Régimes de pâturage et hétérogénéité de la structure et du fonctionnement de la végétation prairiale (Marais Poitevin)

Spatial heterogeneity of the vegetation is one of the major feature in understanding ecosystems functions. This work deals with the role of grazing by livestock on creating vegetation heterogeneity and the mechanisms leading to plant mosaics. Consequences on some functional edaphic parameters are also studied. The “common grasslands” in the Marais Poitevin (France) are the biological model of this study; mixed grazing (by bovids and equids) traditionally occurred since the 10th century on these commons, where three plant communities co-occurred on a topographical gradient of inundation and salinity. Selective grazing by the two herbivore species, cows and horses, was found at two levels : (1) at the level of the three communities by preferential selection of some, preferences whether or not the same; (2) at the community level. Selective grazing leads to patchy vegetation, especially of different grazing lawns and taller vegetation patches. Tall patches with horse and mixed grazing are' horse latrine areas'. Number, composition and surface area of patches was found to be controlled of herbivore species (cows, horses or both mixed) and stocking rate. Horse and mixed grazing create the most heterogeneous grasslands. Each vegetation patch is defined by its structure (canopy height, bare soil cover), floristic composition and plant diversity. With horses alone, the less diversified patches are the latrine areas, dominated by the perennials Elymus repens or Agrostis stolonifera depend on the community. With mixed grazing, dominance of these two species is limited by heifers that grazed on horse latrine areas, thus the two herbivores show compensatory effects. On the grazing lawns, the two herbivores show additive effects. At the level of enclosure, the most heterogeneous grazing treatments lead to the highest plant diversity. Herbivores created also a functional heterogeneity, studied here for some parameters : aboveground plant biomass, thickness of the soil organic layer, soil organic content, soil organic and mineral nitrogen content and electrical conductivity. The soil of the community situated on intermediate slopes, where a sub-halophytic community is developed, shows the most important heterogeneity of soil parameters : different grazing intensity leads to large differences in soil mineral nitrogen contents and electrical conductivity. The formation of the plant mosaics in sub-halophytic community depends on the respective effects of the different components of grazing (defoliation, trampling, bare soil creation) experimentally tested. Vegetation response shows different floristic compositions which are similar to those observed in grazed conditions. Some of the sub-halophytic vegetation patches were temporary excluded of grazing and showed contrasted dynamics of reversibility. Maintenance of plant diversity associated to the persistence of these patches seems to be grandly dependant of the permanence of grazing.L'hétérogénéité à différentes échelles constitue actuellement une problématique majeure pour la compréhension du fonctionnement des écosystèmes. Ce travail s'intéresse au caractère hétérogène du pâturage et aux mécanismes responsables de la formation de mosaïques végétales ainsi qu'aux conséquences sur les patrons d'hétérogénéité de certains paramètres fonctionnels du sol. Les prairies communales du Marais Poitevin représentent le modèle biologique de cette étude. Le pâturage collectif et mixte (bovin et équin) est pratiqué de façon traditionnelle depuis le Xième siècle sur ce milieu, où trois communautés végétales coexistent le long d'un gradient d'inondation et de salinité. Le pâturage sélectif par les herbivores, bovins et équins, intervient à deux échelles : (1) à l'échelle des trois communautés par l'utilisation préférentielle de certaines d'entre elles, les préférences étant ou non communes aux deux herbivores ; (2) à l'échelle intra-communauté par une utilisation différentielle de la végétation au sein de chaque communauté. Ce pâturage sélectif conduit à la formation de patchs de végétation, notamment des zones de gazons et des zones d'herbe haute. Ces dernières, dans le cas du pâturage équin ou mixte, correspondent aux zones de dépôt de fèces des chevaux (ou zones de latrines). Le nombre, la nature et la surface des patchs est dépendante du régime de pâturage en terme d'espèces d'herbivores (bovins, équins ou mixte) et de chargement en bovins. Ce sont les régimes de pâturage équin et mixte qui créent le plus d'hétérogénéité. Chaque patch de végétation est caractérisé par une structure (hauteur, couvert de sol nu), une composition floristique et une diversité particulière. Avec la présence d'équins seuls, les patchs les moins diversifiés sont les zones de dépôts de fèces, dominées par les pérennes Elymus repens ou Agrostis stolonifera selon la communauté. En pâturage mixte, le développement de ces deux espèces est limité par les bovins qui pâturent les zones de latrines, les deux espères d'herbivores présentant alors des effets compensatoires. Sur les zones de gazons, les deux herbivores ont des effets additifs. A l'échelle des parcelles, ce sont les régimes de pâturage les plus créateurs d'hétérogénéité qui conduisent à la diversité la plus élevée. Aux mosaïques végétales créées par les herbivores, correspond une hétérogénéité fonctionnelle analysée pour plusieurs paramètres : biomasse aérienne, épaisseur du mat racinaire, matière organique du sol, stocks d'azote organique et minéral du sol. C'est le sol de pentes intermédiaires, où se développe une communauté sub-halophile, qui présente le plus de variabilité des paramètres fonctionnels : les variations d'intensité de pâturage conduisent à des différences importantes de stocks d'azote minéral et de conductivité électrique. La formation des patchs de végétation de la communauté sub-halophile est, pour partie, dépendante de l'action des différentes composantes du pâturage que sont la défoliation, le piétinement, la création de sol nu dont les effets respectifs ont été testés expérimentalement. La réponse de la végétation montre des composition floristiques variées qui sont parfois semblables à celles observées en condition de pâturage. Certains de ces patchs sub-halophiles ont été soustraits temporairement aux herbivores et présentent des dynamiques de réversibilité contrastées. Le maintien de la diversité floristique associée à la présence de ces patchs, semble grandement dépendant de la permanence du pâturage