FAITS MARQUANTS 2018

Membre fondateur de

DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE

Département EA

Sommaire

20 ans du Département Environnement et Agronomie de l’Inra……………………….

Transitions agroécologiques : de la théorie à la pratique via une conception participative locale………………………………………………………………..…………

Un stockage de carbone important dans les sols en agroforesterie..……….………...

IDEAS : Initiative for Design in Agrifood Systems …………….....................................

Mélanger des cartes pour préciser les propriétés des sols ..………………...…………

Une expertise collective sur l’eutrophisation des eaux …………………….…..……….

La modélisation intégrée du fonctionnement de la baie à celui de la plante entière ...

Workshop franco-chinois du LIA ECOLAND « Innovation for Circular Economy -Recycling secondary resources » ……………………………………….……..…………

CADASTRE_NH3 : représenter la variabilité spatiale et temporelle des émissions d’ammoniac au champ ……………………………………………………………………..

Reproductibilité des expérimentations en écologie…………………………….………..

La cartographie des sols en France : Etat des lieux et perspectives……….………….

Legitimes - Construction et évaluation de scénarios territoriaux d’insertion de légumineuses dans les systèmes de culture pour répondre aux changements globaux …………………………….…………………………………………………………

QualiAgro fête ses 20 ans de suivi sur les effets d’apports répétés de composts urbains sur les agroécosystèmes ………………………………………………………….

Un cadre terminologique unifié pour étudier l’adaptation des plantes à la sécheresse……………………………………………………………………………………

Une agriculture productrice d’énergie propre : l’exemple des serres photovoltaïques

Un livre sur la gestion de la flore des champs : gestion durable de la flore adventice des cultures…………………………………………………………………………………..

Une ligne Inra Transfert à EcoSys ………………………………………………...………

Habitat Soutenable grâce aux Boisements des Cités (HSBC) …………………………

Création du Centre Technique National du Biogaz et de la Méthanisation (CTBM) …

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Département EAL’action Alea et la démarche qualité : deux approches complémentaires pour assoir le leadership de la plateforme Biochem-Env dans le domaine de la biochimie environnementale …………………………………………………………………………...

Note d’Orientation sur les Agricultures Ultra-Marines : Pour une valorisation des exploitations agricoles de petite échelle bioéconomique et agroécologique(APEBA)………………………………………………………………………………………

Rouissage au sol du chanvre industriel : Dynamique sous environnement contrôlé et modélisation ………………………………………………………………………………

Trop de cadmium dans les engrais français ? …………………………………………...

PERSYST : Premier modèle de système de culture paramétré à dires d’experts …...

25 ans d'Observatoires agro-hydrologiques à l'Inra ……………………………………..

La réduction de l'usage des herbicides n'augmente pas la perte de rendement due aux adventices si elle est compensée par des mesures préventives et curatives alternatives ……………………………………………………………………..……………

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FAITS MARQUANTS 2018

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Département EA

20 ans du Département Environnement et Agronomie de l’Inra

Résumé

Dans le cadre des 20 ans du Département Environnement et Agronomie de l’Inra, trois actionsont été mises en place au cours de l'année 2018. Elles ont mobilisé une grande partie descollectifs du département. Le mardi 18 septembre 2018, une journée interne a rassemblé près de500 agents des 44 unités du département, dont des retraités, sur douze sites interconnectés. Cetévènement fut l’occasion de favoriser rencontres et échanges. Un colloque scientifique aégalement été organisé le 22 novembre à Paris sur le thème "L'Inra et le défi des relationsagriculture et environnement", rassemblant 450 participants : des scientifiques, des étudiants etdes acteurs du monde agricole. L'ouvrage "Une agronomie du 21ème siècle" a été publié,retraçant la trajectoire depuis la création du département EA à la fin des années 1990, ladynamique scientifique qu'elle a déclenchée et les défis à venir.

Contexte et Enjeux

La réunion, en 1998, des trois départements Agronomie, Bioclimatologie et Science du sol,donne naissance au département Environnement et Agronomie. La création de ce département apermis de renouveler les thématiques de recherche, de faire émerger de nouvelles disciplines(écologie, agroécologie), d’élargir et d’articuler les échelles spatiales, jusqu’à l’échelle globale, dedévelopper des approches systémiques et de cultiver l’interdisciplinarité… Ces nouvellesorientations stratégiques ont été rendues possibles grâce à la mobilisation de toutes les unités derecherche, expérimentales et de service du département EA, ses personnels scientifiques,techniques et administratifs, qui ont revisité leurs projets et fait évoluer leurs compétences pourrépondre à ces nouveaux enjeux sans cesser d’améliorer la qualité scientifique de leurs travaux.La célébration des 20 ans du département EA a fourni l’occasion de s’interroger sur les questionsclés que se pose la recherche agronomique d’aujourd’hui et de demain. Il s’agit désormais deconcevoir des systèmes agri-alimentaires sains et durables prenant en compte lesinterconnexions entre agriculture, environnement et alimentation. Le département EA aura unrôle important à jouer pour concevoir et mettre en œuvre de nouvelles approches fondées surl’intégration des connaissances, en travaillant en étroite relation avec les autres départements del’Inra. Les actions mises en place dans le cadre des 20 ans du département ont permis de rendrehommage aux chercheurs, aux ingénieurs et aux techniciens qui le composent. Dans leslaboratoires comme dans les unités expérimentales, ces collectifs ont mis en œuvre avec succèsles orientations stratégiques du département EA au cours des vingt dernières années et ilssauront, avec le même enthousiasme, relever les nouveaux défis.

Résultats

Le 18 septembre 2018, le département Environnement et Agronomie a organisé unemanifestation originale pour célébrer avec son collectif les 20 ans de sa création: 12 sites Inraont été connectés via un système de visioconférence, un système de live streaming et unsystème de conversation instantanée (Beekast), une première à l’Inra !Environ 500 agents des 44 unités du département EA s’étaient rassemblées sur ces 12 sites :Avignon, Bordeaux, Clermont-Ferrand, Dijon, Estrées-Mons, Guadeloupe, Lusignan, Montpellier,Rennes, San Giuliano, Toulouse-Auzeville et Versailles. Olivier Alleman, journaliste, a animé lesite principal à Versailles, où se sont succédées six séquences retransmises en direct dans les

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UAR Département EAEnvironnement et Agronomie

Multi-centres pour la journée anniversaire

ContactPhilippe Hinsingerphilippe.hinsinger@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Climat, #3Perf

Plan d’action Ressources humaines et communication interne

Mots clésAgronomie, agriculture, environnement, 20 ans, anniversaire, animation collective, collectif

Département EA

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représentants de la société civile, sur le thème des formes d’agriculture.Plusieurs séquences originales ont particulièrement marqué cette journée : la réalisation dedocumentaires « Mon site en 180s » pour présenter les 16 sites du département EA, un vrai déficréatif et enthousiasmant pour les collectifs de recherche ; un temps d’échange et de partage surchaque site autour d’une exposition d’une sélection de faits marquants pour le département ; ladiffusion du film « les EA-experts » retraçant les réflexions, le vécu et les anecdotes de 10témoins du département. L’histoire du département et ses valeurs ont été mises à l’honneur lorsde cette journée conclue par Philippe Mauguin, PDG de l’Inra. Elle aura été, sans nul doute, untemps fort de la vie du département EA.

Le 22 novembre 2018 s’est tenu un colloque scientifique intitulé « L’Inra et le défi des relationsagriculture-environnement» à l’initiative du département EA, des directions scientifiquesAgriculture et Environnement et de quatre autres départements de recherche : PhysiologieAnimale et Systèmes d'Elevage (PHASE), Sciences pour l'Action et le Développement (SAD),Sciences sociales Agriculture et Alimentation Espace et Environnement (SAE2) et Santé desPlantes et Environnement (SPE), avec le soutien de l’unité Communication de l’Inra.L’objectif de ce colloque était de revenir sur l’histoire récente des relations agriculture-environnement (des externalités négatives aux externalités positives) dans un cadre national eteuropéen, et de présenter la place des travaux de l’Inra (cadres conceptuels, méthodologie,résultats) pour in fine discuter des défis qui sont à relever pour faire face aux nouveaux enjeuxauxquels l’agriculture est confrontée, au travers d’interventions de chercheurs Inra et de regardsextérieurs. Environ 450 personnes ont participé : scientifiques, acteurs du monde agricole,étudiants. Cet événement scientifique marquant a été conclu par un grand témoin, CaterinaBattelo (FAO) et par Philippe Mauguin, PDG de l’Inra.La fin d’année 2018 a été marquée par la parution de l’ouvrage « Une agronomie pour le XXIesiècle ». Dans une première partie, il met en évidence, avec le recul et la méthode de l’historien,

Photo mosaïque de la journée issue de

l'application Beekast

Autres sites. Au cours de cettejournée, la parole a été donnée à denombreux intervenants : les anciens etle nouveau chefs du département EA ;un député européen, José Bové,portant un regard "décalé" sur lesrelations agriculture-environnement enlien avec la politique agricole communeactuelle et à venir ; un grand témoinscientifique, Michel Griffon, sur lamobilisation de tous les leviers pour laconduite de la transitionagroécologique des systèmes agricoles; des scientifiques, des ingénieurs, destechniciens du département EA. Enfin,une table ronde a rassemblé deschercheurs du département et différents

Carte des sitesinterconnectés lors de la

Journée anniversaire 20 ans EA

Département EA

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la trajectoire qui a amené l’Inra à créer, en 1998, un « nouveau » département, et sa dynamiquescientifique. Puis, il présente quelques unes des thématiques scientifiques qui ont construit ledépartement et que le département a accompagnées au cours de ces vingt dernières années,avant de terminer par les nouveaux défis à relever.

Perspectives

Le département EA est un des piliers de la stratégie de l’Inra pour répondre à certains desobjectifs exposés dans son document d’orientation #Inra2025, notamment la réduction drastiquede l’utilisation des pesticides de synthèse, la neutralité carbone de l’agriculture française, le défide la transition agroécologique… Le département réfléchit aux modalités pour renouveler ce typed'évènements fédérateurs autour de valeurs communes pour assurer son propre sens, lacohésion de sa communauté de travail et la mise en œuvre de ces objectifs stratégiques àl’interface entre l'agronomie et l'environnement.

Valorisation

> https://www6.inra.fr/ea20ans> https://www.quae.com/produit/1544/9782759229383/une-agronomie-pour-le-xxie-siecle> http://revue-sesame-inra.fr/environnement-et-agronomie-avoir-20-ans-et-apres/

Référence bibliographique

> Richard, G., Stengel, P., Lemaire, G., Cellier, P.,Valceschini, E. (2018). Une agronomie pour leXXIème siècle. Paris, Editions Quae.

Colloque « L’Inra et le défi des relations

agriculture-environnement »

Département EA

Transitions agroécologiques : de la théorie à la pratique via une conception participative locale

Résumé

Afin de promouvoir une agriculture valorisant les services écosystémiques, de l’échelle del’exploitation agricole à celle du paysage, nous avons mis au point une démarche participativepermettant aux acteurs d’un territoire de concevoir : (i) une vision partagée de l’agriculturesouhaitée et (ii) le plan d’action pour y parvenir (étapes de la transition et gouvernance). Cettedémarche a été appliquée sur deux territoires du sud-ouest de la France. Le livre (paru chezSpringer), objet de ce fait marquant, regroupe certains des travaux de recherche ainsi que deséléments d’analyse sur ces travaux pluri et transdisciplinaire menés pour développer etappliquer notre démarche de co-conception. L’ouvrage est structuré en trois grandes sections : I)Cadres conceptuels pour la transition agroécologique à l’échelle du territoire ; II) Méthodologied’accompagnement pour la co-conception de la transition agroécologique et retoursd’expériences du projet TATA-BOX ; III) Perspectives et regards croisés.

Contexte et Enjeux

La conception d’une agriculture valorisant les services écosystémiques est complexe car ellenécessite de restructurer conjointement les systèmes de production agricole, les filières et lesmodes de gestion des ressources naturelles (ex. eau, matrice paysagère). L'implémentation decette « profonde écologisation » de l’agriculture suppose que les acteurs convergent etdéveloppent de nouvelles formes de coordination, par exemple pour la gestion de la matricepaysagère, les échanges de matière ou la gestion des systèmes alimentaires locaux. Pour lesparties prenantes, le défi consiste à concevoir de nouvelles organisations biotechniques etsocio-économiques de l’agriculture locale, ainsi que les étapes de transition permettant de lesmettre en œuvre (Duru et al. 2015). Le projet ANR TATA-BOX a permis de développer unedémarche participative et des méthodes et outils associés pour accompagner les partiesprenantes dans ce processus de co-conception.

Résultats

Nous avons choisi de valoriser les différents travaux de recherche menés lors du projet derecherche TATA-BOX par la rédaction d’un ouvrage collectif multidisciplinaire (50 contributeurs,de 15 unités de recherche et 15 institutions) chez Springer (250 pages). Il est structuré en troisparties.

La première partie traite des concepts clés, des défis et des enjeux liés à la transitionagroécologique de l’agriculture: i) la caractérisation socio-économique des différents modèlesd’agriculture; ii) les enjeux des autonomies et des souverainetés; iii) la transition agroécologiqueappliquée à un système alimentaire territorialisé; iv) la gestion des incertitudes dans la transitionagroécologique ; v) la gouvernance de la transition agroécologique ; et vi) le rôle des acteursdans la transition agroécologique.

La deuxième partie traite de questions méthodologiques. Le premier chapitre décrit laméthodologie transdisciplinaire développée et les principaux résultats de son application. Ledeuxième chapitre est une évaluation des impacts sociaux de la méthodologie participative deconception de la transition agroécologique développée au cours du projet. Le troisième chapitrepropose une approche réflexive sur les caractéristiques d’un projet de recherche cherchant àsoutenir les parties prenantes dans la conception de la transition agroécologique.

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UMR AGIRAgroécologie, Innovation, Territoires

UMR LAELaboratoire Agronomie et Environnement

Centres Occitanie-Toulouse & Grand Est-Nancy

ContactsJacques-Eric Bergezjacques-eric.bergez@inra.frElise Audoinelise.audouin@inra.frOlivier Thérondolivier.therond@inra.fr

Priorités du document d’orientation#3Perf-1, #3Perf-2, #3Perf-4

Mots clésTransition agroécologique, sciences participatives, action locale, ingénierie territoriale, système de production agricole, filières, gestion des ressources naturelles

Départements EA et SAD

Département EA

La troisième section ouvre le champ étudié lors du projet TATA-BOX. Le premier chapitre est uneprévision sur l’utilisation potentielle des technologies de l’information et de la communication(TIC) pour une transition agroécologique. Dans le deuxième chapitre, nous avons demandé àtrois autres groupes de recherche d’analyser et de discuter des résultats du projet TATA-BOX.

Perspectives

L’édition de ce livre à destination de scientifiques du monde entier complète les valorisationsdestinées aux acteurs locaux et aux acteurs du développement agricole et territorial (ex. guideméthodologique : site internet). Le projet ANR TATA-BOX arrive à son terme mais sesproductions ont inspiré d’autres projets, menés par d’autres acteurs de la R & D, qui ont souhaitéremobiliser la démarche : projet AFB sur l'accompagnement de la transition agroécologique dansles Réserves de biosphère (C. Hervé & C. Cibien), projet AFB Ecophyto-2 TRAEVITI-Coll (CHerbin).

Références bibliographiques

> Duru, M, Therond, O, Fares, M, 2015. Designing agroecological transition: a review. Agronomyfor Sustainable Development 35:1237-1257> Agroecological transitions: from theory to practice in local participatory design (Publication :ISBN 978-3-030-01952-5) (Transitions agroécologiques: de la théorie à la pratique via uneconception participative locale) https://www.springer.com/gb/book/9783030019525

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Départements EA et SAD

Département EA

Un stockage de carbone important dans les sols en agroforesterie

Résumé

L’étude d’un site expérimental de longue durée en agroforesterie et d’un réseau de parcelles enFrance a permis de montrer que ces systèmes permettent de stocker du carbone dans les sols, etainsi contribuer à l’atténuation du changement climatique. Ce stockage additionnel semble êtreprincipalement la conséquence d’une augmentation des entrées de carbone au sol par la chutedes feuilles, la mortalité racinaire et la végétation herbacée sur les lignes d’arbre. Un modèle dedynamique du carbone permettant de prendre en compte la distance à l’arbre et la profondeur dusol a été proposé et validé avec succès sur ce site.

Contexte et Enjeux

L’agroforesterie est un terme générique qui inclut un ensemble de pratiques agricoles où desarbres sont délibérément associés à des cultures ou à des pâturages, de façon spatiale outemporelle. Dans le cadre du projet Agripsol (Agroforesterie pour la protection des sols) financépar l’ADEME (APR REACCTIF), nous nous sommes intéressés aux systèmes sylvo-arables enFrance. Il s’agit d’un type d’agroforesterie associant des alignements d’arbres à faibles densités(30 à 200 arbres/ha) au sein de parcelles agricoles et des cultures annuelles.Nous avons en particulier étudié un essai mis en place par l’Inra UMR System en 1995 sur ledomaine de Restinclières (Figure 1), près de Montpellier, mais également un réseau de parcelleschez des agriculteurs en France.Les systèmes agroforestiers introduisent une forte hétérogénéité spatiale dans la parcelleagricole, en termes d’apports de matières organiques au sol (litière aérienne, mortalité racinaire),mais également en terme de conditions microclimatiques. L’objectif de ce travail était de quantifierles stocks et les flux de carbone en fonction de la distance aux arbres et en fonction de laprofondeur, en comparaison à une parcelle agricole sans arbre, puis de proposer un modèle dedynamique du carbone capable de prendre en compte ces gradients.

