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Agrocampus Ouest, Angers 9 e édition 16 & 17 Janvier 2017

Communications

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Session #02 : Diversité des systèmes de production

Animateur(s) : Gilbert GRENIER (Bordeaux Sciences Agro) / Laurie CASTEL (CA Drôme)

Les Technologies de l'Information et de la Communication (TIC) sont porteuses d'une approche novatrice en matière
d'Agronomie en permettant la prise en compte et la gestion des variabilités spatiale et temporelle inhérentes à la diversité des climats, des sols et des plantes. La mesure des variables agronomiques par de très nombreux capteurs, l'analyse des données et l'aide à la décision, ainsi que l'automatisation d'actions de plus en plus ciblées seront au cœur de cette session.

Exposé introductif

L’Agriculture Mesurée, ou comment la révolution Numérique permet de gérer la diversité et la complexité des
systèmes de production

Orateur(s) : Gilbert Grenier - Bordeaux Sciences Agro, Gradignan

 La révolution numérique en cours apporte beaucoup plus que des nouveaux outils permettant de mieux gérer et d'optimiser les processus de production.
Elle permet un changement de paradigme que l'on peut résumer comme le passage d'une Agriculture Raisonnée à une Agriculture Mesurée. Au delà des termes, c'est un changement radical des approches agronomiques qui se déroule en ce moment, avec des répercussions très fortes à la fois sur les acteurs économiques et sur les relations entre-eux.
Ce changement de paradigme correspond tout d'abord à un changement d'approche agronomique, en passant d'une approche "statique" basée sur la méthode des bilans, à une approche dynamique basée sur le tryptique "Mesure/Décision/Action".
Cela correspond aussi à un changement radical des échelles d'observation, tant au niveau spatial (passage d'un échantillonnage réduit à de la cartographie plus ou moins exhaustive), qu'au niveau temporel (haute fréquence de répétition des mesures).
Il en résulte des masses de données utilisables directement pour gérer de façon optimale, et en temps réel, la variabilité des situations. Mais ces données sont également potentiellement porteuses de nouvelles connaissances agronomiques en permettant une meilleur mise en relation entre actions et résultats obtenus. Et elles deviennent ainsi des outils à disposition des chercheurs et des expérimentateurs en permettant de sortir les expérimentations du modèle des micro-parcelles, et d'avoir des expérimentations en "vraie grandeur".

Lundi 16 janvier : 15h15-17h30

Thème : Le Numérique au service des systèmes de production

Communications orales

Caractérisation variétale de graines de légumineuses par Imagerie Hyperspectrale Proche Infrarouge

Orateur(s) : Benoit Jaillais

Co-auteur(s) :

Eloïse Lancelot, Dominique Bertrand

INRA Angers-Nantes

Illustration de la communication

La mutation du régime alimentaire de certains pays asiatiques vers un régime à base de protéines animales risque d’entrainer des ruptures de disponibilité de protéines végétales. Le « plan protéines végétales pour la France 2014-2020 » a pour ambition d’accroître la proportion de protéagineux dans les cultures et de sécuriser et d’augmenter les rendements. La biodiversité est une des clés qui permet de répondre à ces enjeux par sa dimension biologique (amélioration des plantes) et sa dimension technologique liée aux itinéraires techniques de culture.
En travaillant sur les légumineuses à graines (pois et féverole) le projet européen LEGATO (LEGumes for the Agriculture of TOmorrow) mettra l'accent sur l'identification et la sélection de nouvelles lignées possédant des propriétés d’intérêt en développant des outils rapides et efficaces basés sur des modèles spectroscopiques. L'imagerie hyperspectrale Proche Infrarouge (PIR) associée à des traitements chimiométriques a été choisie pour caractériser une collection de 200 broyats de pois et féveroles de différentes origines, sous-espèces et conditions de culture.
L'analyse exploratoire des données a été réalisée en utilisant l'analyse en composantes principales (ACP) puis complétée par une ACP multi-blocs, qui permet l’obtention de score-images montrant la répartition des composants pour chaque échantillon. Une méthode de classification (K-means) est également appliquée pour trouver la signature spectrale typique de groupes homogènes de spectres. Chaque pixel est ensuite attribué à un groupe possédant une couleur arbitraire, ce qui permet de construire une image en fausses couleurs par échantillon.
Le plan factoriel de l’ACP permet de séparer les espèces, et de les grouper en fonction de leur origine. De plus, les images en fausses couleurs issues des k-means mettent en évidence des hétérogénéités au sein d’une même espèce en identifiant des signatures spectrales typiques.

