carex : caractérisation environnementale des essais conduits dans les unités expérimentales

CAREX : Caractérisation environnementale des essais conduits dans les unités EXpérimentales

Projet écrit par le réseau IGEC (EA –GAP – MIA) animé par Marie-Noël Mistou (UMR Agronomie Grignon)

Enjeu

mettre en place au sein des UE une méthodologie de caractérisation environnementale

Référencer de manière dynamique le niveau des ressources environnementales disponibles de façon à identifier et quantifier les stress biotiques et abiotiques apparus au cours du cycle cultural et ayant potentiellement impacté les performances des phénotypes ou des systèmes testés

CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

• A l’échelle du site

Disposer d’un outil de pilotage de la culture

Quantifier a posteriori l’impact des modes opératoires, des conditions locales (sol,

climat)

Juger de la représentativité de l’année expérimentale

Identifier les stress récurrents


Sorties attendues• A l’échelle du réseau

Evaluer les performances des variétés en regard des contraintes environnementales exercées

Juger de la représentativité d’un réseau expérimental

Structurer et gérer les réseaux en fonction des objectifs attendus

Evaluer le potentiel d’adaptation des variétés aux stress identifiés sur le réseau ( stabilité - performances liées à un milieu )

Partage de méthodes et échanges autour des diagnostics agronomiques au sein du réseau des UE

Renforcement de la cohérence du réseau expérimental GAP EA

Caractérisation environnementale minimale homogène disponible sur chaque site

Echelle pluriannuelle

Echelle annuelle

Co – construction du projet avec les UE

Définition de l’objectif prioritaire de CAREX

Quantification des stress hydriques et azotés rencontrés par les cultures

aux échelles parcellaire et intra-parcellaire

Volonté de caractériser l’ensemble des lieux pour valoriser le réseau expérimental



• Axe 1 : Caractérisation des sols des unités expérimentales : priorité la majorité des UEs ne dispose pas de l’information minimale nécessaire sur leurs sols pour le suivi de bilans hydriques et azotés

• Axe 2 : Adaptation de modèles de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais ajustement des programmes d’interventions culturales (règles de décision) quantification des stress subis par la culture au sein de l’essai

• Axe 3 : Instrumentationconfrontation des sorties des modèles par des mesures sur la plante et le sol correction du modèle en cours de cycle

3 axes de travail

Contraintes sur : Modèles dynamiques de bilans hydrique et azoté : faciles à paramétrer et données

d’entrées accessibles

Modèle et instruments : utilisation opérationnelle dans les conditions d’une unité expérimentale

3 axes de travail


Modèle de bilan hydrique et

azoté

Données d’entrée du

modèle

ITK

CLIMAT

PLANTE

Caractérisation du SOL

Mesures parcelles :

Plantesol

Pilotage culture

Diagnostic agronomique

a posteriori

CLIMATIK

Interventions techniques tracées

couplagecouplage

observations

Axe 1 : Caractérisation des sols

• pour estimer les propriétés hydriques et la minéralisation des sols

• Pour évaluer les hétérogénéités : inter et intra parcelle : échelles de travail


Collaboration du groupe de travail avec l’équipe de sciences du sol et INFOSOL Orléans :Définition du protocole d’intervention, des échelles de travail, des études pédologiques à mettre en oeuvre

Carte des sols, hétérogénéités intra et inter parcellaires

La résistivité choisie comme méthode de cartographie des hétérogénéités des solsInformation continue (spatial) sur le profil : définition de zones de résistivité

différentes selon : nature du sol (argile, quartz, feldspath, elts grossiers), température, Teneur en eau, porosité

Déjà utilisée sur : les ORE de Lusignan et Mons

l’UE viti de Bordeauxl’UE de Rennes le Rheu

Axe 1 : Caractérisation des sols


Après vérification de la correspondance des zones de résistivité avec les unités pédologiques, on peut extrapoler les descriptions à l’ensemble de la parcelle. La résistivité permet de diminuer le nombre de sondages de moitié en moyenne

Positionnement des sondages pédologiques (profils, textures et/ou analyses chimiques) , des capteurs

