Agronomie - Plantes cultivées et systemes de cultures

1

Agronomie : plantes cultives et systmes de culture

AGROPOLISAgropolis International associe les institutions de recherche et denseignement suprieur de Montpellier et du Languedoc-Roussillon, en partenariat avec les collectivits territoriales, avec des socits et entreprises rgionales, et en liaison avec des institutions internationales. Agropolis International constitue un espace international ouvert tous les acteurs du dveloppement conomique et social dans les domaines lis lagriculture, lalimentation, la biodiversit, lenvironnement et aux socits rurales.

INTERNATIONALagriculture alimentation biodiversit environnementAgropolis International est un campus ddi aux sciences vertes . Il reprsente un potentiel de comptences scientifiques et techniques exceptionnel : plus de 2 200 cadres scientifiques rpartis dans plus de 100 units de recherche Montpellier et en Languedoc-Roussillon, dont 300 scientifiques travaillant dans 60 pays. La communaut scientifique Agropolis International est structure en grands domaines thmatiques correspondant aux grands enjeux scientifiques, technologiques et conomiques du dveloppement : Agronomie et filires de productions agricoles mditerranennes et tropicales ; Biotechnologie et technologie agroalimentaire ; Biodiversit, ressources naturelles et cosystmes ; Eau, environnement et dveloppement durable ; Socits et dveloppement durable ; Gnomique et biologie intgrative vgtale et animale ; Alimentation et sant ; Qualit et scurit alimentaire. Lieu de capitalisation et de valorisation des savoirs, espace de formation et de transfert technologique, plateforme daccueil et dchanges internationaux, la communaut scientifique Agropolis International dveloppe des actions dexpertise collective et contribue fournir des lments scientifiques et techniques qui permettentAgronomie : plantes cultives et systmes de culture

dlaborer et de mettre place des politiques de dveloppement.

2

Comptences de recherche de Montpellier et du LanguedocRoussillon dans le domaine de lagronomieLes crises alimentaires des annes 20062008 et les meutes de la faim qui les ont accompagnes ont remis sur le devant de la scne mdiatique et politique le rle primordial de lagriculture, et, par voie de consquence, du rle essentiel que les sciences agronomiques sont et seront appeles jouer dans les annes qui viennent. Les agronomes sont en effet confronts un dfi majeur : inventer et promouvoir des agricultures capables dassurer un volume de production suffisant pour nourrir une humanit forte demain de 9 milliards dindividus, tout en assurant une qualit des produits mme de garantir le bien-tre et la sant de tous, et, paralllement, de minimiser lempreinte environnementale des activits agricoles. Cette recherche sur les plantes cultives et les systmes de culture est au cur de la communaut scientifique dAgropolis International, dont elle constitue un des domaines dexcellence. Les agronomes dAgropolis sattachent dvelopper des solutions durables adaptes des contextes biophysiques et socio-conomiques varis: agricultures des pays temprs, mditerranens ou tropicaux, grandes exploitations mcanises ou petit paysannat, productions alimentaires locales ou cultures industrielles et dexportation... Les thmatiques couvertes dans ce dossier concernent 13 units de recherche pluridisciplinaires, regroupant plus de 300 chercheurs et enseignants chercheurs, encadrant prs dune centaine de doctorants. Les complmentarits entre les comptences mises en jeu au sein de ces diffrentes quipes permettent de faire face la diversit et la complexit des enjeux et des contextes agricoles.

AgronomiePlantes cultives et systmes de culture

Avant-propos : enjeux, approches et complmentarits de lagronomie aujourdhui Assurer une production alliant quantit et qualit Minimiser limpact des cultures sur les cycles biogochimiques Rguler les populations de bioagresseurs et optimiser lusage des produits phytosanitaires Prserver les ressources en eau

Page 4

Page 6

Page 18

Page 28

Page 38

Concevoir et diffuser des innovations

Page 48

Thmatiques couvertes par les quipes de recherche Insertion dans des rseaux internationaux

Page 56

Page 58

Les formations Agropolis International Liste des acronymes et des abrviations

Page 60

Page 66

Photos de couverture (recto) : S. Simon, N. Villemejeanne, E. Malzieux, IRD Photos de couverture (verso) : P. Grand Cirad, A. Verwilghen, Cirad La Runion, P. Andrieux, M. Lesueur Jannoyer Les informations contenues dans ce dossier sont valides au 30/05/2010

Avant-propos

Enjeux, approches et complmentarits de lagronomie aujourdhui


agronomie est un champ scientifique qui tire son originalit des lments suivants : un ancrage fort dans le domaine des sciences biophysiques, par lanalyse, lexprimentation et la modlisation du fonctionnement des systmes sol-plante-bioagresseurs que sont les champs cultivs, considrs sous langle de systmes complexes. un ancrage plus rcent mais aujourdhui trs marqu, notamment en France, dans ltude des pratiques des agriculteurs prises comme objets soumis des dterminismes socio-conomiques que lon cherche clairer par les dimensions biophysiques et techniques des systmes de culture. une recherche rsolument ancre dans lingnierie des systmes de culture et qui fonde ses questionnements scientifiques davantage sur la rsolution de problmes que sur un processus ou une thorie. cette approche est dcline sur une large gamme dobjets allant de la plante au territoire en passant par le champ cultiv et les systmes de culture dune exploitation agricole. Le croisement de ces quatre dimensions de lagronomie moderne est illustr dans ce document

L

travers des exemples tirs des projets de recherche des units de recherche qui se positionnent pour tout ou partie dans ce champ scientifique. Les exemples balayent une large gamme de plantes (annuelles, prennes), cultives dans des contextes tropicaux ou mditerranens, faible ou forte intensit dintrants (main duvre, engrais, pesticides, nergie) et plus ou moins mcaniss, afin de montrer le caractre gnrique de cette agronomie, des outils et mthodes quelle mobilise. Pour marquer le caractre finalis de cette recherche, le document est organis en cinq chapitres qui reprennent chacun un enjeu majeur pour lagriculture du 21me sicle : assurer une production alliant quantit et qualit pour rpondre aux besoins alimentaires et non alimentaires dune population croissante avec des systmes de culture plus efficients dans lutilisation des ressources non renouvelables (eau, nergie, phosphore) ; minimiser limpact des cultures sur les cycles biogochimiques afin de rduire les missions de gaz et de soluts vers lenvironnement, de contribuer au recyclage des effluents et de prserver les ressources en sols et leur qualit ;

rguler les populations de bioagresseurs et optimiser lusage des produits phytosanitaire en concevant des systmes de culture permettant, par le recours aux processus cologiques, de maintenir un niveau de sant des plantes compatible avec des objectifs conomiques et environnementaux de plus en plus ambitieux ; prserver les ressources en eau en dveloppant une agriculture plus efficiente par rapport cette ressource qui ira en se rarfiant dans la plupart des rgions mditerranennes et tropicales, et mettant moins de polluants vers les nappes et rivires ; concevoir et diffuser des innovations permettant datteindre la combinaison de ces diffrentes fonctions attendues par les acteurs dun territoire considr dans sa diversit et face aux changements globaux. Jacques Wery (UMR System)

4

De gauche droite, et de bas en haut : F. Normand / C. Dupraz / A. Verwilghen P. Hinsinger / A. Verwilghen / A. Chabanne T. Brvault / P. Jagoret / P. Jouve M. Lesueur Jannoyer / P. Andrieux / B. Rapidel Inra / P. Grand / A. Mrot

PRODUCTION - QUANTIT ET QUALIT

CYCLES BIOGOCHIMIQUES

BIOAGRESSEURS - PRODUITS PHYTOSANITAIRES

RESSOURCES EN EAU

INNOVATIONS

Agronomie : plantes cultives et systmes de culture 5

A. Verwilghen Cirad

Rcolte des fruits du palmier huile. Oranges Valencia-late, Maroc.


Assurer une production alliant quantit et qualit

6

ien quayant largement contribu lamlioration spectaculaire de la productivit dans les pays industrialiss, le modle dagriculture intensive, fond sur lutilisation massive de pesticides, dengrais chimiques, deau et dnergie fossile, est aujourdhui remis en cause. lissue de plusieurs dcennies de mise en uvre, les consquences sur lenvironnement, la sant humaine et la biodiversit, stigmatisent les carences de ce mode de production en matire de durabilit.

H. Vannire

B

lagroforesterie par exemple, influencent et activent des processus-cls tels que lactivit biologique des sols, la fourniture dhabitats pour les insectes bnfiques, ou encore la rgulation du climat local et des flux hydriques. Cest cette voie quexplore le collectif des agronomes dAgropolis International afin de rduire lusage des pesticides, des engrais et du travail du sol, sans ngliger pour autant le fait que les systmes cultivs sont conus et grs pour exporter, ce qui les distingue fondamentalement des systmes naturels. Tout en investissant fortement la question de la rduction des impacts environnementaux, lagronomie laborde systmatiquement dans la recherche dun compromis avec les aspects quantitatif et qualitatif de la production, qui fondent le plus souvent la durabilit conomique. Dans ce contexte, la production est tudie comme le rsultat du pilotage dun systme biophysique complexe - celui de la parcelle cultive au sein duquel populations vgtales, pathognes et ravageurs, interagissent et partagent une ressource (eau, lumire, habitat, etc.). Elle est galement considre et cest l lenjeu des recherches vis--vis de nouveaux modes de production - comme un objet dchange commercial soumis des normes et des critres de qualit requis par la filire et les marchs. Pascal Clouvel (UPR SCA) & Jacques Wery (UMR System)Agronomie : plantes cultives et systmes de culture 7

Dans les pays du Sud, pourtant longtemps sensibiliss aux techniques de lagriculture intensive, les rendements restent faibles et laccroissement de la production est gnralement all de pair avec celui des surfaces cultives au dtriment des cosystmes forestiers ou des aires pastorales. Face la demande dune population mondiale en perptuelle croissance, la recherche agronomique des rgions chaudes, comme des rgions tempres, est mise contribution pour proposer dautres faons de produire . Dans les cosystmes naturels, la biodiversit exerce de nombreuses fonctions qui ont t progressivement perdues durant les dernires dcennies, en lien avec une simplification drastique des paysages dans les pays industrialiss, et une altration de la productivit primaire des milieux dans les pays du Sud. Dans un cas comme dans lautre, on ne fera pas lconomie dune remobilisation de la biodiversit fonctionnelle dans les systmes cultivs. Les plantes de couverture, ou


