"Co-development of a decision support model for integrated weed management. Metamodelling and sensitivity analysis of a complex mechanistic model (FLORSYS) of the effects of cropping systems on the ecosystem services and disservices of weeds".
"Co-développement d'un modèle d'aide à la décision pour la gestion intégrée de la flore adventice. Métamodélisation et analyse de sensibilité d'un modèle mécaniste complexe (FLORSYS) des effets des systèmes de culture sur les services et disservices écosystémiques de la flore adventice"
Résumé
In order to reduce our use of
herbicides, we need a tool to design weed
management strategies relying on fewer
herbicides. Weed management is complicated
and, together with necessity of scheduling
operations at long-term and the multiplicity of
cropping system impacts, it explains why
models are so useful for designing innovative
cropping systems. The aim of this thesis is to
develop a decision support system, intended for
crop advisors, reconciling crop protection and
ecosystem services Our approach consisted in
identifying the structure of the DSS in
interaction with future users while using an
existing research model, FLORSYS, for the
biophysical content of the tool. FLORSYS is a
“virtual field” simulating the weed flora
dynamics depending on cropping systems and
pedoclimatic conditions. As output, it provides
weed impact indicators, both for crop
production and ecosystem services. FLORSYS
was metamodelled by polynomial chaos
expansion to increase its simulation speed.
Subsequently, it was used to simulate numerous
cropping systems which were analyzed via data
mining. The resulting decision support system is
composed of: (1) charts of the most important
cropping systems practices, (2) decision trees
and (1) an emulator of FLORSYS based on
random forests.
: Afin de réduire l’utilisation
d’herbicides, nous avons besoin d'outils pour
concevoir des stratégies de gestion des
adventices économes en herbicides. La gestion
complexe des adventices, la nécessité de la
raisonner sur le long terme et la multiplicité des
impacts du système de culture font que les outils
de modélisation sont d'une grande aide pour
concevoir des systèmes de culture innovants.
L'objectif de la thèse est de développer un outil
d'aide à la reconception de systèmes de culture
réconciliant protection des cultures et des
écosystèmes. Notre approche consiste à
déterminer la structure de ce nouvel OAD en
interaction avec les futurs utilisateurs et son
contenu biophysique à partir du fonctionnement
de l'agroécosystème du modèle de recherche
FLORSYS. Cette « parcelle virtuelle » simule la
dynamique des adventices en fonction des
systèmes de culture et du pédoclimat et en déduit
des indicateurs d'impact de la flore adventice sur
la production agricole et les services
écosystémiques. FLORSYS a été méta-modélisé
par polynômes du chaos, puis utilisé pour
simuler de nombreux systèmes de culture
analysés ensuite par fouille de données. L'outil
d'aide à la décision résultant est composé : (1) de
grilles synthétisant les techniques culturales les
plus influentes, (2) d'arbres de décision et (3)
d’un simulateur rapide.