Résultats

Sur le site de Restinclières, le taux de stockage additionnel de carbone au sol était de 0.25 ± 0.03tC ha-1 an-1 sur 0-30 cm, et de 0.35 ± 0.04 tC ha-1 an-1 sur 0-100 cm (Cardinael et al., 2015a).Sur le réseau de parcelles, ce taux était de 0.24 (0.09-0.46) tC ha-1 an-1 at 0-30 cm (Cardinael et

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UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

UMR Eco&SolsEcologie fonctionnelle & biogéochimie des sols & des agro-systèmes

UMR SystemFonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens

Centres Île-de-France -Versailles-Grignon &Occitanie - Montpellier

ContactClaire Chenuclaire.chenu@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Climat-2, #3Perf-1

MétaprogrammeECOSERV

Mots clésAgroforesterie, matières organiques du sol, atténuation du changement climatique, racines, modélisation, cycle du carbone

Figure 1 : Parcelle agroforestière associant noyers hybrides et blé dur près de Montpellier.À gauche en novembre et à droite en juin ©Rémi Cardinael

Département EA

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al., 2017). Ces travaux démontrent la pertinence des systèmes sylvo-arables dans le cadre del’initiative 4 pour mille, qui vise à augmenter les stocks de carbone globaux de 0.4% par an. Lesstocks de carbone organique du sol sont notamment largement augmentés sur les lignes d’arbres(Figure 2).

Par ailleurs, l’estimation de toutes les entrées de matières organiques au sol jusqu’à 2m deprofondeur, a montré que la parcelle agroforestière âgée de 18 ans, recevait environ 40% decarbone organique en plus par rapport à la parcelle agricole, soit +1.11 tC ha−1 an−1 (Cardinaelet al., 2018a). Une part importante de ces apports provient de la végétation herbacée sur leslignes d’arbres, mais également de la mortalité des racines des arbres (Cardinael et al., 2015b ;Germon et al., 2016). Le modèle CARBOSAF (soil organic CARBOn dynamics in SilvoarableAgroForestry systems) que nous avons développé, présente trois variantes: 2 pools de carbone, 2pools de carbone + priming effect, 3 pools de carbone (Cardinael et al., 2018a). Le « primingeffect » est une modulation (positive ou négative) de la décomposition des matières organiquesanciennes du sol lors d’un apport de matières organiques fraîches. Ce modèle a été capable dereprésenter le carbone organique du sol dans la parcelle agroforestière, mais uniquement lorsquece processus a été pris en compte, notamment pour les horizons profonds. Cela laisse supposerque les racines profondes des arbres pourraient accélérer la décomposition du carbone ancien.

Perspectives

De nombreuses perspectives de recherche sont ouvertes. Bien que localisé essentiellement(mais pas exclusivement) sur les lignes d’arbres, le stockage de carbone dans le sol dessystèmes agroforestiers est très significatif à l’échelle de la parcelle. Des questions demeurentnotamment sur le devenir du carbone profond et sur la stabilité de ce stockage dans le temps, carle carbone additionnel semble être principalement sous forme de débris végétaux fins en cours dedécomposition, et non au sein de complexes organo-minéraux.La plus forte abondance, biomasse, et diversité des vers de terre observées dans les parcellesagroforestières (Cardinael et al., 2018b) pourrait contribuer à une meilleure stabilisation de cecarbone sur le long-terme. Le bilan carbone global de ces systèmes reste à faire, notamment ence qui concerne les émissions de N2O. Le modèle proposé a pour le moment été testé sur un site,il devra être validé sur d’autres sites du réseau. Plusieurs équipes internationales (Brésil,Royaume-Uni) ont déjà fait part de leur intérêt pour ce modèle et pourraient le tester sur leurssites expérimentaux.

Figure 2 : Stocks de carbone organique du sol (tC ha-1) dans une parcelle agroforestière et une parcelle agricole de référence (Cardinael et al., 2015a).

Département EA

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Valorisation

Ces travaux ont fait l’objet d’une thèse (2015) et de plusieurs publications internationales,notamment dans les journaux Agriculture, Ecosystems and Environment, Biogeosciences,Geoderma, Plant and Soil. Ils ont également été présenté dans plusieurs conférencesinternationales : Climate Smart Agriculture (Montpellier, France, 2015), EcoSummit (Montpellier,France, 2016), International Symposium of the International Society of Root Research (Canberra,Australie, 2015), Soil Organic Matter Conference (Göttingen, Allemagne, 2015; Rothamsted,Royaume-Uni, 2017). Ces travaux servent également de référence dans le cadre de l’étude INRAen cours « Le potentiel de l’agriculture et de la forêt françaises en vue de l’objectif d’un stockagede carbone dans les sols à hauteur de 4 pour mille ».

Références bibliographiques

> Cardinael R., Guenet B., Chevallier T., Dupraz C., Cozzi T., Chenu C, 2018a. High organicinputs explain shallow and deep SOC storage in a long-term agroforestry system - Combiningexperimental and modeling approaches. Biogeosciences 15, 297–317.> Cardinael R., Hoeffner K., Chenu C., Chevallier T., Béral C., Dewisme A., Cluzeau D., 2018b.Spatial variation of earthworm communities and soil organic carbon in temperate agroforestry.Biology and Fertility of Soils (in press).

Département EA

IDEAS : Initiative for Design in Agrifood Systems

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UMR GMPA, UMR GENIAL, UMR Agronomie, UMR SAD-APT, UMR LISIS, UMR GQE, UMR EcoSys & UR ALISS

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactsMarianne Cerf (SAD)Marie-Hélène Jeuffroy (EA)marie-helene.jeuffroy@inra.frJean-Marc Meynard (SAD)Caroline Pénicaud (CEPIA)Lorène Prost (SAD)Sophie Raspaut (SAD)Gwenola Yannou-le-Bris (AgroParisTech)

Priorités du document d’orientation#OpenInra, #Food, #3Perf, #Global

Plans d’actionInnovation, Coopération avec l’enseignement supérieur

Mots clésConception innovante, systèmes alimentaires, interdisciplinarité, méthode KCP, ateliers de conception, conception ouverte et distribuée, participation, utilisateurs

Résumé

IDEAS est un consortium de scientifiques appartenant à différentes unités franciliennes, ettravaillant en interaction étroite avec des acteurs socio-économiques, dans le but de: (1) produiredes innovations pour la transition vers des systèmes alimentaires sains et durables, (2) réaliserdes travaux de recherche sur et pour la conception innovante, ouverte et distribuée (ex :organisation de 3 ateliers de conception de programmes de recherche sur la conception coupléedes innovations entre production agricole et transformation alimentaire), (3) les articuler avec laproduction et l’accompagnement à l’usage de ressources destinées à faciliter de tels processusde conception pour des systèmes alimentaires sains et durables, (4) former différents publics àcette activité de conception (ex : école-chercheur organisée en janvier 2018).

Contexte et Enjeux

Les transitions qui se dessinent au sein des systèmes alimentaires appellent un immense besoind’innovations de rupture, et nécessitent de travailler avec une diversité d’acteurs, dans uneapproche systémique visant l’évolution simultanée de produits, de techniques, de services, decomportements, d’activités, et de modes d’organisation. IDEAS est un collectif de scientifiquesfranciliens (Inra et AgroParisTech) qui traite cet enjeu en articulant recherche, accompagnementdes acteurs et formation, pour produire des démarches et connaissances adaptées aux enjeuxd’innovation systémique nécessaires visant à soutenir la transition des systèmes alimentairesvers plus de durabilité. Or, la contribution des chercheurs à l’innovation (vue comme productiond’objets ou de procédés nouveaux utiles à la société) est souvent ressentie comme antagonistede leur mission première de recherche (vue comme production de connaissances). Pourtant,l’innovation intensive qu’attendent nos sociétés nécessite tout à la fois une recherche créative etdes stratégies d’innovation originales. Pour repenser les liens entre recherche, créativité,innovation et interdisciplinarité, les théories de la conception innovante offrent un cadrepotentiellement très riche. C’est le cadre de la théorie CK qui a été mobilisé en 2018, dans uneécole-chercheur et dans des ateliers de programmation de questions de recherche sur lecouplage d’innovations entre production agricole et transformation alimentaire.

Résultats

En janvier 2018, une école-chercheur « Favoriser la recherche interdisciplinaire et l’innovation parla conception innovante » a été organisée, dans le but de mobiliser le cadre conceptuel de laconception innovante, pour, d’une part, favoriser la contribution de la recherche à l’innovation, et,d’autre part, faciliter la construction de recherches innovantes au sein de projetstransdisciplinaires.Au printemps 2018, trois ateliers de conception, basés sur la méthode KCP, ont été organiséspour identifier des champs d’innovation à explorer et les thèmes de recherche interdisciplinaires àdévelopper. Ils ont impliqué des scientifiques de disciplines complémentaires (agronomie,génétique, génie des procédés, ergonomie, économie, sociologie) et souhaitant traiter ensembledu couplage d’innovations entre production et transformation, afin de soutenir la transition versdes systèmes alimentaires durables. L’identification des connaissances à mobiliser ou à produiresur ces thèmes de recherche a permis de proposer vingt questions de recherche, renouvelant leschamps de collaboration interdisciplinaires, et originales au regard de la littérature scientifique.Les résultats de ces ateliers ont été discutés collectivement lors de plusieurs séminairesinterdisciplinaires depuis juin 2018. Une telle complémentarité est une opportunité remarquablepour dépasser les clivages classiques et contribuer à l’émergence de questions et/ou projetsoriginaux pour traiter du couplage d’innovations pour soutenir la transition des systèmesalimentaires.

Départements SAD, EA & CEPIA

Département EA

Perspectives

La suite des ateliers est l’appropriation, par les unités, des thèmes de recherche à développer, vianotamment la co-construction de projets de recherche inter-unités, dans le cadre du projetscientifique de Saclay. En 2019, définition et structuration du Centre de Ressources IDEAS.

Valorisation

Rédaction d’un guide pratique pour organiser et piloter un processus collectif de conceptioninnovante. Présentation d’une publication au séminaire SISA-3 (System Innovation towardsSustainable Agriculture) sur les ateliers.

Références bibliographiques

> Meynard, J.-M., Jeuffroy, M.-H., Le Bail, M., Lefèvre, A., Magrini, M.-B., & Michon, C. (2017).Designing coupled innovations for the sustainability transition of agrifood systems. AgriculturalSystems, 157, 330–339. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2016.08.002> Prost L., Berthet E.T.A., Cerf M., Jeuffroy M.-H., Labatut J., Meynard J.-M. (2016). Innovativedesign for agriculture in the move towards sustainability: scientific challenges. Research inEngineering Design. DOI 10.1007/s00163-016-0233-4

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Un atelier de conception lors de l’Ecole-chercheurs Inra« Favoriser la recherche interdisciplinaire et l’innovation par la conception innovante » © Elsa Berthet

Départements SAD, EA & CEPIA

Département EA Résumé

Les sols sont au cœur des enjeux globaux alimentaires, climatiques et environnementaux.L’accès aux informations sur les propriétés et les fonctions des sols est devenu crucial. Ledéveloppement de la Cartographie Numérique des Sols a permis la réalisation, par différentsacteurs (au niveau régional, national, européen et mondial), de plusieurs produits demodélisations pour la cartographie d’une même propriété de sol, sur une même zone.L’assemblage de ces modèles statistiques permet de capitaliser les informations disponibles afinde produire une carte plus précise. Nous avons testé deux méthodes d’assemblage pourcombiner des produits de cartographie numérique disponibles et proposer une carte nationale dela texture des sols en surface à une résolution de 500 mètres. Les deux méthodes testéesconfirment que les cartes résultantes sont plus précises que chacune des cartes assemblées, etce, avec un nombre de points de calibration relativement faible (200). La généricité de laméthode permettra de l’appliquer sur des zones peu couvertes par des profils de sol ou donnéesponctuelles.

Contexte et Enjeux

Les enjeux liés aux sols sont mondiaux : il s’agit de mieux connaitre leurs propriétés que ce soitpour répondre aux défis alimentaires, environnementaux ou climatiques. Avec le développementde la Cartographie Numérique des Sols, il existe de plus en plus souvent pour un même territoireplusieurs cartes et plusieurs jeux de données d’observations disponibles représentant les mêmespropriétés des sols. Ces informations sont généralement issues de divers programmes financéspar de opérateurs régionaux, nationaux, européens et internationaux.Du point de vue de l’utilisateur, il est alors difficile de choisir quelle carte est la plus appropriéepour son objectif, sachant que toutes possèdent des avantages et des inconvénients. Du point devue du producteur de cartes, la question se pose de savoir comment tirer le meilleur parti desjeux de données ou des cartes déjà produites. S’il est possible de créer une carte à partir dedonnées ponctuelles provenant de différentes sources d’information (à condition d’y avoir accès),l’assemblage de modèles numériques permet de tirer profit des produits de cartographienumérique contenant des informations complémentaires, et d’obtenir une carte finale au moinsaussi précise que chacune des cartes assemblées.Ainsi, dans ce travail, plusieurs cartes ou jeux de données sur les sols (issus d’approchesnationale, européenne, ou mondiale) couvrant le territoire français ont été assemblés pourproduire des cartes de texture de surface des sols en France.

Résultats

Les cartes de texture produites avec les différentes méthodes d’assemblage sont toutes plusprécises que chacune des cartes initiales disponibles sur le territoire français. De plus, toutes cescartes, même les moins précises, ont apporté une contribution à la carte finale, ce qui justifiel’intérêt d’utiliser l’ensemble des produits déjà disponibles. Enfin, l’ajustement d’un tel modèlenécessite un jeu de calibration qui, s’il est bien conçu, reste relativement faible (~200 points) cequi permettrait de l’appliquer dans les pays disposant de peu de données.

Mélanger des cartes pour préciser les propriétés des sols

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US INFOSOL

Centre Val de Loire

ContactNicolas Sabynicolas.saby@inra.fr

Priorité du document d’orientation#Climat-4

MétaprogrammeECOSERV

Mots clésCartographie numérique des sols, assemblage de modèles numériques, texture

Département EA

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Perspectives

Le produit final pourra être amélioré dans le futur avec l’exploration de nouveaux algorithmesstatistiques, l’ajout progressif de nouvelles observations et/ou de nouveaux produits decartographie. Plus généralement, les résultats montrent le potentiel des approches decartographie au niveau national et l’intérêt de promouvoir des approches ‘bottom-up’ pour lacartographie mondiale des propriétés des sols.

Valorisation

Communication à un congrès national et un congrès international de cartographie des sols.Un article dans la revue Geoderma.

Référence bibliographique

> Caubet M., Román Dobarco M., Arrouays D., Minasny B., Saby N.P.A. 2019. Merging country,continental and global predictions of soil texture: Lessons from ensemble modelling in France.Geoderma. 337, 99-110. DOI:10.1016/j.geoderma.2018.09.007

Carte de textures des sols - US INFOSOL - Nicolas Saby, Manon Caubet

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Une expertise collective sur l’eutrophisationdes eaux

Résumé

L’eutrophisation compte parmi les altérations les plus courantes des eaux continentales, côtièreset marines. Ces phénomènes sont responsables de perturbations majeures des écosystèmesaquatiques et ont des impacts sur les biens et services associés, sur la santé humaine et sur lesactivités économiques des territoires auxquels ils sont liés. Les débats sur l'identification desfacteurs et niveaux de risque d'eutrophisation ont conduit les ministères en charge del'environnement et de l'agriculture à demander la réalisation d'une Expertise ScientifiqueCollective (ESCo) sur le sujet. Le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et l’Irstea ont ainsi été sollicités pourproduire un état des lieux critique sur les connaissances actualisées des causes, mécanismes,conséquences et prédictibilité des phénomènes d’eutrophisation. Au-delà des livrables habituels,un colloque scientifique international, ayant donné lieu à un numéro spécial d’une revuescientifique, et un colloque d’interface science – politique publique ont été organisés.

Contexte et Enjeux

L’eutrophisation compte parmi les altérations les plus courantes, les plus visibles et les plusgraves des eaux continentales et côtières. Les manifestations les plus connues sont lesefflorescences de cyanobactéries toxiques dans les lacs et cours d’eau et les proliférations demacro-algues vertes dans les zones côtières. Ces phénomènes ont des impacts sur les biens etservices associés, sur la santé humaine et sur les activités économiques des territoires auxquelsils sont liés. Dans certains sites, ces crises écologiques sont devenues une question socialementvive, investie par une grande diversité d’acteurs, porteurs de valeurs et d’intérêts contrastés.L’instauration de réglementations par les pouvoirs publics pour limiter l’eutrophisation est sourcede tensions pour les activités agricoles, identifiées comme contribuant ou ayant contribué à cesphénomènes.

Résultats

Le cahier des charges a inclus les disciplines juridiques, économiques et sociologiques, pourmettre en parallèle les évolutions des milieux avec les trajectoires sociales, ainsi que lesdisciplines biotechniques, sciences agronomiques et du génie des procédés, pour identifier lesgrands leviers de la remédiation. L’expertise a donc été interdisciplinaire et a couvert lesdifférents types de masses d’eau, permettant un dialogue nouveau entre les communautéstravaillant sur l’eau et les écosystèmes aquatiques, par exemple entres celles travaillant sur lesrivières, lacs, les lagunes et les eaux côtières, ou sur les transferts et transformationsbiogéochimiques et sur les impacts écologiques.L’expertise a souligné quatre point majeurs : 1) les travaux sur l’eutrophisation, datant desannées 70, se sont renouvelés depuis une décennie, ce phénomène étant désormais considérécomme un processus global, avec des spécificités locales, des manifestations nouvelles ("a newwine in an old bottle") ; 2) des accumulations de long terme d’azote et de phosphore dansl’environnement (nappes et sols, en complément des apports actuels, constituent une origineimportante des phénomènes ; 3) ceux-ci sont, comme beaucoup de perturbationsenvironnementales, complexes du fait de multiples interactions, biophysiques et écologiques,mais aussi juridiques, sociales et économiques requérant des approches interdisciplinaires pourles réguler ; 4) la modélisation peut nous faire progresser dans l’analyse des risques, enparticulier dans le cadre du changement global (climat, activités humaines).

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UMR SASSol Agro et hydrosystèmeSpatialisation

Centre Bretagne-Normandie

ContactChantal Gascuelchantal.gascuel@inra.fr

Priorités du document d’orientation#OpenInra-2, #Climat-4

Mots clésEau, écosystèmes aquatiques, bassin versant, activités agricoles

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Perspectives

La mise en relation de communautés scientifiques fragmentées a permis d’engager des travauxnouveaux : modèle couplé terre-mer (financement état/région Bretagne, 2018-2019, Resp. PDurand, Inra SAS), travail interdisciplinaire sur l’agriculture littorale (financement fondation deFrance, 2017-2019, Resp. Alix Levain) et autour des paiements pour servicesenvironnementaux sur les retenues d’eau potable, projet Européen Interreg, 2018-2021).L’appropriation du travail par les ministères doit conduire à la définition d’orientationsstratégiques pour la remédiation des processus d’eutrophisation, qui seront appuyées par desétudes financées par l’Agence Française de la Biodiversité.De nombreux travaux sont engagés à l’Inra sur le couplage et la modélisation des cyclesbiogéochimiques dans les paysages ruraux, à partir des données tant des observatoires de larecherche que des observatoires opérationnels de la surveillance des eaux, afin de mieuxpréciser les variabilités spatiales et temporelles des flux et concentration d’azote et dephosphore, leur déterminants, comme préalable à l’évaluation des risques d’eutrophisation.

