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DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE FAITS MARQUANTS 2016 Membre fondateur de
2
Sommaire
L’intégration culture-élevage dans les territoires : de la théorie à la pratique………… 5
Dix années de recherches collaboratives dans le cadre de l’UMT Tournesol
Département EA présentées lors de journées d’échange à Toulouse…………………………………….. 9
Publication de la norme ISO 17601 sur l’estimation de l’abondance de séquences
de gènes microbiens par la méthode PCR à partir d’ADN du sol ……………………... 12
Récolte précoce ou tardive sur miscanthus : un déterminant majeur des émissions
FAITS MARQUANTS
de N2O…………………………………………………………………............................... 14
2016
Une méthode innovante de fertilisation azotée : dépasser les effets de fixation de la
méthode du bilan…………………………………………………………………………… 17
Openscience : Une base de données mondiale sur la productivité des
légumineuses à graines……………………………………………………………………. 19
MYMYX, un dispositif participatif de conception d’innovations agroécologiques pour
valoriser les réseaux mycorhiziens ……………………………………………………… 21
Des systèmes de culture pour réduire l’usage des pesticides : Evaluation et
comparaison des impacts environnementaux et sanitaires …………………………… 24
Les enchytréides, des bioindicateurs mal connus …………………………………....... 27
Comparaison inter-spécifique des processus déterminant la concentration en
sucres solubles des fruits charnus………………………………………………………… 30
La stratégie enzymatique d’un champignon décomposeur détermine son efficacité
d’utilisation du carbone d’une biomasse végétale………………………………………. 32
Les variétés de blé dur à paille courte pourraient accumuler plus de cadmium dans
leurs grains que les variétés à paille longue…………………………………………….. 35
Stockactif : des champignons pour prétraiter la biomasse lignocellulosique………… 37
Réveiller les connaissances sur la dormance des méristèmes pour prédire
correctement l’avenir de nos arbres………………………………………………………. 39
L’équilibre entre le fructose et les autres sucres détermine la sensibilité des tiges de
tomate au champignon phytopathogène Botrytis cinerea………………………………. 41
Adaptation de l’agriculture irriguée au changement climatique : une collaboration
internationale………………………………………………………………………………… 44
L’agroforesterie européenne s’épanouit à Montpellier………………………………….. 47
Adaptation au changement climatique : sélectionner des vignes qui transpirent
moins la nuit…………………………………………………………………………………. 49
3
4
L’intégration culture-élevage dans les territoires :
de la théorie à la pratique
Département EA Résumé
L’intégration culture-élevage dans les territoires est une voie pragmatique pour renforcer la
durabilité des systèmes de production agricoles. Un modèle conceptuel basé sur des notions de
UMR 1248 AGIR coexistence ou de complémentarité entre activités agricoles a été développé et mis à l’épreuve
AGroécologie, Innovations & dans différentes études de cas. Cela a permis de mettre au point des méthodes de co-conception et
teRritoires d’évaluation multicritère de scénarios d’intégration culture-élevage dans les territoires.
Centre Toulouse Midi-Pyrénées
Contacts
Contexte et Enjeux
Michel Duru
En Europe, la complémentarité fonctionnelle entre culture et élevage a permis de soutenir la
michel.duru@inra.fr
production agricole pendant plusieurs siècles sans intrant de synthèse. La spécialisation des
Guillaume Martin
territoires agricoles engagée depuis les années 1970 a mis à mal cette complémentarité, conduisant
guillaume.martin@inra.fr
à des problèmes agronomiques (par ex. problèmes de gestion des bioagresseurs et de la qualité
Julie Ryschawy
des sols induits par la simplification des séquences de culture) et environnementaux (par ex.
julie.ryschawy@inra.fr
pollution au nitrate liée à un excès d’effluents dans les territoires à haute densité animale).
Olivier Therond
Aujourd’hui, des scientifiques suggèrent de remobiliser la complémentarité entre culture et élevage
olivier.therond@inra.fr
pour favoriser le développement de systèmes de production agricole plus agroécologiques.
