Undestroyed winter cover crop strips in maize fields : effects on ground-dwelling arthropods, predation by generalist predators, and pollinators
Bandes de couvert d’interculture conservées en culture de maïs : effets sur les arthropodes rampants, la prédation par les prédateurs généralistes, et les pollinisateurs
Résumé
The intensification of agriculture with intensive use of inputs, simplification of the landscape, and reduction of semi-natural habitats, is known to contribute to the decline of arthropods. However, arthropods provide essential ecosystem functions and services in agroecosystems and for agricultural activities such as natural regulation of pests and weeds, and pollination. Increasing plant diversity in cultivated fields through the implementation of agroecological practices and infrastructures is a promising approach to promote the presence of arthropods and their associated ecosystem services. The overall objective of the thesis project was to design and experiment an innovative agroecological practice in maize cropping systems, which is easy to insert into existing cropping systems, and which provides an undisturbed habitat for ground-dwelling arthropods and supplementary floral resources for pollinators. The idea of the proposed practice was to capitalize on an already well known practice, the implementation of winter cover crops, by keeping a strip of a winter cover crop in the middle of the field during the whole maize cultivation period. Therefore, two research objectives were defined: i) to measure the impact of the practice on activity-density and diversity of ground-dwelling arthropods, on their dispersion in the cultivated area (spillover), and on the potential pest regulation in the adjacent cultivated area, and ii) to measure the interest of the practice for the conservation of wild pollinators in intensively cultivated landscapes.Field experiments took place on 12 commercial fields of volunteer farmers in 2019 and 2020, in order to take into account the technical and regulatory constraints of farmers in a conventional arable cropping system. Different species groups were surveyed: communities of ground-dwelling arthropods (carabids, spiders, staphylinids and harvestmen), slugs (the main maize pest in the study area), and pollinating insects (bees and hoverflies). Spatio-temporal dynamics of the different natural enemy groups were analysed, predation rates measured with sentinel prey, and the composition of carabid and wild bee communities investigated. Results show that the undestroyed cover crop strips constitute reservoirs of biodiversity, in particular for carabids, spiders, and bees. In the cropped area, no clear effect of the distance from the strip was detected for the different groups of ground-dwelling arthropods, thus no indication of a potential spillover of arthropods into the crop. However, two main carabid species (Poecilus cupreus and Pterostichus melanarius) were more abundant in the vicinity of the strip (10 meters), but not inside the strip, indicating a potential phenomenon of aggregation of these species towards the strip. Predation rates were higher in the strip and seemed to decrease with increasing distance from the strip into the cropped area. Moreover, carabid and bee communities showed to be different from one habitat to another, as well as the distribution of their ecological traits. Thus, the strips can provide complementary habitat and resources for natural enemies and pollinators. Finally, the spontaneous plants of field margins appeared to be essential for oligolectic and less common bees.The results of this thesis show that the conservation of a cover crop strip in the middle of cropped fields can be an effective practice for the conservation of beneficial arthropods in agricultural landscapes, but can also enhance ecosystem services such as pest regulation. Additionally, the results highlight the importance of preserving or even extending perennial semi-natural habitats such as field margins to contribute to biodiversity conservation in arable cropping systems and landscapes.
L'intensification de l'agriculture, avec l’utilisation massive d’intrants, la simplification du paysage et la réduction des habitats semi-naturels, est identifiée comme un facteur important du déclin des arthropodes. Or, les arthropodes fournissent des fonctions et des services écosystémiques essentiels dans les agroécosystèmes et pour les activités agricoles, comme la régulation naturelle des ravageurs et des adventices ou la pollinisation. Augmenter la diversité végétale dans les parcelles cultivées, grâce aux pratiques et infrastructures agroécologiques, est une approche prometteuse pour favoriser la présence d’arthropodes et les services écosystémiques qu’ils fournissent. L’enjeu de cette thèse était de concevoir et d’expérimenter une pratique agroécologique innovante en culture de maïs, qui soit facile à insérer dans les systèmes de cultures existants, et qui fournisse un habitat peu perturbé pour les arthropodes rampants ainsi que des ressources florales supplémentaires pour les pollinisateurs. L’idée de la pratique proposée est de valoriser les couverts d’interculture en conservant une bande du couvert non détruite au milieu de la parcelle, et ce tout au long de la culture du maïs. Ainsi, les deux objectifs principaux du travail de thèse étaient : i) de mesurer l’impact de la pratique sur les arthropodes épigés, sur leur dispersion (spillover) dans la zone cultivée, et sur le potentiel service de régulation des ravageurs dans la culture, et ii) de mesurer l’intérêt de la pratique pour la conservation des pollinisateurs sauvages dans les milieux intensivement cultivés.Des expérimentations ont été mises en places sur 12 parcelles d’agriculteurs volontaires en 2019 et en 2020, afin de prendre en compte les contraintes techniques et réglementaires des agriculteurs en système de grandes cultures conventionnel. Nous avons suivi les communautés d’arthropodes rampants (carabes, araignées, staphylins et opilions), les limaces (le ravageur principal du maïs dans la zone d’étude), et les insectes pollinisateurs (abeilles et syrphes). Nous avons analysé les dynamiques spatio-temporelles de ces différents groupes, ainsi que des taux de prédation sur les proies sentinelles, et de la composition des communautés de carabes et d’abeilles sauvages.Les résultats montrent que les bandes de couvert conservées constituent des réservoirs de biodiversité, en particulier pour les carabes, les araignées et les abeilles. Dans la zone cultivée en maïs, aucun effet de la distance à la bande indiquant un potentiel spillover des arthropodes dans la culture n’a été détecté pour les différents groupes d’arthropodes rampants. Cependant, deux des espèces de carabes majoritaires (Poecilus cupreus et Pterostichus melanarius) étaient plus abondantes dans la culture à proximité de la bande (10 mètres) que dans la bande, indiquant un potentiel phénomène d’agrégation de ces espèces vers la bande. Les taux de prédation, quant à eux, étaient plus élevés dans la bande et semblaient diminuer à mesure de l’éloignement de la bande. Les analyses montrent que les communautés de carabes et d’abeilles sont différentes d’un habitat à l’autre, ainsi que la distribution de leurs traits écologiques. De fait, les résultats indiquent que les bandes fournissent un habitat et des ressources complémentaires aux cultures et aux bordures de champs. Enfin, les plantes à fleur spontanées se sont révélées essentielles pour les abeilles oligolectiques et moins communes.La conservation d’une bande de couvert d’interculture au centre des parcelles peut donc être une pratique efficace pour la préservation de la biodiversité dans les paysages agricoles, mais aussi pour augmenter le potentiel service de régulation des ravageurs au sein des cultures. De manière plus générale, les résultats mettent en avant l’importance de préserver voire d’étendre les habitats semi-naturels pérennes tels que les bordures de champs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)