Le Foll, S. (2014) Plan protéines végétales pour la France 2014-2020. http://agriculture.gouv.fr/le-plan-proteines-vegetales-pour-la-france-2014-2020. (consulté le 19/05/2016).

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Capteurs connectés et OAD (outil d’aide à la décision) au service de l’irrigation

Orateur(s) : Bertrand Vandoorne

Co-auteur(s) :

Carlier Alexis, Besinet Laurie, Capelle Géry &Leroy Jérôme

ISA, Lille

Illustration de la communication

Les pressions environnementales, sociales et politiques conduisent aujourd’hui le monde agricole à entrer activement dans une démarche de production durable. Produire durablement passe notamment par la réduction de l’utilisation des intrants agricoles de tous types. Dans ce cadre, les partenaires du projet SFIM (Smart Farming for Input Mitigation) se sont fixés pour objectifs de travailler à la réduction de l’utilisation d’herbicides et d’eau d’irrigation pour des cultures légumières. La présentation proposée ici porte sur l’axe ‘eau d’irrigation’ de ce projet démarré en janvier 2016 et se terminant en juin 2017. L’agriculture est en effet l’activé économique consommant le plus d’eau aujourd’hui. L’objectif du projet est d’aider les agriculteurs à optimiser leurs pratiques et leurs rendements tout en réduisant leur utilisation d'eau d'irrigation. Pour y parvenir, un des livrables du projet consistera en un outil d'aide à la décision pour l’irrigation, basé sur des mesures issues de capteurs connectés. Cet outil permettra à l’agriculteur de visualiser en temps réel son bilan hydrique parcellaire et donc de prendre les décisions les plus appropriées dans ses choix d'irrigation tant au niveau du timing de démarrage de l’irrigation que sur la quantité apportée. L’exposé proposé présentera tout d’abord l’outil d’aide à la décision connecté mis en ligne pour le calcul du bilan hydrique (basé sur un outil du GITEP) pour la culture de haricots de plein champ. Outre l’explication de l’outil, l’exposé visera à quantifier les économies réalisées au moyen de l'outil, que ce soit en ressources environnementales ou d’un point de vue économique. Ceci sera soutenu et étayé par l’exposé des résultats d’une première année d’essais de terrain sur 40 parcelles « agriculteurs » produisant pour la société Bonduelle.
Projet SFIM : « Smart Farming for Input Mitigation », porté par les entreprises Carré, financé par France AgriMer - Investissements d’avenir et regroupant les entreprises Weenat et Bonduelle ainsi que le Pôle Légumes Région Nord, le CTIFL et le Groupe HEI - ISA - ISEN.

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Modélisation 3D (fonction-structure) de systèmes de production de tomate sous serre : avantages, enjeux et défis

Orateur(s) : Gerhard Buck-Sorlin1 & Julienne Fanwoua1,2

1 IRHS, INRA, AGROCAMPUS-Ouest, Université d’Angers, SFR 4207 QUASAV, 42 rue Georges Morel, 49071 Beaucouzé cedex, France
2 UR Plantes et Systèmes Horticoles, INRA, Domaine St-Paul, site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9