Marc Moraine
Un retour à des exploitations de polyculture-élevage semble peu envisageable au regard
notamment des investissements à réaliser (bâtiments d’élevage, machines...), de l’organisation du
Axe du document d’orientation
travail en élevage et des compétences à acquérir pour les agriculteurs (gestion de troupeau, gestion
Agro-écologie
de la fertilisation organique...). L’intégration culture-élevage dans les territoires via le
développement des interactions entre exploitations spécialisées ou non (échanges de grain, paille,
Axe du tripode
fourrage, fumier...) apparait donc comme une voie pragmatique pour revaloriser la complémentarité
Agriculture
entre culture et élevage.
Domaine d’activités
Cependant cette forme d’intégration reste très peu documentée dans la littérature scientifique
Animaux et Végétaux
comme dans la littérature grise, du fait de la complexité du sujet (multiples acteurs concernés), de
son faible développement sur le terrain et de la diversité des contextes où elle est susceptible d’être
Métaprogramme
mise en œuvre. Les enjeux principaux pour notre équipe étaient donc de (1) poser les bases
EcoServ
conceptuelles de l’intégration culture-élevage dans les territoires, (2) mettre ces bases à l’épreuve
dans différentes études de cas, (3) développer des méthodes de co-conception et d’évaluation
Mots clés
multicritère de scénarios d’intégration culture-élevage dans les territoires avec des acteurs locaux
Intégration culture-élevage,
(agriculteurs, conseillers agricoles, représentants de coopératives...).
polyculture-élevage, conception
participative, évaluation
multicritère, services
écosystémiques, écologie
industrielle, économie
collaborative, agroécologie
Paysage de polyculture-élevage
5
Résultats
Nous avons développé un modèle conceptuel des systèmes culture-élevage à l’échelle d’un collectif
d’exploitations et du territoire. Il représente ces systèmes comme des systèmes socio-écologiques
et identifie les trois grandes formes que peut prendre l’intégration culture-élevage dans les
territoires : coexistence locale (échanges par le marché uniquement), complémentarité (échanges
entre exploitations) et synergie (mise en commun de ressources – surfaces, matériel... – entre
Département EA exploitations), impliquant des interactions temporelles, spatiales, et/ou organisationnelles entre
exploitations agricoles.
Pour chacune de ces formes d’intégration culture-élevage, nous avons établi les atouts et limites
attendus. Par exemple, les trois formes d’intégration culture-élevage conduisent les céréaliers à
introduire des légumineuses, des prairies temporaires et des cultures intermédiaires dans leurs
séquences de culture. Ceci permet de favoriser le recoupage des cycles du carbone, de l’azote et
du phosphore. Mais seule la complémentarité et la synergie, du fait d‘échanges de produits
structurés et planifiés, permettent aux agriculteurs de s’accorder directement sur les prix et de
s’affranchir des fluctuations de marché. En outre, seule la synergie permet la mise en commun des
ressources pour mieux valoriser la diversité des potentiels agronomiques des parcelles de chaque
exploitation.
Nous avons mis à l’épreuve ce modèle conceptuel à travers plusieurs études de cas évaluant
l’opportunité d’un gradient de formes d’intégration culture-élevage dans le bassin versant Tarn-
Aveyron. Une première étude de cas a porté sur l’opportunité d’intégrer culture et élevage à
l’échelle de deux départements, l’un à dominante céréalière (Tarn-et-Garonne), l’autre à dominante
d’élevage (Aveyron). Dans cette étude de cas, nous avons évalué les importations annuelles de
fourrages, paille et concentrés pour l’alimentation animale dans la petite région du Ségala
(Aveyron).