Valorisation

Au-delà des livrables habituels d’une ESCo, ont été organisés : 1) un colloque scientifiqueinternational, qui a donné lieu à un numéro spécial dans la revue Science of the TotalEnvironment, édité par les pilotes de l’ESCo, incluant une introduction, le résumé et diverschapitres de l’ESCo, auxquels s’ajoutent des cas d’études internationaux, 2) un colloqued’interface science – politique publique, organisé par les commanditaires dans le but departager le travail réalisé et d’engager un dialogue européen entre science et politique publiquesur l’implication de l’approche d’ESCo dans la rénovation de la régulation européenne. Lasynthèse a par ailleurs été publiée dans un ouvrage paru aux éditions Quae.

Références bibliographiques

> Pinay G, Gascuel C, Menesguen A, Souchon Y, 2018. A new wine in an old bottle? Scienceof the Total Environment, 651. Eds.> Le Moal, M, Gascuel-Odoux, C, Menesguen, A, Souchon, Y, Etrillard, C, Levain, A, Moatar,Pannard, A, Souchu, P, Lefebvre, A, Pinay, G, 2019. Eutrophication: A new wine in an oldbottle? Science of the Total Environment, 651, 1-11. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.09.139> Pinay G, Gascuel C, Menesguen A, Souchon Y, Le Moal M, Levain A, Etrillard C, Moatar F,Pannard A, Souchu P, 2018. L'eutrophisation: Manifestations, causes, conséquences etprédictibilité. Quae, 125 pphttp://institut.inra.fr/Missions/Eclairer-les-decisions/Expertises/Toutes-les-actualites/Expertise-Eutrophisation

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La modélisation intégrée du fonctionnement de la baie à celui de la plante entière

Résumé

La croissance de la vigne et l'élaboration de la qualité du raisin sont sous la dépendanced’interactions complexes entre les génotypes, l’environnement et les pratiques culturales. Lamodélisation mathématique permet d’intégrer explicitement divers processus pour reproduire lesréponses des plantes à différents facteurs exogènes, ce qui en fait un outil prometteur pourraisonner l’adaptation de la culture de la vigne dans un environnement changeant. L’UMR EGFV,en collaboration avec l’UR PSH et UMR BFP, a développé plusieurs modèles mathématiques àdifférentes échelles d’organisation biologique afin de décrire les interactions entre les génotypesde porte-greffe et de greffon, ainsi que la réponse de la qualité des baies à l'environnement(lumière, température et eau) et aux facteurs trophiques (carbone et azote). En 2018, 5publications majeures dans des revues à facteur d’impact élevé attestent des avancées majeuresréalisées dans ce domaine.

Contexte et Enjeux

La modélisation représente une approche majeure de l’écophysiologie qui permet de décriremathématiquement les principaux processus sous-tendant des caractères majeurs pour laproduction agricole. Cette approche permet également d’énoncer et de tester des hypothèsesconcernant les processus contrôlant la réponse des plantes à l’environnement, ainsi que desimuler le fonctionnement d’un végétal sous conditions de contraintes. Dans un contexte derecherche de solutions agronomiques d’adaptation à un environnement de plus en pluscontraignant, la modélisation est un outil majeur lorsque l’expérimentation n’est pas toujourspossible. Cependant les caractères associés à la composition des fruits sont particulièrementcomplexes, et leur description par modélisation nécessite l’intégration de processus à différenteséchelles qui pose un certain nombre de questions conceptuelles et méthodologiques.

Résultats

Les modèles développés dans l'UMR EGFV en collaboration avec l’UR PSH et UMR BFPcouvrent ou franchissent les échelles biologiques et écologiques de régulation de la croissance etde l’élaboration de la qualité des fruits allant de la cellule et de l'organe à la plante entière etjusqu’au peuplement. Sur la base des travaux réalisés dans le passé pour l'accumulation desucres et la composition en anthocyanes dans les baies de raisin, les travaux récents ont permisd’une part d’explorer l'échelle cellulaire, en utilisant un modèle d'analyse du bilan de flux fondé surdes contraintes pour étudier les modifications de flux responsables de la biosynthèse desanthocyanes induite par la limitation de l'azote [3]. D’autre part, un travail d’intégration a étéréalisé à l'échelle de la plante entière, grâce au développement d’un modèle structure-fonction en3D pour simuler le transport de l'eau, les échanges gazeux foliaires, l'allocation de carbone et lacroissance des baies dans divers scénarios d’interactions génotype x environnement [4, 5]. Unmodèle de transport de l'eau au sein de la plante entière a également été utilisé pour évaluer lesmécanismes sous-jacents de stratégies d'utilisation de l'eau distinctes parmi différents porte-greffes [2]. Les modèles développés ont aussi été utilisés pour évaluer la diversité génétique del'accumulation de sucre dans les baies de 52 variétés, ainsi que pour identifier les locus decaractères quantitatifs sous-jacents aux stratégies principales des porte-greffes qui modifient lesréponses des plantes entières au déficit en eau.

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UMR EGFVEcophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne

Centre Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux

ContactsZhanwu Daizhanwu.dai@inra.frEric Gomèseric.gomes@inra.frNathalie Ollatnathalie.ollat@inra.fr

Priorités du document d’orientation#OpenScience-3, #Climat-1

Mots clésVigne, modèles structure-fonction, intégration, qualité, croissance, contrainte hydrique

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Perspectives

À l'avenir, les interactions entre les différentes échelles de régulation seront davantagemodélisées afin de proposer une boîte à outils permettant de prédire plus précisément lacroissance de la vigne et l'élaboration de la qualité des baies dans des environnements enévolution, ouvrant ainsi la voie à la sélection assistée par modèle [1].

Références bibliographiques

> Beauvoit B, Belouah I, Bertin N, Cakpo CB, Colombié S, Dai Z, Gautier H, Génard M, Moing A,Roch L, Vercambre G, Gibon Y. 2018. Putting primary metabolism into perspective to obtainbetter fruits. Annals of Botany 122, 1-21. https://doi.org/10.1093/aob/mcy057> Peccoux A, Loveys B, Zhu J, Gambetta GA, Delrot S, Vivin P, Schultz HR, Ollat N, Dai Z. 2018.Dissecting the rootstock control of scion transpiration using model-assisted analyses ingrapevine3. Tree Physiology 8, 1026-1040. https://doi.org/10.1093/treephys/tpx153> Soubeyrand E, Colombié S, Beauvoit B, Dai Z, Cluzet S, Hilbert G, Renaud C, Maneta-PeyretL, Dieuaide-Noubhani M, Mérillon J-M, Gibon Y, Delrot S, Gomès E. 2018. Constraint-basedmodeling highlights cell energy, redox status and α-ketoglutarate availability as metabolic driversfor anthocyanin accumulation in grape cells under nitrogen limitation. Frontiers in Plant Science 9,421. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00421> Zhu J, Dai Z, Vivin P, Gambetta GA, Henke M, Peccoux A, Ollat N, Delrot S. 2018a. A 3-Dfunctional–structural grapevine model that couples the dynamics of water transport with leaf gasexchange. Annals of Botany 121, 833-848. https://doi.org/10.1093/aob/mcx141> Zhu J, Génard M, Poni S, Gambetta GA, Vivin P, Vercambre G, Trought MCT, Ollat N, DelrotS, Dai Z. 2018b. Modelling grape growth in relation to whole-plant carbon and water fluxes.Journal of Experimental Botany. https://doi.org/10.1093/jxb/ery367

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Représentation schématique de la régulation de la croissance de la vigne et de l’élaboration de la qualité de la baie à différentes échelles. Les principaux résultats issus des travaux de modélisation de l’UMR 1287

EGFV sont indiqués (modifié d’après Marshall-Colon et al., 2017. Front. Plant Sci 8:786)

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Workshop franco-chinois du LIA ECOLAND« Innovation for Circular Economy - Recyclingsecondary resources »

Résumé

Le LIA ECOLAND organise chaque année un workshop, ouvert à des participants extérieurs auLIA, qui est l’occasion de traiter d’un thème nouveau. En 2018, le workshop a été organisé pourla première fois avec le domaine d’innovation « eaux, sols et effluents » de l’INRA, autour del’innovation et de l’économie circulaire, pour le recyclage de ressources secondaires. Il a permisd’ouvrir très largement le champ initial du LIA ECOLAND, en s’intéressant aux sols mais aussi àd’autres ressources. Le workshop a également cherché à ouvrir un dialogue entre recherche etentreprises françaises et chinoises, afin de favoriser les synergies au service de l’innovation.Une délégation de 25 chercheurs français de l’INRA, du CNRS et de l’Université de Lorraines’est ainsi rendue à Canton du 30 octobre au 2 novembre 2018. Six entreprises étaientégalement présentes (trois françaises et trois chinoises) dans le but d’établir des liens pourconstruire un projet de coopération dans le domaine des sites et sols pollués et leursvalorisations.

Contexte et Enjeux

La contamination des sols par des composés persistants (éléments-traces métalliques etpolluants organiques) est un enjeu majeur des pays industrialisés. Sujet bien pris en compte enEurope, il est depuis quelques années une priorité nationale en Chine. La contamination, quiconcerne de très grandes surfaces tant en France qu’en Chine, impose de développer dessolutions qui permettent à la fois la gestion de la pollution et la valorisation des territoirescontaminés, le plus souvent utilisés par l’agriculture.Le LIA ECOLAND a été établi en 2015, entre l’UMR « Laboratoire Sols et Environnement » deNancy (Inra - Université de Lorraine) et le laboratoire LEPCRT « Contrôle de la pollutionenvironnementale et technologies de remédiation » de l’Université Sun Yat-sen de Canton, envue de renforcer les coopérations dans le domaine des sols pollués. Le LIA ECOLAND a pourobjet de développer les connaissances, les technologies et les recommandations pour redonnerde la valeur aux territoires contaminés par la restauration des services écosystémiques rendus.Au-delà de la coopération directe entre les deux unités, le LIA ECOLAND est aussi un portail quipermet l’initiation de nouvelles coopérations dans des domaines complémentaires.

Résultats

Les résultats du LIA répondent aux attentes tant en termes d’acquisition de connaissances, deformation et de publication, que de développement et de transfert de technologies pour laremédiation et la valorisation des territoires contaminés. C’est une vision orientée vers la valeurdes territoires, en termes de services écosystémiques, qui est promue par le LIA ECOLAND. Enouvrant à d’autres acteurs, le périmètre des coopérations peut alors fortement s’élargir, enconstruisant cette vision sur des thèmes tels que ceux traités lors du workshop : Recovery ofvaluable compounds from wastes and contaminated soils ; recycling of organic wastes ;Biogeochemistry of pollutants in the environment; Recycling and reuse of degraded territories ;Ecotoxicology issues dealing with degraded environments. C’est donc un dispositif en réseau quiest en place, dans lequel le LIA ECOLAND joue le rôle de noyau thématique, stratégique etorganisationnel. Les échanges bilatéraux vont donc se renforcer au niveau des chercheurs etdes étudiants (master et doctorants) et pourraient s’étendre maintenant à celui des entreprisesdans le domaine de la dépollution et de la restauration des sites et sols dégradés et pollués.

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UMR LSELaboratoire Sols et Environnement

Centre Grand Est - Nancy

ContactsJean-Louis Moreljean-louis.morel@univ-lorraine.frChristophe Schwartzchristophe.schwartz@univ-lorraine.frNathalie Schnebelennathalie.schnebelen@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Climat-4, #OpenInra-3

MétaprogrammeECOSERV

Domaine d’innovation Eaux, sols et effluents

Mots clésCoopération internationale, entreprises, innovation, partenariat, sites et sols pollués, déchets, restauration, remédiation, recyclage, valorisation, agromine, procédés, écotoxicologie, biogéochimie

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Perspectives

Le prochain workshop franco-chinois du LIA ECOLAND aura lieu en 2019 à Nancy. Dans lemême esprit que le précédent, il associera la recherche, la formation et les entreprises, ainsi quedes établissements publics et des collectivités. Il sera consacré aux Solutions fondées sur laNature (SFN/NBS) et leurs incidences sur la biodiversité.

Références bibliographiques

> Chour, Z., Laubie, B., Morel, J.L., Tang, Y., Qiu, R., Simonnot, M.-O. & Muhr, L. 2018. Recoveryof rare earth elements from Dicranopteris dichotoma by an enhanced ion exchange leachingprocess. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 130, 208–213.> Deng, T.-H.-B., van der Ent, A., Tang, Y.-T., Sterckeman, T., Echevarria, G., Morel, J.-L. & Qiu,R.-L. 2018. Nickel hyperaccumulation mechanisms: a review on the current state of knowledge.Plant and Soil, 423, 1-11.> Huot, H., Cortet, J., Watteau, F., Milano, V., Nahmani, J., Sirguey, C., Schwartz, C. & Morel,J.L. 2018. Diversity and activity of soil fauna in an industrial settling pond managed by naturalattenuation. Applied Soil Ecology, 132, 34-44.

De gauche à droite : page internet de l’Université de SYSU en Chine faisant référence au colloque, photo de la

présentation d’entreprise chinoise

De gauche à droite : photo de groupe, page de garde de la brochure du workshop

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CADASTRE_NH3 : représenter la variabilité spatiale et temporelle des émissions d’ammoniac au champ

Résumé

Les émissions d’ammoniac (NH3) sont à 94 % dues à l’agriculture, en lien avec la gestion deseffluents d’élevage et la fertilisation azotée des cultures. Dans l’atmosphère, NH3 contribue à laformation de particules fines, reconnues pour leur impact sanitaire. Après transport et dépôt, NH3contribue à l’acidification et l’eutrophisation des milieux. Un ensemble de réglementationsinternationales, mis en place dès 1999, se traduit pour la France par des objectifs de réductiondes émissions de 13 % en 2030 par rapport à 2005. L’outil CADASTRE_NH3 représente demanière réaliste et à des échelles fines la variabilité spatiale et temporelle des émissions de NH3au champ. Son utilisation permettra d’améliorer les plateformes nationales de prédiction de laqualité de l’air et de cibler les pratiques à promouvoir en matière de réduction de la pollution defond et d’évitement de pics saisonniers de pollution en fonction des contextes agro-pédo-climatiques spécifiques des différentes régions.

Contexte et Enjeux

En France, l'agriculture est responsable de 94 % des émissions d'ammoniac (NH3) dont plus de lamoitié est due à la fertilisation azotée. L’ammoniac atmosphérique contribue à la dégradation dela qualité de l’air en tant que précurseur de particules fines, et, après dépôt, à l’acidification dessols, l’eutrophisation et la baisse de biodiversité des écosystèmes semi-naturels. Lesréglementations internationales imposent des réductions des émissions à l’horizon 2020 (4%)puis 2030 (13%).Une meilleure appréhension de l’efficacité des méthodes de réduction à implémenter passe parune meilleure représentation non seulement des émissions mais aussi de leur variabilité spatialeet temporelle. Aucun outil ne permettait jusqu’à présent une telle représentation, c’est pourquoinous avons élaboré l’outil CADASTRE_NH3 (convention ADEME n° 1081C0031).

Résultats

L’outil CADASTRE_NH3 repose sur l'utilisation combinée de deux types de ressources : (i) lemodèle mécaniste de prédiction de la volatilisation d’ammoniac au champ au pas de tempshoraire, Volt'Air, et (ii) les bases de données géo-référencées à l’échelle des Petites RégionsAgricoles (PRA) pour les propriétés des sols (European Soil Data Base, FAO), les conditionsmétéorologiques à un pas de temps horaire (modèle SAFRAN, MétéoFrance) et les informationssur la fertilisation azotée : dates, doses, formes, méthodes d’apport et d’abattement (recensementagricole et enquêtes du Ministère Français de l'Agriculture (Service de la Statistique et de laProspective, AGRESTE), complétés par les statistiques sur les livraisons d'engrais commerciaux,et expertise française (INRA, Instituts Techniques) sur les propriétés physico-chimiques desengrais organiques). Le modèle Volt’Air est exécuté sur toutes les combinaisons de donnéesd’entrée représentatives de chacune des PRA : plus de 150 000 combinaisons sont produitespour l'ensemble de la France. Les émissions d’ammoniac sont obtenues pour chaque PRA à unpas de temps horaire, et peuvent être agrégées ou désagrégées selon les besoins : spatialement,d’une maille de quelques kilomètres carrés à la France entière en passant par les départementset les régions ; temporellement, de l’heure à l’année culturale.Cet outil a servi de cadre à la production d’inventaires dynamiques spatialisés d’émissionsd’ammoniac pour les années culturales 2005-2006 et 2010-2011. La comparaison avec les données

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UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactsSophie Génermontsophie.genermont@inra.frJean-Marc Gilliotjean-marc.gilliot@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Global-4, #3Perf-3

MétaprogrammeECOSERV

Mots clésVolatilisation d’ammoniac, pratiques de fertilisation azotée, Produits Résiduaires Organiques (PRO), pratiques d’abattement, modèle Volt'Air, bases de données, facteurs d’émission, inventaires nationaux

Département EA

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du CITEPA, organisme en charge des inventaires nationaux français, montre une bonneconcordance tant pour les quantités d’azote apportées au champ que pour les quantitésd’ammoniac volatilisées.Les simulations obtenues avec Volt’Air sur les jeux de données de CADASTRE_NH3 donnentdes taux d’émission très cohérents avec les facteurs d’émission recommandés pour lesinventaires par la Commission Européenne. L’outil a l’avantage de refléter la gamme desvariations au sein et entre les différentes régions françaises.

