Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : One of the major challenges in forest ecology is to understand the ecology, physiology and potential responses of the> 250000 species of vascular plants of the planet through the categorization of this diversity into functional groups. This approach is essentially based on functional traits analysis, but few investigations were made in tropical areas. The aim of this study was to determine functional groups in two contrasted tropical ecosystems, dry (DF) and mountain rain (MRF) forest (respectively rainfall of 1 200 mm/year and 10 000 mm/year). Guadeloupe Island in FWI presents both these ecosystems spread over less 100 km. In a first time, we developed an original species typology based on 7 "soft" traits, easy to measure (stomatal density, leaf trichom density, chlorophyll content, leaf nitrogen content, specific leaf area, wood density, leaf area, plant height). The method was based on principal component analysis (PCA) and agglomerative hierarchical clustering (AHC) applied to these traits measured at the individual level (Blazy et al., 2009). In a second time, we evaluated the relevance of these soft trait-based groups compared to a typology based on 5 "hard" ecophysiological traits, more costly to quantify but with higher functional significance (difference between predawn and minimum leaf water potential, stomatal conductance, maximal carbon assimilation rate, leaf water potential at 90% of loss of stem hydraulic conductivity). When performed on the dominant canopy species in DF and MRF (a total of 13 species and 60 mature individuals), the typological approach based on soft traits seems relevant to discriminate groups with a distinct functional reality. Through both ecosystems, we obtained 4 homogenous groups. Two were exclusively composed by DF's or MRF's species, indicating that a functional strategy can be linked to specific environmental conditions. The two other groups showed a mix of DF and MRF species indicating that different functional strategies can coexist in the same environment. These mixed groups seem distinct by their ecophysiological features, particularly in term of hydraulic characteristics. One group was composed by drought tolerant species, water spender species, with a high xylem embolism resistance, whereas the second one was composed by water saver species, less resistant to embolism. Therefore, a determination of functional groups based on soft traits could be useful to model ecosystem's responses to environmental changes on a global scale.
Book of Abstracts - isem 2013 - Ecological Modelling for Ecosystem Sustainability
Toulouse, France

