfarm; their environmental sustainability is connected to floristic diversity-friendly utilization of grassland. The objective of this thesis was to understand the decisive factors of animal production and sustainable utilization of grassland, based on a multi-scale analysis of interactions between herd and grassland resources. Therefore, we constructed and used a whole-farm simulation model reproducing the steady-state functioning of grassland-based suckler farms. The model is based on the interfacing of an animal sub-model with a vegetation sub-model, both adapted from existing models and validated on experimental data. A management sub-model, based on the literature and three farm surveys, and validated by experts, manages the interactions between herd and grassland resources. With the model, we simulated the balance between animal production and sustainable grassland utilization in three farms differing in their structure and their production objectives. We applied increasing levels of biodiversity friendly management rules (late hay harvest, lenient grazing). Model predictions highlighted the dominating role of the balance between animal stocking rate and grassland productivity. Management also played a role, by influencing the dynamic interactions between herd and grassland. At intermediate levels of application, the management rules tested enabled to maintain animal production while improving the sustainable use of grassland. Sensitivity to these management rules differed between simulated farms. Other farm structure and management scenarios can be investigated. The model can be used in synergy with economic models or biological models at finer scales. Its inputs and outputs will be discussed with extension services to assess their applicability to field conditions., La viabilité des systèmes herbagers repose sur leur capacité à produire de la viande à partir des fourrages récoltés sur l'exploitation; leur durabilité environnementale est liée à une utilisation des prairies favorable à la diversité floristique. L'objectif de la thèse était de comprendre les déterminants de la production animale et de l'utilisation durable des prairies à partir d'une analyse multi-échelle des interactions entre le troupeau et les ressources herbagères. Dans ce but, nous avons construit et utilisé un modèle de simulation à l'échelle de l'exploitation qui reproduit le fonctionnement en rythme de croisière d'exploitations bovines allaitantes herbagères. Le modèle est basé sur le couplage d'un sous-modèle de l'animal et d'un sous modèle du couvert végétal, adaptés d'après des modèles existants et validés sur données expérimentales. Un sous-modèle de conduite, construit d'après la bibliographie et trois enquêtes en exploitation et validé par des experts, gère les interactions entre le troupeau et les ressources fourragères. Avec le modèle, nous avons simulé les équilibres entre production animale et utilisation durable des prairies pour trois exploitations contrastées par leur structure et leurs objectifs de production. Nous avons appliqué des niveaux croissants de règles de conduites supposées favorables à la biodiversité (fauche après le stade floraison, pâturage peu sévère). Les prévisions du modèle ont mis en évidence le rôle prépondérant de l'équilibre entre chargement animal et productivité des prairies. La conduite a également joué un rôle, en agissant sur la dynamique des interactions entre le troupeau et les prairies. A des niveaux d'application intermédiaires, les règles de conduite testées ont permis de maintenir la production animale tout en améliorant l'utilisation durable des prairies. La sensibilité à ces règles de conduite a cependant varié entre exploitations simulées. D'autres scénarios structure-conduite pourront être explorés. Le modèle pourra être utilisé en synergie avec des modèles économiques ou des modèles biologiques à des échelles inférieures. Ses entrées et sorties pourront être discutés avec des acteurs du développement pour évaluer leur applicabilité sur le terrain. more...