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Apports de la modélisation structure-fonction des transferts d'azote à différentes échelles pour raisonner la gestion de l'azote et de l'espace dans les agro-écosystèmes.

Résumé : Confrontée aux besoins alimentaires d’une population croissante, l’agriculture mondiale doit faire face à de multiples enjeux (économiques, agro-écologiques, environnementaux, sociaux et sociétaux). Selon les estimations, il faudrait, pour répondre à ces besoins, que l’agriculture mondiale parvienne d’ici à 2050 à augmenter sa production de 70%, tout en continuant à fournir des services essentiels tels que la préservation de la qualité de l’air, des sols et des eaux, l’entretien du paysage ou le maintien de la qualité de vie en milieu rural. L’agriculture contribue à hauteur de 10 % aux émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique et est la première source d’intrants émis dans l’environnement. Une meilleure gestion des ressources, des intrants et des territoires, notamment les paysages, nécessite de mieux comprendre et évaluer les flux de matières, notamment l’azote, dans les territoires. L’hypothèse générale sous-jacente aux travaux présentés dans ce mémoire est que l’atténuation des pertes environnementales et la durabilité de l’agriculture et des agro-écosystèmes (économique, agro-écologique, environnementale, sociale, sociétale) nécessite de repenser leur structure, et ainsi leurs fonctionnalités, dans un contexte de changements globaux. Cette hypothèse générale a été testée dans plusieurs cas particuliers, mettant en œuvre différents contextes géographiques (donc politiques et socio-économiques), scientifiques et thématiques (donc disciplinaires et d’équipes) et à plusieurs échelles spatio-temporelles (de l’organe ou agrégat de sol jusqu’à la région en passant par la plante, le peuplement ou la parcelle, l’exploitation agricole, le paysage). Les recherches ont ainsi porté sur des systèmes complexes pour lesquels la modélisation est un outil d’investigation incontournable en complément des données issues d’expérimentations au champ ou en conditions contrôlées, d’inventaires ou d’enquêtes auprès des agriculteurs. Mes premières expériences en Aquitaine puis en Afrique sahélienne m’ont fait découvrir comment la recherche pouvait contribuer à une meilleure gestion des ressources (sylviculture, agriculture, agro-pastoralisme…) à des échelles régionales, en utilisant diverses méthodes de représentation des structures (télédétection et données satellitaires, systèmes d’information géographique) et d’analyse (modélisation, analyses statistiques de données) des fonctions de production de ces territoires. Les résultats de recherche obtenus ensuite dans plusieurs équipes de l’INRA et en collaboration inter-disciplinaire ont montré, à partir de modèles et de scénarios à différentes échelles, le rôle des interactions spatiales entre les structures des systèmes étudiés (plantes et peuplements décrits spatialement en trois dimensions dans une première phase, exploitations agricoles et paysages décrits spatialement dans une deuxième phase) et leurs fonctions (acquisition et répartition des assimilats azotés et carbonés dans la première phase, production de biomasse, pertes environnementales et émissions indirectes d’azote dans la deuxième phase). Ces travaux ont montré l’intérêt de tenir compte de ces interactions pour améliorer la gestion des plantes et des peuplements d’une part et des paysages et des territoires d’autre part, en relation avec la gestion des intrants et les forçages pédo-climatiques. Mes perspectives sont de continuer à contribuer aux recherches visant à mieux évaluer les impacts environnementaux des activités agricoles, notamment par la compréhension et la quantification des flux et bilans d’azote ainsi que des relations structures-fonctions dans les agro-écosystèmes à différentes échelles. Ces travaux seront principalement menés, au moins dans un premier temps, sur les flux d’azote, en lien avec les flux de carbone et d’eau. Ils pourront ensuite être étendus à d’autres intrants (e.g. pesticides, produits résiduaires organiques) ou d’autres éléments majeurs (e.g. phosphore). Ces recherches devraient aboutir à la production d’outils et de références (modèles, bases de données, scénarios agro-environnementaux) pour tester, de manière quantitative (i.e. à partir d’approches mécanistes, basées sur les processus, et intégrées), différentes évolutions des agro-écosystèmes. Ces modèles seront des outils pour aider à proposer des pistes et des recommandations pour atténuer les pertes environnementales d’azote et/ou adapter les systèmes de production et l’organisation des territoires aux changements globaux. Ces recherches ont aussi une finalité appliquée, dans le sens où les outils développés pourront aussi devenir à terme des outils opérationnels de raisonnement de la gestion de l’azote et de l’espace dans les agro-écosystèmes
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Soumis le : vendredi 5 juin 2020 - 19:56:23
Dernière modification le : mardi 20 octobre 2020 - 10:17:26

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Jean-Louis Drouet. Apports de la modélisation structure-fonction des transferts d'azote à différentes échelles pour raisonner la gestion de l'azote et de l'espace dans les agro-écosystèmes.. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Pierre et Marie Curie - Paris 6, 2015. ⟨tel-02800774⟩

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