Puis nous avons sollicité des agriculteurs autour d’une coopérative de grandes cultures en Tarn-et-
Garonne pour co-construire les systèmes de grande culture en Tarn et Garonne répondant aux
besoins en fourrages, paille et concentrés du Ségala en précisant leur périmètre de déploiement, et
en évaluant les performances multicritères de ces systèmes. L’intérêt des filières (coopératives
d’éleveurs du Ségala et de céréaliers de Tarn-et-Garonne) pour cette étude a débouché sur une
étude de faisabilité du montage d’une usine de déshydratation de luzerne, option principale étudiée
dans les scénarios construits. Les coûts d’investissement et la prise de risque perçue comme trop
importante ont entrainé l’abandon de ce projet.
Réunion avec des agriculteurs du Tarn et Garonne
6
Une autre étude de cas conduite en partenariat avec le GABB (Groupement des Agriculteurs
Biologistes et Biodynamistes) du Tarn et Garonne visait à évaluer l’opportunité de mettre en place
des échanges de produits et sous-produits agricoles entre des exploitations spécialisées en culture
ou en élevage en agriculture biologique. Les agriculteurs souhaitant s’affranchir de l’intervention
d’une coopérative, seules les formes d’intégration de type complémentarité et synergie ont été
explorées.
Département EA Pour ce faire, nous avons adapté une méthode de conception et d’évaluation participative de
scénarios à l’intégration culture-élevage dans les territoires. Une première phase mobilisant un
groupe de 24 agriculteurs a permis d’évaluer les complémentarités potentielles et l’intérêt des
agriculteurs, mais aussi les fortes contraintes logistiques à la mise en place d’échanges structurés.
Afin de s’affranchir de certaines de ces contraintes, le travail a été recentré sur un collectif de deux
céréaliers et quatre éleveurs proches les uns des autres (
Valorisation
Ce travail a donné lieu à la rédaction de six articles scientifiques, dont quatre sont d’ores et déjà
publiées. Il s’agit là de travaux pionniers sur l’intégration culture-élevage dans les territoires qui
nous ont valu de participer à la création d’un réseau international (informel) de recherche sur
l’intégration culture-élevage dans les territoires.
Département EA
Ces travaux ont également fait l’objet de présentations dans des conférences internationales
(notamment deux communications invitées au 3rd World Congress on Integrated Crop-Livestock-
Forest Systems et au 67th Annual Meeting of the European Federation of Animal Science). Ces
travaux ont débouché sur une implication effective de chercheurs de l’équipe dans des groupes de
réflexion nationaux (RMT SPYCE), européens (Focus Group EIP Mixed Farming Systems -
coordinatrice et expert, projet FP7 Cantogether) et internationaux via le consortium ICLS,
organisateur de congrès mondiaux sur l’intégration culture-élevage.
Enfin, plusieurs articles de vulgarisation ont été rédigés à destination de la sphère technique
agricole (articles dans Cultivar, Réussir Bovins Viande, dans un hors-série de la FNAB sur les
échanges céréaliers-éleveurs, dans la revue de la Chambre d’Agriculture de l’Aveyron…)
Références bibliographiques
> Martin, G., Moraine, Ryschawy, J., Magne, M.A., Asai, M., Sarthou, J.P., M., Duru, M., Therond,
O. Crop-livestock integration beyond the farm level: a review of prospects and issues. Agronomy for
Sustainable Development, sous presse, doi:10.1007/s13593-016-0390-x
> Moraine, M., Grimaldi, J., Murgue, C., Duru, M., Therond, O., 2016. Co-design and assessment of
cropping systems for developing crop-livestock integration at the territory level. Agricultural Systems
147, 87-97. doi: 10.1016/j.agsy.2016.06.002
> Moraine, M., Melac, P., Ryschawy, J., Duru, M., Therond, O., 2016. A participatory method for the
design and integrated assessment of crop-livestock systems in farmers' groups. Ecological
Indicators 72, 340-351. doi: 10.1016/j.ecolind.2016.08.012
