Modélisation des agroécosystèmes de la simulation du fonctionnement sol-plante à celle des réseaux trophiques

Tixier Philippe. 2011. Modélisation des agroécosystèmes de la simulation du fonctionnement sol-plante à celle des réseaux trophiques. Montpellier : UM2, 86 p. Habilitation à diriger des recherches : Université Montpellier 2

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Résumé : Dans un contexte de mutation rapide de l'agriculture, la conception de systèmes de culture répondants aux nouvelles exigences des agriculteurs et de la société est une nécessité. L'agriculture doit répondre au double enjeu : être productive et respecter l'environnement. La conception de systèmes de culture innovants repose à la fois sur i) des recherches cognitives, visant à comprendre les processus impliqués dans l'agroécosystème et ii) leur intégration dans des systèmes complexes et l'évaluation multicritère de ces systèmes. J'ai développé une approche de modélisation permettant d'intégrer les connaissances existantes sur le fonctionnement des agroécosystèmes à base de bananiers, d'identifier les connaissances manquantes, et de fournir des outils de pilotage afin de permettre la définition de systèmes de culture durables. Les outils de modélisation développés simulent le fonctionnement biophysique de l'agroécosystème, incluant certaines spécificités, comme la prise en compte d'un peuplement cultivé hétérogène (caractère semi-pérenne des bananiers) et la dynamique des bioagresseurs (nématodes phytoparasites et charançons). Ces modèles ont été couplés à des outils d'évaluation des risques environnementaux (risque de pollution par les pesticides), permettant in fine, d'évaluer systèmes de culture existants ou innovants sur la base de critères de performances agronomiques, économiques et environnementales. Afin d'assister le prototypage de systèmes de culture innovants, ces outils de modélisation ont été utilisés afin de tester un grand nombre de règles de décisions des agriculteurs et d'optimiser les combinaisons les plus prometteuses. Mon projet de recherche traite de la question du rôle de la diversité biologique dans la productivité et la stabilité des systèmes de culture. Je propose de mobiliser des modèles de réseaux trophiques afin de prendre en compte la complexification biologique des systèmes cultivés. Au niveau méthodologique, lier les modèles de culture utilisés par les agronomes, avec les modèles de réseaux trophiques utilisés par les écologues, représente un cadre adapté pour simuler le fonctionnement du continuum sol-plante-atmosphère, la régulation biologique des bioagresseurs, et les feedbacks des différentes communautés sur les propriétés du sol. Ce cadre devrait permettre de faire le lien entre les pratiques culturales des agriculteurs, incluant la composante économique et décisionnelle, avec les propriétés émergentes de ces systèmes complexes. La seconde partie de ce projet de recherche concerne l'étude de la dimension spatiale dans la régulation des bioagresseurs. Il s'agit notamment d'étudier comment l'hétérogénéité spatiale et la diversité des ressources influencent la dispersion et la régulation des bioagresseurs par prédation.

Mots-clés Agrovoc : modélisation des cultures, modélisation environnementale, agroécosystème, chaîne alimentaire, relation plante sol, système de culture, zone tropicale, Musa, ravageur des plantes, Cosmopolites sordidus, nématode des plantes, évaluation du risque, pollution par l'agriculture, pesticide, évaluation de l'impact, impact sur l'environnement