CAREX : Caractérisation environnementale des essais conduits dans les unités EXpérimentales

1. CAREX : Caractérisation environnementale des essais conduits dans les unités EXpérimentales Projet écrit par le réseau IGEC (EA –GAP – MIA) animé par Marie-Noël Mistou (UMR Agronomie Grignon) Enjeu mettre en place au sein des UE une méthodologie de caractérisation environnementale Référencer de manière dynamique le niveau des ressources environnementales disponibles de façon à identifier et quantifier les stress biotiques et abiotiques apparus au cours du cycle cultural et ayant potentiellement impacté les performances des phénotypes ou des systèmes testés CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

2. Sorties attendues • A l’échelle du réseau • Evaluer les performances des variétés en regard des contraintes environnementales exercées • Juger de la représentativité d’un réseau expérimental • Structurer et gérer les réseaux en fonction des objectifs attendus • Evaluer le potentiel d’adaptation des variétés aux stress identifiés sur le réseau ( stabilité - performances liées à un milieu ) Echelle annuelle • A l’échelle du site Disposer d’un outil de pilotage de la culture Quantifier a posteriori l’impact des modes opératoires, des conditions locales (sol, climat) Juger de la représentativité de l’année expérimentale Identifier les stress récurrents Caractérisation environnementale minimale homogène disponible sur chaque site Echelle pluriannuelle • Partage de méthodes et échanges autour des diagnostics agronomiques au sein du réseau des UE • Renforcement de la cohérence du réseau expérimental GAP EA CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

3. Co – construction du projet avec les UE Définition de l’objectif prioritaire de CAREX Quantification des stress hydriques et azotésrencontrés par les cultures aux échelles parcellaireet intra-parcellaire Volonté de caractériser l’ensemble des lieux pour valoriser le réseau expérimental CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

4. 3 axes de travail • Axe 1 : Caractérisation des sols des unités expérimentales : priorité • la majorité des UEs ne dispose pas de l’information minimale nécessaire sur leurs sols pour le suivi de bilans hydriques et azotés • Axe 2 : Adaptation de modèles de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais • ajustement des programmes d’interventions culturales (règles de décision) • quantification des stress subis par la culture au sein de l’essai • Axe 3 : Instrumentation • confrontation des sorties des modèles par des mesures sur la plante et le sol • correction du modèle en cours de cycle Contraintes sur: Modèles dynamiques de bilans hydrique et azoté : faciles à paramétrer et données d’entrées accessibles Modèle et instruments : utilisation opérationnelle dans les conditions d’une unité expérimentale CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

5. 3 axes de travail Interventions techniques tracées Pilotage culture Diagnostic agronomique a posteriori Données d’entrée du modèle ITK CLIMAT PLANTE Caractérisationdu SOL Modèle de bilan hydrique et azoté couplage Mesures parcelles : Plante sol Connaissances disponibles ? Echelle de travail ? observations CLIMATIK CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

6. Axe 1 : Caractérisation des sols • pour estimer les propriétés hydriques et la minéralisation des sols • Pour évaluer les hétérogénéités : inter et intra parcelle : échelles de travail Collaboration du groupe de travail avec l’équipe de sciences du sol et INFOSOL Orléans : Définition du protocole d’intervention, des échelles de travail, des études pédologiques à mettre en oeuvre CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

7. Axe 1 : Caractérisation des sols Carte des sols, hétérogénéités intra et inter parcellaires La résistivité choisie comme méthode de cartographie des hétérogénéités des sols Information continue (spatial) sur le profil : définition de zones de résistivité différentes selon : nature du sol (argile, quartz, feldspath, elts grossiers), température, Teneur en eau, porosité Déjà utilisée sur :les ORE de Lusignan et Mons l’UE viti de Bordeaux l’UE de Rennes le Rheu CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

8. Axe 1 : Caractérisation des sols : hétérogénéité Positionnement des sondages pédologiques (profils, textures et/ou analyses chimiques) , des capteurs Après vérification de la correspondance des zones de résistivité avec les unités pédologiques, on peut extrapoler les descriptions à l’ensemble de la parcelle. La résistivité permet de diminuer le nombre de sondages de moitié en moyenne CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

