Les processus de complémentarité de niche et de facilitation déterminent le fonctionnement des associations végétales et leur efficacité pour l'acquisition des ressources abiotiques

Ce numéro d'Innovations Agronomiques comprend les articles correspondant aux présentations du colloque "Associations végétales" qui s'est tenu à Angers le 20 novembre 2014.

English. Crop stands are generally composed of monospecific communities in modern agro-ecosystems. Consequently, in such situations, plants compete for the same abiotic resources as they exploit the same ecological niches. Conversely, in multi-species communities, two major processes have been highlighted to explain their better performance compared to sole crops: niche complementarity and facilitation. In these systems, species interactions occur both at the aerial level for radiation interception and at root level for water and nutrient uptake from the soil. Thus, spatial partition of a soil resource operates particularly when intercropped species have different rooting depths and dynamics. Similarly, complementarity between species for light use occurs when species architecture and/or dynamics strongly differ. Biogeochemical niche complementarity is typically observed when intercropping a legume with a non-nitrogen fixing species. Indeed, while species are competing for the pool of soil mineral nitrogen, niche complementarity occurs due to the legume's ability to access the unlimited pool of atmospheric N2 through symbiotic nitrogen fixation. This process has been well documented for cereal-legume intercrops and its magnitude is higher in situations of low nitrogen inputs. Therefore, under such low nitrogen availability, intercrops have shown better performances than sole crops in terms of biomass production and yield but also of nitrogen status ultimately leading to higher protein concentration in cereal grains. Facilitation occurs when one specie is able to mobilize a pool in the soil that is initially non available through rhizosphere processes created by the other intercropped specie which have been recently demonstrated for phosphorus.

French. Dans les peuplements monospécifiques constituant la majorité des écosystèmes cultivés, les plantes sont en compétition pour les ressources abiotiques car elles exploitent les mêmes niches écologiques. A contrario, dans les peuplements plurispécifiques, deux processus majeurs ont été mis en évidence pour expliquer les meilleures performances de ces systèmes, à savoir la complémentarité de niche et la facilitation. Les interactions entre espèces ont lieu à la fois au niveau aérien pour l’interception du rayonnement, et au niveau racinaire pour le prélèvement de l’eau et des nutriments. La partition spatiale d'une ressource du sol entre deux espèces associées se produit particulièrement lorsque ces dernières présentent des vitesses et des profondeurs d'enracinement différenciées. Il en va de même pour l’utilisation de la lumière lorsque les espèces associées présentent des architectures et/ou des dynamiques de croissance complémentaires. La complémentarité de niche sur un plan biogéochimique s’applique typiquement aux cas d'associations entre une légumineuse et une espèce non fixatrice d'azote ; elle est liée à la capacité de la légumineuse à fixer l’azote de l’air. Cette complémentarité est d’autant plus forte que les espèces sont cultivées en situation de faible disponibilité d’intrants azotés. Ainsi dans ces situations, les cultures associées ont montré de meilleures performances en termes de production de biomasse et de rendement, mais aussi de statut azoté et in fine de teneur en protéines de la céréale. La facilitation se produit lorsqu'une espèce peut mobiliser dans le sol un pool initialement non disponible par l'intermédiaire de processus rhizosphériques engendrés par l’autre espèce comme cela a été récemment mis en évidence dans le cas du phosphore.