Illustration de la communication

Le développement d’un fruit dépend la coordination entre plusieurs processus physiologiques qui ont lieu à différentes échelles. La photosynthèse, en combinaison avec le microclimat lumineux (quantité et qualité du rayonnement à un endroit autour de la plante) figurent parmi les facteurs influençant les ressources disponibles pour le développement du fruit. A leur tour, les ressources disponibles ont un effet sur l’équilibre source-puits global, ce qui aboutit dans un réseau complexe d’interdépendances pouvant générer une série de phénotypes potentiels.
Nous proposons ici un modèle structure-fonction amélioré de la tomate pouvant servir d’outil agronomique pour l’exploration de la qualité et du rendement des fruits sous différents régimes d’éclairage. Dans la version actuelle du modèle, la photosynthèse est calculée à l’échelle foliaire, et dépend du rayonnement incident total. Un objectif important de ce projet est l’amélioration du calcul de l’interception lumineuse ainsi que de la photosynthèse sur la base du spectre de la lumière incidente. A cet effet, le modèle a été couplé à un module de photosynthèse et d’interception lumineuse spectrale. Ceci a fourni la quantité de la lumière interceptée, par longueur d'onde du spectre visible par chaque organe (feuille, fruit vert) de la plante, fournissant ainsi les conditions nécessaires pour le calcul de l’acquisition en carbone par le modèle intégré plante-fruit.

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Détection précoce de maladies et/ou de ravageurs sur feuilles dans les cultures par traitement d’image

Orateur(s) : Gilbert Grenier - Bordeaux Sciences Agro, Gradignan

 Le développement des capteurs d'image et des chaînes de traitement des images a permis le développement de beaucoup d'applications d'ors et déjà largement utilisées par les agriculteurs. Parmi ces outils, on trouve majoritairement des outils de mesure du NDVI des cultures grâce à des systèmes de télédétection (du satellite au drone) et/ou de proxidétection (Greenseeker, Multiplex,…).
Et les applications sont essentiellement tournées vers la détermination des besoins en intrants des cultures (engrais azoté, eau,..).
Cependant ces outils, basés sur de l'imagerie multispectrale, sont trop "frustres" pour permettre d'obtenir de bons résultats pour d'autres applications actuellement très sensibles, et en particulier la détection précoce des maladies ou des ravageurs. La détection précoce des maladies, et aussi des ravageurs, est un élément clé pour l'amélioration de l'efficacité des traitements, et la réduction de l'usage des produits phyto-pharmaceutiques.
L'imagerie hyperspectrale suscite actuellement un engouement de la part des chercheurs, car elle est vue comme une technique prometteuse de par sa capacité à mettre en évidence des pics particuliers d'absorbance ou de réflectance dans des gammes d'ondes allant de l'ultra-violet à l'infra-rouge, pics pouvant être la signature spécifique de telle ou telle maladie.
Mais cette technique ne paraît pas pouvoir être directement opérationnelle pour les utilisateurs finaux du fait de sa complexité de mise en œuvre et de son coût.
Il faut donc dissocier la phase de recherche et expérimentation, avec l'utilisation d'outils complexes et coûteux, et la phase d'application sur le terrain avec des outils simplifiés et bon marché.
L'objectif de cet exposé est, au travers d'exemples de travaux de recherche, de présenter des pistes pour la détection précoce de maladies sur les cultures et d'obtention d'outils utilisables sur le terrain par les producteurs.

Mardi 17 janvier : 8h30-11h00

Thème : La diversité de conception et d'évaluation des systèmes

Communications orales

Quelle méthodologie pour concevoir et évaluer des systèmes agroforestiers associant des arbres fruitiers et des cultures assolées ? L’expérience du site expérimental de la plate-forme TAB dans la Drôme