9. Axe 1 : Caractérisation des sols : hétérogénéité Mesures effectuées par les UE après formation 5 sites EA mesurés à partir de l’automne (294 ha 2011-2012) Auzeville, Avignon, Lusignan, Epoisses, Colmar Projet UE GAP : Montpellier, Clermont, Bordeaux Arbo, St Martin de Hynx, Ploudaniel • Projet stage ingénieur (2013) : • Elaboration des cartes de résistivité des parcelles : test d’algorithmes de lissage, de méthodes d’interpolation… • Relation avec d’autres données géo-référencées : cartes de rendement, mesures capteurs, résultats d’analyses • Relation avec données expertes sol existant dans les UE • Définition des analyses pédologiques complémentaires à effectuer Besoin encadrement en géostat, SIG, sciences du sol… CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

10. Axe 1 : Caractérisation des sols : données indispensables • 2011: Inventaire des informations disponibles au sein des UE • pour estimer les propriétés hydriques et la minéralisation des sols • Granulométrie 5 fractions • Charge en cailloux • Teneur en CaCO3 • CEC (Ca, Mg, K, Na) • pH eau • Teneur en carbone • Teneur en azote total • Da cylindre • 2012 : Formation à la BDD Infosol à programmer • Géo-référencement de données existantes a posteriori si possible • Inventaire des informations disponibles au sein des UR Disponibilité des informations pour tous par DONESOL CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

11. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

12. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais • BilHN choisi pour son adaptation aux besoins des UE • « Économe » en données d’entrées • Paramétrable par les UE • Bilan hydrique et bilan azoté au sein de l’outil • Modèle de culture adapté à différentes espèces cultivées • Gestion de l’ensemble du parcellaire (essai /homogénéisation) CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

13. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais BilHN Variables climatiques (Tmoy, P , ETPp,climat moyen) 12 paramètres par espèce (phénologie, biomasse, Croissance rac., abs N) Texture Structure RUm MinN Sorties Culture : Rdt, MS, %Ng, N abs, TR_M Bilan H dyn. Sur le cycle Bilan N dyn. Sur le cycle Parcelle : État final profil H et N, devcult en place Représentation graphiques des variables simulées Plante Stade Croissance racine INN, TR_M EIV MS , Nabs SOL Profil hydrique journalier (état des réservoirs, drainage, évaporation) Profil azoté journalier(3 horizons, min.(humus et résidus), less., ITK R de D Seuils d’interventions, objectifs CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

14. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais choix stratégiques concevoir ses SdeC et ITK, et les Règles de Décisions associées (seuils d’interventions, modulation, rationnement) pilotage conduite de culture : appliquer les RdeDdéfinies (confrontation simulé / observé) pour irrigation et nutrition azotée diagnostic agronomique facteurs limitants au cours du cycle : stress hydriques , azotés : intégration expertise – observations Limites de l’outil • Espèces : céréales à paille, maïs, soja, pois, sorgho, tournesol. A paramétrer sur protéagineux, colza, cultures associées • Paramétrage : mis au point sur Auzeville. À évaluer/ adapter sur les autres sites BILHN fonctionne sous excel : simple à utiliser CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

15. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais Intégration expertise – observations Recalage du modèle en fonction des observations en cours de culture pour avoir une représentation cohérente du développement de la culture ex : levée (pb lié à la phase d’installation, qualité structure, contact sol-graine….), taux de satisfaction du besoin eau / état de la végétation au champ : début cycle (pb d’obstacles racines, densité, vigueur végétation…), pleine végétation (Rum, Kr) Sorties : Diagnostic agronomique local effectué au sein de l’UE Suivi en continu des ressources disponibles en eau et en azote pour la culture => Mise en évidence et quantification des stress subis aux différents stades de développement Appréciation de la Rum: confrontation simulations/observations sur plusieurs cycles (hétérogénéité milieu , remontées capillaires, exploration racinaire variable…) sorties valorisable pour le Diagnostic agronomique du réseau d’essais Analyse des résultats obtenus dans des conditions variées et décrites sur chacun des sites CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

16. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais En 2010 • Présentation de l’outil aux responsables d’UE par Jean Marie NOLOT • Prise en main de l’outil : 2 réunions Montpellier et Paris En2011 • Utilisation de l’outil sur les données historiques et sur la campagne 2011 • Clermont Ferrand, Le Rheu, Lusignan, Avignon, Grignon CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

17. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais Actions programmées • Proposer une méthode de paramétrage de l’outil tenant compte des données disponibles et des connaissances expertes sur les unités expérimentales (Automne 2011) • Suivi de parcelles avec l’outil BILHN en pilotage sur les UE volontaires (campagne 2011-2012 ) • définition d’un plan d'expérimentation pour affiner les paramètres les plus sensibles • Interpréter en commun des diagnostics de l’ensemble des sites permettant de valoriser les différentes expériences (campagne 2011-2012 ) • Evaluer collectivement l’apport de l’outil dans la compréhension des résultats expérimentaux obtenus (issue campagne 2012) par rapport à la qualité prédictive de variables mesurées au champ • Adapter l’outil à des espèces de grandes cultures (date d’entrée et de sortie de bilan, stades phénologiques correspondant à un indice foliaire maximal, croissance racinaire, indice de production de biomasse…) CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

18. Axe 2 : Adaptation d’outils de suivi des bilans hydriques et azotés dans les essais • Projet d’utilisation de AZOFERT  AZOFERT sera utilisé dans l’objectif d’évaluer BILH-N au niveau du paramétrage des caractéristiques du sol et de la simulation de la minéralisation notamment pour les unités expérimentales situées dans les régions bien qualifiées par AZOFERT • Contact pour utilisation de PILOTE (Cemagref UMR G eau) : modèle de bilan hydrique (sol 3 réservoirs ) couplé à un modèle de culture simulant LAI, production de MS et rendement Priorité à BilHN : outil disponible bilan hydrique et azoté dynamique associé à un modèle de culture adapté aux UE départ de Jean Marie NOLOT CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

19. Axe 3 : Instrumentation des unités expérimentales Confrontation des sorties des modèles par des mesures sur la plante et le sol Correction du modèle en cours de cycle CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

20. Axe 3 : Instrumentation des unités expérimentales • Mise en place de groupes de travail • sol :  suivi de la teneur en eau • plante : croissance et suivi de l’état azoté  • Groupe SOL : 1ere réunion le 9 /9/2011 UE - ORE • sondes mobiles (pb m.o, donnée discrète) • sondes fixes avec enregistrement : enviroscan – tdr - fdr • Proposer une mesure de la teneur en eau du sol en 1 point représentatif de l’UE • Développer des collaborations avec : les unités de recherche, • les ORE • les plateformes instrumentées • Définir l’équipement adapté aux différentes situations définies par le groupe de travail • Développer des collaborations avec les unités de recherche concernant l’utilisation des différentes méthodes de couplage modèles-mesures CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

21. Participation significative des UE au projet et à l’élaboration des 3 axes Phase de construction basée sur le volontariat Auzeville, Epoisses, Rennes, Colmar, Estrées-Mons, Clermont Ferrand, Lusignan, Montpellier, Avignon, St Martin de Hinx, Versailles-Grignon, Le Moulon, Ploudaniel, Angers, Bordeaux (viti et Arbo) CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

22. CAREX : SORTIES ATTENDUES EA et DGAP • Caractérisation des sites • Renforcer la cohérence du réseau des UE EA et GAP – harmoniser les pratiques • pilotage des cultures • gestion des interventions • diagnostic fin de campagne culturale Unités expérimentales Unités de recherches : attentes ? besoins ? • quelle valorisation de la caractérisation environnementale ? • disponibilité en N et en eau en dynamique sur l’essai : utilisation ? • variables à mettre en œuvre ? CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011

23. Attentes de CAREX vis-à-vis des UR SOL Nature des données acquises dans les UR de proximité, positionnement géographique, facilité d’accès aux données Participation à l’étude de caractérisation ( expertise, encadrement stagiaires, CDD…) BILHN Données historiques disponibles (essais instrumentés sur l’UE pour validation du paramétrage) Avis sur la nature des sorties obtenues Comparaison avec sorties d’autres modèles de bilan H et /ou N Instrumentation Participation aux groupes de travail SOL et PLANTE Objectifs : choix des capteurs adaptés aux UE mise en place de protocole commun selon les dispositifs instrumentés Valorisation des variables enregistrées pour l’évaluation des sorties de BILHN CAREX Journées IGEC 22 Novembre 2011