Les quipesUPR SCA Systmes de cultures annuelles (Cirad) 60 scientiques Directeur : Florent Maraux, [email protected] www.cirad.fr/nos-recherches/unites-derecherche/systemes-de-culture-annuelsPrsentation page 10

Productions horticoles : promotion de la qualit et du respect de lenvironnementLunit de recherche (UR) Plantes et Systmes de culture Horticoles (PSH, Inra) travaille sur les productions horticoles, principalement les fruits et lgumes consomms en frais (pche, pomme, tomate, etc.). Ses objectifs finaliss sont de contribuer la mise au point de scnarios techniques et paysagers permettant de promouvoir la qualit des produits rcolts et le respect de lenvironnement. La ralisation de ces objectifs sappuie sur des tudes au niveau de la plante, de ses fruits et de populations de bioagresseurs, destines mieux comprendre et modliser leurs rponses lenvironnement et les relations trophiques plantes, bioagresseurs et leurs ennemis naturels . Des recherches sont aussi ralises lchelle des systmes de culture pour comprendre et modliser le fonctionnement des plantes sous linfluence des interventions techniques et en interaction avec lenvironnement physique et biotique. Les recherches sont structures autour de trois quipes : Architecture et Gestion des Ressources : lobjectif est dtudier et modliser les couplages entre les fonctions dacquisition et dutilisation des ressources nutritives (eau, carbone, azote) et le dveloppement architectur de la plante entire. Ces travaux dcophysiologie sappuient sur des mesures de flux et lanalyse des processus de mise en place des organes au sein dun rseau de sources et de puits en interactions

UPR SCV Systmes de semis direct sous couverture vgtale (Cirad) 13 scientiques Directeur : Francis Forest, [email protected] www.cirad.fr/ur/couverts_permanentsPrsentation page 12

qui dfinissent larchitecture arienne et racinaire. La modlisation de la croissance, de la nutrition azote petit pas de temps et des transports coupls de leau et des ressources N et C au sein de larchitecture, sont des points forts de lquipe. Ltude des interactions entre ces processus et lenvironnement biotique des cultures (contraintes des bioagresseurs) constitue un nouvel axe de recherche. cophysiologie de la Qualit des Fruits : lobjectif est de dcrire et de modliser les processus participant llaboration de la qualit des fruits charnus sous le contrle du gnome et de la plante, en relation avec lenvironnement physique et les interventions techniques. Une plateforme de modlisation fruit virtuel permet de coupler diffrents modles dintgration quantitative des fonctions physiologiques intervenant au cours du dveloppement et de la croissance des fruits (division et multiplication cellulaire, croissance, composition en sucres, acides et en composs antioxydants, etc.). cologie de la Production Intgre : le premier objectif est de comprendre la chane de causalit qui relie les pratiques culturales et les caractres du paysage agricole, au fonctionnement des systmes horticoles dfinis par leur composants (plantes, sol, bioagresseurs, ennemis naturels) puis aux performances de ces systmes : production, sant des plantes, impacts environnementaux et sur certaines populations participant la biodiversit fonctionnelle en vergers. Le second objectif est de concevoir sur ces bases des scnarios techniques et paysagers adapts la production intgre.

UR PSH Plantes et Systmes de culture Horticoles (Inra) 28 scientiques Directeur : Michel Gnard, [email protected] www.avignon.inra.fr/pshPrsentation page 8

UMR LEPSE Laboratoire dcophysiologie des Plantes sous Stress Environnementaux (Inra, Montpellier SupAgro) 11 scientiques Directeur : Thierry Simonneau, [email protected] www1.montpellier.inra.fr/ibip/lepsePrsentation page 40


UMR Innovation Innovation et dveloppement dans lagriculture et lagroalimentaire (Cirad, Inra, Montpellier SupAgro) 51 scientiques Directeur : Hubert Devautour, [email protected] www.montpellier.inra.fr/umr-innovationPrsentation page 50

UMR SYSTEM Fonctionnement et conduite des systmes de culture tropicaux et mditerranens (Cirad, Inra, Montpellier SupAgro) 21 scientiques Directeur : Jacques Wery, [email protected] http://umr-system.cirad.frPrsentation page 52

8

... suite page 10

F. Normand

Manguier de la varit Cogshall en pleine production.

Production et qualit du fruit chez le manguierLe manguier est la cinquime production fruitire mondiale. Comme dautres espces fruitires tropicales, sa culture pose des problmes relatifs au rendement et la qualit : alternance de floraison et de production dune anne sur lautre, qualit et maturit des fruits variables, contrle des maladies et ravageurs. Le manque de connaissances sur le manguier est un frein la bonne matrise de sa culture. La dmarche adopte consiste identifier les facteurs qui affectent les processus-cls du cycle biologique du manguier et reprer ceux sur lesquels lagriculteur peut agir en vue dune production rgulire et de qualit, selon des pratiques respectant lenvironnement. Face la complexit des processus abords et aux nombreuses interactions, la modlisation est un outil de choix pour synthtiser les connaissances. Ces travaux ont montr quil existe chez le manguier des relations troites et rciproques, quantitatives et temporelles, entre la croissance vgtative et les processus de floraison/ fructification. Un modle de dveloppement du manguier est en cours de construction, bas sur la phnologie de larbre et sur les facteurs endognes et exognes (temprature) qui laffectent. Par ailleurs, il a t montr que la croissance et llaboration de la qualit du fruit dpendent de son environnement lumineux et de la disponibilit en carbone et en eau. Un modle dlaboration du calibre et de la qualit de la mangue est actuellement oprationnel. Ces rsultats amnent proposer des oprations techniques innovantes qui sont testes en parcelles de production. Le couplage des deux modles prcdents permettra terme la construction dun modle dlaboration du rendement et de la qualit des fruits lchelle de larbre puis du verger. La prise en compte de la phnologie, et donc des stades sensibles aux bioagresseurs, ouvrira la voie aux couplages avec des modles de bioagresseurs pour la mise au point de techniques non chimiques de protection du verger. Contacts : Frdric Normand, [email protected] & Mathieu Lchaudel, [email protected]

Agronomie : plantes cultives et systmes de culture 9


Mthodes de diagnostic pour lamlioration de la productivit des prennes tropicalesDans la zone tropicale humide, lexpansion des cultures du palmier huile, de lhva, du cafier et du cacaoyer pour satisfaire une demande mondiale croissante, soulve des questions environnementales. Il est donc primordial damliorer la productivit des plantations en place en visant des rendements levs et durables en adoptant des pratiques faible impact environnemental. Les chercheurs de lUPR Performance des Systmes de Culture des Plantes Prennes laborent des outils daide la dcision permettant dtablir un diagnostic des parcelles puis damliorer leur conduite technique. Ainsi, le Diagnostic foliaire est loutil qui permet le pilotage fin de la fertilisation en palmeraie partir danalyses de feuilles. Le Diagnostic sol permet le calcul de la fumure dans les cafires et les cacaoyres partir danalyses de sol. Le Diagnostic latex est utilis pour conduire la saigne des hvas partir danalyses du latex. Une fois construits, ces outils sont tests, adapts des situations locales et amliors progressivement. Le Diagnostic foliaire est ainsi utilis depuis quelques dcennies dans plusieurs centaines de milliers dhectares de palmeraies industrielles dans le monde pour apporter la juste quantit dengrais. Il volue actuellement pour tre coupl un second outil, le Diagnostic rachis . Il a t adapt au Cameroun pour amliorer le conseil technique aux petits planteurs de palmier huile. Le Diagnostic sol vient de permettre la ralisation dune carte de conseil de fertilisation des cacaoyres du Ghana partir dune carte des sols. Le Diagnostic latex , qui permet dexploiter le plus durablement possible les plantations dhva, est appliqu en Asie (Indonsie, Malaisie, Thalande,Vietnam, Chine, Inde), en Afrique (Cte dIvoire, Ghana, Nigeria, Cameroun) et en Amrique latine (Brsil, Guatemala). Cet outil volue actuellement pour permettre aussi de choisir les clones les mieux adapts aux situations co-climatiques marginales. B. Dubos

Contacts : ric Gohet, [email protected], Didier Snoeck, [email protected] & Sylvain Rafflegeau, [email protected]

Grands palmiers en fin de cycle (12 m et plus) : utilisation de perches ncessitant une main duvre qualifie (quateur).

Les quipesUPR HortSys Fonctionnement Agrocologique et Performances des Systmes de Culture Horticoles (Cirad) 30 scientiques Directeur : ric Malzieux, [email protected] www.cirad.fr/ur/hortsysPrsentation page 32

Les modles, utiles pour articuler des connaissances issues de disciplines diffrentes et pour des tapes de conception in silico, sont des lments essentiels de notre dmarche. Les travaux sappuient sur des plateformes exprimentales et techniques (laboratoires danalyse biochimique et de biologie molculaire, chambres de culture, insectarium, serres, tunnels et vergers exprimentaux au sein de lunit exprimentale du Domaine St Paul Avignon ou de Recherche Intgre de Gotheron). PSH a dvelopp un automate Totomatix pour piloter une chelle horaire la nutrition minrale des plantes en milieu contrl. Une zone atelier constitue dun territoire de 70 km dans la Basse Valle de la Durance sert de support de nombreuses recherches in situ, notamment lanalyse des pratiques des producteurs et des dynamiques spatiotemporelles de populations de bioagresseurs, en lien avec leurs ennemis naturels et les composantes paysagres. Enfin, lactivit de modlisation est un point central dans lunit.

Des collaborations importantes sont dveloppes avec des quipes de recherche franaises et internationales. De nombreux travaux sont raliss en partenariat avec des instituts techniques et de dveloppement agricole.