Orateur(s) : Laurie Castel

 Chambre d'Agriculture, Étoile sur Rhône

Illustration de la communication

 La production de fruits actuelle est encore très dépendante de l'usage des pesticides. Produire des fruits de qualité avec moins d'intrants, pour satisfaire les agriculteurs, la demande des consommateurs et répondre aux enjeux de santé et de préservation des ressources naturelles, suppose une re-conception profonde du verger. Sur la ferme expérimentale d'Etoile-sur-Rhône dans la Drôme, la Plate-forme des Techniques Alternatives et Biologiques (TAB) est un espace de 20 hectares dédié depuis 2012 à la production de références pour des systèmes de culture multi-filières conduits en Agriculture Biologique et Faibles Intrants. La diversification des productions, et plus particulièrement l'Agroforesterie fruitière par la complémentarité de strates végétales, est un des leviers qui a été retenu par les partenaires de la Plate-forme TAB pour atteindre la triple performance économique, sociale et environnementale des vergers. La diversification des strates permettrait à la fois de diversifier les milieux et donc favoriserait les communautés d'auxiliaires et la régulation des ravageurs des cultures, assurerait un effet “barrière” aux maladies, ou encore augmenterait la productivité du système. La conception de ces systèmes complexes demande de nouvelles connaissances, larges et variées, des regards croisés et parfois, de faire “un pas de côté”. Dès 2012, un groupe de conception associant des expérimentateurs, chercheurs et agriculteurs, s'est constitué pour concevoir des systèmes agroforestiers sur le site expérimental. Au travers de l'exploration de différents scenarios avec plusieurs “niveaux de rupture” et cadres de contraintes par rapport aux vergers classiques, une méthode de conception a été confortée, une expertise collective a été développée, tandis que les postures et compétences de chacun ont évolué. Un premier système associant des pêchers et des grandes cultures a vu le jour en 2013, et d'autres prototypes innovants sont en cours de conception. Une méthode d'évaluation multi-critères adaptée à ces systèmes diversifiés a été également développée, d'abord lors de la conception de ces systèmes pour sélectionner les meilleurs prototypes, puis évaluer leurs performances au champ et valider ou invalider les hypothèses de départ.

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Le projet Prunus - une démarche intégrée du système sociotechnique destinée à promouvoir un verger durable

Orateur(s) : Jean-Marc Audergon

INRA Avignon

Illustration de la communication

 L’évolution du verger de Prunus se caractérise par une forte réduction des surfaces de pêchers, et par une diversification des formes d’organisation et débouchés. Ces évolutions récentes posent une double question : Quelles perspectives en termes de viabilité économique des exploitations et de la filière, dans un contexte de crise fruitière ? Quels impacts en termes de gestion phytosanitaire et de perspectives de réduction d’intrants ? Au travers du cas des abricotiers et pêchers, le projet Prunus (2013-2016) a exploré, en associant généticiens, agronomes, sociologues, et économistes, la question de la (re)conception de vergers « durables », englobant ici le choix variétal, l’agencement du verger, la conduite culturale et les évolutions plus larges nécessaires dans le système agri-alimentaire. (http://www6.paca.inra.fr/ecodeveloppement/Actualites-Ecodev)
L’équipe du projet a tout d’abord élaboré une analyse socio-historique, basée sur une analyse documentaire et une vingtaine d’entretiens (responsables professionnels, conseillers, chercheurs, institutionnels, acteurs des filières), ainsi qu’une analyse de la structure du verger, appuyée sur les bases de données et enquêtes disponibles (base FREDON, enquête SCEES sur les vergers 2007-2012, RGA 2010). Cette analyse socio-historique a montré que dans les années 1980-1990, le modèle d’innovation dominant était basé sur la production (critères de rendement et de régularité), puis a évolué et est aujourd’hui centré sur le produit. Cette évolution est liée à l’allongement des calendriers de production et plus globalement aux contraintes imposées par l’aval, qui se répercutent dans tout le système socio-technique jusqu’aux critères d’amélioration variétale.
Une enquête auprès de 35 arboriculteurs a ensuite permis d’analyser les stratégies de protection actuelles et leurs évolutions. Nous avons montré qu’existait une grande variabilité des pratiques de protection qui reposent sur le choix du matériel végétal, le nombre d’applications de pesticides, l’utilisation d’Outils d’Aide à la Décision, des méthodes alternatives aux insecticides et au désherbage chimique. Il existe donc un réel potentiel de réduction de l’utilisation des pesticides. A partir de la même enquête, une analyse des trajectoires d’exploitations a permis de souligner les relations existant entre l'environnement socio-technique et les stratégies de protection : le type de débouchés influence le nombre de traitements (moindres en circuits courts, sans plus de méthodes alternatives), tout comme les réseaux de conseil et d’information (les producteurs autonomes ou avec un conseil indépendant présentent des fréquences de traitement moindres).
Nous avons aussi analysé les changements de pratiques et les processus d’apprentissage dans le dispositif Dephy, à partir de l’étude de deux groupes Dephy. Cette analyse a montré que la dynamique collective permet parfois de « passer le cap » sur des techniques alternatives parce que les arboriculteurs participants voient que d’autres prennent le même risque, voire ont (déjà) des résultats concluants.
Enfin, nous avons mis en œuvre en 2015 une démarche de co-construction visant à envisager l’élaboration d’idéotypes destinés à une production durable. Trois séminaires multi-acteurs organisés en 2015 ont permis de cerner les attentes et de partager les regards des acteurs incarnant les maillons du système d’innovation variétale (chercheurs, pépiniéristes, évaluateurs, arboriculteurs, conseillers, organisations de producteurs, instituts techniques, station régionale). L’objectif était d’aboutir à la construction d’idéotypes variétaux, dans une démarche de sélection multi-caractères ciblant la réduction des risques phytosanitaires et climatiques ainsi que la durabilité des exploitations. Les interactions entre innovation variétale et pratiques culturales, ont été soulignées et traduisent l’importance d’une approche conjointe.

