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
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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
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• 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
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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
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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
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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
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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
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Disponibilité des informations pour tous par DONESOL
Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés
dans les essais
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• 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
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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
Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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
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Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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
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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
Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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
Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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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…)
Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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• 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 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais
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Axe 3 : Instrumentation des unités expérimentales
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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
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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)
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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
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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
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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
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