Cultures annuelles : produire autrement au SudLes travaux de lunit propre de recherche (UPR) Systmes de cultures annuelles (SCA, Cirad) sadressent aux agricultures familiales du Sud, caractrises par une croissance dmographique leve et un accs limit au foncier, une forte dpendance vis--vis dune pluviosit de plus en plus irrgulire, des sols fragiles susceptibles lrosion et des conditions socioconomiques difficiles et instables, avec, en particulier, un accs limit aux marchs et au crdit. Son objectif est de concevoir des systmes de cultures permettant de protger et valoriser durablement les ressources naturelles des


UPR Performance des systmes de culture des plantes prennes (Cirad) 21 scientiques Directeur : ric Gohet, [email protected] www.cirad.fr/ur/systemes_de_perennesPrsentation page 22

UPR Systmes de culture base de bananiers, plantains et ananas (Cirad) 18 scientiques Directeur : Franois Cte, [email protected] www.cirad.fr/ur/systemes_bananes_ ananasPrsentation page 34

10

agricultures du Sud, accrotre leur productivit et limiter les impacts environnementaux de lactivit agricole. Outre le bientre des populations rurales concernes, les rcentes meutes de la faim ont montr le rle dterminant des productions locales pour lalimentation des populations urbaines, en constante augmentation. Vis--vis de ces populations, le dfi de lintensification cologique est de produire plus et de faon rgulire grce un recours accru aux services des cosystmes. Pour les chercheurs de lunit, produire autrement suppose dobserver diffremment les processus mis en uvre dans la production. Cette nouvelle faon doprer contraint en particulier considrer le systme sol-plante-atmosphre comme un systme biologique ouvert du fait dune utilisation limite,

voir nulle, des pesticides, engrais chimiques et de lirrigation. Elle contraint galement considrer le champ cultiv comme un systme social ouvert vis--vis du fonctionnement de lexploitation agricole et des filires de production. LUPR SCA est organise en cinq quipes : Lquipe CARABE (CAractrisation et gestion intgre des Risques dorigine Biotique pour les cosystmes cultivs) tudie leffet des pratiques et des systmes de culture en tant que facteur de variation de la disponibilit spatio-temporelle des ressources (trophiques, habitat), sur le contrle et la rgulation des bioagresseurs. Lquipe QUALITE sintresse la caractrisation, et aux processus dlaboration de la qualit des produits agricoles (bruts et transforms). Elle sintresse aussi la gestion de cette qualit par les

pratiques des acteurs au niveau de la parcelle, du paysage ou de la filire. Lquipe ADEMES (Aide la Dcision Multi-chelle et Spatialisation) complte cette approche sur les aspects spatialisation et organisation des bassins dapprovisionnement. Ces activits concernent la production de fibres (coton) et de sucre (canne sucre) avec une volont douverture vers les filires nergtiques (canne sucre et jatropha). Lquipe CESCA (Conception et valuation des Systmes de Culture Annuels) a pour vocation de concevoir et valuer des systmes de culture annuels rpondant au triple point de vue de durabilit cologique, de viabilit conomique et dquit sociale. Dans ce cadre, laspect biophysique des pratiques (agriculture de conservation, rgulation des bioagresseurs, intgration agriculture-levage, etc.) est tudi en interaction avec les sciences sociales et humaines.

Modlisation du fonctionnement dun agrosystme tropical : le cas du bananierInnover en matire de systmes de culture (SdC) ncessite de modifier le fonctionnement global de lagrosystme. Une approche systmique des relations entre la plante, les bioagresseurs et le milieu est alors ncessaire pour comprendre et dcrire le fonctionnement de ces nouveaux systmes, plus complexes que ceux fonds sur lusage massif dintrants. Cette reprsentation systmique du fonctionnement de lagrosystme, paramtrable en fonction de la valeur des variables tudies, constitue un modle : ce vritable outil daide la conception des SdC permet galement dobtenir une reprsentation de leur fonctionnement. Le modle SIMBA simule le fonctionnement et les performances des bananeraies et permet lvaluation multicritres de SdC, virtuels ou rels. Il J. est paramtrable suivant diffrentes variables M. R i sede (donnes climatiques et pdologiques, niveaux initiaux des populations de nmatodes parasites) et permet de simuler la croissance des bananiers et leur rendement, les dynamiques de dveloppement des bioagresseurs, le niveau deau et dazote dans le sol, ainsi que la croissance et leffet des plantes de couverture et des adventices. Il value en outre les risques environnementaux des systmes simuls. Il prend en compte lvolution de la structure du peuplement de bananiers au cours des cycles de culture. Lintgration dans le modle de la composante parasitaire, en interaction avec la croissance et la structure du peuplement, ltat du sol et lemploi de nmaticides, est un lment majeur dans la simulation de la performance agri-environnementale des bananeraies simules. Il permet dtudier certains mcanismes cologiques et de proposer et doptimiser de nouveaux moyens de lutte (rotations culturales, systmes base de plantes de couverture). Lorganisation spatiale inter- et intraparcellaire ainsi que la spatialisation des moyens de protection sont des lments-cls pour le contrle des bioagresseurs. Du fait de sa dispersion modre, le charanon du bananier est un bon exemple pour tudier leffet de lorganisation spatiale des SdC sur son pidmiologie. Le modle COSMOS simule le dplacement de linsecte, sa reproduction et sa mortalit, en interaction avec le bananier, les rsidus de culture, les plantes de couverture et des piges phromones. Il permet doptimiser le pigeage et propose des agencements paysagers qui limitent le dveloppement des populations de charanons. Ces nouveaux outils devraient permettre de prdire les performances en termes de production et les proprits mergentes des diffrentes communauts de la bananeraie, comme leur stabilit ou leur rsilience. Contact : Philippe Tixier, [email protected] Association bananier/Neonotonia Wightii (lgumineuse).

11



Un Fruit Virtuel pour mieux comprendre la qualitRadiation Temperature Fruit fresh mass Proportion of esh Flesh dry matter content C ow amounts of sugars Relative humidity Stem water potential

esh dry mass stone dry mass C reserves

O2 CO2 ATP

4 sugar contents CO2 emission

H2O loss Microcracking areas citric acid content Temperature C2H4 emission Matter of information ux Outputs Inputs Mutant

La qualit des fruits rsulte de nombreux processus physiologiques qui interagissent fortement, qui sont contrls par de nombreux gnes et dont lintensit varie avec lenvironnement et les pratiques culturales. Sa matrise passe par la comprhension des contrles gntiques, environnementaux et culturaux de lintensit des processus et leurs interactions ; ce qui est particulirement difficile. Lapproche exprimentale classique ne permet pas davoir une image suffisamment intgre du fonctionnement du fruit. Un Fruit Virtuel , regroupant sept modles dcrivant les principaux aspects du fonctionnement du fruit, a donc t construit. Il est capable de simuler la croissance du fruit et lvolution des teneurs en matire sche et en ses principaux sucres et acides, ainsi que le niveau de maturit du fruit. Lutilisation du Fruit Virtuel a montr que lapplication dun stress hydrique aprs une priode de bonne irrigation, diminuait fortement la croissance, alors que les fruits de plantes stresses en continu ont une croissance continue ; ce qui suggre que les fruits peuvent sadapter aux situations de stress. Le Fruit Virtuel a galement permis de montrer quun changement gntique d une mutation perturbant le transport de sucres vers le fruit, touchait une part importante de son fonctionnement. Le Fruit Virtuel a t coupl avec des modles gntiques. Ce couplage ouvre une voie intressante pour la slection assiste par modle et la recherche didotypes qui rpondent aux attentes des consommateurs en termes de qualit des produits. Le Fruit Virtuel pourrait galement tre particulirement utile pour aider interprter les rsultats obtenus en suivant des approches de gnomique fonctionnelle. Contact : Michel Gnard, [email protected]

Reprsentation schmatique des liens entre sous-modles du Fruit Virtuel En gras : sous-modle et en normal : les variables

Wild-type

Simulation de lvolution temporelle du profil physiologique du fruit dun gnotype sauvage et dun mutant pour le transport des sucres vers le fruit(les valeurs augmentent du vert au rouge).Days after bloom

Lquipe SCRiD (Systmes de Culture et Rizicultures Durable) travaille Madagascar la mise au point de systmes de culture base de riz pluvial, dans un contexte de collaboration rapproche avec la recherche agronomique nationale et luniversit dAntananarivo. Les travaux de lunit couvrent les champs de lagronomie, lentomologie, la malherbologie, la slection varitale, les biomathmatiques, lconomie et la technologie. LUPR dveloppe ses activits la Runion, en Afrique sub-saharienne (Burkina Faso, Mali, Cameroun, Bnin), au Kenya, Zimbabwe et Madagascar, au Brsil. Des collaborations et des changes de chercheurs ont lieu avec les tatsUnis et lAustralie.

associent un rseau dinteractions complexes et une forte biodiversit fonctionnelle. Complexit et biodiversit permettent lexpression de fonctions naturelles de rgulation des cycles biologiques et biogochimiques. Cest ce cheminement que les systmes de culture doivent reproduire. Il sagit donc de faire voluer les agrosystmes vers de vritables cosystmes cultivs. LUPR Systmes de semis direct sous couverture vgtale (SCV, Cirad) travaille sur la conception et la diffusion des systmes de culture en SCV qui reposent sur trois principes indissociables : labsence de tout travail du sol ; la couverture vgtale permanente du sol par des espces ddies la production de biomasse sur et dans le sol ; la constitution dune large biodiversit constitue despces vgtales multifonctionnelles et de populations macro et microbiologiques qui leur sont associes et qui se mettent en place et voluent grce des pratiques culturales adaptes et des

ressources en carbone organique diversifies et abondantes. Ces principes permettent la meilleure expression des potentiels gntiques dfinissant les niveaux de rsistance aux bioagresseurs et les niveaux de productivit. Le respect de ces principes, ltude de leur mise en uvre et leur matrise, constituent les bases dune ingnierie applique lintensification cologique que promeut lUPR. Ses comptences se dclinent selon deux axes complmentaires : Conception des systmes de culture en SCV : activit au cur mme de lUPR et applique au dveloppement agricole, elle constitue une approche en ingnierie pour lintensification cologique. Identification de thmes de recherche appliqus la comprhension des processus mis en jeu et permettant de dfinir les outils/ indicateurs de pilotage des SCV. Les dispositifs de terrain de lUPR combinent une large diversit de contextes biophysiques et socioconomiques reprsentatifs des milieux tropicaux.