hal-00964668
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00964668

Résumé : L'agriculture actuelle est impliquée dans de multiples problématiques environnementales, sociales et économiques, aux échelles locales et globales. En agronomie, de nombreux travaux à l'échelle du champ et de l'exploitation visent aujourd'hui à concevoir des systèmes de culture et des systèmes de production en lien avec ces problématiques. En revanche, peu de travaux portent sur la conception et l'évaluation de systèmes agricoles à l'échelle du territoire, alors que cette échelle apparaît pourtant incontournable pour faire face à des enjeux de développement durable. Pour combler ce manque, nous proposons un ensemble méthodologique permettant i) de simuler les conséquences de scénarios de politiques agricoles sur les choix d'assolement des agriculteurs, décrits individuellement, en modélisant l'évolution de leurs système de production et ii) d'évaluer l'impact de ces changements d'assolements à l'échelle du territoire, à l'aide d'indicateurs qui apportent de l'information spatiale sur la contribution de l'agriculture au développement durable. L'ensemble méthodologique proposé débute par la construction d'une typologie des exploitations agricoles du territoire sur la base de la similarité de leur assolement. Parallèlement, l'adaptation d'indicateurs à l'échelle du territoire permet d'évaluer les impacts des externalités des systèmes de culture en mobilisant des procédures de changements d'échelles. Un modèle bioéconomique générique, multi-échelle, spatialement explicite, appelé MOSAICA, qui utilise la typologie et les indicateurs d'impact de l'agriculture à l'échelle régionale, est créé pour produire des mosaïques de systèmes de culture et évalue leur contribution au développement durable du territoire. Ce modèle, couplé à un itinéraire de définition de scénarios exploratoires et normatifs permet de tester l'impact de différents types de leviers agronomiques, socio-économiques, environnementaux, organisationnels et techniques sur les choix des exploitants et in fine sur la contribution de la mosaïque de systèmes de culture au développement durable du territoire. Nous avons appliqué cet ensemble méthodologique à la conception de scénarios de développement agricoles durables en Guadeloupe. Nous avons dans un premier temps développé une typologie des systèmes de production comprenant huit types distincts et relevant de processus décisionnel différents. Puis nous avons adapté à l'échelle du territoire 19 indicateurs pour l'évaluation des mosaïques de systèmes de culture. L’évaluation de la mosaïque actuelle nous a permis de repérer de faibles niveaux de contribution aux enjeux d’autonomie alimentaire et énergétique. Différents scénarios normatifs et exploratoires intégrant des leviers de changement de la mosaïque ont été testés avec MOSAICA. Les évaluations réalisées nous ont permis d'identifier que des leviers agronomiques comme le développement du maraîchage sans intrants chimiques et des leviers sociaux comme la formation de main-d'oeuvre supplémentaire permettraient d'améliorer la contribution de l’agriculture au développement durable du territoire Guadeloupéen. La modélisation mécaniste de l’évolution du territoire agricole permet d'intégrer des connaissances sur la localisation, les performances, les impacts des systèmes de culture et sur les processus décisionnels des exploitants régissant l’orientation productive et le fonctionnement des exploitations. Cette démarche permet de visualiser les changements de système de culture et leurs impacts de manière spatialement explicite, ce qui permet de générer des connaissances sur les leviers susceptibles de faire évoluer positivement l'agriculture du territoire. La démarche et les outils mis en oeuvre sont donc particulièrement utiles pour l'aide à la décision publique pour améliorer la durabilité de l'agriculture dans son ensemble.
Current agricultural systems are responsible for many different environmental, social and economic issues at both local and global scales. Agricultural sciences have contributed to the design of several methods at the farm and field scale in order to prototype cropping systems and farming systems to address these issues. However, few methods have been designed at the regional scale, while this scale seems to be essential in order to address these issues. In order to fill this gap, we here propose a new methodological framework for i) simulating the consequences of policy changes on farmer's cropping plan, described individually, by modeling the evolution of farming systems and to ii) assess the impacts of cropping system changes at the regional scale, with a set of indicators that generate spatially explicit information on the contribution of agriculture to sustainable development. The methodological framework starts with the design of a farm typology over the territory based on the similarity of farmer's crop acreages. In parallel, a set of indicators is adapted to the landscape scale in order to assess the impacts of cropping system externalities by integrating a set of scale change procedures. A generic, multi-scale, spatially explicit bioeconomic model called MOSAICA, which uses the farm typology and the indicators, is created for generating cropping system mosaics and assessing their contribution to sustainable development. This model coupled to a scenario approach composed of exploratory and normative scenarios can simulate the impact of several types of agronomic, socio-economic, environmental, organizational and technical levers of change on the farmer's choices in terms of cropping systems and in fine the impacts of new cropping system mosaics on the contribution to sustainable development of territories. We applied this methodological framework for building scenarios of sustainable agricultural development in Guadeloupe. We first developed a typology of farming systems encompassing eight types of farming systems that revealed several different farmer's decision processes. Then, we developed 19 indicators to assess cropping system mosaics. The assessment of the current cropping system mosaic showed low levels of response of the current mosaic to economic and social issues especially the food and energy self-sufficiency. Different normative and exploratory scenarios integrating levers of change have been simulated with MOSAICA. The assessment of cropping system mosaics from these scenarios highlighted the positive effect of agronomic levers of change such as organic crop-gardening and social levers such as the vocational training of supplementary workforce for improving the contribution of agriculture to sustainable development of the guadeloupean territory. The mechanistic modeling of the agricultural territory allows us to integrate a wide range of knowledge on the location of cropping systems, their levels of performance , their impacts and the decision process of farmer's that drive the farming system characteristics and the farm functioning. This methodological framework helps visualize the cropping system changes at the regional scale and their associated impacts at the landscape scale which is helpful in order to produce knowledge on the levers of change that can improve the response of local agriculture to local and global issues. The framework and tools designed are particularly useful for decision-aid on the future levels of contribution of agriculture to sustainable development.

http://www.theses.fr/2015AGUY0823/document