Diversifying crop rotations with temporary grasslands - Université de ...

Extended summary in English Résumé substantiel en Français Ausführliche Zusammenfassung Deutsch
knowledge. Therefore, the impacts of
perennial forage crops on (1) weed
communities, (2) weed population
dynamics, (3) individual weed plants and
(4) seed predation of common weed
species were studied here.
1) Large-scale weed surveys on 632
fields in western France realized in a 3year
collaborative research project
‘ECOGER’ showed that differences in
weed species composition between
perennial forage crops based on alfalfa
(Medicago sativa) and six annual crops
(winter wheat, rape, pea, sunflower,
maize, and sorghum) were stronger than
the well-known differences between
autumn- and spring-sown annual crops.
Comparisons of wheat fields following
either perennial alfalfa or annual crops
suggested that the differences in emerged
weed communities may also have longterm
effects. A space-for-time
substitution design comparing the weed
species composition and diversity before,
during and after perennial crops (420
fields in total) suggested that weed
communities vary in a cyclic way during
these phases of long crop rotations.
Analysis of indicator species and species
functional groups suggested that
perennial crops shifted the communities
away from annual broad-leaved weed
species with an upright or climbing
morphology containing several species
that are often problematic in annual
crops such as cleavers (Galium aparine).
On the other hand, biennial and perennial
species, and annual species with rosettes,
benefited from the particular growth
conditions in alfalfa. This led to slightly
increased species diversities.
2) The mechanisms of these impacts
were investigated more closely in a 3year
field experiment. Population
dynamics of major arable weed species
were compared for perennial forage
crops and a succession of annual cereal
crops, each with several management
options. Overall weed plant densities,
aboveground biomasses, and species
numbers showed decreasing tendencies
in all perennial crop treatments but
sometimes strongly increasing tendencies
in the annual crops. Among the
management options for the perennial
crops, the sowing season (autumn vs.
spring) often had higher impacts on
response variables than crop species
ne sont pas bien connus. Le but des travaux
présentés ici est de pallier ce manque de
connaissances. Pour cela, les effets des
cultures fourragères pluriannuelles sur (1) la
composition des communautés d’adventices,
(2) les dynamiques de populations, (3) des
plantes individuelles et (4) la prédation de
graines d’adventices communes sont étudiées
ici.
1) Des relevés floristiques dans 632 champs
dans l’ouest de la France réalisés dans le
cadre d’un projet de recherche de 3 ans
‘ECOGER’, montrent que les différences de
composition spécifique des communautés
adventices, entre des cultures fourragères
pérennes à base de luzerne (Medicago sativa)
et six cultures annuelles (blé d’hiver, colza,
pois, tournesol, maïs, et sorgho) sont plus
importantes que les différences, mieux
connues, entre les cultures d’automne et celles
de printemps. La comparaison de champs de
blés succédant soit à des luzernes pérennes,
soit à des cultures annuelles, suggère que ces
différences des communautés peuvent avoir
des effets à long terme. Une comparaison de
420 champs avant, pendant, et après des
cultures pérennes (basée sur une ‘substitution
statistique du temps par l’espace’) suggère
que la composition des communautés varie,
selon une trajectoire cyclique pendant ce type
de rotation. L’analyse des espèces indicatrices
et des groupes fonctionnels d’espèces suggère
que les cultures pérennes modifient la
composition de la communauté en
défavorisant particulièrement les espèces
annuelles dicotylédones pourvues d’une
morphologie dressée ou grimpante, y compris
plusieurs espèces fréquemment
problématiques dans des cultures annuelles
comme le gaillet (Galium aparine). En
revanche, des espèces bisannuelles et
pérennes, ainsi que des espèces annuelles
pourvues de rosettes, ont été favorisées, ce qui
a contribué à augmenter légèrement la
diversité spécifique.