Agronomie : plantes cultives et systmes de culture12

Le semis direct sur couverture vgtale permanenteLintensification cologique applique lagriculture, sattache reproduire le fonctionnement des cosystmes naturels qui

Ils sont destins rpondre aux enjeux majeurs pour le dveloppement des pays du Sud. partir de lanimation scientifique ralise par lquipe en activit au Brsil, berceau des SCV tropicaux, ces enjeux sont dclins sur lensemble du dispositif gostratgique et partenarial de lUPR : Afrique centrale (Cameroun), Afrique du Nord (Tunisie), Ocan Indien (Madagascar), Asie (Cambodge, Laos, Vietnam, Thalande, Chine), Antilles (Guadeloupe). travers son rseau de partenariat, lUPR sapplique construire des dispositifs permettant daborder des thmatiques de recherche juges prioritaires la fois pour la comprhension des processus mais

aussi pour la gestion des SCV en application directe lingnierie pour lintensification cologique. Plusieurs thmes de recherche prioritaires sont concerns : SCV et dynamique de matire organique du sol ; SCV et activit biologique des sols ; SCV et gestion des bioagresseurs, adventices, ravageurs et maladies, illustrs par trois exemples : le Striga, les vers blancs terricoles (ATP Optimisation des mcanismes cologiques de gestion des bioagresseurs pour une amlioration durable de la productivit des agrosystmes ) et la pyriculariose du riz (Gestion agronomique de la rsistance du riz la pyriculariose, Agence Nationale de la Recherche) ;

SCV et amlioration varitale : cas de la cration varitale de riz (SEBOTA). Des collaborations importantes sont dveloppes avec des institutions franaises (Agence Franaise de Dveloppement, Fonds Franais pour lEnvironnement Mondial, ministre des Affaires trangres et europennes) et ltranger (Madagascar, Laos, Cameroun, Chine, Brsil, Vietnam, Cambodge, Thalande) comme le Groupement Semis Direct de Madagascar, luniversit de Kasetsart (Thalande), etc.

Lintensification cologique des systmes agroforestiers base de cacaoyer ou de cafierLes systmes agroforestiers o cacaoyers et cafiers ctoient de nombreuses espces ligneuses, forestires ou fruitires, sont des systmes complexes haute valeur environnementale et socioconomique. conomes en intrants chimiques, ils sont durables et fournissent aux agriculteurs, outre du cacao et du caf, une multitude de fruits autoconsomms ou vendus, du bois duvre et des produits mdicinaux. Ils participent galement la conservation de la biodiversit et au stockage du carbone. Il existe nanmoins un potentiel important damlioration des performances des diffrentes composantes de ces systmes o les interactions entre les multiples espces associes sont complexes. Les recherches menes par le Cirad et ses partenaires, notamment en Amrique latine et en Afrique, visent dvelopper des modles dassociations fonctionnelles qui prennent en compte les attentes des agriculteurs et les contraintes du milieu. Ceci implique en particulier de dcrire les systmes agroforestiers base de cacaoyer ou de cafier, danalyser leur fonctionnement co-physiologique, dvaluer leurs performances agro-cologiques et socioconomiques, mais aussi de caractriser les pratiques culturales adoptes par les agriculteurs. Ces recherches permettent aujourdhui de disposer dlments de comprhension de la dynamique de ces systmes qui connaissent au cours du temps des volutions diffrentes en fonction des conditions pdoclimatiques locales, des situations et des stratgies des agriculteurs. Les dterminants agro-cologiques et socioconomiques de la durabilit de ces systmes agroforestiers et lvolution de leurs performances dans le temps sont mieux connus. Le dveloppement doutils daide la dcision et de prdiction, bass sur le fonctionnement co-physiologique des espces en prsence, permet par ailleurs de quantifier diffrents processus complexes (cycle des nutriments, interception de la lumire, distribution des ressources). Il est alors possible de rpondre aux attentes des agriculteurs en leur proposant les pratiques culturales les plus appropries pour intensifier, sans toutefois remettre en question leur forte valeur environnementale, les systmes agroforestiers base de cacaoyer ou de cafier. Contacts : Didier Snoeck, [email protected] Patrick Jagoret, [email protected] Nathalie Lamanda, [email protected] & Dominique Nicolas, [email protected]

P. Jagoret

Cacaoyre agroforestire du Centre Cameroun

13



Le systme racinaire : mieux le connatre in situ pour optimiser le fonctionnement des culturesLe systme racinaire assure de multiples fonctions parmi lesquelles lapprovisionnement de la plante en eau et en lments nutritifs, le maintien de la structure du sol et de son statut organique, ou encore la rduction des risques drosion. La rhizosphre constitue par ailleurs une niche cologique particulire o lactivit biologique du sol est intense. Ces fonctionnalits sont particulirement importantes en conditions tropicales de sols pauvres et fragiles. La mthode conventionnelle de mesure par extraction de tranches de sol sous culture permet daccder au front racinaire et la biomasse racinaire. Outre sa lourdeur, cette mthode ne permet pas daccder la distribution spatiale des racines dans le sol. La mthode mise au point repose sur lobservation de la cartographie des intersections racinaires sur un profil de sol (RID). Cette observation permet dtudier la distribution des racines dans le sol mais pas daccder la longueur des racines par unit de volume de sol (RLD), or cette variable est utilise pour analyser et modliser lalimentation hydrique des cultures. Afin destimer le RLD partir du RID, des modles semi-empiriques valids ont t dvelopps sur le mas, le riz pluvial, le sorgho et la canne sucre. Un logiciel spcifique a galement t mis au point afin de grer les nombreuses donnes spatialises requises par la mthode. La mthode permet de comprendre pourquoi des pratiques culturales - comme le travail du sol, la fertilisation ou encore lirrigation - ont des effets variables dans le temps et dans lespace. Ces mthodes dtudes de plein champ et leurs rsultats doivent aider la conception et lvaluation de systmes de culture durables en milieux secs, ou pauvres en lments nutritifs ou en carbone. Des tudes sont en cours, visant relier les biomasses et les longueurs des racines, afin destimer les biomasses et leur rpartition partir de la mthode de cartographie des intersections racinaires. Contact : Jean Louis Chopart, [email protected]

-0,5 -1

-2 Profondeur (m)

-3

-4

laboration doutils danalyse du fonctionnement des couverts viticolesG. Louarn UMR LEPSE

couverts viticoles. Un modle (TOPVINE) a t mis au point qui permet de prvoir, de faon dynamique, la mise en place de leur surface foliaire et sa rponse au dficit hydrique pour diffrents cpages. Cette surface foliaire est dans un deuxime temps distribue grce une description probabiliste de lespace prospect par chaque rameau et du positionnement des feuilles au sein de ce volume. Ainsi dcrit, le couvert est vu comme lassemblage de rameaux reprsents sous la forme de nuages de feuilles . Le couvert vgtal est le lieu des changes de masse et dnergie entre la plante et latmosphre. Il sagit dun milieu complexe marqu par une forte htrognit microclimatique. Chez la vigne, de nombreux travaux ont montr que la structure du couvert affectait le rendement au travers de ses effets sur linterception de la lumire, la photosynthse et la transpiration. Elle agit galement sur la maturation du raisin et sur la qualit des vendanges en modulant lclairement et la temprature des fruits. Adapter cette structure pour rpondre, dans un environnement donn, diffrents objectifs de production viticole (vin rouge de garde, vin bas degr dalcool, mot destin la production de jus de fruit) constitue aujourdhui un enjeu agronomique majeur. Les travaux sappuient sur des mthodes de reprsentation tridimensionnelle des structures vgtales pour laborer des outils danalyse adapts ltude du fonctionnement des Ces outils ont t tests et compars aux indicateurs de fonctionnement du couvert utiliss actuellement par les professionnels de la filire (par exemple la surface foliaire claire) sur une gamme de combinaisons cpage x mode de conduite reprsentative des vignobles de Ctes du Rhne. Les rsultats de ces premires simulations mettent en vidence une forte interaction entre larchitecture du cpage et le mode de conduite sur les termes du bilan radiatif, et qui ntait pas perceptible avec les indicateurs utiliss jusqu prsent. Contact : ric Lebon, [email protected] gauche - Reconstruction de la structure du couvert dune parcelle de vigne avec le modle TOPVINE (cpage Grenache, conduite en espalier). droite - Maquette 3D de la structure du couvert.

14


Les SCV, un outil dingnierie pour lintensification cologiqueLintensification cologique suppose que la recherche apporte des solutions pertinentes aux deux enjeux majeurs que sont la ncessit de produire plus alors que les surfaces agricoles diminuent, et de produire mieux afin de protger lenvironnement. Lintensification des processus naturels par les semis directs sous couverture vgtale (SCV) permet la restauration de la fertilit chimique, physique et biologique du sol, ainsi que la meilleure expression des potentiels gntiques dfinissant les niveaux de rsistance aux bioagresseurs et les niveaux de productivit. Ltude de ces processus et leur matrise constituent les bases dune ingnierie applique lintensification cologique. Il sagit de mettre en uvre lensemble des mthodologies de diagnostic, de mise au point, dvaluation et de pilotage de SCV en rponse aux grandes questions de dveloppement des pays du Sud. Par la mise en uvre des principes de semis direct, de couverture vgtale permanente et de rintroduction de la biodiversit fonctionnelle, lUPR SCV, grce son rseau diversifi de partenariat, travaille sur : la rhabilitation des sols tropicaux dgrads ; lintensification cologique des agricultures vivrires et commerciales pluviales, des rizicultures inondes mauvais contrle de leau et des systmes base de cultures prennes ; la mise au point doutils biologiques favorables aux fonctions systmiques haute valeur environnementale comme la dtoxification des sols, la lutte contre les bioagresseurs, la squestration du carbone et la construction de SCV rpondant au cahier des charges de lagriculture biologique. Il sagit de nouveaux cosystmes cultivs qui ont une valeur pour lhomme et la biosphre. Lingnierie repose sur une dmarche systmique exprimentale, qui nourrit la recherche thmatique et qui, en retour, intgre les avances de la recherche thmatique. Cette dmarche privilgie la modlisation biologique qui reconstitue in situ et in vivo lensemble des interactions et des interfaces ncessaires lintensification des processus naturels afin de mieux les comprendre, les matriser et les piloter. Contact : Andr Chabanne, [email protected] Riz sur rsidus de Stylosanthes guianensis (Province de Xieng Khouang, Laos).