> Moraine, M., Duru, M., Therond, O., 2016. A social-ecological framework for analyzing and
designing crop-livestock systems from farm to territory levels. Renewable Agriculture and Food
Systems, sous presse, doi: 10.1017/S1742170515000526
8
Dix années de recherches collaboratives dans le
cadre de l’UMT Tournesol présentées lors de
journées d’échange à Toulouse
Département EA
Journées d’échanges « Tournesol » à Toulouse
UMR 1248 AGIR
AGroécologie, Innovations & (Juin 2016)
teRritoires
Centre Toulouse Midi-Pyrénées Résumé
Contact Les journées d'échanges Tournesol qui se sont déroulées à Toulouse les 28 & 29 juin 2016 ont été
Philippe Debaeke organisées par l’Unité Mixte Technologique Tournesol avec la collaboration du LIPM (équipe BAP
philippe.debaeke@inra.fr Tournesol). L’UMT Tournesol vise à développer des outils, références et modèles pour l’adaptation
de cette culture aux nouveaux enjeux agricoles et environnementaux. Les journées d’échange ont
Axe du document d’orientation constitué un moment fort de l’interaction entre la recherche, ses partenaires professionnels et
Intégration des performances l’ensemble de la filière oléagineuse. Elles ont permis de tirer un bilan de dix années de recherches
économiques, sociales et collaboratives et de réfléchir aux pistes pour les 5-10 années prochaines à l’issue d’un processus de
environnementales de construction participative.
l’agriculture
Axe du tripode Contexte et Enjeux
Agriculture
L’UMT Tournesol vise à développer des outils, références et modèles pour l’adaptation de la
Domaine d’activités culture de tournesol aux nouveaux enjeux agricoles et environnementaux. A l’issue de dix
Végétaux années de recherches menées en partenariat avec Terres Inovia, le Cesbio, l’INP-ENSAT et l’EI
Purpan mais aussi avec les acteurs économiques de la filière tournesol (coopératives Arterris et val
Métaprogramme de Gascogne, sociétés semencières), les animateurs de l’UMT Tournesol (co-pilotée par Inra et
ACCAF Terres Inovia) ont souhaité dresser le bilan des travaux menés depuis 2006 sur la production du
tournesol et la qualité des graines, mais surtout construire avec les acteurs de la filière les besoins
Mots clés de recherche pour les 5-10 prochaines années.
Tournesol, partenariat, UMT,
recherche collaborative,
innovation
Résultats
Les journées d'échanges Tournesol se sont déroulées à Toulouse (Centre Inra & ENSAT) les 28 &
29 juin 2016 en collaboration avec le LIPM (équipe BAP Tournesol) et le service communication de
l’Inra de Toulouse. Elles ont réuni environ 130 personnes, représentatives de tous les maillons de
l'agro-chaîne : semenciers, producteurs, acteurs du conseil, industriels et chercheurs.
Au-delà des synthèses réalisées sur la réponse du tournesol aux contraintes biotiques et abiotiques
et sur les moyens de les maîtriser, un après-midi (J1) a été consacré à la restitution d’ateliers de
réflexion associant professionnels et chercheurs (préparés en amont) sur les thèmes de la
production, de la sélection et de la transformation. Après une matinée (J2) consacrée à la
présentation des méthodes innovantes de phénotypage et de modélisation appliquées à l’évaluation
variétale, une visite des installations expérimentales d’Auzeville a été organisée sous la forme
d’ateliers au champ centrés sur le phénotypage.
9
Parmi les principaux résultats finalisés, on peut citer :
- le développement de SUNFLO, un modèle de culture qui prédit le rendement et la teneur en huile
du tournesol en tenant compte de paramètres variétaux mesurables sur les dispositifs d’évaluation
variétale ;
- l’application du modèle à la conception d’itinéraires techniques : par exemple, la formulation de
règles de décision pour la densité de peuplement en fonction du pédoclimat, ce qui aurait été
Département EA inenvisageable à partir de la seule expérimentation ;
- l’utilisation de la télédétection satellitaire pour la prévision de la collecte en quantité et qualité.
