# Vers une évaluation de la multifonctionnalité d'un système spatialement hétérogène - Cas d'étude en agroforesterie méditerranéenne

Anne-Sophie Masson, Nicolas Le Guillarme, Sophie Gaudriault, Mickael Hedde

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Anne-Sophie Masson, Nicolas Le Guillarme, Sophie Gaudriault, Mickael Hedde. Vers une évaluation de la multifonctionnalité d'un système spatialement hétérogène - Cas d'étude en agroforesterie méditerranéenne. 22. Journées Annuelles du Réseau TEBIS, Jonathan Bonfanti, Oct 2024, Montpellier, France. hal-04839007

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Submitted on 15 Dec 2024

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# Vers une évaluation de la multifonctionnalité d'un système spatialement hétérogène

## Cas d'étude en agroforesterie méditerranéenne

post-doc Anne-Sophie Masson

annesomasson@proton.me

Projet IFOSSA - Mickaël Hedde & Sophie Gaudriault

ECO & SOLS

INRAO

FONDATION
DE
FRANCE

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

sfé

XIIèmes Journées annuelles du réseau TEBIS
« Traits Écologiques et Biologiques des organismes du Sol »

7-8-9 octobre 2024
à Montpellier

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# 1. Contexte

* Incitations à réintégrer de l'hétérogénéité spatiale dans les systèmes agricoles [ADEME, 2015]

* 2 types d'hétérogénéité spatiale

* hétérogénéité de configuration = agencement des types de couverture terrestre

* hétérogénéité de composition = diversité des types de couverture terrestre

Hétérogénéité de composition

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Hétérogénéité de configuration

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# 1. Contexte

* **arbre** = mosaïque d'habitats spécifiques en raison de ses structures pérennes aériennes et souterraines qui augmentent la biodiversité associée et l'activité des organismes [Marsden et al. 2020]

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* Inclusion d'arbres (bocage ou agroforesterie) = **potentiel de fourniture de services de régulation**

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* Peu d'études à propos des effets de l'augmentation de l'hétérogénéité spatiale par l'inclusion d'arbre sur les organismes associés et leurs contributions aux services de régulations [Priyadarshana et al. 2024]

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# 2. Hypothèse et objectifs

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projet **IFOSSA** (distribution des réseaux d'Interactions et des FOnctions dans un Système Spacialement hétérogène, cas de l'Agroforesterie)

## Hypothèse principale :

La modification de l'hétérogénéité spatiale des parcelles par l'inclusion d'arbres aboutit à une augmentation de la diversité et de la multifonctionnalité des parcelles agricoles.

## Objectifs :

A. caractériser les modifications de biodiversité taxonomique et fonctionnelle

B. inférer les réseaux d'interactions entre les organismes

C. établir les relations entre les réseaux d'interactions écologiques, le fonctionnement physico-chimique des sols et la croissance des plantes pour comprendre la multifonctionnalité de ces parcelles
## 2. Hypothèse et objectifs

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### Objectifs de l'étude :

* caractériser les modifications de biodiversité taxonomique et fonctionnelle pour les potentiels bioagresseurs* et potentiels auxiliaires*

* caractériser les modifications d'interactions contribuant à la régulation des bioagresseurs

* mettre au point un pipeline d'analyse applicable à d'autres fonctions de régulation

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## 3. Site expérimental

* DIAMS = Dispositif Instrumenté en Agroforesterie Méditerranéenne Sous contrainte hydrique

* site de 5 hectares implanté en 2017 sur une station expérimentale INRAE (UE Diascope) à Mauguio (34)

* climat méditerranéen

* 3 blocs = réplicats indépendants

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3 blocs * 4 conditions * 5 réplicats = 60 points d'éch

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## 3. Site expérimental

* arbre = *Robinia pseudoacacia* L. 1753 (*Fabaceae*)

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* céréale = *Hordeum vulgare* cv. Fantex (*Poaceae*)

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4. Acquisition et analyse des données