15


F. Tivet Cirad


Produire beaucoup plus avec lagroforesterie en zone tempreProduire autant sur 100 ha quavec une exploitation classique de 140 ha ? Cest possible, avec lagroforesterie, qui consiste mlanger arbres et cultures dans les parcelles agricoles. Les expriences en cours, compltes par des simulations sur ordinateur, confirment que les systmes agroforestiers temprs peuvent tre trs productifs. Des parcelles mlanges peuplierscrales produisent 40% de plus que la mme surface o les arbres et les cultures sont spars. La complmentarit des besoins des arbres et des cultures est une des cls de ce succs : des arbres feuilles caduques tardifs, comme le noyer, associs des cultures dhiver prcoces, comme le bl, forment le couple idal. Lumire, eau, azote, sont mieux valoriss par le mlange que par les cultures pures. Mais dautres mcanismes plus subtils expliquent ce rsultat. La plasticit des systmes racinaires des arbres, qui sadaptent la comptition de la culture en tant plus profonds, amliore leur rsistance au stress hydrique estival. La protection climatique des cultures par les arbres peut limiter les stress thermiques de plus en plus frquents dans le contexte du rchauffement Une nouvelle parcelle agroforestire climatique. Dautres interactions entre arbres et cultures font intervenir de noyers et de crales. la biodiversit rintroduite dans la parcelle avec les arbres. Ainsi, les fleurs sauvages sur la ligne des arbres attirent des auxiliaires qui luttent contre les pucerons des crales. Plusieurs milliers dhectares agroforestiers sont dsormais plants chaque anne en France et dans une dizaine de pays europens. Chaque anne, chaque hectare agroforestier stocke environ deux tonnes de carbone de plus quune parcelle agricole, et une part significative de ce stockage, due la mortalit annuelle des racines fines des arbres, est un stockage de longue dure. Les systmes agroforestiers sont un exemple type dintensification cologique qui ne pnalise pas la productivit tout en procurant des services environnementaux au bnfice de tous.Pour en savoir plus : www.agroforesterie.fr & http://umr-system.cirad.fr/programmes_finalises/systemes_sylvo_arables C. Dupraz

Contact : Christian Dupraz, [email protected]

Mutations des relations entre producteurs et agro-industriels pour amliorer la qualit de la canne sucreLes filires agro-industrielles reprsentent une source de revenu significative pour les producteurs des pays dvelopps comme en dveloppement. Producteurs et units de transformation agroindustrielles interagissent au sein de bassins dapprovisionnement pour grer les flux physiques de matire premire agricole, les flux dinformation et les outils dincitation mis en place pour rguler et rmunrer les livraisons en quantit et qualit. Leurs relations dpendent des caractristiques physiques et biologiques de la matire premire, du degr datomisation des fournisseurs et des modes de partage de la valeur entre les acteurs impliqus dans la chane dapprovisionnement. Le Cirad a mis en place deux interventions en Afrique du Sud et La Runion pour aider industriels et producteurs de canne sucre explorer de nouvelles formes de relations permettant daugmenter la valeur totale produite lchelle dun bassin dapprovisionnement sucrier. Cette dmarche daccompagnement se base sur la conception et lutilisation de deux outils de simulation (MAGI et PEMPA). Utiliss lchelle dun bassin dapprovisionnement, ces outils permettent de comparer diffrentes modalits de gestion des flux de canne entre les producteurs et la sucrerie, ainsi que de paiement de la canne, bases sur la qualit. Ces scnarios alimentent les discussions entre producteurs et industriels sur les dcisions prendre en matire dorganisation logistique des flux, dinvestissements dans les capacits de production, de transport et de transformation le long de la chane, et de partage de la valeur excdentaire cre par les innovations les plus prometteuses.Agronomie : plantes cultives et systmes de culture

La dmarche permet galement dexplorer de nouveaux modes dorganisation, y inclus de nouveaux systmes de paiement, adapts une volution des produits industriels (production dnergie, chimie verte). Elle est transposable dans ses principes une large gamme de filires ncessitant une phase de transformation de la matire premire agricole (lait, olagineux, vin, etc.). Contacts : Sandrine Auzoux, [email protected] Caroline Lejars, [email protected] & Pierre-Yves Le Gal, [email protected] de simulation MAGI et PEMPA tlchargeables : http://agri-logistique.cirad.fr

16

Coupe manuelle de la canne sucre en Afrique du Sud.

P.Y. Le Gal Cirad

T. Chapuset

Rcolte du latex en plantation dhva (Indonsie).P.-Y. Le Gal Cirad

17


J.P. Caliman

Inventaire des plantes vasculaires dans une plantation de palmier huile . Mas sur rsidus de Vigna umbellata (Province de Xieng Khouang, Laos).

Minimiser limpact des cultures sur les cycles biogochimiquesAgronomie : plantes cultives et systmes de culture18

Philippe Hinsinger (UMR Eco&Sols)

19


u cours des cinquante dernires annes, la production alimentaire mondiale a doubl, permettant quasiment de compenser la forte croissance de la population mondiale. Cette volution qualifie de Rvolution Verte sest faite grce des varits amliores et un recours croissant aux intrants. Un certain nombre de pays du Sud nont cependant pas connu une telle volution et les rcentes meutes de la faim soulignent lincapacit de la production agricole couvrir les besoins alimentaires de ces pays. Par ailleurs, au cours des dernires dcennies, et trs largement en lien avec cette intensification de lagriculture, lhomme a modifi les cosystmes un point jamais atteint jusque l, comme soulign par le Millenium Ecosystem Assessment. Si le bnfice en termes daugmentation de la productivit des agro-cosystmes est incontestable, nombre dautres services rendus par les cosystmes se sont trouvs fortement altrs, en particulier les cycles biogochimiques. Les apports excessifs de fertilisants raliss en agriculture intensive ont ainsi conduit des impacts ngatifs sur lenvironnement. Lazote, nutriment majeur pour les plantes, est susceptible de polluer les nappes phratiques par transfert vertical dans le sol (lixiviation) lorsque la concentration en nitrate du sol est en excs. Il peut tre galement lorigine de lmission de gaz effet de serre (protoxyde dazote). Lexcs de phosphore dans les sols peut conduire, suite son transfert latral par rosion, des phnomnes deutrophisation des eaux de surface. En outre, la satisfaction des besoins croissants de la population mondiale est en partie couverte par des changements dusage des terres, en particulier la mise en culture de forts ou prairies qui conduisent un dstockage important de carbone contenu dans la matire organique des sols, affectant ainsi le cycle du carbone et conduisant laugmentation de leffet de serre par mission de dioxyde de carbone.

A

F. Tivet Cirad

Les modles prdisent une augmentation de prs de 50% de la population mondiale dici 2050. La poursuite des volutions que notre plante a connues au cours des cinquante dernires annes nest pas durable, de sorte quune rvolution doublement verte doit dsormais tre accomplie. Lenjeu est de poursuivre laugmentation de la production agricole mondiale sensiblement au mme rythme, tout en prservant dsormais les services cosystmiques et, en particulier, en rduisant les impacts ngatifs sur les cycles biogochimiques et la biodiversit. Les recherches menes par les quipes de la rgion sinscrivent dans cet enjeu dune ncessaire intensification cologique des agro-cosystmes, en particulier dans les contextes mditerranens et tropicaux, particulirement soumis aux changements globaux (changements climatiques et changements dusage des terres). Elles concernent la recherche de gnotypes et dintrants plus efficaces, la conception ditinraires techniques et systmes de cultures innovants permettant dassurer des productions agricoles plus importantes et plus stables, pour faire face aux changements et alas climatiques. Parmi ces pratiques, lutilisation de peuplements plurispcifiques (agroforesterie, cultures associes, etc.) ou de techniques comme le semis direct sous couverture vgtale, permettent de jouer sur la complmentarit fonctionnelle des diffrentes espces vgtales. De nombreuses recherches concernent en outre la gestion de la dynamique des matires organiques, en lien avec le couvert vgtal, les communauts microbiennes et la faune du sol. Dans le contexte de lagriculture priurbaine, le recyclage de ressources en matires organiques diversifies comprenant des dchets et produits rsiduaires posent, en outre, la question des effets des micropolluants tels que les mtaux quils contiennent. Les recherches conduites visent donc lvaluation la fois des performances agronomiques et des impacts environnementaux des systmes de culture et techniques tudis.

Minimiser limpact des cultures sur les cycles biogochimiques

Les quipesUMR Eco&Sols cologie fonctionnelle & Biogochimie des Sols & Agro-cosystmes (Cirad, Inra, IRD Montpellier SupAgro) 47 scientiques Directeur : Jean-Luc Chotte, [email protected] www.montpellier.inra.fr/ecosolsPrsentation page 20

UPR Performance des systmes de culture des plantes prennes (Cirad) 21 scientiques Directeur : ric Gohet, [email protected] www.cirad.fr/ur/systemes_de_perennesPrsentation page 22

Comprendre les flux de carbone et nutriments dans les agro-cosystmes mditerranens et tropicauxLa production primaire des cosystmes terrestres est rgule par linterception du rayonnement et lacquisition de ressources dont la plupart sont fournies par les sols (eau et nutriments). Le maintien de cette fonction de production vgtale a longtemps repos, dans les cosystmes anthropiss, sur la gestion des intrants (minraux, organiques) et des proprits physiques et chimiques des sols. Cette stratgie a permis un doublement de la production alimentaire mondiale entre 1960 et 1995, mais elle sest accompagne, au cours de la mme priode, dune multiplication par prs de sept des apports dintrants fertilisants azots et par plus de trois de ceux dengrais phosphats. Compte tenu des impacts environnementaux de telles pratiques, cette stratgie ne peut constituer une rponse durable la ncessaire augmentation de la production vgtale pour faire face laccroissement dmographique des dcennies venir. Dans ce contexte daugmentation de la productivit primaire, de matrise des intrants (chimiques et organiques) et de changements globaux (climatique et dusage des terres), les objectifs scientifiques de lunit mixte de recherche cologie Fonctionnelle & Biogochimie des Sols & Agrocosystmes (UMR Eco&Sols, Cirad, Inra, IRD, Montpellier SupAgro) sont

UPR Risque environnemental li au recyclage (Cirad) 13 scientiques Directeur : Herv Saint Macary, [email protected] www.cirad.fr/ur/recyclage_risquePrsentation page 24