2) Les mécanismes impliqués dans ces
changements ont été étudiés au cours d’une
expérimentation de 3 ans. Les dynamiques de
population de plusieurs espèces adventices
majeures ont été comparées pour une
succession de cultures annuelles et des
cultures fourragères pérennes avec différents
modes de gestion. De manière générale, les
densités de plantes adventices, leurs biomasses
et le nombre d’espèces ont montré des
tendances à la baisse dans les cultures
pérennes mais des hausses parfois très fortes
dans les cultures annuelles. Parmi les facteurs
de gestion des cultures pérennes, la saison de
semis de la culture (automne vs. printemps) a
souvent eu des impacts plus forts que l’espèce
cultivée (luzerne vs. dactyle) ou la fréquence
xii
Diese Wissenslücke soll durch die vorliegende
Arbeit verkleinert werden. Dazu wurden die
Einflüsse mehrjähriger Futterkulturen auf (1) die
Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaften,
(2) die Populationsdynamiken einzelner Arten,
(3) die Biomasse individueller Pflanzen, und (4)
die Samenprädation häufiger Unkrautarten
untersucht.
1) Die im Rahmen eines dreijährigen
gemeinschaftlichen Forschungsprojekts
‘ECOGER’ realisierten Vegetationsaufnahmen
auf 632 Feldern in Westfrankreich zeigten, dass
die Art-Zusammensetzung der
Vegetationsgemeinschaften zwischen
ausdauernden Futterkulturen basierend auf
Luzerne (Medicago sativa) und sechs einjährigen
Kulturen (Winterweizen, Raps, Erbsen,
Sonnenblumen, Mais und Sorghum) stärker
variierten als der gut bekannte Unterschied
zwischen im Herbst und im Frühling gesäten
einjährigen Kulturen. Der Vergleich von
Weizenfeldern, die entweder auf mehrjährige
Luzerne oder auf verschiedene einjährige
Kulturen folgten, zeigte, dass die oben
beschriebenen Unterschiede der
Begleitvegetation auch Langzeiteffekte haben
können. Ein Vergleich von 420 Feldern vor,
während, und nach mehrjährigen Futterkulturen
(basierend auf einem statistischen ‚Raum-Zeit-
Ersatz’) lässt vermuten, dass die
Zusammensetzung der Unkrautgemeinschaften
im Laufe solcher Fruchtfolgen zirkulär variiert.
Eine Analyse der Indikator-Arten und
funktioneller Gruppen zeigte, dass die
ausdauernden Futterkulturen besonders die
aufrechten und kletternden Unkräuter der
einjährigen zweikeimblättrigen Arten
zurückdrängten. Unter diesen Arten befanden
sich viele, die in einjährigen Kulturen oft
problematisch sind, wie z.B. das Klebkraut
(Galium aparine). Auf der anderen Seite konnten
zwei- und mehrjährige Arten, sowie einjährige
Arten mit Rosetten, profitieren. Dadurch wurde
die Artenvielfalt insgesamt leicht erhöht.
2) Die diesen Veränderungen zugrunde liegenden
Mechanismen wurden in einem drei Jahre
dauernden Feldversuch näher untersucht. Dabei
wurden die Populationsdynamiken häufiger
Ackerunkräuter in einjährigen und ausdauernden
Kulturen mit jeweils unterschiedlichen
Bearbeitungsoptionen verglichen. Die Dichte der
Unkrautpflanzen, die oberirdische Biomasse und
die Anzahl der Arten zeigten abnehmende
Tendenzen in allen Bearbeitungsoptionen der
mehrjährigen Kulturen, und teils stark
ansteigende Tendenzen in den einjährigen
Kulturen. Der Vergleich der
Bearbeitungsoptionen zeigte, dass der
Aussaatzeitpunkt der mehrjährigen Kulturen
(Herbst/Frühling) meist einen größeren Einfluss
hatte als die Kulturart (Luzerne /Knaulgrass) oder