Perspectives

L’outil CADASTRE_NH3 est actuellement utilisé comme base pour produire des fonctionssimplifiées de volatilisation d’ammoniac par méta-modélisation à partir du modèle Volt’Air surles jeux de données élaborés. Ces fonctions ont vocation à alimenter tout un panel d’outils quece soit pour la réalisation d’inventaires nationaux d’émissions d’ammoniac de niveau 3, l’aideau raisonnement de la fertilisation azotée, l’évaluation environnementale, la prévision de laqualité de l’air, etc…Les sorties de l’outil sont compatibles avec les entrées des modèles de Chimie TransportCHIMERE (INERIS et LISA) et MOCAGE (MétéoFrance). L’utilisation de CADASTRE_NH3valide l’hypothèse qu’une représentation plus proche de la réalité de la variabilité à la foisspatiale et temporelle des émissions d’ammoniac contribue à l’amélioration des outilsopérationnels de prédiction de la qualité de l’air en France (Prev’Air). Cette améliorationmarquante et attendue par les politiques publiques est démontrée dans le projet PRIMEQUALAmp’Air (convention ADEME n° 1660C0013, 2016-2020).Elle est mise à profit pour évaluer, grâce à la mobilisation de l’outil CADASTRE_NH3, l’impactde la modulation des pratiques de fertilisation (injection, apport en bande, incorporation post-application, substitution d’engrais à fort potentiel de volatilisation, fractionnement des apports,décalage des apports dans le temps…) aussi bien sur la qualité de l’air de manière générale enFrance que sur l’évitement des pics de pollution observés au printemps dans certaines régions.Cette évaluation est menée dans le projet PRIMEQUAL PolQA (convention ADEME n°11001061, 2016-2019).

Département EA

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Valorisation

> Thèse de Julie Ramanantenasoa : « Prise en compte de la variabilité spatio-temporelle desémissions d'ammoniac liées à la fertilisation azotée en France et développement de méta-modèles prédictifs » (2014-2018 ; cofinancement INRA-ADEME, Directeur de Thèse : D.Makowski, UR Agronomie ; encadrement : S. Génermont, J.M. Gilliot, C. Bedos, UMR EcoSys).> Génermont, S., Dufossé, K., Ramanantenasoa, M.M.J., Maury, O., Gillliot, J.-M., 2018.CADASTRE_NH3 : a new framework to estimate spatio-temporal ammonia emissions after Nfertilization in France. Oral presentation 20th N Workshop and side event, Rennes, France,June 25-27, 2018. https://workshop.inra.fr/nitrogenworkshop2018/Side-event-Proceedings-and-oral-presentations

Autres références bibliographiques

> Dufossé, K., Gilliot, J.-M., Ramanantenasoa, M.M.J., Voylokov, P., Génermont, S.,Bessagnet, B., 2018. Using the bottom-up inventory method CADASTRE-NH3 to assess theefficiency of mitigation techniques to reduce ammonia emissions in France. In proceedings:20th N Workshop, Rennes, France, June 25-27, 2018.> Gilliot J.M., Génermont S., 2016. Ammonia volatilization after agricultural N fertilization:potential of using a national emission inventory mapping tool for upgrading emission factors inFrance, in: EGU (Ed.), General Assembly of the European Geoscience Union, Soil SystemScience Division, Vienna, Austria.

Département EA

Reproductibilité des expérimentations en écologie

Résumé

La science est actuellement confrontée à une «crise de reproductibilité» car les résultats denombreuses expériences scientifiques s’avèrent non répétables. Aucune étude n’a évalué dansquelle mesure l’écologie est affectée par ce problème et comment le résoudre. Pour répondre àce défi crucial, une même expérience de culture associée d’une graminée et d’une légumineuse aété répétée dans 14 laboratoires de 5 pays européens. Ce travail montre que les résultats varientfortement entre laboratoires, malgré une standardisation extrêmement poussée du dispositifexpérimental. Cette variabilité entre laboratoires a néanmoins été réduite par l’introductionvolontaire de diversité génétique parmi les organismes utilisés dans l’expérience, en l’occurrenceen utilisant trois génotypes de la même espèce végétale plutôt qu’un seul, et ce d’autant plus quel’environnement de culture avait été rendu volontairement hétérogène en créant des zones de solplus ou moins riches en nutriments.

Contexte et Enjeux

La reproductibilité des résultats est la pierre angulaire de la recherche scientifique. Pour assurercelle-ci, une possibilité est d’homogénéiser les conditions expérimentales de façon à obtenir desrésultats les plus significatifs statistiquement et des expérimentations plus facilement répétables.Paradoxalement, des études récentes sur le comportement animal ont montré que les résultatsproduits par plusieurs laboratoires diffèrent d’autant plus que l’homogénéisation est importante.Cela peut s’expliquer par le fait que certains paramètres ignorés lors de cette homogénéisationpeuvent devenir déterminants. Dans ce cas, chaque expérience révèle en fait une vérité « locale »non valide dans d’autres contextes, et donc des résultats difficilement généralisables.Afin d'évaluer dans quelle mesure la recherche en écologie ou agronomie utilisant desenvironnements contrôlés, tels que les serres et les chambres de culture, est affectée par la crisede reproductibilité, 14 laboratoires de recherche publique de 5 pays européens ont associé leursefforts pour reproduire une même expérimentation, mais avec différents niveaux d’homogénéité.Le niveau d’homogénéité portait sur la variabilité génétique, c’est-à-dire présence ou absence dediversité spécifique (la graminée Brachypodium distachyon seule ou en combinaison avec lalégumineuse Medicago truncatula), ainsi que présence ou absence de diversité génétique au seind’une espèce (soit un seul génotype, soit trois génotypes, à la fois pour la graminée et lalégumineuse). L’homogénéité portait également sur l’environnement dans lequel se développentles plantes : soit dans un substrat où sable et sol étaient complètement mélangés, soit dans unsubstrat où le sable était concentré dans des zones spécifiques et entouré de sol, en conservantla proportion de sable et de sol constante.Dans ce dispositif, les chercheurs ont caractérisé l’effet d’une addition de la légumineuse sur 12variables mesurées, parmi lesquelles les biomasses racinaire, aérienne, de graines et totale, lahauteur des plantes, les concentrations foliaires en carbone et azote, et leurs isotopes stables,l’évapotranspiration et la dégradation de la litière. L'hypothèse testée était que l’introduction d’unehétérogénéité génétique ou environnementale réduirait les différences de résultats entre leslaboratoires sur ces 12 variables.L'étude a été pilotée par les chercheurs Alexandru Milcu (CNRS, Ecotron Européen deMontpellier et Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive) et Jacques Roy (CNRS, EcotronEuropéen de Montpellier) avec une coordination additionnelle par Manuel Blouin (UMRAgroécologie, AgroSup Dijon, Inra, Université de Bourgogne).

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UMR Agroécologie

Centre Dijon Bourgogne Franche-Comté

ContactManuel BLOUIN manuel.blouin@inra.fr

Priorité du document d’orientation#OpenScience-3

Plan d’actionProspective scientifique interdisciplinaire

Mots clésReproductibilité des résultats, expérience multi-laboratoire, expérimentation, conditions contrôlées

Département EA

Résultats

Cette expérimentation multi-laboratoire révèle que les résultats concernant l’effet de l’ajout de lalégumineuse varient fortement entre laboratoires, malgré une standardisation extrêmementpoussée du dispositif expérimental. A l’instar des expériences sur le comportement animal, cettevariabilité entre laboratoires a néanmoins été réduite par l’introduction volontaire de diversitégénétique parmi les organismes utilisés dans l’expérience, notamment quand cette diversitégénétique était associée à une hétérogénéité spatiale.

Perspectives

Il reste cependant à comprendre par quels mécanismes l’introduction d’une hétérogénéitégénétique a abouti à cette diminution de variabilité entre laboratoires et à vérifier les causes del’absence d’effet de l’hétérogénéité environnementale. Il est possible par exemple que la créationde zones de substrat différentes ne soit pas important pour les variables mesurées. A l’avenir, lesexpérimentations en écologie pourraient intégrer cette hétérogénéité contrôlée dans les dispositifsexpérimentaux afin de limiter cette « crise de reproductibilité».

Valorisation

Cet effort international, qui a impliqué d’autres chercheurs français (CNRS, ENS, INRA et IRD), afait l’objet d’une ‘news’ de Nature (https://www.nature.com/news/why-14-ecology-labs-teamed-up-to-watch-grass-grow-1.22457) et a été publiée dans Nature Ecology & Evolution le 15 janvier2018.

Référence bibliographique

> Milcu, A., Puga-Freitas, R., Ellison, A. M., Blouin, M., Scheu, S., Freschet, G. T., … Roy, J.(2018). Genotypic variability enhances the reproducibility of an ecological study. Nature Ecologyand Evolution, 2(2). http://doi.org/10.1038/s41559-017-0434-x

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Mise en place de l’expérience (à gauche et au milieu) et les communautés végétales établiesdans l’écotron européen de Montpellier (à droite).

Département EA

La cartographie des sols en France : Etat des lieux et perspectives

Résumé

De fortes évolutions de l’offre et de la demande en données sol ainsi que le développement deméthodes nouvelles de cartographies des sols à base de modélisation statistique (CSMS) ontconduit le Conseil Scientifique du programme Inventaire, Gestion et Conservation des Sols (IGCS)du Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) Sol et le Réseau Mixte Technologique (RMT) « Sols &Territoires » à s’interroger sur l’évolution souhaitable des objectifs, démarche et organisation de lacartographie des sols en France. La réflexion a été menée par un comité d’experts sur la based’une enquête initiale auprès des producteurs et utilisateurs des données sols. Elle a abouti à unbilan des besoins en données, et de l’état de développement et d’organisation des programmes decartographie et à une analyse prospective des scénarios potentiels d’évolution aux planstechnique et organisationnel.

Contexte et Enjeux

Depuis le début des années 90, la stratégie nationale de cartographie des sols, impulsée par leministère en charge de l’agriculture et l’Inra et reprise ensuite par le GIS SOL, a privilégié lacouverture exhaustive du territoire par des Référentiels Régionaux Pédologiques (RRP), basés surdes cartographies conventionnelles des sols au 1/250 000 commanditées par les maîtresd’ouvrages régionaux. Les informations issues de ces RRP sont progressivement renduesaccessibles aux utilisateurs, grâce à un système de stockage de l’information pédologiquestandardisée à l’échelle nationale (DONESOL) et des interfaces utilisateurs accessibles sur leweb. Les besoins en connaissance des sols vont toutefois au-delà des acquis actuels pour denombreuses applications. Ainsi la résolution spatiale des RRP est souvent trop faible par rapportaux utilisations de données envisagées. Enfin, au-delà des propriétés de sol classiquement prisesen compte par les pédologues cartographes, un besoin de caractérisation et de cartographie denouvelles propriétés, notamment biologiques, est exprimé par des utilisateurs engagés dans denouveaux enjeux environnementaux. Face à ces besoins en connaissance des sols, toujoursimportants et renouvelés, les méthodes de cartographie des sols ont connu de leur côté une forteévolution ces dernières années avec l’émergence des approches de cartographies des sols àbase de modélisation statistique (CSMS). Au plan international, leur développement depuis 10 ansa débouché sur le programme international GlobalSoilMap visant à proposer un accès libre etgratuit aux cartes produites tandis que les données source (profils, cartes) restent gérées par leurpropriétaire initial. Notons que l’objectif de GlobalSoilMap est repris dans d’autres initiativesinternationales comme celles issues du partenariat mondial sur les sols ONU-FAO. Ces fortesévolutions, à la fois de l’offre et de la demande en données sur les sols ont suscité ce travail deprospective sur le devenir de la cartographie des sols en France.

Résultats et perspectives

Le groupe d’experts de l’INRA, d’AgroCampus Ouest et du RMT « Sols & Territoires » ont ainsiproposé un rapport (en ligne sur le site du GIS Sol) présentant successivement :• L’état actuel des programmes de cartographie des sols, des besoins exprimés par desproducteurs et utilisateurs des données sols et des questionnements juridiques et économiquesrelatifs à la production, diffusion et utilisation des cartographies.• Des scénarios potentiels d’évolution de la cartographie des sols aux plans technique etorganisationnel, évalués respectivement par des critères économiques et au regard d’indicateursliés à la production et la diffusion de la connaissance des sols.

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UMR LISAH Laboratoire d‘étude des Interactions entre Sol-Agrosystème-Hydrosystème

US INFOSOL

Centres Occitanie-Montpellier& Val de Loire

ContactsMarc Voltz marc.voltz@inra.frAntonio Bispo antonio.bispo@inra.fr

Priorité du document d’orientation#Climat-4, #OpenInra-2

Mots clésSol, cartographie, prospective

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• Des recommandations d’actions pour soutenir le développement de la connaissancecartographique des sols selon les scénarios envisagés parmi lesquelles :

> Amplifier l’acquisition et la capitalisation des données sol.> Structurer l’organisation des acteurs et les activités de cartographie des sols en France enorganisant les producteurs de données et de cartes et en créant un centre de ressources.> Améliorer la visibilité et les conditions de diffusion des données sol.> Aider le développement d’un marché de produits et services liés à la cartographie des sols.> Eclaircir la question juridique sur l’acquisition, la diffusion et l’utilisation des données sol.> Soutenir la R&D en cartographie des sols par le développement de nouvelles méthodesd’acquisition de données pédologiques (proxy détection, approche participatives) et desméthodes d’estimation, de représentation et d’appropriation de l’incertitude.> Développer la coopération avec les autres acteurs européens et internationaux.

Valorisation

Deux rapports (voir bibliographie), remis au GIS Sol et au Ministère de l’Agriculture et diffusésdans le cadre du RMT Sol & Territoire et du Réseau National d’Expertise Scientifique et Techniquesur les sols (RNEST) ; Deux articles en préparation pour des revues internationales.

Références bibliographiques

Téléchargeables à l’adresse suivante https://www.gissol.fr/publications/la-cartographie-des-sols-en-france-etat-des-lieux-et-perspectives-4629 :> Voltz, M., Arrouays, D., Bispo, A., Lagacherie, P., Laroche, B., Lemercier, B., Richer de Forges,A., Sauter, J., Schnebelen, N. 2018. La cartographie des sols en France : Etat des lieux etperspectives. Inra, France, 112 pages> Arrouays, D., Richer de Forges, A., Voltz, M., Bardy, M., Bispo, A., Lagacherie, P., Laroche, B.,Lemercier, B., Michalski, J., Sauter, J., 2018. Enquête sur les perspectives d'évolution de lacartographie des sols en France : Synthèse des résultats. Inra, France, 48 pages

Département EA

Legitimes - Construction et évaluation de scénarios territoriaux d’insertion de légumineuses dans les systèmes de culture pour répondre aux changements globaux

Résumé

Le projet ANR Legitimes (https://www.inra.fr/legitimes)avait pour objectif de construire, avec lesacteurs locaux, les conditions d’une plus grande insertion des légumineuses dans les territoires.Trois approches ont été mises en œuvre : (i) une analyse historique (agronomique, économique,sociologique) des raisons de la disparition des légumineuses et identification de voies dedéverrouillage du système sociotechnique actuel, (ii) l’identification et la quantification desservices écosystémiques fournis par des légumineuses, dans trois territoires, et (iii) la conceptionet l’évaluation de systèmes de culture et de scénarios territoriaux d’insertion de légumineusesavec les acteurs. Ce projet s’est déroulé dans trois territoires : le Plateau Langrois (Bourgogne),les Pays d'Ancenis et de Châteaubriant (Pays de la Loire), la Lomagne (Midi-Pyrénées).

Un colloque de restitution a étéorganisé en juillet 2018, qui arassemblé plus de 100 participants,de structures diverses : recherche/enseignement, développement(chambre d’agriculture, institutstechniques, etc.), filière (coopératives,sélectionneurs, industries, etc.). Lorsde ce colloque, une plaquette a étédistribuée, résumant les principalesavancées du projet.

Contexte et Enjeux

Malgré les nombreux bénéfices environnementaux rendus par les légumineuses, insérées dansles systèmes de culture, et bien que la gamme des espèces et des modes d’insertion disponiblessoit très large, les surfaces de légumineuses ont drastiquement diminué en France depuisplusieurs décennies. Pourtant, leur usage dans l’alimentation humaine est reconnu commebénéfique à la santé humaine.L’enjeu était de conduire un projet de recherche participative, dans 3 territoires avec desproblématiques différentes, et de montrer à travers ce projet qu’il est essentiel de combiner desinnovations techniques, organisationnelles et économiques, à différents niveaux du systèmealimentaire, et conçues avec les acteurs concernés, pour organiser le développement deslégumineuses. Pour cela nous avons travaillé dans trois territoires différents, situés enBourgogne, Pays de Loire, et Midi-Pyrénées puis mobilisé et combinés les cadres conceptuelsdes transitions agro-écologiques, des services écosystémiques et des systèmes de culture.

Résultats

Les partenaires du projet Legitimes étaient des labos de recherche (INRA AGIR, Agronomie,Agroécologie, Aster, LEVA ESA Angers, AGE ISARA Lyon), Terres Inovia, et des coopératives etindustriels (Qualisol, Dijon-Céréales, Terrena, Valorex). Les trois territoires ont été choisis pourleur diversité d’espèces de légumineuses ayant a priori un intérêt pour les acteurs économiqueslocaux, et pour l’implication des acteurs locaux dans la mise en place de solutions

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UMR Agronomie

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactMarie-Hélène Jeuffroymarie-helene.jeuffroy@inra.fr

Priorités du document d’orientation#3Perf-1, #Food-1

Plan d’actionInnovation

Mots clésLégumineuses, territoire, filières, colloque, conception participative, transition

Département EA

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technico-économiques pour relancer ces cultures. En mobilisant le cadre théorique destransitions, les freins et leviers à la culture des légumineuses ont été analysés à partird’entretiens auprès d’une vingtaine d’acteurs de la filière, d’une centaine d’agriculteurs, et d’uneanalyse des données statistiques. La marginalisation des légumineuses dans les systèmes deculture actuels apparaît liée à un ensemble de déterminants agronomiques et socio-économiques interconnectés, caractérisant un verrouillage sociotechnique. Les trajectoiresd’évolution de systèmes de culture de 25 fermes ont été analysées à partir d’enquêtes pourcomprendre comment et pourquoi les agriculteurs cultivent des légumineuses. Troisobservatoires de parcelles agricoles ont permis d’acquérir des références locales sur lesperformances et services rendus par des légumineuses, dont les espèces et les modes deculture ont été choisis avec les partenaires des 3 territoires étudiés, comme des candidatspotentiels locaux. Les espèces étudiées ont montré des comportements différents vis-à-vis del’azote (fixation, exportation dans les graines), essentiels à connaitre pour valoriser leursbénéfices. L’analyse d’associations à base de légumineuses, cultivées par les agriculteurs, apermis de caractériser des pratiques innovantes satisfaisantes, sources d’inspiration pourd’autres. Des prototypes de systèmes de culture insérant des légumineuses, et de scénariosterritoriaux, explorant 8 objectifs pour le territoire, ont été co-conçus, avec des acteurs locaux,puis évalués, montrant de réelles marges de progrès pour le territoire, sur de nombreuxindicateurs agri-environnementaux, à condition d’une mutation profonde de son agriculture.La plaquette, présentant les résultats du projet et le colloque de restitution finale, organisé enjuillet 2018, ont permis de diffuser les résultats issus de ce projet et de projets connexes sur leslégumineuses.