UMR SYSTEM Fonctionnement et conduite des systmes de culture tropicaux et mditerranens (Cirad, Inra, Montpellier SupAgro) 21 scientiques Directeur : Jacques Wery, [email protected] http://umr-system.cirad.frPrsentation page 52

de comprendre, dcrire et prvoir les dterminants de la production primaire dans les agro-cosystmes mditerranens et tropicaux, et, en particulier, les processus cologiques impliqus dans les services cosystmiques de rgulation des flux dlments dans ces agrocosystmes, notamment carbone et nutriments, azote et phosphore. Sur un plan environnemental, les recherches concernent la squestration du carbone et lmission de gaz effet de serre, dune part, et lcodynamique des contaminants biologiques (virus, protines Bt) dautre part. Les travaux raliss sinscrivent ainsi dans les initiatives internationales (Millennium Ecosystem Assessment) et nationales (Grenelle de lEnvironnement) qui concernent les liens entre services des cosystmes et le bien-tre humain. Pour atteindre ces objectifs, les travaux de lUMR Eco&Sols sattachent prciser limpact des plantes et des organismes qui vivent dans les sols (racines des plantes, vers de terre, termites, nmatodes, champignons, bactries), ainsi que des interactions entre eux et avec leur milieu, dans les cycles biogochimiques au sein des agrocosystmes. Cette dmarche cosystmique centre sur les communauts fonctionnelles et les rseaux dinteraction est au centre des approches exprimentales de laboratoire (en microcosmes et msocosmes) et de terrain dont les objectifs finaliss sont le dveloppement dune ingnierie cologique conciliant objectifs de production agronomique durable et de maintien des


UPR HortSys Fonctionnement Agrocologique et Performances des Systmes de Culture Horticoles (Cirad) 30 scientiques Directeur : ric Malzieux, [email protected] www.cirad.fr/ur/hortsysPrsentation page 32

UPR SCA Systmes de cultures annuelles (Cirad) 60 scientiques Directeur : Florent Maraux, [email protected] www.cirad.fr/nos-recherches/unites-derecherche/systemes-de-culture-annuelsPrsentation page 10

20

... suite page 22

valuation environnementale globale des produits agricoles et alimentaires : le cas des fruits et lgumesLa fonction alimentaire des socits humaines reprsente la principale composante de lensemble de leurs impacts environnementaux. La comprhension et, si possible, la quantification des relations entre modes de production et de consommation alimentaire et leurs impacts environnementaux (changement climatique, cotoxicit, eutrophisation, usage de leau) sont devenues indispensables pour permettre leur ncessaire mutation. Des outils dvaluation globale et harmonise sont ncessaires soit pour les besoins de laffichage environnemental des produits consomms en France prvu par la Loi Grenelle 2 (produits locaux ou imports), soit pour laugmentation de la performance cologique (impact par unit C produite) des systmes de production au Sud. irad organiques en agriculture, cultures irrigues telles que le riz, productions animales et horticoles, font aujourdhui lobjet de projets ACV ambitieux visant des dveloppements mthodologiques propres ce nouveau champ dapplication. Dans ce cadre, lunit Hortsys sintresse, aux impacts environnementaux lis la ralisation de la fonction nutritionnelle des fruits et lgumes, cruciale pour lquilibre alimentaire des populations au Nord comme au Sud. Un dispositif de recherche est en cours de mise au point, dune part, sur les produits marachers (cas dtude tomate) et, dautre part, sur les produits arboricoles (agrumes et mangue), avec des ambitions mthodologiques lies notamment la prise en compte de la qualit nutritionnelle des produits dans la dfinition de lunit fonctionnelle, lestimation fiable des missions directes au champ, lvaluation de lempreinte eau et de la toxicit, et lincertitude des rsultats. Contacts : Claudine Basset-Mens, [email protected] Thierry Tran, [email protected] Ccile Bessou, [email protected] Anthony Benoist, [email protected] Tom Wassenaar, [email protected] Sylvain Perret, [email protected] & Jonathan Vayssires, [email protected]

La Runion

La mthodologie Analyse de Cycle de Vie (ACV), normalise ISO (14040-14044, 2006), est un cadre conceptuel puissant pour lvaluation environnementale globale des diffrentes fonctions ncessaires lhomme, notamment fonde sur les notions de fonction (et dunit fonctionnelle), de cycle de vie dune fonction (cf. figure ci-dessous) et dvaluation multicritres. Cependant, sa mise en uvre pour les systmes de produits agricoles et alimentaires en contexte tropical est trs rcente et reprsente de nombreux dfis mthodologiques et scientifiques. Le dpartement PERSYST du Cirad a dcid de sinvestir dans ce nouveau dfi et les filires biomasse-nergie, cultures prennes, agro-alimentaires, recyclage des dchets

Tomates, Ile de la Runion. Reprsentation schmatique simplifie du cycle de vie dun produit alimentaire, du berceau la tombe .

services environnementaux des agro-cosystmes. La stabilit et la rsilience de ces communauts fonctionnelles au changement climatique et au changement dusage des terres sont tudies dans des contextes pdoclimatiques contrasts, mditerranens et tropicaux, dans le cadre de collaborations avec des centres nationaux de recherche agronomique et des universits du Sud. Ces dmarches exprimentales sont fortement associes une dmarche de modlisation la

LUMR est implante en France (Montpellier) et dans plusieurs pays tropicaux en Afrique de lOuest (Sngal, Burkina Faso) et centrale (Congo), Madagascar, en Asie du Sud-est (Thalande) et en Amrique latine (Brsil, Costa Rica). Les principaux agro-cosystmes tudis

Lintroduction et la gestion de lgumineuses annuelles ou prennes dans le cadre de peuplements plurispcifiques sont abordes dans des contextes pdoclimatiques et agronomiques varies, bas niveaux dintrants notamment.

21


fois ddie la formalisation des processus biologiques et biogochimiques dterminant les interactions sols-plantes et la prdiction des flux dans les agrocosystmes.

recouvrent des systmes craliers incluant des lgumineuses, et des systmes de plantations de ligneux prennes pour la production forestire (eucalyptus et pin maritime), agroforestire (caf) ou de latex (hva).


La rhizosphre : une chelle pertinente pour valuer la phytodisponibilit des lments traces ?La place centrale des plantes au sein des agrocosystmes rend indispensable ltude du transfert sol-plante (phytodisponibilit) des lments traces (ET) en sols agricoles contamins. Certains ET comme larsenic (As) tendent saccumuler dans les plantes avec un risque accru de contamination de la chane alimentaire. Dautres ET comme le cuivre (Cu) sont principalement phytotoxiques et affectent plutt le rendement des cultures. Pour valuer ces risques, les quipes se concentrent sur ltude de la rhizosphre, cette fine couche de sol (de quelques centaines de micromtres quelques millimtres dpaisseur) au contact des racines dont les proprits physico-chimiques sont fortement influences par les activits racinaires. Si la rhizosphre peut tre tudie in situ en collectant le sol adhrent aux racines, des dispositifs exprimentaux de laboratoire comme le RHIZOtest, bass sur la sparation physique du sol et des racines, permettent une valuation plus fine de linfluence des processus rhizosphriques sur la phytodisponibilit des lments traces.

M. Bravin

Tapis racinaire Toile en polyamide ( pores 30 m) Mche capillaire Solution nutritive M. Bravin

Bl dur prlev in situ et son sol adhrent aux racines reprsentant la rhizosphre. RHIZOtest, dispositif exprimental de laboratoire permettant dvaluer linfluence des processus rhizosphriques sur la phytodisponibilit des lments traces.

Couche de sol = rhizosphre (p. 1,5-4 mm)

Dans le sud-est asiatique, la forte disponibilit de As apport par les eaux dirrigation dans les sols de rizire submergs, laisse craindre une forte phytodisponibilit de As. Dans ces conditions de sol rductrices, le riz favorise cependant la formation dune gangue doxyhydroxydes de fer la surface des racines qui tend squestrer As dans la rhizosphre et limiter sa phytodisponibilit. En Languedoc-Roussillon, les processus rhizosphriques permettent galement de comprendre lmergence dune phytotoxicit de Cu chez le bl dur dans certains sols antcdent viticole. En sols trs acides, la plante diminue la phytodisponibilit de Cu en alcalinisant fortement sa rhizosphre. linverse, en sols calcaires, les exsudats racinaires mis par la plante dans sa rhizosphre exacerbent la phytodisponibilit de Cu et favorisent ainsi sa phytotoxicit. Ces deux exemples soulignent ainsi la pertinence des tudes centres sur les processus rhizosphriques pour valuer la phytodisponibilit des ET. Contacts : Matthieu Bravin, [email protected] Emmanuel Doelsch, [email protected] & Philippe Hinsinger, [email protected]

Les quipesUPR SCV Systmes de semis direct sous couverture vgtale (Cirad) 13 scientiques Directeur : Francis Forest, [email protected] www.cirad.fr/ur/couverts_permanentsPrsentation page 12

Dveloppement de systmes de production base de cultures prennes tropicalesLUPR Performance des systmes de culture des plantes prennes (Cirad) se positionne sur le champ de lagronomie des cultures prennes tropicales : palmier huile, hva, cacaoyer, cafier et cocotier. Elle aborde les systmes techniques de la production agricole diffrentes chelles : systme de culture, systme de production, exploitation agricole, plantation industrielle, site agro-industriel, bassin dapprovisionnement dune unit de transformation, agro-cosystme, etc. Les dfis du millnaire imposent un accroissement durable des revenus et des productions agricoles, ceci


UPR Systmes de culture base de bananiers, plantains et ananas (Cirad) 18 scientiques Directeur : Franois Cte, [email protected] www.cirad.fr/ur/systemes_bananes_ ananasPrsentation page 34

dans un contexte de plus en plus contraint de surfaces agricoles, de population croissante et de changement climatique. Lambition de lunit consiste donc rpondre cette ncessit, tout en considrant limpact environnemental et social des systmes prconiss, pour les petites plantations familiales comme pour les agro-industries. En rponse ces enjeux, lunit travaille laccroissement durable de la productivit des systmes de production base de plantes prennes tropicales. Pour ce faire, elle dveloppe un projet scientifique pluridisciplinaire et aborde simultanment les domaines de la physiologie (fonctionnement de la plante), de lcophysiologie (plante en interaction dans son environnement biophysique et climatique), de lagronomie (optimisation des pratiques culturales et valorisation

UR PSH Plantes et Systmes de culture Horticoles (Inra) 28 scientiques Directeur : Michel Gnard, [email protected] www.avignon.inra.fr/pshPrsentation page 8

22

des gains gntiques), de lcologie (valuation des impacts et services environnementaux) et de la socioconomie (modalits dadoption des systmes par les acteurs, fonctionnement des exploitations). Lobjectif global de lunit est de dvelopper des connaissances et des outils permettant in fine aux producteurs doptimiser leurs systmes de production en conjuguant les critres de durabilit : agronomiques (optimisation technico-conomique de la production) ; socio-conomiques (profitabilit conomique et acceptabilit sociale) ;

environnementaux (impacts et services cologiques). Les activits de lunit sont dveloppes en partenariat avec les secteurs public et priv, dans un but finalis. En effet, les recherches seffectuent en collaboration avec des units de recherche du Cirad, de lInra et de lIRD, des universits, des structures nationales de recherche agronomique des pays partenaires du Sud et des partenaires privs (groupements de producteurs, groupes agro-industriels). Des oprations dingnierie ou dexpertise rpondant des demandes doprateurs privs ou institutionnels

sont galement menes et gnrent des ressources propres significatives pour lunit et pour le Cirad. Ces activits dexpertise-conseil mobilisent environ sept quivalents temps plein de cadres scientifiques par an. Lunit souhaite poursuivre ses activits dans les annes venir, en focalisant son projet sur deux principaux axes de recherche : Axe 1 : performances agroconomiques des systmes techniques de production Axe 2 : performances environnementales et sociales des systmes techniques de production.

