Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: A 3-year continental-scale field experiment.

Finn, J.A., Kirwan, L., Connolly, J., Sebastià, M.T., Helgadottir, A., Baadshaug, O.H., Bélanger, G., Black, A., Brophy, C., Collins, R.P., Čop, J., Dalmannsdóttir, S., Delgado, I., Elgersma, A., Fothergill, M., Frankow-Lindberg, B.E., Ghesquiere, A., Golinska, B., Golinski, P., Grieu, P., Gustavsson, A.-M., Höglind, , Huguenin-Elie, O., Jørgensen, M., Kadziuliene, Z., Kurki, P., Llurba, R., Lunnan, T., Porqueddu, C., Suter, M., Thumm, U., et Lüscher, A. (2013). « Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: A 3-year continental-scale field experiment. », Journal of Applied Ecology, 50(2), p. 365-375. doi : 10.1111/1365-2664.12041  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

1. Nous avons réalisé une expérience au champ à l’échelle continentale dans 31 sites afin de comparer le rendement en biomasse de monocultures et de mélanges comprenant quatre espèces associées aux prairies intensivement aménagées. Pour favoriser la complémentarité sur le plan de l’utilisation des ressources, nous avons choisi quatre espèces représentant quatre types fonctionnels distincts correspondant à deux niveaux de chacune de deux caractéristiques fonctionnelles, soit l’acquisition de l’azote (légumineuses fixatrices d’azote ou graminées non fixatrices d’azote) et le développement temporel (établissement rapide ou persistance). Au moment de l’ensemencement dans chaque site, nous avons systématiquement fait varier l’abondance relative des quatre types fonctionnels dans les mélanges, afin d’obtenir différents degrés d’homogénéité des peuplements, et deux densités de semis ont été utilisées. 2. Sur plusieurs années, le rendement total (y compris la biomasse de mauvaises herbes) des mélanges d’espèces a dépassé celui de la monoculture moyenne dans plus de 97 % des comparaisons. Le rendement total a aussi dépassé le rendement de la monoculture la plus productive (surrendement transgressif) dans environ 60 % des sites, le rendement du mélange s’établissant en moyenne à 1,07 fois le rendement de la monoculture la plus productive, pour l’ensemble des sites. Les analyses fondées uniquement sur le rendement des espèces semées (à l’exclusion de la biomasse de mauvaises herbes) ont mis en évidence un surrendement transgressif nettement plus important (significatif dans environ 70 % des sites, avec un rapport mélange / monoculture la plus productive = 1,18). 3. Les mélanges d’espèces ont résisté aux invasions de mauvaises herbes pendant au moins trois ans, la contribution médiane de la biomasse de mauvaises herbes au rendement total demeurant inférieure à 4 %, alors que cette contribution a augmenté dans le cas des monocultures, passant de 15 % la première année à 32 % la troisième année. 4. Pour chaque année, nous avons pu établir une relation fortement significative (P < 0,0001) entre l’homogénéité des peuplements et l’effet de diversité (gain de rendement obtenu avec le mélange par rapport au rendement prédit de la monoculture de chaque espèce composant le mélange). Lorsque les valeurs d’homogénéité étaient faibles, l’augmentation de l’homogénéité de la communauté entraînait un accroissement de l’effet de diversité. Cependant, pour une grande fourchette de valeurs d’homogénéité plus élevées, l’effet de diversité ne différait pas de manière significative de l’effet de diversité maximal observé. Ce résultat traduit la robustesse de l’effet de diversité par rapport à la variation de l’abondance relative des espèces. 5. Parmi les sites pour lesquels nous disposons de données pour trois années complètes (24 des 31 sites), les effets des interactions entre les niveaux de développement temporel (établissement rapide et persistance) ont été fortement significatifs, d’une ampleur comparable aux effets des interactions entre les niveaux d’acquisition de l’azote (espèces fixatrices d’azote et non fixatrices d’azote). 6. Synthèse et applications. La conception de mélanges d’espèces pour l’ensemencement des prairies s’inscrit dans le cadre des stratégies d’intensification durable mises en œuvre à l’échelle des exploitations agricoles. Selon les résultats de notre expérience, les mélanges comprenant quatre espèces ont fourni des gains de rendement significatifs par rapport aux monocultures les plus productives, dans la plupart des sites. Ces résultats sont pertinents sur le plan des pratiques agricoles et montrent comment on peut concevoir des mélanges dans le but d’améliorer la complémentarité de l’utilisation des ressources, d’accroître le rendement et de réduire les invasions de mauvaises herbes. Les gains de rendement obtenus sont robustes par rapport aux variations considérables de la proportion relative des quatre espèces, ce qui est très utile pour la gestion des peuplements de graminées.

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