Perspectives

Depuis ce colloque, la plaquette a été plus largement diffusée aux agriculteurs ayant participé auprojet Legitimes (observatoires de parcelles), lors d’autres colloques comme le colloque RFL2 àToulouse, ou sur demande (enseignement, chambres d’agricultures, etc.).Les travaux réalisés dans Legitimes se poursuivent dans d’autres projets en cours, comme parexemple les projet UE H2020 Remix et LegValue.

Valorisation

Les présentations du colloque ont été mises en ligne.La plaquette est disponible en format papier, ouen ligne sur le site du projet. Le projet Legitimes a étésources de nombreuses publications scientifiques ou dedéveloppement dont certaines sont encore en cours, et denombreuses communications ont eu lieu sur les résultatsdu projet depuis le colloque final. Ces publications sontréférencées au fur et à mesure sur le site du projet.

Référence bibliographique

> Jeuffroy et al. 2018. Legitimes : Construction et évaluationde scénarios territoriaux d’insertion des légumineuses.Plaquette de restitution des résultats, 70p.https://www6.inra.fr/legitimes/Colloque-final

Département EA

QualiAgro fête ses 20 ans de suivi sur les effets d’apports répétés de composts urbains sur les agroécosystèmes

Résumé

En 1998, le compostage des déchets urbains se développe sans que les effets d’apports répétésdes composts sur les agroécosystèmes soient tous connus. L’INRA et Veolia mettent en placel’essai au champ QualiAgro où des composts urbains sont comparés à un fumier de bovins deréférence. Après 20 ans, leur efficacité pour augmenter les stocks de matière organique des solsest démontrée ainsi que l’amélioration des propriétés des sols associées ; cette pratique permetd’éviter le recours aux engrais de synthèse (en totalité pour le phosphore et le potassium,partiellement pour l’azote). Les impacts environnementaux associés aux éléments traces, auxcontaminants organiques dont des pharmaceutiques, microorganismes pathogènes ou gènes derésistance aux antibiotiques sont limités permettant d’assurer que le retour au sol des déchetsorganiques constitue une voie intéressante de valorisation aux impacts très limités à moyenterme.

Contexte et Enjeux

En 1998, le contexte réglementaire du recyclage en agriculture de matières fertilisantes issues dedéchets urbains évolue avec la mise en place du décret de 1998 sur l’épandage des bouesd’épuration qui contribue à stabiliser la filière de recyclage. En parallèle, le compostage des boueset celui des biodéchets se développent, accompagné par la mise en place de normes de qualitédes amendements organiques. Mais les questions demeurent sur les effets à long terme del’introduction de ces composts dans les pratiques de fertilisation des sols cultivés. C’est pourquoi,l’INRA et Véolia ont initié un partenariat, prévu dès sa mise en place pour une durée minimale de10 ans, pour quantifier les intérêts agronomiques et les impacts environnementauxpotentiellement associés à l’insertion de composts dans les pratiques de fertilisation des grandescultures dans le Bassin Parisien.

Résultats

En 2018, après 20 ans, les résultats acquis sont nombreux. Leur synthèse a été présentée lorsd’une journée colloque anniversaire le 28 Novembre 2018 à l’INRA de Versailles. Les résultats ontété regroupés en 4 présentations préparées conjointement par des scientifiques de l’INRA, desingénieurs de Véolia, d’instituts techniques, de l’INERIS ou de chambres d’Agriculture afind’assurer le transfert des résultats vers les praticiens. Les 4 présentations ont porté sur (1)l’évolution des stocks de carbone dans les sols, montrant des dynamiques supérieures auxattendus de l’initiative 4 pour 1000 ; en lien avec l’augmentation de carbone dans les sols,l’augmentation de la biomasse microbienne et de la faune ont été présentées ainsi quel’amélioration des propriétés physiques telles que la réserve utile des sols, la stabilité desagrégats… ; (2) la disponibilité en éléments fertilisants ; si la disponibilité à court terme de l’azotereste inférieure à 20% l’année de l’apport, l’augmentation des teneurs en matière organique du solpeut permettre à terme de faire l’impasse sur les engrais minéraux azotés les années d’apport decompost et sur les engrais phosphatés dans tous les traitements organiques ; (3) les fluxd’éléments traces augmentent les teneurs en cuivre et zinc des sols mais les effets des apportssur les teneurs en matière organique dans les sols et le pH peuvent modifier la biodisponibilitédes éléments traces en cas d’apports organiques (diminution pour le cadmium, augmentationpour le cuivre) ; (4) si les flux de contaminants organiques peuvent atteindre quelques dizaines de

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UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactSabine Houotsabine.houot@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Climat-3, #Perf-1

MétaprogrammeECOSERV

Mots clésEssai au champ, recyclage, composts, long terme, matière organique, éléments traces, contaminants organiques

Département EA

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grammes par hectare lors d’un épandage, les taux d’accumulation dans les sols restent trèsfaibles et on peut calculer des temps de demi-vie de dissipation. Les résidus pharmaceutiquessont rarement détectés dans les eaux, conduisant à des faibles risques d’impactsécotoxicologiques. En conclusion et après 20 ans de suivi du site QualiAgro, les impactsenvironnementaux sont faibles à très faibles, mais les intérêts agronomiques sont démontrés.Une contrainte reste la nécessité d’équilibrer les apports par rapport aux besoins des plantes, cequi limite les flux d’apport possibles en carbone organique et les bénéfices liés à cesaugmentations de teneurs en matière organique dans les sols.

Perspectives

Une première perspective a été présentée lors du colloque consistant à valoriser les résultats dessites du SOERE-PRO dans des travaux à l’échelle territoriale d’optimisation de la gestion desressources organiques. D’autres perspectives ont été discutées lors d’une table ronde soulignantdes besoins de références sur des contaminants émergents tels que les micro-plastiques, ainsiqu’en écotoxicologie terrestre. Cette table ronde s’est conclue en soulignant l’importance dessites de longue durée pour évaluer les effets à long terme de ces pratiques de recyclage.

Valorisation

Le site QualiAgro est un des sites du SOERE-PRO, réseau de sites d’étude des effets desapports de produits résiduaires organiques épandus dans des agroécosystèmes. Ce réseauconstitue un des services de l’Infrastructure AnaEE-France, ouverts à la collectivité scientifiquenationale et internationale. De nombreux programmes de recherche ou thèses utilisent ces sites.Les résultats du site QualiAgro ont permis la rédaction de « fiches composts » utilisées sur leterrain. L’outil CarboPRO a été élaboré pour simuler les évolutions des stocks de carboneorganique dans des sols en lien avec des pratiques d’apport de compost.

Références bibliographiques

> 56 publications à comité de lecture, 17 thèses ayant utilisé le site QualiAgro. Site web :https://www6.inra.fr/valor-pro du SOERE-PRO dont le site QualiAgro

Les partenaires du programme QualiAgro autour du gâteau d’anniversaire (de gauche à droite : Maria Albuquerque, Veolia ; Maelenn Poitrenaud, SEDE Environnement ; Damien Bignon, agriculteur ; Sabine

Houot, Camille Resseguier, Pauline Buysse et Jean-Christophe Gueudet, Inra)

Département EA

Un cadre terminologique unifié pour étudier l’adaptation des plantes à la sécheresse

Résumé

Pour faire face aux effets du changement climatique, la recherche sur l’adaptation des plantes à lasécheresse doit s’appuyer sur des concepts et des terminologies unifiées indispensables pour undialogue constructif entre disciplines et modèles d’études.Ce travail propose un cadre conceptuel révisé commun entre approches en physiologie etécologie végétales. Il identifie une distinction cruciale entre résistance à la sécheresse et survie àla sécheresse. Ces deux performances des plantes s’appuient sur des stratégies distinctes quisont l’échappement, l’évitement de déshydratation, la tolérance à la déshydratation, la résistanceà l’embolisme, la dormance estivale et la tolérance à la dessiccation. Ces stratégies reflètent ungradient identifié en écologie entre acquisition et conservation des ressources en eau. Il estproposé que les recherches sur la survie des plantes à la sécheresse deviennent déterminantesdans le contexte de sécheresses croissantes.

Contexte et Enjeux

Le changement climatique se traduit par des risques accrus de sécheresse dans de nombreusesrégions du globe qui affectent le rendement des cultures mais aussi la pérennité des forêts,prairies ou cultures des régions les plus sensiblesLes chercheurs se mobilisent pour étudier l’adaptation des plantes à la sécheresse, que ce soitpour sécuriser les rendements agricoles et ou pour mieux gérer les écosystèmes naturels. Cesrecherches concernent la plupart des disciplines biologiques étudiant le végétal et s’appuient surune grande gamme d’espèces modèles. Les échelles d’approche vont du gène (génétique,biologie moléculaire, biochimie), en passant par la plante entière (écophysiologie) et jusqu’à lacommunauté (agronomie, écologie). Ces approches variées reposent toutefois sur des conceptset des terminologies différentes qui freinent un dialogue constructif entre disciplines et des termescomme ‘résistance’ ou ‘tolérance’ à la sécheresse se réfèrent à des performances et desstratégies des plantes parfois très différentes.

Résultats

En se basant sur six grands types de stratégies développées par les plantes, cette terminologiepropose de distinguer deux grands types de performances : ‘’la résistance à la sécheresse’’ quifavorise le maintien de la croissance sous stress modéré et la ‘’survie à la sécheresse’’ sousstress sévère après l’arrêt de croissance. Cette distinction est cruciale car les caractères desplantes impliqués dans la résistance ne sont pas les mêmes que ceux impliqués dans la survie :une plante ne peut à la fois pousser activement sous stress modéré et survivre sous stresssévère. Cette distinction reflète celle identifiée en écologie entre capacité à acquérir desressources (forts prélèvements hydrique pour la résistance) et capacité à conserver lesressources (faible utilisation d’eau pour la survie).Ce cadre conceptuel unifié devrait faciliter les recherches pluridisciplinaires qui doivent sedévelopper pour répondre aux impacts croissants des sécheresses intenses.

Perspectives

Une école d’été (projet PlantDrought financé par MUSE Montpellier) est organisée par deschercheurs et enseignants chercheurs de divers instituts et disciplines (Inra, SupAgro, CIRAD,CNRS, IRD) pour les doctorants à Montpellier en 2019. L’objectif est de favoriser une culture

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USC CEFE Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive

Centre Occitanie - Montpellier

ContactFlorence Volaireflorence.volaire@cefe.cnrs.fr

Priorité du document d’orientation#Climat-1

Plan d’actionAgro-écologie

Mots clésSécheresse, changement climatique, adaptation de plantes, sélection de plantes, écophysiologie, agronomie, écologie

Département EA

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Expression séquentielle des six principales stratégies développées par les plantes pour s’adapter à la sécheresse

scientifique commune entre étudiants en écologie et en agronomie, avec prise en compte de ladiversité des modèles végétaux étudiés, notamment pour les pays du Sud.

Valorisation

Le projet CASDAR ‘Dactysec’ (2018-2020) co-coordonné par P. Barre (INRA Lusignan) et F. Volaire(INRA CEFE) et en collaboration avec quatre entreprises de semences, cherche à identifier etcaractériser les différentes stratégies de survie à la sécheresse de la graminée fourragère (dactyle)pour la création d’une gamme de nouvelles variétés plus résilientes à la sécheresse.

Département EA

Une agriculture productrice d’énergie propre : l’exemple des serres photovoltaïques

Résumé

L'arrivée ces dernières années des porteurs d’enjeu de l’énergie photovoltaïque dans l'industriedes serres a conduit à des installations conçues uniquement pour maximiser la productiond’électricité. Après un examen complet de l’état actuel du secteur des serres photovoltaïques surle bassin méditerranéen, nous avons évalué les principaux types de serres photovoltaïquescommerciales. L’objectif a été de définir les relations générales entre les paramètres majeurs dechaque design (taux de couverture et positionnement des panneaux solaires, hauteur etorientation de la serre), les variables climatiques internes et les rendements agricoles etélectriques, afin de fournir des informations originales pour la conception de serresphotovoltaïques de nouvelle génération présentant une synergie optimale sur le partage desphotons et donc entre production de biomasse et d’électricité.

Contexte et Enjeux

Ces publications s’inscrivent dans le cadre d’un projet de recherche qui consiste à une intégrationde l’énergie solaire dans les agrosystèmes serres pour répondre à une demande sociale etéconomique de plus en plus pressante qui souhaite, pour des raisons d’économie d’énergie et deprotection de l’environnement, limiter le recours à l’utilisation des ressources en énergie fossileset faire appel aux énergies renouvelables.

Résultats

Caractérisation et modélisation les transferts thermo-convectifs et radiatifs à l’intérieur des serreséquipées de panneaux photovoltaïques représentatives de la région méditerranéenne tout enétudiant l’impact de l’effet de la réduction du rayonnement solaire par les panneauxphotovoltaïques sur la culture.

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UMR ISAInstitut Sophia Agrobiotech

Centre Provence-Alpes-Côte d'Azur

ContactHicham Fatnassihicham.fatnassi@inra.fr

Priorité du document d’orientation#Climat-2

Mots clésEnergie renouvelable, rayonnement solaire, ombrage, durabilité, culture, horticulture

Département EA

Perspectives

L'étape suivante de ce travail visera à exploiter les potentialités offertes par le logiciel demécanique des fluides (CFD) pour tester virtuellement les stratégies visant à améliorer lefonctionnement des serres fermées grâce notamment à une combinaison de modifications dudesign de la serre, des équipements internes de climatisation.Des ajustements dans l'estimation des paramètres du bilan de masse et d'énergie au niveau de lavégétation (la résistance stomatique minimum ou l’indice du recouvrement foliaire LAI volumiqueestimé) devraient également permettre de parfaire l’adéquation entre la mesure et la simulation.

Références bibliographiques

> Cossu M., Cossu A., Deligios P.A., Luigi L., Fatnassi H., Poncet C., Yano A. 2018. Assessmentand comparison of the solar radiation distribution inside the main commercial photovoltaicgreenhouse types. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 94, 822-834. (Impact factor 9.12).DOI : 10.1016/j.rser.2018.06.001> K. Ezzaeri, H. Fatnassi, R. Bouharroud, L. Gourdo, A. Bazgaou, A. Wifaya, H. Demrati, A.Bekkaoui, A. Aharoune, C. Poncet, L. Bouirden. (2018). Effect of photovoltaic panels providingshade in microclimate and tomato production under photovoltaic Canarian greenhouses. SolarEnergy. Volume 173, October 2018, Pages 1126-1134. (Impact factor 4.83) DOI :10.1016/j.solener.2018.08.043

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Département EA

Un livre sur la gestion de la flore des champs : gestion durable de la flore adventice des cultures

Résumé

Dans un contexte de réduction de l’utilisation des herbicides de synthèse, cet ouvrage collectifexplore des voies de gestion de la flore adventice intégrant tous les enjeux agronomiquesenvironnementaux. Il présente l’état des connaissances actuelles sur la biologie et l’écologie desplantes adventices, la diversité des techniques de gestion biologique et agronomiques. Lesavantages liés à l’utilisation des travaux de modélisation et des outils d’aide à la décision sontprésentés. Ce document reflète la pluralité des points de vue sur ces espèces qui est liée auxdivergences de perception des effets négatifs ou bénéfiques de la flore ‘sauvage’ des champs. Cetouvrage s’adresse aux étudiants et enseignants de la filière agricole, ainsi qu’aux agriculteurs etaux prescripteurs du développement qui pourront y trouver un ensemble d’informations utiles auquotidien.

Contexte et Enjeux

Gestion durable de la flore adventice dans un objectif de concilier les enjeux environnementaux(qualité des eaux et qualité des sols) et les enjeux de la biodiversité (communautés végétales etanimales).

RésultatsLa gestion de la flore adventice fondée majoritairement sur l’utilisation des herbicides de synthèseest aujourd’hui remise en question. Sous la pression de la société civile, les pouvoirs publicsincitent le monde agricole à développer des modes de production plus durables. Cet ouvragecollectif explore des voies de gestion de l’enherbement intégrant tous les enjeuxenvironnementaux. Il présente l’état des connaissances actuelles sur la biologie des plantesadventices, la diversité des techniques de gestion et les processus de régulation naturelle.Les pressions exercées par l’homme ont tendance à réduire la diversité des communautésadventices mais certaines espèces, bien adaptées, peuvent se développer de façon trèsimportante. Ces ‘changements de flore’ sont difficiles à anticiper et la nuisibilité des adventicesrestant difficile à quantifier, la maîtrise des densités et des biomasses de plantes en compétitionavec les cultures constitue bien un objectif des agriculteurs et des agronomes.L’agriculteur dispose aujourd’hui de différents moyens – chimiques, mécaniques, biologiques –qui, selon les systèmes de production, peuvent contribuer à une gestion durable la flore. Du faitdes nombreux processus impliqués dans les systèmes de culture, la modélisation peut permettred’optimiser la combinaison des futures techniques culturales efficientes.Mais l’efficacité de l’ensemble de ces pratiques peut être encore partielle (résistance auxherbicides, effet climatique, etc.) ce qui nécessite aujourd’hui de s’intéresser à d’autres pistes :utilisation de couverts végétaux, allélopathie, techniques liées à l’agriculture numérique,développement de molécules biologiques à activité herbicide. C’est en pilotant l’ensemble de cesoutils, aidés par des systèmes d’aide à la décision dans des paysages favorisant les régulationsbiologiques que se construiront les futurs systèmes de culture capables d’assurer une productionviable économiquement et environnementalement.La gestion agroécologique des populations adventices reste un objectif d’avenir sur lequelchercheurs et agriculteurs devront collaborer dans le futur pour répondre le plus efficacement auxévolutions rapides liées aux contraintes agronomiques, économiques et climatiques. Cet ouvragereflète par ailleurs la pluralité des points de vue sur la flore adventice qui s’explique par la diversitédes disciplines concernées et par les divergences de perception des effets négatifs ou bénéfiquesde ces plantes sauvages des champs.