<table><thead><tr><th>Organismes ciblés</th><th>Compartiment</th><th>Méthode de collecte</th><th>Méthode d'identification</th></tr></thead><tbody><tr><td>micro-organismes<br>(bactéries, champignons,<br>protistes)</td><td>terrestre</td><td>protocole GenoSol + technique amplicon barcoding</td><td>moléculaire<br>• 16S V3-V4 + SILVA<br>• ITS2 + UNITE<br>• 18S + SILVA</td></tr><tr><td>nématodes</td><td></td><td>carottage de sol + extraction Baermann modifiée</td><td></td></tr><tr><td>micro-arthropodes</td><td></td><td>carottage de sol + extraction MacFayden</td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">macro-arthropodes</td><td>surface du sol</td><td>pièges Barber</td><td rowspan="3">morphologique<br>(expertise locale et/ou utilisateurs.rices<br>iNaturalist)</td></tr><tr><td>aérien</td><td>pièges colorés</td></tr><tr><td>foliaire</td><td>collecte et dissection de rameaux et inflorescences</td></tr></tbody></table>

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4. Acquisition et analyse des données

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<footnote>[Le Guillarme et al. (2023)]</footnote>

<footnote>[Le Guillarme and Thuiller (2023)]</footnote>
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heterotroph
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<figure><img src="image_21.png" /></figure>
<figure><img src="image_22.png" /></figure>
<figure><img src="image_23.png" /></figure>
<figure><img src="image_24.png" /></figure>
**bioagresseur** = **consommateur primaire cible** + **Poaceae ou Fabaceae** comme type de ressource

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$$ \text{auxiliaire} = \text{consommateur primaire cible} + \text{adventice} \text{ comme type de ressource} $$

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**auxiliaire** = **consommateur secondaire cible** + **bioagresseur** comme type de ressource

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>Stenotrophomonas chelatiphaga</figcaption></figure>

<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>Beauveria bassiana</figcaption></figure>

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Metarhizium anisopliae</figcaption></figure>
# 5. Résultats

## Diversité de la méta-communauté

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

### Config. heterogeneity effect

$$R^2 = 0.04$$

### Config. heterogeneity:plant cover effect

$$R^2 = 0.03$$

### Plant cover effect

$$R^2 = 0.20$$
# 5. Résultats

## Abondance relative des groupes

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Config. heterogeneity and plant cover</figcaption></figure>

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Config. heterogeneity and plant cover</figcaption></figure>

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Config. heterogeneity and plant cover</figcaption></figure>

kingdom

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

Bacteria

Eukaryota

Fungi

Metazoa

potential

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

any

auxil

bioag and auxil

interaction_matchName

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

not observed

observed
# 6. Conclusions & perspectives

* Sur la **régulation des bioagresseurs** dans un système de culture intercalaire
  * effet type de **plante de couverture** > effet **hétérogénéité de configuration**
  * reconstruction réseaux d'interactions avec groupes fonctionnels

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

* Sur la **multifonctionnalité d'un système spatialement hétérogène**
  **avantages** et **limites** de l'approche

F indable

A accessible

I interoperable

R eusable

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<figure><img src="image_42.png" /></figure>

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

<figure><img src="image_45.png" /></figure>

agrégation possible de données hétérogènes et dispersées

<figure><img src="image_46.png" /></figure>

difficulté d'utilisation des données brutes du package

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

uniformisation de la sémantique fonctionnelle

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

résolution toujours liées à la phylogénie

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

gain de reproductibilité et adaptabilité

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

peu de données d'interactions

★ focus nectarivores et palynivores → **régulation de la pollinisation**

★ focus decomposers → **régulation de la qualité des sols**

★ focus "bioagresseurs" + régulateurs de vecteurs de maladies et d'espèces invasives... → **santé globale**
Merci

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>Hypurus bertrandii</figcaption></figure>

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Asagena sp.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Telenominae</figcaption></figure>

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>Oedemera sp.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Oxythyrea funesta</figcaption></figure>

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Avispas sp.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Chrysura refulgens</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Anthaxia hungarica</figcaption></figure>

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Araña Napoleón</figcaption></figure>

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>Oulema</figcaption></figure>

<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>Sphaerophoria scripta</figcaption></figure>

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>Cicadellidae</figcaption></figure>

<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Aphidoidea</figcaption></figure>