Démonstration de l’outil PIETON, capteur portable permettant d’accéder
à l’indice foliaire des variétés de tournesol
Perspectives
Ces journées ont fourni un matériau très riche pour la construction d’un nouveau projet partenarial
pour les 5-10 prochaines années (exposés, synthèses, ateliers participatifs filmés...)
Les objectifs prioritaires se rapportent à la recherche de la stabilité et de la régularité du
rendement et visent la valorisation des interactions génotype x environnement x conduite.
Pour maximiser les services écosystémiques du tournesol, la place du tournesol dans les
assolements, les successions de cultures et les territoires, ainsi que la recherche d’itinéraires
techniques adaptés ont été mis en avant fortement par les participants. La durabilité de la culture
passera également par une meilleure valorisation de la qualité des graines et des tourteaux et un
élargissement des débouchés (produits et co-produits).
Renforcer le lien sélection-production-transformation tant au niveau de la recherche que des acteurs
professionnels a été le fil rouge des échanges au cours de ces journées.
Valorisation
13 présentations des journées mises en accès libre sur les sites Inra et Terres Inovia
http://www.toulouse.inra.fr/Toutes-les-actualites/Toulouse-la-Sun-Valley-du-tournesol
https://www.gchp2e.fr/Accueil/Actualites/L-UMT-Tournesol-publie-les-resultats-marquants-de-
10-annees-de-recherche-collaborative
Une brochure présentant les travaux de façon synthétique à destination d’un large public
scientifique et professionnel : Mestries E., Debaeke P., 2016. Dix années de recherches
collaboratives : résultats marquants. Journées d’échanges Tournesol, UMT Tournesol, INRA &
Terres Inovia, 29 p.
Des communiqués de presse et plusieurs articles dans la presse agricole et généraliste
Photos et commentaires des journées sur Twitter #Tournesol2016
http://www.tup31.com/pv/cultures/grand-bond-en-avant-pour-le-tournesol/
10Références bibliographiques
> Seassau C., Dechamp-Guillaume G., Mestries E., Debaeke P., 2010. Nitrogen and water
management can limit sunflower premature ripening of sunflower induced by Phoma macdonaldii.
Field Crops Research 115, 99-106
Département EA > Casadebaig P., Guilioni L., Lecoeur J., Christophe A , Champolivier L., Debaeke P., 2011.
SUNFLO, a model to simulate genotype-specific performance of sunflower crop in contrasting
environments. Agricultural Forest Meteorology 151, 163-178.
> Debaeke P, Van Oosterom E, Justes E, Champolivier L., Merrien A, Aguirrezabal L.A.N,
Gonzalez-Dugo V., Massignam A.M., Montemurro F., 2012. A species-specific critical nitrogen
dilution curve for sunflower (Helianthus annuus L.). Field Crops Research 136, 76-84.
> Desanlis M., Aubertot JN, Mestries E , Debaeke P., 2013. Analysis of the influence of a sunflower
canopy on Phomopsis helianthi epidemics as a function of cropping practices. Field Crops Research
149, 63-75.
> Andrianasolo F.N., Casadebaig P., Champolivier L., Maza E., Maury P., Debaeke P., 2014.
Prediction of sunflower grain oil concentration as a function of variety, crop management and
environment by the means of statistical models. European Journal of Agronomy 54, 84– 96.
> Andrianasolo F.N., Debaeke P., Champolivier L., Maury P., 2016. Analysis and modelling of the
factors controlling seed oil content in sunflower: a review. OCL, Oilseeds & fats Crops and Lipids 23
(2), D206.
> Andrianasolo F.N., Champolivier L., Debaeke P., Maury P., 2016. Source and sink indicators for
determining nitrogen, plant density and genotype effects on oil and protein contents in sunflower
achenes. Field Crops Research 192, 33–41.
> Andrianasolo F.N., Casadebaig P., Langlade N., Debaeke P., Maury P., 2016. Effects of growth
stage and leaf ageing on transpiration and photosynthesis response to soil water stress in
sunflower. Functional Plant Biology 43, 797-805.