Indicateurs dimpacts environnementaux en plantation de palmier huileComprendre et mesurer les impacts environnementaux dune production agricole est indispensable loptimisation des systmes vers une production durable. Cet enjeu se rvle crucial dans le cas du palmier huile. En effet, la demande mondiale croissante dhuile de palme accentue rapidement la pression sur les ressources naturelles. Le Cirad dveloppe depuis 2004 des indicateurs agri-environnementaux destins aider les planteurs rduire leur impact environnemental en modifiant leurs pratiques. Des indicateurs de la mthode INDIGO ont t adapts pour le palmier huile. Ces indicateurs sont conus sur la base dune modlisation des missions et impacts potentiels, et valids par des donnes de terrain. Un systme de notation, dvelopp partir des connaissances scientifiques et de lexpertise de terrain, permet de classer les pratiques entre 0 (risque important pour lenvironnement, pratique changer) et 10 (situation optimale, sans risque), 7 tant dfini comme le seuil de durabilit. Ces systmes de notations, qui sont dj oprationnels pour quatre premiers indicateurs (fertilisation azote, phytosanitaire, matire organique et couverture du sol), ont t regroups pour leur calcul dans une base de donnes disposant dune interface graphique conviviale : le logiciel Ipalm . Les planteurs qui adoptent Ipalm peuvent dj tablir un diagnostic environnemental de leur plantation, puis raisonner lamlioration de leurs pratiques grce des simulations. Les travaux de recherche se poursuivent en amont sur le fonctionnement des agro-cosystmes pour alimenter le dveloppement de nouveaux indicateurs et leur validation dans des conditions varies (climats, sols, pratiques agricoles, etc.). Lquipe se focalise notamment sur la production dindicateurs de limpact des pratiques sur la biodiversit dune part, et sur la qualit des eaux dautre part, en largissant son approche de lvaluation environnementale Exemple de rsultats de lindicateur Iphy-palm (indicateur phytosanitaire de la mthode Ipalm). Paysage et usages du sol.Cr

e itiqu

Recommendation : Practice already globally sustainable

Mineral soil - Iphy-palm

Du

e rabl

Cr

e itiqu

Recommendation : Practice globally NOT sustainable

Peat soil - Iphy-palm

Du

e rabl

Cr

e itiquDu

Recommendations : - Practice induces an extremely high contamination risk on surface water - Avoid spraying close to drains

e rabl

Peat soil - Rsur

lchelle du paysage. plus long terme, lintgration dindicateurs dimpacts socio-conomiques est envisage pour rpondre aux enjeux multiples de la durabilit. Contacts : Jean-Pierre Caliman, [email protected] Aude Verwilghen, [email protected] & Ccile Bessou, [email protected]

A. Verwilghen

23 23

Agronomi plantes cultives systme Agronomi plan e cultive Agronomi plantes cul ive Agronomie plantes cultive et systme d culture Agronomie : plantes cultives et systmes de culture gr om gr om la la u v ul v systmes y tme m m culture culture u tur ur u


Les semis directs sur couverture vgtale permanente (SCV) et la squestration du carboneLes sols contiennent plus de carbone que la vgtation terrestre et latmosphre combines. Ils reprsentent en tant que tel un rservoir de carbone critique fortement dpendant du mode dusage des terres. Les pratiques agricoles ont contribu lappauvrissement du stock de carbone organique. lchelle de la parcelle, la diminution des stocks de carbone est attribue trois processus : 1) loxydation due la perte de cohsion des sols exposant le carbone aux variations de temprature et dhumidit, 2) les transferts tels que le lessivage et la translocation de carbone organique dissous ou de carbone organique particulaire et 3) lrosion hydrique et olienne. Laugmentation du carbone organique du sol est alors primordiale pour une gestion agronomique durable. Des SCV forts inputs carbons annuels permettent de rcuprer des terres agricoles dgrades, de restaurer la fertilit des sols et de favoriser la diversit au sens large (productions, macrofaune et microflore des sols). Sous les conditions tropicales humides, la rgnration de la matire organique et des proprits physiques et biologiques peut tre aussi rapide et importante que les pertes occasionnes par le travail intensif continu du sol. Il faut entre 10 et 15 t/ha/an dentres de rsidus de matire sche dans le systme, en fonction du niveau de fumure minrale, pour maintenir un quilibre stable en carbone. Les meilleurs SCV produisent entre 15 et 28 t/ha/an de biomasse sche permettant une rgnration de la matire organique, une amlioration des attributs physiques (agrgation, infiltration), chimiques (capacit dchange cationique,

A. Chabanne Cirad

Restauration des sols dgrads par les plantes de couverture (Province du Yunnan, Chine). recyclage des lments nutritifs, pouvoir tampon) et biologiques (diversit de la macrofaune et des populations microbiennes). Ces systmes, construits sur des productions leves de biomasse annuelles et une diversit fonctionnelle en croissance active (y compris en saison sche), montrent des capacits de squestration de carbone suprieures aux systmes conventionnel. Contacts : Lucien Sguy, [email protected] & Florent Tivet, [email protected]

Recyclage des matires organiques et dchets par les pratiques agricolesLUPR Risque environnemental li au recyclage (Cirad) a pour objectif de proposer des solutions pour recycler les matires organiques et les dchets par des pratiques agricoles risques agro-environnementaux contrls, et utilisant au mieux le pouvoir purateur du sol et de la plante. Elle aborde cette problmatique en sinvestissant dans des thmes de recherche allant de ltude des processus biophysiques de transfert et de transformation des matires organiques et des dchets la modlisation et la gestion intgre des stocks et des flux de matire de la parcelle au territoire. LUPR comprend plusieurs sites dont les deux principaux sont Montpellier et La Runion. Les autres implantations sont ralises dans le cadre de conventions : (i) Aix en Provence avec le Centre Europen de Recherche et dEnseignement des Gosciences de lEnvironnement (deux chercheurs), (ii) Rennes avec lUMR Sol, Agro et hydrosystme Spatialisation (Inra, un chercheur)

et (iii) au Vietnam Hano avec le National Institute of Animal Husbandry (un chercheur). LUPR est organise autour de deux axes scientifiques : Axe 1. Gestion des produits rsiduaires organiques hors sol et dans les territoires (du niveau de latelier celui du territoire) Axe 2. tude des interactions produits rsiduaires organiques-solscultures (du niveau molculaire celui de la parcelle) Elle sappuie en outre sur des plateformes (analytiques ou exprimentales) sur chacun des sites principaux. Le thme de recherche Modlisation et analyse de flux de matires lchelle de territoires (axe 1) vise dvelopper des modles permettant de simuler les systmes de production agricoles ayant recours au recyclage et de les valuer laune des objectifs du dveloppement durable, prenant en compte deux niveaux dorganisation : lexploitation (gestion individuelle) et les ensembles organiss dexploitations (gestion collective). Le thme de recherche Dynamiques dinteraction entre produits rsiduaires organiques,

sols et cultures (axe 2) vise tudier la dynamique des lments traces mtalliques et des nitrates en interaction avec le systme de culture et le type de sol trois chelles diffrentes : rgionale, parcelles exprimentales et laboratoire (rhizosphrique et molculaire). La Runion, lUPR collabore troitement avec les collectivits territoriales et, en premier lieu, la Rgion de La Runion. Montpellier, elle a nou des partenariats originaux avec des entreprises prives, en particulier Phalippou Frayssinet, premier fabricant dengrais organique en France. Les ressources financires proviennent principalement du secteur public, de moyens complmentaires nationaux (Agence nationale de la recherche, ministres autres que celui de lEnseignement suprieur et de la Recherche, ministre de lOutre-mer, Agence de lEnvironnement et de la Matrise de lnergie). Les ressources lies lactivit La Runion proviennent de la Communaut europenne et des collectivits territoriales. Le secteur priv et les expertises contribuent galement lquilibre financier de lUPR.

24


Modlisation intgre des pratiques et des flux de biomasse dans les systmes de production agricole Mafate est une dmarche de modlisation et danalyse de flux de matires lchelle dexploitations agricoles et de territoires, conue pour reprsenter les pratiques des agriculteurs et tester des stratgies de gestion. Elle comporte quatre tapes : (i) lacquisition de connaissances sur les pratiques, (ii) leur reprsentation conceptuelle (modles daction, typologies), (iii) la construction de modles de simulation, (iv) lutilisation de ces modles pour valuer le fonctionnement des systmes de production concerns. Plusieurs modles ont t raliss. Ils partagent tous une reprsentation et un objectif communs : la simulation de transferts de matire entre des units productives reprsentes par des stocks, connects par des flux, eux-mmes contrls par des actions : Magma a t conu pour simuler la gestion des effluents dans des exploitations dlevage de La Runion. Il a t adapt pour reprsenter le cas dexploitations familiales au Vietnam comportant levages porcins, cultures, tangs piscicoles et biodigesteurs traitant les djections. Biomas , ralis en partenariat avec lUniversit de La Runion, permet de simuler les transferts deffluents entre exploitations excdentaires et dficitaires dans des territoires. Il a t paramtr sur le territoire du Petit-Grand Tampon la Runion. Approzut a t utilis pour tudier lapprovisionnement dunits de traitement de lisiers porcins La Runion (Grand Ilet, Saint-Joseph). Comet sert valuer, aux plans logistique et environnemental, un plan dpandage collectif deffluents porcins concernant plusieurs dizaines dexploitations dlevage et de prteurs de terres dans le Sud-est de lIlle-et-Vilaine. Gamede (ralis par J.Vayssires au cours de sa thse dans lUPR Systmes dlevage), permet de simuler lensemble des flux azots dans les exploitations runionnaises bovin-lait. Les recherches se poursuivent plus particulirement sur lvaluation environnementale des systmes de production simuls et la reprsentation des activits des agriculteurs. Contacts : Franois Guerrin, [email protected], Jean-Michel Mdoc, [email protected] & Jean-Marie Paillat, [email protected] J.M. Mdoc

Vue dune exploitation bovine dans les Hauts de la Runion.