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UMR Agroécologie

Centre Dijon Bourgogne Franche-Comté

ContactsBruno Chauvelbruno.chauvel@inra.frNicolas Munier-Jolainnicolas.munier-jolain@inra.fr

Priorité du document d’orientation#3Perf

MétaprogrammeGISA

Plan d’action Prospective scientifique interdisciplinaire Agro-écologie

Mots clésGestion durable, diversité des communautés, mauvaises herbes, méthode de gestion, système de culture

Département EA

Perspectives

- Réduction des effets négatifs liés aux pratiques de gestion de la flore adventice.- Conception de systèmes de lutte durables intégrant l’ensemble des pratiques de gestion àdisposition des agriculteurs pour maintenir les densités de flore à des niveaux compatibles avecune production viable pour l’agriculteur.- Acceptation et mise en valeur des services rendus par la flore adventice.

Valorisation

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants et enseignants de la filière agricole, ainsi qu’aux agriculteurset aux prescripteurs du développement agricole qui pourront y trouver un ensemble d’informationsutiles au quotidien.

Référence bibliographique

> Chauvel B., Darmency H., Munier-Jolain N., Rodriguez A. (coord.), 2018. Gestion durable de laflore adventice, Versailles, Éditions Quæ, 354 p.

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Département EA

Une ligne Inra Transfert à EcoSys

Résumé

Constatant un déficit en offres de mesure de concentrations et d’émissions de gaz à effet de serre(dioxyde de carbone (CO2), protoxyde d’azote (N2O) méthane (CH4) et d’ammoniac (NH3) dansl’atmosphère en lien avec les activités agricoles, le pôle Eco&Phy de l’UMR ECOSYS a mis enplace des plates-formes d’analyse et développé des méthodes de laboratoire et de terrain ens’appuyant sur plus de 20 ans de compétences en métrologie. Face à une demande grandissante,elle s’est associée avec Inra Transfert Environnement pour créer une ligne de services et mettre àdisposition les services et ressources développés sur la base de ses savoir-faire. Des prestationsd’analyse de concentrations dans l’air et d’ingénierie pour la mesure des émissions au champ ouau laboratoire sont dorénavant proposées aux différents acteurs économiques.

Contexte et Enjeux

L’agriculture est une activité source de nombreux composés gazeux : le protoxyde d’azote (N2O)et le méthane (CH4) sont des gaz à effet de serre (GES) qui ont un fort pouvoir de réchauffement.L’ammoniac (NH3) contribue à la dégradation de la qualité de l’air car il est impliqué dans laformation des poussières ayant un impact sur la santé humaine. En outre, après dépôt, ilcontribue à différents impacts environnementaux sur les écosystèmes semi-naturels. La maîtrisedes émissions de ces composés est une préoccupation majeure à l’échelle internationale(Protocole de Kyoto (1997), Protocole de Göteborg (1999, 2012)). Par ailleurs, le renforcementdes pratiques de recyclage entraine la multiplication des procédés industriels et agro-industrielsengendrant une augmentation des produits organiques recyclables au champ, autant en quantitéqu’en variété. En parallèle, les industriels de la fertilisation, les coopératives agricoles ou desentreprises de biotechnologies rivalisent d’ingéniosité pour proposer des additifs ou formuler desengrais plus respectueux de l’environnement, et ont besoin de quantifier les niveaux d’abattementobtenus.Le constat a été fait à l’échelle internationale qu’il n’existait pas de méthode (i) d’acquisition dedonnées de référence des émissions ou (ii) de comparaison de traitements pour évaluerobjectivement la contribution réelle ou potentielle des produits apportés au champ aux émissions.Sur la base de compétences spécifiques développées dans la métrologie des émissions gazeusesau champ depuis une vingtaines d’années, le personnel scientifique, ingénieur et technique del’UMR ECOSYS est impliqué activement dans la mise en place de plates-formes d’analyse etdans la mise au point de méthodes permettant de combler ce déficit.La demande croissante en mesures a conduit ECOSYS à externaliser et professionnaliser cesprestations : le choix a été fait de créer une ligne de services supplémentaire de la filiale de l’Inra,Inra Transfert Environnement (ITE), adossée à l’UMR ECOSYS, pour mettre à disposition desservices et des ressources auprès des acteurs économiques en réalisant des prestations deservices sur la base des savoir-faire Inra. La création de cette ligne de service a conduit aurecrutement d’un ingénieur, Marco Carozzi.

Résultats

Cette structure dépendante d’ITE, intégrée dans l’équipe Eco&Phy de l'UMR ECOSYS, proposedeux types de services :• le premier niveau de prestations propose la quantification des concentrations en GES ou NH3dans l’air, particulièrement utile pour le suivi de la qualité de l’air. Plusieurs étapes sontnécessaires : la préparation des échantillons (tubes échantillonneurs, badges passifs, etc.), laréalisation des analyses (chromatographie en phase gazeuse, conductimétrie spécifique gaz,etc.), la validation des méthodes d’analyses (par le profil d’exactitude NF V03-110:2010), ainsi

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UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactsCéline Décuqceline.decuq@inra.frBenoît Gabriellebenoit.gabrielle@inra.frSophie Génermontsophie.genermont@inra.fr

Priorités du document d’orientation#3Perf-3, #Climat-2

MétaprogrammeECOSERV

Plan d’actionInnovation

Mots clésGaz à effet de serre, ammoniac, concentration, flux, émission, mesure au champ, mesures en conditions contrôlées, transfert de technologie, prestation de service

Département EA

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que l’évaluation des incertitudes de mesures. Notre maitrise de l’ensemble des étapes assure laqualité des résultats rendus.• le deuxième niveau de prestations, en ingénierie, mobilise l’expertise du personnel enmétrologie des émissions gazeuses de manière encore plus pointue. Il propose :- des mesures d’émissions de GES au champ avec des enceintes statiques pour quantifier lesémissions sur quelques semaines/mois après une fertilisation ou pour caractériser des systèmesculturaux sur des durées plus longues (Décuq et al., 2018 ; Le Gall et al., 2014). Le calcul des fluxd’émissions est basé sur la mise en place d’enceintes statiques. Le protocole est dimensionnéselon le besoin du client (répétitions, durée, fréquence, etc.)- des mesures d’émissions d’ammoniac au champ à l’aide d’une méthodologie d'inférence baséesur l’inversion d’un modèle de dispersion (FIDES), adaptée à de multiples parcellesagronomiques (Loubet et al., 2018 a et b) : La prestation comprend la conception d’un protocole,la mise en place du suivi des concentrations avec les badges passifs, l’analyse des badges, letraitement des données et calculs des flux, le rendu d’un rapport d’expertise.- des mesures de potentiels d’émissions de NH3 en conditions contrôlées au laboratoire, baséessur le principe d’un bilan de masse dans des enceintes dynamiques (Génermont et al., 2018). Cedispositif a été conçu pour se rapprocher au plus près des conditions de terrain.

Perspectives

Transférer notre savoir-faire sur la mesure des émissions gazeuses vers une structure de serviceautonome est une solution pour conserver nos capacités à innover afin de répondre aux enjeuxscientifiques d’aujourd’hui et de demain. Cette opération permettra également une montée enmaturité technologique des outils et plateformes de l’UMR EcoSys : elle pourra continuer àvaloriser son savoir-faire technologique en enrichissant le catalogue actuel des prestationsproposées et ainsi répondre aux demandes des différents acteurs économiques (industriels,instituts techniques, chambres agricultures, etc.).

Illustration de la ligne Inra Transfert à EcoSys ©Inra

Département EA

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Valorisation

3 posters + flash présentation au 20th N Workshop, Rennes, France, 25-27 Juin, 2018 :> Décuq, C., Génermont, S., Loubet, B., Gabrielle, B., 2018. A novel platform to provide servicesin the monitoring of greenhouse gases for agricultural systems.> Génermont, S., Décuq, C., FLura, D., Masson, S., Esnault, B., Autret, H., 2018. A novel platformproviding services in the measurement of potentials for ammonia volatilization.> Loubet, B., Voylokov, P., Carrozi, M., Décuq, C., Esnault, B., Zurfluh, O., Fortineau, A., Buysse,P., Mercier, V., Houot, S., Génermont, S., 2018a. A novel platform providing services in themeasurement of ammonia volatilisation from multiple agronomic plots.

Références bibliographiques

> Le Gall C., Jeuffroy M.H., Hénault C., Python Y., Cohan J.P., Parnaudeau V., Mary B., CompereP., Tristant D., Duval R., Cellier P., 2014. Analyser et estimer les émissions de N2O dans lessystèmes de grandes cultures français. Innovations Agronomiques, 34, 97-112.> Loubet, B., Carozzi, M., Voylokov, P., Cohan, J.-P., Trochard, R., and Génermont, S., 2018b.Evaluation of a new inference method for estimating ammonia volatilisation from multipleagronomic plots, Biogeosciences, 15, 3439-3460, https://doi.org/10.5194/bg-15-3439-2018

Département EA

Habitat Soutenable grâce aux Boisements des Cités (HSBC)

Résumé

Une formation expérimentale sur le rôle des infrastructures vertes en ville pour l’atténuation deschangements climatiques a été développée afin de sensibiliser des citoyens au développementdurable. Cette formation est organisée en partenariat avec l’ONG EarthWatch sous formed’ateliers résidentiels de deux jours où les services écosystémiques fournis par les arbresurbains (atténuation des inondations et des ilots de chaleur) sont étudiés en fonction de la vitalitédes arbres et de leurs systèmes de plantation (fosse réduite vs. parc urbain). Les « citoyenschercheurs » en formation sont des employés de la banque HSBC qui souhaite soutenir, parcette action, l’investissement durable dans les objectifs de développement de l’entreprise et deses clients.

Contexte et Enjeux

La ville représente un enjeu sociétal fort car elle concentre plus de 60% de la populationmondiale et les changements climatiques risquent d’accentuer la vulnérabilité des populationsvis-à-vis des conditions thermiques extrêmes. Les services écosystémiques apportés par l’arbreen ville, dans la lutte contre les ilots de chaleur urbains est une thématique majeure de notreéquipe. A ce titre nous développons des actions de recherche dans le cadre du projet Biodiversa« UrbanMycoServe » (http://www.urbanmycoserve.org/) et de l’ANR « Cooltrees », pour mieuxcomprendre et quantifier les services de rafraichissement de l’air par l’arbre. Ce programme «EarthWatch » débuté en 2018 et d’une durée de 2 ans se déroule sur 3 villes: Birmingham,Chantilly, Londres, et se décompose en 5 formations par an et par site. Il nous permet à la foisd’étendre nos sites expérimentaux et de multiplier nos mesures (20 citoyens chercheurs parformation et par ville) tout en collaborant avec des collègues de l’Université de Reading, del’Imperial College of London et du CNRS de Strasbourg pour un ensemble de mesuresidentiques, sur le sol, l’arbre (le Tilleul : Tilia cordata) et le climat sur tous les sites.Cette formation permet également de faire connaitre notre travail de recherche auprès dedécideurs ayant le pouvoir d’influer sur le financement d’infrastructure verte pour ledéveloppement de villes plus soutenables.

Résultats

Construction d’une base de données sur la pollution et l’hydraulique des sols, le micro-climatsubi et généré par une même espèce (le Tilleul) et sa croissance mesurée en continu à l’aide demicro-dendromètres autonomes et connectés (système PépiPIAF).

Perspectives

Développement d’infrastructures vertes pour rafraîchir la ville comme le démonstrateur pilote du« rafraichissement naturel de la rue Garibaldi » à Lyon dans le cadre du programme EuropéenBIoTOPE « Building and IoT OPen innovation Ecosystem for connected smart object” (GrandLyon).

Valorisation

Développement des micro-dendromètres autonomes et connectés (Sigfox, LoRa) pour piloter lesservices de rafraichissement des villes par les arbres (Bensaoud et al. 2018).

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UMR PIAFPhysique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant

Centre Auvergne - Rhône-Alpes

ContactsThierry Amégliothierry.ameglio@inra.frJérôme NGAO jerome.ngao@inra.frMarc Saudreaumarc.saudreau@inra.fr

Priorité du document d’orientation#OpenScience-4

MétaprogrammeECOSERV

Mots clésICU (Ilot de Chaleur Urbain), arbre, ville soutenable, infrastructure verte

Département EA

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Références bibliographiques

> Bensaoud, A., Ségur, F., Améglio, T. (2018). Ecosystem services provided by trees in the city:Assessing the cooling capacity by measuring the dendrometric parameters (trunk diametergrowth). Irrigazette, 165, 25-31. https://prodinra.inra.fr/record/436400> Yu K., Van Geel M., Ceulemans T., Geerts W., Ramos M., Sousac N., Castro P., KastendeuchP., Najjar G., Améglio T., Ngao J., Saudreau,M., Honnay O. and Somers N. 2018 - Foliar opticaltraits indicate that sealed planting conditions negatively affect urban tree health. EcologicalIndicators (95), 895-906. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.08.047.

Département EA

Création du Centre Technique National du Biogaz et de la Méthanisation (CTBM)

Résumé

Le Centre Technique National du Biogaz et de la Méthanisation (CTBM) a été créé en 2018 àl’initiative des principaux acteurs de la R&D dans le domaine, avec le soutien de l’interprofessiondu biogaz (Club Biogaz de l’ATEE) qui porte aujourd’hui la structure.L’INRA est à l’origine de cette initiative à travers la Business Unit d’INRA Transfert « IT-e », leLBE à Narbonne et l’UMR EcoSys à Grignon.Structure de recherche technologique positionné en support et au service de sa filièreindustrielle, le CTBM a pour missions d’animer et coordonner un réseau regroupant lesprincipaux acteurs (économiques, R&D, pouvoirs publics et société civile) de la filière bio-méthane, afin notamment de contribuer à la consolidation d’une filière émergeante à l’échelle duterritoire national, porteuse d’enjeux économiques et environnementaux essentiels et de fortesperspectives de croissance.

Contexte et Enjeux

Avec un gisement mobilisable en 2030 de l’ordre de 90 TWh d’énergie primaire, la filièreméthanisation a un rôle essentiel à jouer dans l’atteinte des objectifs de développement desénergies renouvelables de la France. Elle constitue à ce titre un des axes de développementinscrits dans la Programmation Pluriannuelle de l’Energie (PPE) et la Loi de TransitionEnergétique (LTE). Cette filière compte déjà plus de 600 installations en France et ce parcdevrait tripler pour être en phase avec les ambitions nationales. La dynamique est engagée etelle est d’autant plus positive que les avantages liés à la méthanisation sont nombreux :production de biométhane, réduction des émissions de gaz à effet de serre, emploi rural,traitement de déchets, retour de nutriments au sol. Plus largement, la méthanisation s’inscritdans la transition écologique et solidaire des territoires.La filière du biométhane en France bénéficie donc de fortes perspectives de croissance :2030 : 10% de la consommation de gaz (30 TWh), 5.000 méthaniseurs (6 GWg + 1 Gwé)2050 : 6 Mds € de dépenses annuelles, 10 000 emplois directs, 60 000 emplois indirectsElle présente des spécificités nationales au niveau :- Des ressources utilisables : agricoles principalement (cultures intermédiaires à vocationénergétique (CIVE), résidus de cultures, déjections, herbes et fourrages, …) et « co-digestion »(biodéchets du territoire, gisements pailleux…)- De la réglementation environnementale et sanitaire stricte.La filière de méthanisation est donc une filière prometteuse mais qui est encore en phased’émergence et qui fait face à des enjeux forts.

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LBELaboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

IT-e Business Unit d’Inra Transfert

Centres Île-de-France -Versailles-Grignon &Occitanie-Montpellier

ContactsRomain Cresson (BU Inra Transfert Environnement)romain.cresson@inra.frMichel Torrijos (LBE) michel.torrijos@inra.frSabine Houot (EcoSys) sabine.houot@inra.fr

Priorité du document d’orientation#BioRes-3

Mot cléDigestion anaérobie

Département EA

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Résultats

La consolidation de la filière bio-méthane face à des enjeux forts, notamment en termes derecherche et de développement technologique a amené les principaux acteurs de la recherchefrançaise dans le domaine, soutenus par l’interprofession du biogaz (Club Biogaz de l’ATEE) àcréer le CTBM.Deux unités du département EA sont impliquées dans cette démarche : le LBE et l’UMREcoSys, ainsi que la Business Unit d’Inra Transfert (ITe), qui est à l’origine de cette initiative. LeCTBM sera opérationnel dès la prise de fonction du Directeur Exécutif, début 2019.Le CTBM a pour vocation :

- D’animer et coordonner un réseau regroupant les acteurs de la filière (économiques, R&D,pouvoirs publics et société civile)

- De répondre aux enjeux technologiques liés notamment à des spécificités nationales, commela gestion des matières premières de type « fibreuses » (fumiers, résidus de culture) ourésiduaires- De conforter les financeurs en identifiant des solutions technologiques fiables et rentables- De construire et conduire une feuille de route industrielle en lien avec les pouvoir publics- De contribuer à la professionnalisation de la filière biogaz.

LE CTBM a aussi pour mission de synthétiser et diffuser les connaissances auprès de la filièreprofessionnelle, de fédérer l’expertise scientifique en réalisant des études sur des sujetsfédérateurs.

Perspectives

- Prise de fonction du Directeur Exécutif (février 2019)- Elargissement du cercle des partenaires : scientifiques, industriels, pouvoir publics et sociétécivile- 1er Forum du CTBM organisé en 2019

Département EA

L’action Alea et la démarche qualité : deux approches complémentaires pour assoir le leadership de la plateforme Biochem-Env dans le domaine de la biochimie environnementale

Résumé

La plateforme Biochem-Env a mis en place un management qualité par l’approche processus etl’identification de ses facteurs de succès. Ces outils, combinés à ceux développés par l’actionAlea du département EA, ont permis à la plateforme de franchir une étape clé de sondéveloppement, d’obtenir la certification ISO9001:2015 ainsi que la labellisation IBiSA et Inra (enqualité d'ISC - Infrastructure Scientifique Collective). La stratégie mise en place a été le moteurde l’évolution de l’organisation et du fonctionnement de la plateforme, en favorisant une prise dedécision consensuelle et en définissant des orientations partagées pour atteindre ses objectifs.Elle a également assis sa visibilité scientifique et fait preuve d’innovations technologique etmanagériale, permettant un leadership au plan national et international dans le domaine de labiochimie environnementale.

