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La culture de céréales vivaces, fournissant une production de grains sur plusieurs années consécutives sans être ressemées, est proposée comme une innovation agroécologique pour des systèmes de culture productifs et plus respectueux de l’environnement. L’espèce Thinopyrum intermedium est ici étudiée car elle propose un potentiel de production en progression et est susceptible de fournir de nombreux services écosystémiques visant la protection du sol et des ressources naturelles. La multifonctionnalité de cette culture est un élément clé de sa valorisation, compensant pour partie les faibles rendements en grains. Cependant, les caractéristiques du développement aérien et racinaire de la céréale sont encore peu évaluées au champ, et l’influence des conditions de culture peu définie (e.[...]

La culture de céréales vivaces, fournissant une production de grains sur plusieurs années consécutives sans être ressemées, est proposée comme une innovation agroécologique pour des systèmes de culture productifs et plus respectueux de l’environnement. L’espèce Thinopyrum intermedium est ici étudiée car elle propose un potentiel de production en progression et est susceptible de fournir de nombreux services écosystémiques visant la protection du sol et des ressources naturelles. La multifonctionnalité de cette culture est un élément clé de sa valorisation, compensant pour partie les faibles rendements en grains. Cependant, les caractéristiques du développement aérien et racinaire de la céréale sont encore peu évaluées au champ, et l’influence des conditions de culture peu définie (e.g. eau, azote, température). Ce manque de connaissances limite fortement le raisonnement des méthodes de gestion adaptées à la culture et favorisant l’obtention de services et la durabilité de l’agroécosystème. Ce travail propose d’étudier le potentiel de cette culture dans le cadre d’une implantation de 2-3 ans au sein d’une rotation céréalière. Il s’appuie sur un réseau de 12 expérimentations en stations ou en plein champ, en France et en Belgique. Ce travail a permis de caractériser le fonctionnement de la culture et d’évaluer ses performances pendant deux années de production consécutives (l’année d’implantation et l’année de repousse suivante). Plusieurs paramètres clés ont été identifiés (développement du système racinaire, conditions de l’induction florale, dynamique de croissance, composantes du rendement en grains) pour la compréhension des performances de production grain-fourrage, de protection des sols, de gestion des ressources et de régulation des bio-agresseurs (adventices) de cette culture. Les résultats présentés illustrent une évolution notable de la culture entre les deux années de production (augmentation de la biomasse racinaire et aérienne) à prendre en compte dans la caractérisation des capacités d’acquisition et d’utilisation des ressources du sol. D’une manière générale, les traits aériens (e.g. biomasse, phénologie, composantes du rendement) et racinaires (e.g. profondeur, biomasse, diamètre, densité) indiquent une allocation des ressources défavorable à la production grainière au profit d’une forte production de biomasse aérienne et racinaire, support de la pérennité de l’espèce. Les résultats de la thèse témoignent aussi d’un fort potentiel de cette culture pour concevoir des systèmes de culture plus diversifiés, plus efficients dans l’utilisation et la conservation des ressources et, favorables à la fertilité du sol.

Growing perennial grains, yielding several years from one seeding, is suggested as a valuable option toward more agroecological systems, sustaining production and environmental goals. The Thinopyrum intermedium species is studied since it may offer significant grain yields while providing other important ecosystem services regarding soil conservation and natural resources protection. The multifunctionality of the crop is a key aspect of its relevance and value, partially offsetting the lower grain yields as compared to annual grain counterparts. However, a thorough assessment of its above and belowground growth is still missing, and the influence of growth conditions mostly unknown (e.g. water, nitrogen, temperature). This lack of knowledge is strongly hindering the development of suitable management practices to ensure services provision and to increase the agroecosystem sustainability. This work assesses the crop performances in a context of a temporary insertion (2-3 years) into a grain crop rotation. The study is based on 12 fields experiments, either on-farm or in research station, in France and Belgium. This work allowed to characterize the growth and functioning of the crop and to evaluate its performances during two consecutive years (establishment and following year). Several key parameters have been identified (rooting system development, flowering induction, growth dynamic, grain yields components) to understand the potential of grain-forage dual production, soil protection, resources management, and weed control. Results are notably illustrating the crop changes between the establishment year and the following year (above and belowground biomass increase). These changes are important when analyzing the crop ability to capture and use soil resources. Generally, aboveground traits (e.g. biomass, phenology, grain yield components) and belowground traits (e.g. root depth, biomass, diameter, density) indicate an unfavorable resource allocation impacting grain productivity, while favoring the vegetative biomass (roots, stems, leaves) that supports the perenniality of the species. Meanwhile, results of this work are showing a great potential from this perennial grain to build diversified cropping systems, using and conserving resources efficiently, and supporting soil fertility.