Partage des ressources en nutriments majeurs et facilitation en cultures associes crales-lgumineuses : exemple du phosphoreDans le contexte dune ncessaire intensification cologique des agro-cosystmes, la problmatique du phosphore est particulirement proccupante, compte tenu du caractre fini de la ressource en phosphates naturels, principale source dengrais phosphats. La pnurie de ces engrais sera un problme majeur chance de quelques dcennies, et il est urgent de trouver des solutions. Parmi les innovations prometteuses, lUMR Eco&Sols a initi un vaste programme de recherche sur lintrt des cultures associes, comparativement des peuplements monoP. H insi nger spcifiques, pour une meilleure valorisation des Inra ressources en nutriments du sol. De nombreux travaux antrieurs ont montr lintrt de cultures associes craleslgumineuses pour augmenter la productivit, mais aussi la qualit de la production cralire (teneur en protines) et lutilisation de lazote, en particulier de lazote atmosphrique grce une fixation symbiotique plus efficace. Cest un des facteurs qui expliquent le succs de tels systmes dans les agricultures du Sud ou en Chine qui compte 25 millions dhectares de cultures associes. Lhypothse formule est que, outre lazote, le phosphore du sol peut tre mieux valoris par une association crale-lgumineuse que par chacune des composantes cultive isolment. Les travaux de lUMR Eco&Sols ont montr que les lgumineuses (diverses espces de lgumineuses graines testes) et les crales (bl dur) utilisent diffrents pools de phosphore (organique/ inorganique) du sol. Ainsi, en jouant sur cette complmentarit fonctionnelle, les deux espces exploitent mieux les ressources du sol. Les travaux, en particulier dans le contexte de lessai de fertilisation phosphate de longue dure (40 ans en 2009) de lInra de Toulouse, ont aussi rvl des processus de facilitation entre les espces associes : la lgumineuse semble capable daugmenter la disponibilit en phosphore dans la rhizosphre du bl dur associ. Leffort de recherche consiste actuellement comprendre les processus sousjacents afin de raisonner les associations les plus performantes, en particulier dans un contexte de faible niveau de recours aux intrants tels que les engrais phosphats. Culture associe poisbl dur dans lessai de Contact : Philippe Hinsinger, fertilisation phosphate [email protected] de longue dure de lInra de Toulouse-Auzeville

25



mission doxyde nitreux en fonction des modes de gestion du couvert dans des agro-cosystmes de Madagascar Madagascar, les pratiques de semis direct sous couverture vgtale permanente (SCV) se sont dveloppes comme une alternative aux systmes conventionnels, fonds sur le labour, qui peinent rpondre aux enjeux majeurs de conservation des sols, de protection de lenvironnement et de scurit alimentaire. Les systmes de SCV associent non-labour et gestion des matires organiques (rsidus de rcolte laisss sur le sol sous forme de mulch ou plantes de couverture vive). Le stockage du carbone dans le sol et la rduction des missions de gaz effet de serre tels que le mthane et loxyde nitreux dpendent des choix faits dans les modes de gestion. De nombreux travaux, y compris ceux de lUMR Eco&Sols, ont permis de montrer le fort potentiel des systmes de SCV en termes de stockage de carbone. Concernant les missions de gaz effet de serre, comprendre les mcanismes et quantifier les changements induits par les modes de gestion pour loxyde nitreux (N2O) est de premire importance, puisque son potentiel de rchauffement global sur 100 ans est 300 fois suprieur celui du dioxyde de carbone. Pour valuer limpact du mode de gestion sur les missions de N2O, lUMR Eco&Sols sest appuye sur les sites exprimentaux mis en place sur les Hautes Terres malgaches par ses partenaires locaux, lURP SCRiD (Systmes de Culture et Rizicultures Durables, Cirad - Fofifa - Universit dAntananarivo) et lONG Tafa (TAny sy FAmpandrosoana / Terre et Dveloppement). Les travaux incluant un suivi in-situ des missions gazeuses, et des paramtres daphiques pouvant rguler les processus-cls lorigine de ces missions, ont permis de mettre en vidence la faiblesse des missions de N2O, son lien avec une rserve limite en azote minral dans ces sols ferralitiques, et surtout labsence de diffrence entre pratiques de SCV et labour traditionnel. Contacts : Lydie Chapuis-Lardy, [email protected] Jacqueline Rakotoarisoa, [email protected] & Tantely Razafimbelo, [email protected]

26


E. Blanchart

Suivi des missions de N2O et des paramtres-cls affrents dans un systme de culture SCV associant mas et soja (Matrice exprimentale SCRiD, Madagascar).

P. Hinsinger UMR Eco&Sols

Mesure des flux de CO2 mis par respiration du sol sous plantation deucalyptus au Brsil.

Y. Nouvellon UMR Eco&Sols

27


J.P. Caliman

Application de dsherbant autour dun palmier huile. Chenille dHelicoverpa armigera sur pois dangole en bordure de parcelle de tomate.

Rguler les populations de bioagresseurs et optimiser lusage des produits phytosanitairesAgronomie : plantes cultives et systmes de culture28

armi les contraintes qui psent sur lagriculture, les maladies et les ravageurs (regroups sous le terme de bioagresseurs ) rendent ncessaire le dveloppement de mthodes la fois toujours plus innovantes, respectueuses de lenvironnement et efficaces, afin de limiter les dgts et donc les pertes occasionnes. Lagriculture implique le regroupement de plantes dune mme espce sur un espace limit : le champ, la parcelle. Ce regroupement induit une plus grande vulnrabilit des plantes qui sy trouvent. En effet, la propagation dune maladie, ou mme dun ravageur, se trouve favorise par le regroupement des plantes sur un espace limit o une continuit existe entre les plantes dune mme espce. Lintensification de lagriculture, avec pour corollaire lhomognisation des champs, laugmentation des densits, lutilisation de varits fixes, voire de clones, a ainsi favoris lmergence de grandes pidmies et le dveloppement rapide de certains ravageurs. Dans un premier temps, la rponse ces contraintes sanitaires ft chimique. Le dveloppement des industries chimiques, les enjeux conomiques que reprsentaient les grandes filires agronomiques, ont en effet permis la cration et la mise sur le march de molcules efficaces pour contrler les principaux bioagresseurs des cultures. Mais ces derniers se sont adapts aux traitements chimiques, ces traitements ayant permis la survie des individus les plus rsistants et donc une slection de rsistances. Au fur et mesure de lapparition de rsistances certains produits phytosanitaires, de nouvelles molcules ont t proposes, mais de nouvelles rsistances apparaissaient, entranant une prolifration de produits phytosanitaires. Ce ft le dbut dune escalade entre apparition de nouvelles rsistances et proposition de nouvelles molcules , parfois accompagnes dune augmentation des doses et des concentrations. La consquence de cette surenchre a t une pollution des environnements et des produits consommables prsentant toujours plus de rsidus de pesticides.

P

A. Ratnadass

Christian Cilas (UPR Matrise des bioagresseurs des cultures prennes)

29


Une rflexion a donc dmarr sur la lutte intgre dont le principe est dapporter une rponse multifactorielle un problme li des bioagresseurs. Pour cela, une combinaison entre (i) mesures agronomiques, (ii) slection de matriel vgtal rsistant, ou moins sensible, (iii) lutte biologique en utilisant des auxiliaires ou agents biologiques antagonistes aux bioagresseurs, (iv) pigeage, dans le cas de certains ravageurs, et (v) lutte chimique lorsque celle-ci savre indispensable, est donc propose en fonction des espces cultives et des bioagresseurs existants. La gestion des systmes de culture et des bioagresseurs associs est ainsi devenue flexible et adapte aux diverses situations rencontres. Cependant, la lutte chimique demeure encore aujourdhui le moyen de lutte privilgi pour de nombreuses cultures, car elle est conomiquement intressante et simple mettre en uvre. Les proccupations environnementales - encore rcentes pour le grand public - nont toujours pas engendr de changements radicaux dans les pratiques de contrle des bioagresseurs. La mise en place et lextension des marchs bios et quitables , sous linfluence des consommateurs, font cependant merger de nouvelles pratiques ds lors que des alternatives la lutte chimique existent. La recherche simplique de plus en plus dans la mise au point de mthodes alternatives la lutte chimique, et lanalyse ainsi que la gestion des risques lis aux bioagresseurs sont devenues des enjeux importants pour la plupart des quipes travaillant sur les systmes de culture. La rgulation des populations de bioagresseurs est ainsi au cur des projets de recherche de plusieurs units de recherche situes sur le campus dAgropolis International.

Rguler les populations de bioagresseurs et optimiser lusage des produits phytosanitaires

Les quipesUPR HortSys Fonctionnement Agrocologique et Performances des Systmes de Culture Horticoles (Cirad) 30 scientiques Directeur : ric Malzieux, [email protected] www.cirad.fr/ur/hortsysPrsentation page 32

pidmiologie et dynamique des bioagresseursLes travaux de lUPR Matrise des bioagresseurs des cultures prennes (Cirad) sont centrs sur lpidmiologie et la dynamique des populations de bioagresseurs. Ils permettent dlaborer des modles plantes-bioagresseurs pour les principaux organismes nuisibles qui affectent les principales cultures prennes tropicales. Lpidmiologie, la dynamique des populations de bioagresseurs, la recherche de rsistances durables, la recherche de mthodes de lutte alternative la lutte chimique, constituent lessentiel des activits menes par lunit. LUPR collabore avec lUniversit de Perpignan via Domitia et lAssociation Francophone de Protection des Plantes pour tudier les pratiques agricoles du Sud (notamment les traitements chimiques) et les rsidus de pesticides au niveau des produits commercialiss et de lenvironnement. Lobjectif de lunit est, en effet, darriver une rgulation efficace des populations de bioagresseurs avec des mthodes de contrle les moins prjudiciables pour lenvironnement et la sant humaine. Il sagit don

Agronomie - Plantes cultivées et systemes de cultures

Documents

Transcript of Agronomie - Plantes cultivées et systemes de cultures