MOTS-CLES
système socio-technique, transitions, réduction des pesticides, idéotypes variétaux, pratiques culturales, interactions variété/conduite, verger, Prunus

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L’agroforesterie en viticulture : effets sur les communautés microbiennes des sols

Orateur(s) : Virginie Montagne

INRA de Dijon, UMR1347 Agroécologie (Equipe BIOCOM)

Illustration de la communication

Certaines pratiques culturales (le labour, le désherbage chimique ou la gestion chimique des ravageurs) sont généralement connues pour avoir un impact considérable sur l'environnement, avec des effets négatifs sur la diversité et l'abondance des microorganismes du sol, et des pollutions des eaux et des sols. Dans un contexte agro-écologique, des stratégies novatrices ont été développées pour réduire cet impact en particulier l’agroforesterie qui permet une gestion écologique et durable des terres. Cependant, l’agroforesterie est généralement développée en système de grandes cultures ou d’élevage, mais faiblement référencée pour les cultures de vigne. La présente étude évalue les effets d’arbres plantés dans des parcelles de vigne de trois régions différentes du sud-ouest de la France : Bordeaux, Cahors, Côtes de Gascogne. Les sols des différentes parcelles ont été échantillonnés et les communautés microbiennes du sol ont été caractérisées par une approche métagénomique consistant à extraire et caractériser la biomasse moléculaire de l'ADN microbien du sol, le ratio champignons / bactéries par qPCR et la diversité microbienne avec un séquençage Illumina des régions 16S et 18S. Plus précisément l'impact de la distance à l'arbre, ainsi que la croissance de l'arbre sur la communauté microbienne du sol ont été étudiés. Les résultats obtenus permettent la construction du premier système de référence pour les sols viticoles conduits en agroforesterie et seront caractérisés en termes de qualité du sol, de fonctionnement et de durabilité.

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Les plantes bio-indicatrices comme outil de diagnostic ou de l’utilité des « mauvaises herbes » comme agents
de renseignements sur l’état des sols viticoles

Orateur(s) : Corinne Romand

 Mercier Novatech, Le Gué de Velluire

Illustration de la communication

 Lorsqu’elles poussent spontanément au milieu des cultures, les plantes indicatrices peuvent nous donner de précieux indices qui vont bien au-delà du simple pH du sol.

Inspiré de la méthode de G. Ducerf, qui associe l’observation et l’identification précise des plantes compagnes à leurs conditions de levée de dormance. L’équipe Novatech a mis en place une méthode de phyto-sociologie appliquée aux vignobles. La connaissance du biotope primaire d’une plante permet de dégager les facteurs favorables à son développement dans son biotope secondaire (champ cultivé).
Par exemple : un sol où germent mouron blanc, plantain lancéolé, luzerne tachetée ou grande oseille est un sol équilibré favorable à la vie microbienne aérobie.
La liste des plantes rencontrées dans un vignoble, associées à leur fréquence et aux critères des conditions de levée de leur dormance permet d’établir un diagnostic synthétique sur l’état du sol.
Parmi les plantes herbacées rencontrées, certaines établissent des symbioses mycorhiziennes à vésicules et arbuscules au niveau des racines.
En examinant des échantillons de racines, on peut ainsi vérifier la présence de ces champignons symbiotiques, peu spécifiques et avoir un aperçu des potentialités de mycorhization des vignes cultivées de la parcelle.