Contexte et Enjeux

Pour connaitre l’état des écosystèmes, mettre en place, suivre et assurer les actions pour leurprotection et leur gestion, il est nécessaire de disposer d’indicateurs qui répondent auxperturbations qu’ils subissent. La plateforme Biochem-Env (https://www.biochemenv.fr/)ambitionne d’accroitre notre connaissance des indicateurs biochimiques et de faciliter leurutilisation par la communauté scientifique et par les différents acteurs de la société civile.Biochem-Env est une plateforme de l’Infrastructure de Recherche « Analyse et Expérimentationsur les Ecosystèmes (AnaEE) – France ».

Résultats

L’analyse par la plateforme des conditions du leadership en biochimie environnementale apermis de définir la créativité et la prise de risque, l’intuition et l’ouverture de brèches, lalongueur de vue et l’avenir préparé, la reconnaissance et le développement des compétences,comme les repères majeurs devant guider son développement.Si l’objectif de leadership a été initialement en toile de fond des activités de la plateforme, lanorme internationale ISO 9001:2015 a constitué un levier fort guidant notre développement, enaccord avec la charte des infrastructures de recherche de l’Inra. Un management par le pilotagepartagé des processus et l’identification des facteurs de succès de la plateforme (analyse desrisques et des opportunités) a permis de porter un regard consensuel sur l’écosystème Biochem-Env, qui a conduit in fine à mettre le leadership au cœur de notre politique générale et de nosorientations.Ainsi, le processus « stratégie générale », qui pilote l’ensemble des activités de la plateforme,s’appuie sur l’acquisition et le maintien de l’excellence scientifique et technologique, la réponse àla demande et la satisfaction des parties intéressées pertinentes, l’augmentation et le transfertdes connaissances scientifiques et techniques.Outre la certification ISO9001:2015 acquise pour l’ensemble de ses activités, Biochem-Envbénéficie désormais de la labellisation IBiSA et Inra, en qualité d'ISC (Infrastructure ScientifiqueCollective), ainsi que de l’agrément préfectoral « matériels de quarantaine ».

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UMR EcoSysÉcologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécoSystèmes

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactsChristian Mouginchristian.mougin@inra.frAnne Jaulinanne.jaulin@inra.frNathalie Chevironnathalie.cheviron@inra.fr

CollaborateursChristian Mougin, Anne Jaulin, Nathalie Cheviron, Virginie Grondin, Jean-Pierre Pétraud, Amélie Trouvé, Françoise Poiroux

Priorités du document d’orientation#3Perf, #Openscience

Mots clésPlateforme analytique, leadership, certification, politique générale, systèmede management, démarche qualité, visibilité scientifique, infrastructure de recherche

Département EA

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Perspectives

La démarche mise en place par Biochem-Env doit au final lui permettre de consacrer davantagede temps à la science et à la technique. Son ouverture à l’international lui apportera ainsi denouvelles opportunités, notamment pour l’élaboration d’un référentiel permettant une meilleureinterprétation des indicateurs biochimiques mesurés.

Valorisation

> Cheviron N., Grondin V., Mougin C. (2018). Biochem-Env: a platform of biochemistry forresearch in environmental and agricultural sciences. Environ. Sci. Pollut. Res. 25(7):6154-6157,DOI: 10.1007/s11356-017-8973-x - http://prodinra.inra.fr/record/391981ISO 20130:2018. Soil quality - Measurement of enzyme activity patterns in soil samples usingcolorimetric substrates in micro-well plates.

Références bibliographiques

> AFNOR. Systèmes de management de la qualité – Exigences. Norme internationale NF ENISO 9001, octobre 2015. Indice de classement : X 50-131, 47p.> Inra, Département Environnement et Agronomie (2018). Action collective de développementdu leadership. Rapport établi par May Balabane, sous la direction de Guy Richard.> Mougin C., Cheviron N., Jaulin A., Grondin V., Pétraud J.-P., Trouvé A., Poiroux F. janvier2018. Comment assoir le leadership et la pérennité de la plateforme Biochem-Env dans ledomaine de la biochimie environnementale ? Séminaire Alea du département Environnement etAgronomie, Lyon - https://prodinra.inra.fr/record/421413

Département EA

Note d’Orientation sur les Agricultures Ultra-Marines : Pour une valorisation des exploitations agricoles de petite échelle bioéconomique et agroécologique (APEBA)

Résumé

L’Académie d’Agriculture de France, la Chambre d’Agriculture de Martinique et l’Inra Antilles-Guyane, en partenariat avec de nombreux acteurs ont réalisé une note d’orientation sur lesagricultures ultramarines. Ce document s’attache à la valorisation des exploitations agricoles depetite échelle bioéconomiques et agroécologiques (APEBA) afin d’explorer de nouveaux champsd’expansion et de progrès pour les agricultures des Outre-Mer. Suite à l’analyse des principauxfreins entravant le développement de ces structures, des propositions sont développées,structurant un projet de plan d’action. Elles s’inscrivent dans un contexte local, régional, nationalet européen favorable à l’exploration de pistes nouvelles pour un enjeu sociétal majeur :l’alimentation durable des populations dans la prise en compte des impératifs économiques etenvironnementaux. Cette note de synthèse est à destination des acteurs et des décideurs dudéveloppement de l’agriculture.

Contexte et Enjeux

Modernisation du système agricole et alimentaire des DOM : sortir de la dépendance accrue auximportations alimentaires (>80%) ; concevoir et piloterla transition agroécologique des agricultures ultra-marines

Résultats

> Elaboration du concept d’APEBA « Agriculture depetite échelle bioéconomique et agroécologique »> Analyse des freins au développement des APEBA dansles différents DOM et proposition de leviers d’action

> Elaboration d’un Plan d’Action

Perspectives

Co-construire avec les décideurs politiques et l’ensembledes acteurs de la sphère agricole un programme d’actionspécifique dédiée à l’appui et au développement de l’APEBA

Valorisation

Action initiée en Guadeloupe avec la Région qui a la volonté d’en faire son document cadre pourlancer sa politique de croissance verte

Référence bibliographique

> DE L’AGROECOLOGIE A LA BIOECONOMIE : DES ALTERNATIVES POUR LAMODERNISATION DU SYSTEME AGRICOLE ET ALIMENTAIRE DES OUTRE-MER - Noted’orientation sur les agricultures des Outre-Mer. 2018 H. Ozier-Lafontaine, R . Joachim, JP.Bastié & A. Grammont http://www.antilles.inra.fr/Toutes-les-actualites/APEBA

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UMR ASTROAgroSystèmes TROpicaux

Centre Antilles-Guyane

ContactHarry Ozier-Lafontaineharry.ozier-lafontaine@inra.fr

Priorité du document d’orientation#OpenInra2

Plan d’action Prospective interdisciplinaire

Mots clésAgriculture de petite échelle, alimentation, transition agroécologique, bioéconomie, petites économies insulaires, innovation stratégique, Départements d’Outre-Mer

Département EA

Rouissage au sol du chanvre industriel : Dynamique sous environnement contrôlé et modélisation

Résumé

Première étape de transformation au champ des tiges de plantes à fibres après récolte, lerouissage est une dégradation sélective des composés des tissus externes facilitant l’extractionmécanique ultérieure des fibres cellulosiques d’intérêt pour les industriels. Le projet RESIST(RouissagE Sol InduSTrie) cofinancé par l’Inra (pari scientifique Environnement et Agronomie) etla métropole du Grand Reims (allocation doctorale de L. Bleuze) a caractérisé plusieurs facteursinfluençant la dynamique du rouissage des tiges de chanvre (Cannabis sativa L.) et a développéun modèle numérique de simulation « RETTING », intégré à la plateforme de modélisation SolVirtuel. Le développement d’un système expérimental en conditions climatiques contrôlées apermis de quantifier l’effet de scénarios climatiques (régime de pluie et température), et defacteurs agronomiques comme la date de récolte du chanvre, sur les caractéristiques et la duréedu rouissage.

Contexte et Enjeux

L'utilisation de fibres issues de végétaux comme le chanvre est en plein essor dans les usagesde matériaux (composites thermoplastiques et agrosourcés) avec des applicationsmultisectorielles (transport, bâtiment). Cependant, la qualité de la fibre reste un critèredéterminant pour les utilisations industrielles et l’un des défis majeurs en Europe concerne leprétraitement par rouissage au champ. Ce processus est un «paillage» sur les sols des tiges deplantes à fibres (chanvre, lin) après la récolte, visant à faciliter l’extraction ultérieure des fibrescellulosiques. Ce prétraitement au champ est très important pour la qualité des fibres qui vontêtre utilisées par les industriels et elle impacte aussi la gestion agronomique des parcelles àl’échelle de la rotation. La conduite du procédé de rouissage est cependant basée sur desconnaissances essentiellement empiriques ce qui le rend difficilement maîtrisable etstandardisable dans les contrats entre les agriculteurs et industriels. L’enjeu est de hiérarchiserles facteurs déterminant du rouissage, de quantifier leurs effets sur la durée de rouissage, enfind’identifier une/des variables potentiellement candidates pour le développement d’indicateur del’état d’avancement de ce procédé au champ.

Résultats

Nous avons conçu un dispositif expérimental inspiré des études sur la décomposition desrésidus végétaux, permettant d’effectuer le rouissage sur des colonnes de sol sous des régimesde température, pluviométrie et luminosité contrôlés. La dynamique des processus au cours dela phase de rouissage sur colonnes de sol a été caractérisée par un ensemble de mesures surles paramètres physico-chimiques des paillis (perte de masse, évolution de la compositionchimique et de l’architecture tissulaire des tiges) et biologiques (activités enzymatiques). Enparticulier, les analyses en colorimétrie et spectroscopie infrarouge ont mis en évidence uneévolution significative de la surface des tiges associée à l’état de colonisation. Le dispositifexpérimental a permis d’atteindre un niveau de décohésion des faisceaux de fibres comparableau rouissage au champ, et de démontrer l’effet de la qualité du chanvre sur la durée derouissage. La transformation des tiges pendant le rouissage a été conceptualisée ce qui a conduit à

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UMR FAREFractionnement des AgroRessouces et Environnement

Centre Grand Est-Nancy

ContactsBrigitte Chabbertbrigitte.chabbert@inra.frSylvie Recoussylvie.recous@inra.frGwénaëlle Lashermesgwenaelle.lashermes@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Biores-2, #3Perf-2

Mots clésPlantes à fibres, rouissageau sol, environnement, indicateurs, pratiquesculturales

DépartementsEA & CEPIA

Département EA

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développer un modèle de rouissage générique « plantes à fibres » : un module originalBioRETTING décrivant la dégradation microbienne sélective des tissus externes des tiges et ladécohésion des faisceaux de fibres, et un module MulchRETTING de transfert d’eau et dechaleur adapté du module MULCH de la plate-forme Sol Virtuel, pour décrire l’évolution de l’eaudes paillis de chanvre, facteur déterminant de l’avancée du rouissage.

Perspectives

Les deux modules (Bio- et Mulch-RETTING) seront insérés sur la plateforme Sol Virtuel del’INRA, afin de bénéficier de l’environnement logiciel permettant de coupler les processus.En combinant expérimentation et modélisation, ces travaux vont permettre de quantifier l’effetdes facteurs principaux (climat, type de sol, caractéristiques des biomasses) pour la gamme deconditions rencontrée dans les bassins de production en France. Des expérimentations sontpoursuivies au champ, dans le cadre d’un projet complémentaire, qui bénéficiera des résultatsde RESIST.

Valorisation

Le modèle RETTING sera mis à disposition de la communauté scientifique. Les résultatsobtenus avec les approches analytiques en colorimétrie et spectroscopie infrarouge sur les tigesau cours du rouissage permettent d’envisager de les utiliser dans le développement d’outilsd’aide à la décision pour les agriculteurs et les industriels afin de déterminer le stade optimal decollecte des tiges rouies au champ.

Références bibliographiques

> Bleuze L, Lashermes G, Alavoine G, Recous S, Chabbert B*. Tracking the dynamics of hempdew retting under controlled environmental conditions. Industrial Crops and Products 2018, 123,55-63, DOI:10.1016/j.indcrop.2018.06.054> Bleuze L, Chabbert B, Lashermes G, Recous S, Harvest time affects the hemp dew rettingdynamics and duration, soumis à Plant and Soil> Bleuze L, Rouissage au sol du chanvre industriel (Cannabis sativa L.): Dynamique sousenvironnement contrôlé et modélisation, Thèse de doctorat soutenance 24 janvier 2019,Université de Reims Champagne-Ardenne.> Lashermes G., Bleuze L, Voinot R ., Recous S., Chabbert B, On a novel mechanistic model formultiscale modelling of plant fiber biodegradation during dew retting process, soumis àEnvironmental Modelling and Software

Dispositif expérimental d’étude du rouissage du chanvre industriel en conditions contrôlées @L. Bleuze

DépartementsEA & CEPIA

Département EA

Trop de cadmium dans les engrais français ?

Résumé

Nous avons simulé les flux de cadmium (Cd) dans les sols sous grande culture à l’échelle de laFrance et de ses 22 anciennes régions administratives. Les paramètres ont été fixés de façon àreproduire six scénarios : la poursuite des pratiques actuelles de fertilisation, l’adoptiongénéralisée des bonnes pratiques de fertilisation ou la conversion totale à l’agriculture biologiqueavec, à chaque fois, la mise en œuvre ou non de la réglementation européenne limitant la teneuren Cd dans les engrais. Nos calculs montrent que dans les conditions de fertilisation et deréglementation actuelles, les engrais phosphatés sont à l’origine d’environ 75 % des entrées deCd dans les sols. Si ces conditions sont maintenues, la teneur en Cd dans les sols françaisaugmentera de 3 à 5 % au bout d’un siècle avec une tendance similaire pour la teneur en Cddans les récoltes.

Contexte et Enjeux

Si l’on se réfère au seuil d’ingestion hebdomadaire conseillé par l’Agence américaine dessubstances toxiques (ATSDR), la plupart des populations dans le monde seraient surexposéesau Cd par l’alimentation de façon chronique. En considérant le seuil fixé par l’Autoritéeuropéenne de sécurité des aliments (EFSA), qui est trois fois plus élevé, on constate que lespopulations d’Europe sont en moyenne juste sous la limite, une partie d’entre elles étantsurexposée. En dehors du tabac, l’alimentation constitue la principale source d’exposition despopulations au Cd via les céréales, légumes, racines et tubercules. Dans ces produits végétaux,le Cd provient du sol, contaminé par les retombées des pollutions atmosphériques et lespratiques agricoles, notamment la fertilisation phosphatée. Depuis 2003, la Commissioneuropéenne souhaite réduire la teneur en Cd dans les engrais phosphatés. Le projet derèglement discuté au parlement européen en 2017 ne fait pas l’unanimité au sein de l’Unioneuropéenne. Plusieurs gouvernements se sont déclarés favorables. La France n’a pas prisposition.

Résultats

Dans les conditions de fertilisation et de réglementation actuelles, les engrais phosphatés sont àl’origine d’environ 75 % des entrées de Cd dans les sols. Si ces conditions sont maintenues, lateneur en Cd dans les sols français augmentera de 3 à 5 % au bout d’un siècle. La teneur dansles récoltes suivra la même tendance. Si la réglementation européenne entrait en vigueur, labaisse du Cd dans les sols serait d’environ 4 % d’ici cent ans. Si à la réglementation venaient às’ajouter de bonnes pratiques de fertilisation réduisant les apports d’engrais phosphatés, le Cddans les sols baisserait d’environ 5 % après un siècle. Une conversion à l’agriculture biologiqueaurait des conséquences analogues à celles de l’agriculture conventionnelle appliquant lesbonnes pratiques de fertilisation.

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UMR Sols et Environnement

Centre Grand Est-Nancy

ContactsThibault Sterckemanthibault.sterckeman@univ-lorraine.frCatherine Sirgueycatherine.sirguey@univ-lorraine.fr

Priorités du document d’orientation#Climat-4, #Food-3

Mots clésFertilisation, cadmium, bilande masse, pollution du sol, contamination des récoltes, phosphore

Evolution de la teneur moyenne en cadmium dans les sols français sous

culture annuelle selon trois scénarios pour le siècle à venir

(Sterckeman et al. 2018).

Département EA

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Perspectives

Dans le meilleur des cas, la baisse de l’exposition au Cd sera très lente. Si on veut l’accélérer, ilconvient de mettre en place des mesures supplémentaires comme la sélection de végétauxcultivés accumulant moins de Cd.

Références bibliographiques

> STERCKEMAN, Thibault, GOSSIAUX, Lucas, GUIMONT, Sophie, SIRGUEY, Catherine etLIN, Zhongbing, 2018. Cadmium mass balance in French soils under annual crops: Scenariosfor the next century. Science of The Total Environment 639 : 1440-1452.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.225> Article dans The Conversation https://theconversation.com/trop-de-cadmium-dans-les-engrais-francais-98343

Département EA

PERSYST : Premier modèle de système de culture paramétré à dires d’experts

Résumé

La transition agroécologique passe par la conception innovante de systèmes agricoles valorisantles processus naturels. PERSYST a été conçu, pour favoriser la conception de systèmes deculture durables. Il s’agit d’un outil simulant le rendement des cultures, en prenant en compte lesystème de culture dans lequel elles s’inscrivent, pour l’agriculture biologique ou pourl’agriculture conventionnelle. Son paramétrage repose sur une méthode originale d’élicitationd’expertise, menée à un niveau régional ou départemental, combinant entretiens individuels etvalidation collective. Les paramètres ainsi définis portent sur (i) le rendement des cultures enconditions de système de culture dominant pour différents types de sols, (ii) l’effet de lasuccession culturale sur le rendement et (iii) l’effet des combinaisons de techniques sur lerendement. PERSYST a été paramétré dans plusieurs régions française.