Axe 1 : Caractérisation des sols : hétérogénéité



Axe 1 : Caractérisation des sols : hétérogénéité

Mesures effectuées par les UE après formation

5 sites EA mesurés à partir de l’automne (294 ha 2011-2012)

Auzeville, Avignon, Lusignan, Epoisses, Colmar

Projet UE GAP : Montpellier, Clermont, Bordeaux Arbo, St Martin de Hynx, Ploudaniel

Projet stage ingénieur (2013) : •Elaboration des cartes de résistivité des parcelles : test d’algorithmes de lissage, de méthodes d’interpolation…

•Relation avec d’autres données géo-référencées : cartes de rendement, mesures capteurs, résultats d’analyses

•Relation avec données expertes sol existant dans les UE

•Définition des analyses pédologiques complémentaires à effectuer

Besoin encadrement en géostat, SIG, sciences du sol…

Axe 1 : Caractérisation des sols : données indispensables


Disponibilité des informations pour tous par DONESOL

Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés

dans les essais


• BilHN choisi pour son adaptation aux besoins des UE

« Économe » en données d’entrées Paramétrable par les UE Bilan hydrique et bilan azoté au sein de l’outil Modèle de culture adapté à différentes espèces cultivées Gestion de l’ensemble du parcellaire (essai /homogénéisation)

Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais



Variables climatiques (Tmoy, P , ETPp,climat moyen)

SOL

Profil hydrique journalier (état des réservoirs,

drainage, évaporation)Profil azoté journalier(3 horizons, min.(humus et

résidus), less.,

Plante

StadeCroissance racine

INN, TR_MEIV

MS , Nabs

ITK R de DSeuils d’interventions, objectifs

Sorties

Culture : Rdt, MS, %Ng, N abs, TR_M

Bilan H dyn. Sur le cycle

Bilan N dyn. Sur le cycle

Parcelle : État final profil H et N, dev cult

en place

Représentation graphiques des variables simulées


BilHN

Texture Structure RUm MinN

12 paramètres par espèce (phénologie, biomasse,Croissance rac., abs N)

Limites de l’outil

• Espèces : céréales à paille, maïs, soja, pois, sorgho, tournesol. A paramétrer sur protéagineux, colza, cultures associées• Paramétrage : mis au point sur Auzeville. À évaluer/ adapter sur les autres sites



choix stratégiques concevoir ses SdeC et ITK, et les Règles de Décisions associées (seuils d’interventions, modulation, rationnement)

pilotage conduite de culture : appliquer les RdeD définies (confrontation simulé / observé) pour irrigation et nutrition azotée

diagnostic agronomique facteurs limitants au cours du cycle : stress hydriques , azotés : intégration expertise – observations

BILHN fonctionne sous excel : simple à utiliser


Intégration expertise – observations Recalage du modèle en fonction des observations en cours de culture pour avoir une représentation cohérente du développement de la culture

ex : levée (pb lié à la phase d’installation, qualité structure, contact sol-graine….), taux de satisfaction du besoin eau / état de la végétation au champ : début cycle (pb d’obstacles racines, densité, vigueur végétation…), pleine végétation (Rum, Kr)

Sorties : Diagnostic agronomique local effectué au sein de l’UE

Suivi en continu des ressources disponibles en eau et en azote pour la culture

=> Mise en évidence et quantification des stress subis aux différents stades de développement

Appréciation de la Rum : confrontation simulations/observations sur plusieurs cycles (hétérogénéité milieu , remontées capillaires, exploration racinaire variable…)

sorties valorisable pour le Diagnostic agronomique du réseau d’essais

Analyse des résultats obtenus dans des conditions variées et décrites sur chacun des sites


En 2010

• Présentation de l’outil aux responsables d’UE par Jean Marie NOLOT• Prise en main de l’outil : 2 réunions Montpellier et Paris



En 2011• Utilisation de l’outil sur les données historiques et sur la campagne 2011

