Soutenance mémoire
EFFECTS OF DIFFERENT ORGANIC AMENDMENTS ON BANANA PARASITIC AND SOIL NEMATODE COMMUNITIES
Stratégies de lutte contre les nématodes dans les systèmes de culture bananiers aux Antilles françaises
Le bananier est une « herbe géante » monocotylédone à rhizome, sans tige végétative aérienne. Chaque pied produit un régime de bananes puis meurt avant d‟être remplacé par un rejet latéral, sélectionné par le planteur. La culture de banane est dominée par des systèmes de production très intensifs, caractérisés entre autres par la pratique de la monoculture. Le domaine de la banane d‟exportation est totalement monovariétal, basé sur la culture du bananier dessert de type Cavendish. Actuellement, le cultivar Grande Naine du sous-groupe Cavendish (AAA) est le plus utilisé en plantations (90 %). La pratique très répandue de la monoculture est très favorable à la multiplication de populations d‟espèces phytoparasites très spécifiques du bananier. Un cycle de production peut se répéter 1 a 50 fois, faisant dans ce dernier cas du bananier une culture pérenne (Turner, 1994). Mais en pratique, les parcelles ne sont conservées que 5 à 6 ans, à cause du développement des parasites, des pestes et des ravageurs. On distingue essentiellement deux stratégies pour diminuer les populations des nématodes parasites du bananier :
Les systèmes de culture conventionnels monoculturaux reposent sur l‟épandage des doses importantes de nématicides (les plus utilisés sont l‟oxamyl, le carbofuran et le fosthiazate pour lequel l‟application maximale de 4 kg/ha/an de matière active) après avoir détruit la bananeraie par un travail du sol intense. La nouvelle bananeraie est replantée juste après l‟ancienne bananeraie. Ce type de conduite culturale « banane sur banane » ne permet pas de diminuer durablement la pression parasitaire et la gestion des nématodes phytoparasites ne reposent que sur l‟utilisation de nématicides.
Dans les systèmes de culture « alternatifs », apparus il y a une dizaine d‟années, la stratégie repose sur la privation des ressources nécessaires à leur survie, selon le principe « matériel sain implanté sur un sol sain ou assaini » (Lassoudière, 2007). Dans ces systèmes de culture, la période critique pour la lutte contre les nématodes est donc la période interculturale.
Diversité des types de matières organiques valorisables par l’agriculture guadeloupéenne
Dans les milieux insulaires industrialisés tels que les Antilles françaises, les activités ménagères, industrielles et agricoles produisent d‟importantes quantités de déchets dont la gestion est problématique. Le gisement d‟ordures ménagères de Guadeloupe représentait, en 2005, environ 160 000 tonnes par an, et celui des déchets industriels banals était compris entre 236 et 306 000 tonnes par an (Portage Salarial Caraïbéen, 2007 ; Conseil général de la Guadeloupe, 2008).
Il existe plusieurs types de déchets susceptibles d‟être valorisés par l‟agriculture
1. Les boues de station d’épuration Les boues de traitement biologique sont composées de bactéries et de résidus de bactéries. En effet, pour assurer le traitement biologique optimal des effluents la masse de bactéries en excès doit être régulièrement retirée, afin d‟assurer une bonne oxygénation des effluents et de permettre la régénération des populations bactériennes.
2. Les déchets verts Les déchets végétaux, provenant des tontes de pelouses, des tailles de haies ou d‟arbustes, des résidus d‟élagage, des déchets d‟entretien de talus, etc., représentent un gisement éclaté de qualité très irrégulière qui était estimé, en 2005, à 62 000 tonnes.
3 .Les bois et les sous-produits du bois Les déchets de bois comprennent, notamment, les déchets des exploitations forestières (branchages, écorces), des industries de transformation, des emballages (palettes, caissespalettes, cagettes) et des objets mis au rebut (déchets de la construction par exemple).
4. Les déchets de l’industrie cannière
Les déchets produits par l‟industrie cannière sont de plusieurs natures: les écumes de sucrerie sont des boues issues de la clarification du jus de canne par chaulage puis centrifugation (défécation).
la bagasse est un résidu solide du broyage de la canne, dans les moulins des sucreries et des distilleries.
les vinasses sont les résidus liquides de la fermentation/distillation du jus de canne ou de mélasse.
la mélasse, résidu de la fabrication du sucre, n‟est pas considérée comme un déchet
puisqu‟elle est utilisée pour la fabrication de rhum industriel ou revendu sur le marché international.