L’équipe Mercier Novatech a créé un outil pour évaluer le potentiel d’une parcelle à partir de la diversité de la flore adventice. Pour conseiller au mieux les viticulteurs pour leurs projets de plantation.

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Comment analyser la diversité des performances environnementales des itinéraires techniques viticoles et
aider la décision pour le changement de pratiques ?

Orateur(s) : Frédérique Jourjon 1 & Christel Renaud-Gentié 1

Co-auteur(s) :

 Anthony ROUAULT1,2, Sandra BEAUCHET1, 2 Séverine JULIEN1 , Emmanuelle GARRIGUES-QUERÉ1 

1Unité de Recherche GRAPPE, Université Bretagne Loire, Ecole Supérieure d’Agricultures (ESA) - INRA , 55 rue Rabelais, BP30748, F-49007 Angers, Cedex 01, France

2 ADEME, SAF, 20, Avenue du Grésillé, 49 000 Angers

Illustration de la communication

 La diversité des modes de production en viticulture rend complexe la mesure des impacts environnementaux moyens des pratiques viticoles et la mise en œuvre de recommandations objectives pour une amélioration des performances environnementales. L’analyse de cycle de vie (ACV) est une méthode de référence pour les analyses multicritères. Adaptée à la viticulture et à l’échelle de la parcelle viticole (Renaud-Gentié 2015 ) elle permet de fournir des éléments d’aide à la décision du choix des pratiques viticoles en fonction de la diversité des itinéraires techniques viticoles.
L’étude compare les impacts environnementaux de quinze itinéraires techniques viticoles (ITK) différents (raisonné, Terra Vitis et biologique et sur trois cépages) en Val de Loire au cours de deux millésimes très contrastés d’un point de vue climatique et identifie les opérations unitaires qui contribuent le plus aux impacts environnementaux.
Les scores d’impacts ACV ont été exprimés en deux unités fonctionnelles : 1 ha de surface cultivée pendant 1 an et 1 kg de raisin récolté. Toutes les opérations depuis la préparation de la parcelle jusqu’à la fin de vie de la vigne ont été prises en compte. Les traitements phytosanitaires et l’entretien des sols sont des contributeurs majeurs pour les ITK étudiés en lien avec les impacts liés à la consommation de carburant (comme réchauffement climatique ou acidification de milieux). Pour la majorité des ITK, les processus impactant majoritairement l’épuisement des ressources naturelles et l’écotoxicité aquatique (eau douce) sont respectivement l’installation du palissage et les émissions de fond d’éléments traces métalliques. Les résultats montrent de fortes variabilités interannuelles pour une même parcelle et intra systèmes de conduites des notes d’impacts environnementaux et des notes globales de performance.
Cette étude parmi les premières à comparer les résultats ACV d’ ITK raisonnés et d’ITK biologiques en viticulture sur plusieurs millésimes, montre que la grande diversité des pratiques mises en œuvre dans les différents systèmes viticoles et la variabilité interannuelle rendent complexe l’analyse des performances environnementales et la généralisation des résultats pour chaque type système de production. Toutefois il est possible d’en déduire des préconisations de changements de pratiques pour améliorer les performances environnementales Même si la méthode nécessite des améliorations méthodologiques au niveau de certains modèles d’émission ( émissions azotées et pesticides ) ou de l’intégration d’indicateur de la qualité du sol et de biodiversité, l’ACV demeure une méthode performante et pertinente pour aider à la décision du choix des pratiques viticoles annuelles et pérennes.


Références :
Renaud-Gentié, C. (2015 ). Eco-efficience des itinéraires techniques viticoles : intérêts et adaptations de l’Analyse du Cycle de Vie pour la prise en compte des spécificités de la viticulture de qualité. Application aux itinéraires techniques de production de raisins de Chenin blanc pour vin blancs secs d’AOC en Moyenne Vallée de la Loire. phD, Université Nantes Angers Le Mans, L'UNAM.

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