Clermont Ferrand, Le Rheu, Lusignan, Avignon, Grignon

Actions programmées • Proposer une méthode de paramétrage de l’outil tenant compte des données

disponibles et des connaissances expertes sur les unités expérimentales (Automne 2011)

• Suivi de parcelles avec l’outil BILHN en pilotage sur les UE volontaires (campagne 2011-2012 )• définition d’un plan d'expérimentation pour affiner les paramètres les plus

sensibles • Interpréter en commun des diagnostics de l’ensemble des sites permettant de

valoriser les différentes expériences (campagne 2011-2012 )• Evaluer collectivement l’apport de l’outil dans la compréhension des résultats

expérimentaux obtenus (issue campagne 2012) par rapport à la qualité prédictive de variables mesurées au champ

• Adapter l’outil à des espèces de grandes cultures (date d’entrée et de sortie de bilan, stades phénologiques correspondant à un indice foliaire maximal, croissance racinaire, indice de production de biomasse…)



• Projet d’utilisation de AZOFERT AZOFERT sera utilisé dans l’objectif d’évaluer BILH-N au niveau du paramétrage des

caractéristiques du sol et de la simulation de la minéralisation notamment pour les unités expérimentales situées dans les régions bien qualifiées par AZOFERT

• Contact pour utilisation de PILOTE (Cemagref UMR G eau) : modèle de bilan hydrique (sol 3 réservoirs ) couplé à un modèle de culture simulant LAI, production de MS et rendement

Priorité à BilHN : outil disponible bilan hydrique et azoté dynamique associé à un modèle de culture

adapté aux UEdépart de Jean Marie NOLOT



Axe 3 : Instrumentation des unités expérimentales


Confrontation des sorties des modèles par des mesures sur la plante et le sol

Correction du modèle en cours de cycle

Axe 3 : Instrumentation des unités expérimentales

Mise en place de groupes de travail sol : suivi de la teneur en eauplante : croissance et suivi de l’état azoté

Groupe SOL : 1ere réunion le 9 /9/2011 UE - ORE• sondes mobiles (pb m.o, donnée discrète)• sondes fixes avec enregistrement : enviroscan – tdr - fdr• Proposer une mesure de la teneur en eau du sol en 1 point représentatif de l’UE

Développer des collaborations avec : les unités de recherche, les ORE les plateformes instrumentées

Définir l’équipement adapté aux différentes situations définies par le groupe de travail

Développer des collaborations avec les unités de recherche concernant l’utilisation des différentes méthodes de couplage modèles-mesures


Participation significative des UE au projet et à l’élaboration des 3 axes

Phase de construction basée sur le volontariat

Auzeville, Epoisses, Rennes, Colmar, Estrées-Mons, Clermont Ferrand, Lusignan, Montpellier, Avignon, St Martin de Hinx, Versailles-Grignon, Le Moulon, Ploudaniel, Angers, Bordeaux (viti et Arbo)


EA et DGAP Caractérisation des sites Renforcer la cohérence du réseau des UE EA et GAP – harmoniser les pratiques

pilotage des cultures gestion des interventions diagnostic fin de campagne culturale


Unités expérimentales

CAREX : SORTIES ATTENDUES

Unités de recherches : attentes ? besoins ? quelle valorisation de la caractérisation environnementale ?

disponibilité en N et en eau en dynamique sur l’essai : utilisation ?

variables à mettre en œuvre ?

Attentes de CAREX vis-à-vis des UR


SOL Nature des données acquises dans les UR de proximité, positionnement géographique, facilité d’accès aux donnéesParticipation à l’étude de caractérisation ( expertise, encadrement stagiaires, CDD…)

BILHN Données historiques disponibles (essais instrumentés sur l’UE pour validation du paramétrage)

Avis sur la nature des sorties obtenuesComparaison avec sorties d’autres modèles de bilan H et /ou N

InstrumentationParticipation aux groupes de travail SOL et PLANTEObjectifs : choix des capteurs adaptés aux UEmise en place de protocole commun selon les dispositifs instrumentésValorisation des variables enregistrées pour l’évaluation des sorties de BILHN

carex : caractérisation environnementale des essais conduits dans les unités expérimentales

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