5. Les déchets ménagers fermentescibles
Il n‟existe pas en Guadeloupe de centre de valorisation des déchets ménagers fermentescibles, alors que la production annuelle était estimée à 56 000 tonnes en 2005.
6. Les déchets de l’élevage, dont le volume, assez faible, est peu connu et mal maitrisé. Seuls les déchets de catégorie 3 (sans risque infectieux) sont susceptibles d‟être valorisés, i.e.les déchets d‟abattoir (environ 200 tonnes), de boucherie et les déjections animales solides.
Effet de l’apport d’amendements organiques sur le contrôle des nématodes phytoparasites et la diminution de leur nuisibilité
Les amendements organiques ont souvent été proposés afin de lutter contre les nématodes phytoparasites pour de nombreuses autres cultures . De nombreux types de matières organiques ont été testés dans des conditions environnementales très diverses. Des apports de chitine , d‟engrais verts ou de composts ont montré un contrôle efficace des nématodes phytoparasites. Certains composts ont également diminué d‟autres pathogènes telluriques, tels que Pythium, Phytophtera, Fusarium et Rhizoctonia. Quelques études ont enfin montré le rôle des boues de station d‟épuration et des fumiers dans la diminution des populations des phytoparasites .
L‟enfouissement des résidus de culture peut aussi avoir un effet . Concernant le bananier, les études sont très rares. Pattison et al., (2006) ont testé en pot 10 amendements (compost, mélasse, boues de station d‟épuration et différents déchets verts) et ont montré que quatre d‟entre eux avaient réduit les densités de R. similis dans les racines du bananier. Dans cette même étude, ces auteurs ont montré que l‟efficacité des matières organiques dépendait à la fois de l‟espèce phytoparasite et de la molécule organique apportée.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1: EFFETS DE QUATRE MATIÈRES ORGANIQUES BRUTES SUR LE CONTRÔLE DES NÉMATODES PARASITES DU BANANIER ET SUR LES COMMUNAUTÉS DE NÉMATODES DANS LE SOL : ESSAI EN MICROCOSME 44
PARTIE 1: EFFECTS OF ORGANIC AMENDMENTS ON PLANT-PARASITIC NEMATODE POPULATIONS, ROOT DAMAGE AND BANANA PLANT GROWTH
1.1.1. Abstract
1.1.2. Introduction
1.1.3. Materials and methods
1.1.3.1. Soil, plant material, and organic amendments
1.1.3.2.Experimental design
1.1.3.3. Soil mineral and microbial nitrogen
1.1.3.4. Plant growth and banana N content
1.1.3.5. Banana available N
1.1.3.6. Plant-parasitic nematodes and root necrosis analysis
1.1.3.7. Statistical analysis
1.1.4. Results
1.1.4.1. Changes in soil microbial N and mineral N
1.1.4.2. Banana growth and plant-parasitic nematodes
1.1.4.3. Root necrosis
1.1.5. Discussion
1.1.5.1. Nitrogen dynamics and banana plant growth
1.1.5.2. Nematode regulation and parasitism impacts on banana plants
PARTIE 2: EFFECTS OF DIFFERENT ORGANIC AMENDMENTS ON BANANA PARASITIC AND SOIL NEMATODE COMMUNITIES
1.2.1. Abstract
1.2.2. Introduction
1.2.3. Materials and methods
1.2.3.1. Soil, plant material, and organic amendments
1.2.3.2. Experimental design
1.2.3.3. Chemical and biochemical characterization of the amendments and N-NH 4+ in soil
1.2.3.4. Nematodes in roots
1.2.3.5. Nematodes in soil
1.2.3.6. Nematode community index
1.2.3.7. Statistical analysis
1.2.4. Results
1.2.4.1. Main chemical and organic components of the four amendments
1.2.4.2. Plant-parasitic nematodes in banana roots
1.2.4.3. Soil nematode community composition
1.2.4.4. Nematofauna indices
1.2.5. Discussion
1.2.5.1. Suppression of plant-parasitic nematodes in roots and characteristics of the organic amendments
1.2.5.2. Impacts of amendments on soil nematode community structure
1.2.5.3. Mechanisms of plant-parasitic nematode suppression
1.2.6. Conclusion
CHAPITRE 2: EFFECTS OF COMPOSTS ON BANANA GROWTH, PLANT-PARASITIC NEMATODE POPULATIONS, AND SOIL NEMATODE FOOD WEB
2.1. Abstract
2.2. Introduction
2.3. Materials and methods
2.3.1. Trial location, experimental design and pot management