Contexte et Enjeux

L’utilisation de modèles pour représenter les systèmes complexes peut contribuer à laconception de systèmes de culture durables et ainsi contribuer à accompagner la transition agro-écologique à condition qu’il soit conçu avec les acteurs eux-mêmes. Les modèles mécanistessont prédominants, bien que la plupart ne prenne en compte qu’un nombre limité de techniqueset ne sont pas adaptés à l’agriculture biologique. De plus, leur paramétrage et leur adaptationlocale requièrent une grande quantité de données expérimentales. Par ailleurs, pour de telssystèmes plus complexifiés, les connaissances scientifiques sont souvent partielles. Lesconnaissances expertes sont souvent riches, mais dispersées, peu accessibles et rarementformalisées de manière opérationnelle pour faciliter la conception.La conception de PERSYST repose sur l’hypothèse qu’un modèle stochastique paramétré enhybridant connaissance scientifique et connaissance experte permet d’élargir la gamme dessituations pédoclimatiques et des techniques prises en compte, tout en permettant de fournirplus rapidement aux acteurs un outil paramétré et utilisable en situation d’usage.

Résultats

Les capacités prédictives du modèle ont été évaluées pour deux essais système en agriculturebiologique et montrent une bonne cohérence entre rendements simulés et observés. Parexemple, la RMSEP relative sur le rendement est de l’ordre de 15% pour le blé ou la féverole.

Perspectives

Le paramétrage mené dans plusieurs cas d’étude a montré que certains paramètres varient peud’une région à l’autre (effets de la succession culturale sur le rendement), ce qui met enévidence des possibilités pour compenser localement des manques de connaissances. Leparamétrage a été étendu aux régions Midi-Pyrénées et Hauts-de-France (pour l’agricultureconventionnelle et biologique). L’évaluation reste à étendre à d’autres cas d’étude. L’intégrationd’indicateurs dérivés du rendement et des pratiques culturales est en cours pour permettre unecaractérisation multi-critères des systèmes de culture : émissions d’azote, rentabilité, temps detravail…

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UMR Agronomie

Centre Île-de-France -Versailles-Grignon

ContactRémy Ballot remy.ballot@inra.fr

Priorités du document d’orientation#3Perf-1, #Openscience-4

Plan d’actionInnovation

Mots clésRendement, itinérairetechnique, successionculturale, agriculturebiologique

Département EA

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Valorisation

PERSYST est disponible sous forme d’une application web, accompagnée d’un guide utilisateuret d’un guide de paramétrage : http://persyst.grignon.inra.fr:8080/persyst/index.jsp

Référence bibliographique

> Ballot, R., Loyce, C., Jeuffroy, M.-H., Ronceux, A., Gombert, J., Lesur-Dumoulin, C., Guichard,L., 2018. First cropping system model based on expert-knowledge parameterization. Agron.Sustain. Dev. 38. https://doi.org/10.1007/s13593-018-0512-8

Département EA

25 ans d'Observatoires agro-hydrologiquesà l'Inra

Résumé

Deux articles publiés en 2018 mettent en lumière les observatoires de bassins versants agro-hydrologiques OMERE et AgrHyS et les avancées majeures scientifiques qu'ils ont favoriséesdepuis 25 ans maintenant, concernant i) les processus élémentaires du cycle de l'eau, descycles biogéochimiques (C,N,P) et de la dynamique des pesticides, ii) les relations entreoccupation du sol, pratiques agricoles et aménagements paysagers d’une part et les flux d'eau etde matière ainsi que l'évolution des ressources en eau et en sol, d'autre part et iii) ledéveloppement de modèles agro-hydrologiques de bassins versants. Ces observatoires se sontdotés très tôt de systèmes d'information pionniers pour la sécurisation et la diffusion desdonnées. L'année 2018 est également marquée par le lancement de l'Infrastructure deRecherche Nationale OZCAR auxquels ces deux observatoires contribuent.

Contexte et Enjeux

Au début des années 1990, l'INRA a initié des recherches sur les transferts latéraux de l'eau etdes matières associés (pesticide, azote) à l'échelle du bassin versant. A cet effet, les bassinsversants de Roujan en Languedoc et de Naizin en Bretagne ont été retenus pour constituer desbassins versants d'observations agro-hydrologiques. Labellisés Observatoire de Recherche enEnvironnement (ORE) en 2003, le site de Roujan, en association avec le site de Kamech enTunisie co-piloté par l'IRD, l'INA-Tunis et l'INRGREF-Tunis est devenu l'ObservatoireMéditerranéen de l'Environnement Rural et de l'Eau (OMERE) (Voltz et Albergel, 2003), et le sitede Naizin complété des bassins de Kerbernez (Finistère) est devenu l'Observatoire des tempsde réponse dans les AGRoHYdroSystèmes (AgrHys) (Mérot, 2002). Cette labellisation nationalereconnaît que la compréhension des interactions entre activités agricoles et environnement ausein des agro-écosystèmes nécessite :1 - l’observation à long terme des processus et flux impliqués dans les cycles de l'eau et deséléments chimiques en relation avec l'observation des trajectoires de l'occupation du sol et despratiques agricoles2 - une approche intégrée dans l'étude du fonctionnement des bassins versants, intégrant lesflux traversant les compartiments (sol, végétation, air et eau), les processus associés à ces flux,et l'hétérogénéité spatiale des pratiques agricoles, des propriétés des bassins versants (relief,sol, ...) et des infrastructures paysagères (fossés, bocage, zone humide, banquette,…).Les deux observatoires sont caractéristiques de contexte climatiques, hydrologiques, agricoleset paysagers très différents. OMERE est dédié aux problématiques de la gestion quantitative dessols et de l’eau, et de la dégradation de leur qualité notamment par les pesticides. AgrHyS estdédié aux enjeux de dégradation de la qualité des eaux de surface (azote et phosphore), de l’air(émissions d’ammoniac), et des sols (matière organique).L'année 2018 est marquée pour OMERE et AgrHys par 1)la publication pour chacun desobservatoires d'un article synthétisant les avancées scientifiques acquises grâce auxobservatoires et analysant l'évolution de la démarche d'observation (Fovet et al., 2018; Molénatet al., 2018) et 2) le lancement de l'Infrastructure de Recherche Nationale OZCAR (Observation de

de la Zone Critique, Application et

Recherche) (Gaillardet et al.,

2018).

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UMR LISAH Laboratoire d‘étude des Interactions entre Sol-Agrosystème-Hydrosystème

UMR SAS Sol Agro et hydrosystèmeSpatialisation

Centres Occitanie-Montpellier& Bretagne-Normandie

ContactsJérôme Molénatjerome.molenat@inra.frOphélie Fovetophelie.fovet@inra.fr

Priorités du document d’orientation#Climat-4, #Climat-3

Mot cléObservatoires agro-hydrologiques

Relevé de mesure d'un piezométredu bassin de Kervidy-Naizin,

ORE AgrHyS©UMR SAS Rennes

Département EA

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Résultats

Vingt-cinq ans après leur création, le bilan et la synthèse des travaux (Fovet et al., 2018;Molénat et al., 2018) montrent que les observatoires ont contribué à des avancées scientifiquesdans trois principales directions. La première est l'amélioration de notre connaissance desprocessus élémentaires des cycles de l'eau, des cycles biogéochimiques (C,N,P) et de ladynamique des pesticides en lien avec les propriétés des bassins versants. La secondecontribution concerne les relations entre occupation du sol, pratiques agricoles etaménagements paysagers d’une part et les flux d'eau et de matière ainsi que l'évolution desressources en eau et en sol. L'effet des zones ripariennes sur les flux d'azote exportés par larivière, des pratiques du travail du sol et des fossés sur le débit de la rivière et le transport depesticides, et des zones enherbées sur le piégeage du transport sédimentaire et du phosphoresont parmi les travaux emblématiques conduits en la matière grâce aux deux observatoires. Ledéveloppement de modèles agro-hydrologiques de bassin versant, avec le modèle TNT poursimuler le cycle de l'azote dans les bassins versants dominés par les écoulements desubsurface, et Mhydas pour simuler les débits de rivière, le transfert de pesticides et l'érosionconstitue la troisième direction de recherche suivie grâce aux observatoires. Par ailleurs, cesobservatoires sont des laboratoires d'expérimentation en conditions naturelles, où sontintervenues des équipes pluridisciplinaires de recherche nationales et internationales. A cesavancées scientifiques s'ajoute la création d'un système d'information permettant de sécuriser,stocker et rendre accessibles les données, et métadonnées associées, acquises au cours deces vingt-cinq ans sur les observatoires.

Figure 1 : Pluie annuelle (histogramme), Concentration en nitrates à l’exutoire de Kervidy-Naizin (points rouges). Après une période de forte stabilité de la concentration pendant le années 2000, une diminution s’amorce au début des années 2010. Cette dernière résulte à la fois i) des réductions des quantités d’azote apportées aux parcelles, et ii) de mesures limitant le lessivage des sols comme la couverture des sols, et les pertes par mise au norme des bâtiments d’élevage ; depuis le début des années 1990. L’inertie du système pendant les années 2000 peut s’expliquer en partie par des stocks hérités des décennies précédentes dans la zone de schiste altéré notamment, comme en témoignent les fortes concentrations (>60 mg NO3/L) mesurées dans les piézomètres à 4-8 mde profondeur.

Figure 2 : Pluie annuelle (histogramme), concentration en diuron, herbicide de prélevé, à l’exutoire de Roujan (points rouges) et dose

maximale d’application autorisée (bandeaux de couleur). La diminution des concentrations résulte à la fois i) de la baisse de la

dose appliquée à la parcelle, et ii) de la réduction du nombre de parcelles traitées par anticipation de l’interdiction. L’inertie du bassin

versant, qui se traduit par la présence de diuron dans les eaux de surface, en faible concentration, plusieurs années après l'interdiction,

peut en partie s'expliquer par la baisse des événements de pluie et de crue susceptibles de mobiliser l'ensemble du stock du sol.

Département EA

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Perspectives

En 2010, OMERE et AgrHyS ont participé à la création du Réseau national des BassinsVersants (RBV). En 2018, l’IR nationale OZCAR regroupant ce réseau des bassins versants, leréseau des observatoires hydrogéologiques (nappes), des tourbières, et de la cryosphère(glaciers), et l’observatoire spatial de l’environnement a été lancé. OZCAR est dédié àl’observation et à l’étude du fonctionnement des surfaces terrestres, des sous-sols à la basseatmosphère, depuis les hauts reliefs jusqu’aux régions côtières. Au sein d'OZCAR, OMERE etAgrHys sont, avec quelques autres, spécifiquement portés sur des agrosystèmes. Cette mise enréseau s’étend à l’Europe avec un projet d’infrastructure européenne de Recherche Long-Termesur les Ecosystèmes (eLTER) pour promouvoir une recherche européenne couplant sciencessociales, écologie et sciences de l’environnement. Au delà de cette initiative de mise en réseau,une des principales perspectives des observatoires est d'inscrire l'observation dans les enjeuxd'agroécologie des paysages cultivés. A cet égard il s'agit de contribuer à la conception demodes de gestion agronomiques et paysagers répondant à l'ensemble des fonctions attenduesde ces espaces. Cela nécessite de maintenir les efforts faits sur l'observation et l'étude despaysages, et de développer des stratégies d'observation prenant mieux en compte lesinteractions entre les activités humaines et les composantes biotiques et abiotiques despaysages cultivés.

Références bibliographiques

> Fovet O, Ruiz L, Gruau G, Akkal N, Aquilina L, Busnot S, Dupas R, Durand P, Faucheux M,Fauvel Y, Flechard C, Gilliet N, Grimaldi C, Hamon Y, Jaffrezic A, Jeanneau L, Labasque T, LeHenaff G, Merot P, Molénat J, Petitjean P, -Pierson-Wickmann A-C, Squividant H, Viaud V,Walter C, Gascuel-Odoux C, 2018. AGRHYS: an observatory of response times in agro-hydro-systems, Vadose Zone Journal, doi:10.2136/vzj2018.04.0066.> Gaillardet, J., Braud, I., Hankard, F. et al., 2018. OZCAR: the French network of Critical ZoneObservatories, Vadose Zone Journal, in press, doi:10.2136/vzj2018.04.0067.> Molénat J, Raclot D, Zitouna R, Andrieux P, Coulouma G, Feurer D, Grunberger O,Lamachère J-M, Bailly J-S, Belotti J-L, Ben Azzez K, Ben Mechlia N, Ben Younès Louati M,Biarnès A, Blanca Y, Carrière D, Chaabane H, Dagès C, Debabria A, Dubreuil A, Fabre J-C,Fages D, Floure C, Garnier F, Geniez C, Gomez C, Hamdi R, Huttel O, Jacob F, Jenhaoui Z,Lagacherie P, Le Bissonnais Y, Louati R, Louchart X, Mekki I, Moussa R, Negro S, Pépin Y,Prévot L, Samouelian A, Seidel J-L, Trotoux G, Troiano S, Vinatier F, Zante P, Zrelli J, AlbergelJ, Voltz M, 2018. OMERE, a long-term observatory of soil and water resources, in interactionwith agricultural and land management in mediterranean hilly catchments. Vadose Zone Journal,doi:10.2136/vzj2018.04.0086.

Station de mesures hydro-météorologiqueset de prélèvement d'eau à l'exutoire du

bassin de Roujan, ORE OMERE©Patrick Andrieux

Département EA

La réduction de l'usage des herbicides n'augmente pas la perte de rendement dueaux adventices si elle est compensée par des mesures préventives et curatives alternatives

Résumé

Afin de concevoir des systèmes agricoles durables et économes en herbicides, il estindispensable de comprendre les relations entre usage d'herbicides, infestation par les adventiceset pertes de rendement. Nous avons collecté et simulé avec le modèle FLORSYS 272 systèmesde culture d'agriculteurs de 7 régions avec une flore adventice régionale, puis sans adventices, etenfin sans herbicides. Les résultats montrent que (1) la perte de production augmente avec labiomasse adventice, (2) il n'y a pas de relation entre IFT herbicide d'une part, adventices et pertede rendement d'autre part parce que les agriculteurs compensent la réduction d'usaged'herbicides par des techniques alternatives, (3) la perte de rendement augmente lorsqu'onsupprime les herbicides dans les systèmes sans compensation, (4) les effets sont plus marqués àl'échelle pluriannuelle qu'à l'échelle annuelle, (5) il existe différents types de stratégies quipermettent de concilier faible usage d'herbicides et faible perte de rendement.

Contexte et Enjeux

Les réglementations françaises et européennes demandent une réduction de l'usage d'herbicidesalors que la flore adventice est considéré par les agriculteurs comme étant le bioagresseur le plusdifficile à gérer. Cependant, il est souvent difficile de quantifier les effets des adventices sur laproduction agricole, ou des herbicides sur les adventices et la production. En effet, lesagriculteurs raisonnent leurs pratiques les unes en fonction des autres et mettent en œuvre descombinaisons de pratiques dont les effets ne sont pas indépendants. L'objectif de notre étude étaitdonc d'étudier ces relations à l'aide de simulations pour décorréler les effets des adventices, desherbicides et des autres pratiques.Les simulations ont été réalisées avec le modèle "parcelle virtuelle" FLORSYS qui simule ladynamique de la flore adventice et son impact sur la production agricole et la biodiversité enfonction des systèmes de culture et du pédoclimat en grandes cultures. Nous avons simulé 272systèmes de culture d'agriculteurs de 7 régions provenant essentiellement d'enquête enexploitation, du réseau Biovigilance-Flore, et de groupes d'agriculteurs, complétés par des essais"système", des conseillers agricoles ou des experts. Les systèmes ont été d'abord simulés avecune flore adventice régionale, puis sans adventices, et enfin sans herbicides.

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UMR Agroécologie

Centre Dijon Bourgogne Franche-Comté

ContactNathalie Colbachnathalie.colbach@inra.fr

Priorité du document d’orientation#3Perf

Mots clésPerte de rendement, IFT herbicide, adventice, simulation, nuisibilité

Département EA

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Chaque système de culture a été simulé sur 30 ans pour évaluer les effets à long terme, etrépété 10 fois avec des séries climatiques de sa région d'origine pour évaluer la robustesse dessystèmes face aux aléas climatiques.

Résultats

La perte de rendement est liée à la biomasse adventice. La comparaison des simulations avecet sans adventices montre que le meilleur indicateur de la perte de rendement due auxadventices est le rapport de la biomasse adventice à la biomasse de la culture au début de lafloraison de la culture. Aucune corrélation n'a pu être établie entre perte de rendement et densitédes adventices, alors que c'est cette dernière qui est généralement suivie sur le terrain. Le lienentre adventices et perte de rendement est plus visible à l'échelle pluri-annuelle alors que lesétudes de la nuisibilité des adventices sont généralement annuelles. L'enherbement ne dépendpas de l'IFT herbicide, et cemalgré une bonne efficacitédes herbicides dans lessimulations. Par contre, lacomparaison de simulationsavec et sans herbicidesmontre que la suppressiondes herbicides, sans mesure compensatoire, augmente considérablement l'enherbement et laperte de rendement. Lesagriculteurs compensent laréduction des herbicides pardes alternatives non chimiques(travail du sol, désherbage mécanique etc).On remarquera que dans certaines situations, les agriculteurs ont tendance à sur-assurer parrapport aux expérimentateurs, conseillers et chercheurs, appliquant jusqu'à une dose entièred'herbicides de plus par an. Des stratégies diverses pour concilier contrôle de l'enherbement etfaible IFT. Les stratégies permettant de simultanément réduire la perte de rendement et leniveau d'usage herbicides sont basées sur des approches très différentes, en termes derotation, travail du sol, désherbage mécanique et programme herbicide. Il n'y a pas de solutionmiracle : ce n'est pas un seul choix technique qui détermine le succès ou l'échec d'un système,mais la combinaison judicieuse de toutes les composantes du système.

Perspectives

Nous continuons ce travail dans le cadre du projet CoSAC (www.projet-cosac.fr), en explorantune plus grande gamme de pratiques agricoles, en cherchant spécifiquement les solutionsconciliant production agricole, faible niveau d'usage herbicides et conservation de labiodiversité, et en réalisant des évaluations multi-critères incluant les trois aspects de ladurabilité, et notamment la rentabilité économique des systèmes.

Valorisation

> Colbach N, Cordeau S (2018) Réduire les herbicides sans perte de rendement. Phytoma 717 :à paraître

Référence bibliographique

> Colbach N, Cordeau S (2018) Reduced herbicide use does not increase crop yield loss if it iscompensated by alternative preventive and curative measures. European Journal of Agronomy94:67-78 https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.12.008

DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE

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