Evaluation of annual crops performance in Mediterranean agroforestry under different water regimes : case of olive-based agroforestry systems in Morocco - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2020

Evaluation of annual crops performance in Mediterranean agroforestry under different water regimes : case of olive-based agroforestry systems in Morocco

Évaluation des performances des cultures annuelles en agroforesterie Méditerranéenne sous différents régimes hydriques : cas des systèmes agroforestiers à base d'oliviers au Maroc

Fida Temani
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1250734
  • IdRef : 250366754

Résumé

Facing climate change, agroforestry is a promising way to make agrosystems more resilient. Agroforestry has many agronomic and environmental advantages, like enhancing land productivity and improving harvest quality. Similarly to intercropping, positive interactions among crops are key to the success of agroforestry systems. However, interspecific interactions between crops are highly dependent on several factors such as local resource availability. Predicting the outcome of interactions and the performance of agroforestry systems is therefore challenging under climate change. In natural habitats, the Stress-Gradient Hypothesis (SGH) suggests that positive interactions (e.g., facilitation) become more important than negative interactions (e.g., competition) between species with increasing environmental stress (e.g. drought). Although appealing, such a hypothesis has not yet been tested nor adapted for agrosystems. In Morocco, olive-based agroforestry systems are widespread and exist in a wide range of climatic conditions. They provide an excellent case study to test the relevance of the SGH for the development of agroforestry systems in the South Mediterranean. In this work, I proposed a methodological framework divided into three complementary parts, combining field survey, experimentation and modelling. Firstly, I conducted in situ field surveys (42 plots) in northern Morocco to evaluate the impact of olive trees on cereal crops along an aridity gradient. This evaluation was carried out at the plot scale, taking into account the diversity of farming practices. Secondly, I conducted an experimental evaluation of positive vs. negative effects of olive trees on crop growth and yield in a commercial farm in northern Morocco. I manipulated water availability to simulate contrasting water regimes and compared cereal to legume crops under trees. I also evaluated the performance of the whole system, including olive production. Thirdly, I aimed to use the water-balance model BISWAT (Bispecific Intercrop System Water Stress dynamic model) to analyze water flows in wheat-olive agro system. The main results revealed that agroforestry reduced annual crop yields by more than 50 % compared to sole crop whatever the water regime. The results challenged the traditional predictions of the SGH, and revealed that seasonality of water availability drives tree-crop interactions. Tree-crop interactions were strongly negative during winter/spring (crop growth) when water availability was high. In contrast, positive interactions became more significant during spring/summer (grain filling) when drought occurred, especially under the driest conditions. These work present examples of how changing water supply may impact the performance of olive agroforestry in a drier future and confirmed their promising potential in the South Mediterranean.
Face au changement climatique, l'agroforesterie est une approche promotrice permettant de rendre les agrosystèmes plus résistants. L'agroforesterie présente de nombreux avantages agronomiques et environnementaux, comme l'amélioration de la productivité des terres et de la qualité des récoltes. Cependant, la réussite des systèmes agroforestiers dépend de leur capacité d'établir des interactions positives entre les cultures associées. Toutefois, les interactions interspécifiques entre les cultures dépendent fortement de plusieurs facteurs tels que la disponibilité des ressources. Prévoir le résultat des interactions et la performance des systèmes agroforestiers est donc un défi dans le contexte du changement climatique. Couramment testée dans les systèmes naturels, l'hypothèse du gradient de stress (SGH) suggère que les interactions positives (la facilitation) entre les espèces deviennent plus importantes que les interactions négatives (la compétition) avec un stress environnemental croissant (par exemple, la sécheresse). Bien encourageante, une telle hypothèse n'a pas encore été testée ni adaptée aux agrosystèmes. Au Maroc, les systèmes agroforestiers à base d'olivier sont très répandus et existent dans une large gamme climatique. Ces systèmes forment un excellent cas d'étude pour tester la pertinence de SGH pour le développement des systèmes agroforestiers dans le sud de la Méditerranée. Le cadre méthodologique de ce travail est réparti en trois volets complémentaires, combinant enquête sur le terrain, expérimentation et modélisation. Tout d'abord, des enquêtes de terrain ont été menées (42 parcelles) dans le nord du Maroc pour évaluer l'impact des oliviers sur une céréale tout le long d'un gradient d'aridité. Cette évaluation a été réalisée à l'échelle de la parcelle, en tenant compte de la diversité des pratiques agricoles. Ensuite, une évaluation expérimentale des effets positifs et négatifs des oliviers sur la croissance et le rendement d'une céréale et une légumineuse au nord du Maroc. L'eau a été manipulée afin de simuler des régimes hydriques contrastés. La productivité globale de système a été aussi évaluée en prenant en compte le rendement olive. Finalement, le modèle de bilan hydrique BISWAT (Bispecific Intercrop System Water Stress dynamic model) a été utilisé afin de pouvoir évaluer la dynamique hydrique de système oliviers-blé à travers la description de différents processus (par exemple Transpiration). Les principaux résultats ont révélé que l'agroforesterie réduisait les rendements des cultures annuelles de plus de 50 % par rapport à la culture seule, quel que soit le régime hydrique. Les résultats ont remis en question la validité et les prédictions émises de SGH qui ont révélé que la saisonnalité de la disponibilité de l'eau détermine les interactions entre les arbres et les cultures. Les interactions entre les arbres et les cultures étaient fortement négatives pendant l'hiver/le printemps (croissance des cultures) lorsque la disponibilité de l'eau était élevée. En revanche, les interactions positives sont devenues plus importantes au cours du printemps/été (remplissage des grains) pendant la période sèche, en particulier dans les conditions les plus sèches. Ces travaux présentent des exemples de comment le changement d'eau peut impacter les performances en agroforesterie pour un avenir plus sec de la région Méditerranéenne.
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Dates et versions

tel-04083390 , version 1 (27-04-2023)

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  • HAL Id : tel-04083390 , version 1

Citer

Fida Temani. Evaluation of annual crops performance in Mediterranean agroforestry under different water regimes : case of olive-based agroforestry systems in Morocco. Agricultural sciences. Montpellier SupAgro; Institut Agronomique et Vétérénaire hassan II (IAV-Hassan II), 2020. English. ⟨NNT : 2020NSAM0032⟩. ⟨tel-04083390⟩
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