2.3.2. Chemical and biochemical characterization of the amendments
2.3.3. Soil sampling
2.3.4. Plant growth and available mineral N in the pots
2.3.5. Soil microbial biomass
2.3.6. Nematode extraction and identification in the roots
2.3.7. Nematode extraction and identification in soil
2.3.8. Statistical analysis
2.4. Results
2.4.1. Chemical and biochemical characteristics of amendments
2.4.2. Changes in plant growth with treatments
2.4.3. Plant growth and plant-parasitic nematodes in the roots
2.4.4. Microbial biomass and nematode community structure in soil
2.5. Discussion
2.5.1. Effects of composts on plant-parasitic nematode control
2.5.1.1. Effects of composts on the quantity of root resources
2.5.1.2. Compost effects on the size of populations of banana parasitic nematodes
2.5.1.3. Compost effects on specific composition of plant-parasitic nematodes in the roots
2.5.2. Compost effects on soil nematode communities
2.5.2.1. Direct effects of organic material application on nematode community structure
2.5.2.2. Changes in nematode food web structure
CHAPITRE 3 : VARIABILITÉ SPATIALE ET EFFET DE LA STRUCTURE DU SOL SUR LES POPULATIONS DE NÉMATODES PARASITES DU BANANIER ET LES COMMUNAUTÉS DE NÉMATODES DANS LE SOL À L’ÉCHELLE DU PROFIL CULTURAL
3.1. Introduction
3.2. Matériel et méthodes
3.2.1. Site expérimental et mise en place de l’essai
3.2.2. Description des profils culturaux et échantillonnage
3.2.3. Densité, nécrose et diamètre des racines
3.2.4. Nématodes dans les racines et dans le sol
3.2.5. Variables descriptives de la structure du sol et de la matière organique
3.2.6. Analyses statistiques
3.2.6.1. Statistiques inférentielles
3.2.6.2.Analyses en composantes principales
3.2.6.3. Analyses de co-inertie
3.3. Résultats
3.3.1. Caractéristiques structurales et spatiales des profils
3.3.1.1. Description morphologique des profils
3.3.1.2. Analyse des profils
3.3.1.3. Densité et diamètre des racines
3.3.2. Nématodes phytoparasites et nécroses
3.3.2.1. Variabilité spatiale du taux de nécrose et de la densité des nématodes phytoparasites dans les racines
3.3.2.2. Structure des populations de nématodes phytoparasites dans les racines
3.3.3. Variabilité spatiale des communautés de nématodes dans le sol
3.3.3.1. Structure taxonomique des nématodes phytoparasites dans le sol
3.3.3.2. Structure taxonomique des nématodes « libres » dans le sol
3.3.4. Variabilité des indices nématologiques
3.3.5. Relation sol-nématodes
3.3.5.1. Analyse de co-inertie entre les nématodes phytoparasites dans les racines et les variables du milieu
3.3.5.2. Analyse de co-inertie entre les nématodes phytoparasites dans le sol et les variables du milieu
3.3.5.3. Analyse de co-inertie des taxons de nématodes « libres » du sol et des variables du milieu
3.4. Discussion
3.4.1. Effets de la variabilité de la structure du sol et de l’apport de compost sur la composition et la structure des communautés de nématodes
3.4.1.1. Effet de la structure du sol
3.4.1.2. Effet de l’apport de compost
3.4.2. Effets de la variabilité spatiale des ressources sur la composition et la structure des communautés de nématodes
3.4.2.1. Effets sur les nématodes phytoparasites dans les racines et dans le sol
3.4.2.2. Effets sur les nématodes « libres » dans le sol et sur le fonctionnement du réseau trophique des nématodes
CONCLUSION GÉNÉRALE
4.1. Principaux résultats acquis au cours de la thèse et limites de ce travail
4.1.1. Effet des apports de matières organiques brutes et compostées sur le contrôle biologique des populations de nématodes
4.1.2. Mécanismes mis en jeu dans les contrôles observés.
4.1.3. Paramètres du milieu qui structurent la répartition des nématodes « libres » et parasites dans le sol, à l’échelle du profil cultural
4.2. Perspectives de recherche
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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