> Casadebaig P., Mestries E., Debaeke P., 2016. A model-based approach to assist variety
evaluation in sunflower crop. European Journal of Agronomy. European Journal of Agronomy 81,
92-105
> Debaeke P., Casadebaig P., Flénet F., Langlade N., 2017. Sunflower and climate change in
Europe: crop vulnerability, adaptation, and mitigation potential. OCL, Oilseeds & fats Crops and
Lipids
11Publication de la norme ISO 17601 sur
l’estimation de l’abondance de séquences de
gènes microbiens par la méthode PCR à partir
Département EA
d’ADN du sol
UMR 1347 Agroécologie
Résumé
Centre de Dijon – Bourgogne –
Franche-Comté La norme ISO Estimation de l'abondance de séquences de gènes microbiens par amplification par
réaction de polymérisation en chaîne (PCR) quantitative à partir d'ADN directement extrait du sol
Contact présente un protocole qui permet de quantifier l’abondance de séquences de gènes microbiens par
Fabrice Martin-Laurent réaction de polymérisation en chaîne quantitative réalisée à partir d’ADN directement extrait du sol.
fabrice.martin@inra.fr Cette méthode permet d’envisager de quantifier l’abondance de groupes bactériens dans les sols
agricoles.
Axe du document d’orientation
Sécurité alimentaire mondiale et
changements globaux
Contexte et Enjeux
Axe du tripode
Agriculture & Environnement Les microorganismes dans les sols sont très diversifiés, abondants et actifs supportant de
nombreuses fonctions écosystémiques des sols. La plupart de ces microorganismes ne sont pas
Domaine d’activités cultivables et les approches moléculaires basées sur l’extraction directe des acides nucléiques du
Microorganismes dans sol et leur amplification par réaction de polymérisation en chaînes (PCR) ont ouvert de nouvelles
l’environnement (sol et perspectives pour décrire la diversité et quantifier l’abondance de groupes microbiens dans les sols.
sédiments) Ces avancées permettent d’envisager la mise en place de techniques de diagnostic moléculaire des
microorganismes du sol. Il y a quelques années, les travaux de l’UMR Agroécologie ont permis la
Mots clés publication d’une norme ISO décrivant une technique d’extraction directe de l’ADN du sol (ISO
PCR quantitative, ADN du sol 11063, Petric et al. 2011). Aujourd’hui les travaux de l’UMR Agroécologie ont conduit au
développement d’une norme ISO (ISO 17601) permettant la quantification de l’abondance de
groupes microbiens à partir de l’ADN extrait directement du sol (méthode d’extraction décrite dans
la norme ISO 11063 :2012).
Résultats
L’essai inter-laboratoire coordonné par l’UMR Agroécologie, financé par le projet européen Ecofun-
Microbiodiv (SEE-ERA-NET, FP7, http://plus.see-era.net/pjc/fundedprojects216.html) coordonné par
F. Martin-Laurent, impliquant six laboratoires (deux allemands, un croate, un espagnol, un français,
un grec et un italien) a permis de valider le protocole décrit dans l’ISO 17601. Sur la base de l’essai
inter-laboratoire, la norme ISO 17601 a été adoptée par l’ISO qui l’a publiée en 2016.
Deux standards ISO préparés par l'Ihra pour extraire l'ADN du sol (ISO 11063) et quantifier
l'abondance de groupes microbiens dans les sols (ISO 17601)
12Perspectives
Cette norme sera présentée par l’ISO au CEN (comité européen de normalisation). Elle a été
Département EA traduite en Français et en Allemand. Elle pourra l’être dans d’autres langues des pays membres de
l’ISO.
Valorisation
La méthode décrite dans la norme ISO 17601 peut dorénavant être utilisée par de nombreux
laboratoires, y compris des industriels.
Références bibliographiques
> ISO 17601 (2016) Soil quality — Estimation of abundance of selected microbial gene sequences
by quantitative real-time PCR from DNA directly extracted from soil, 34 p.
> ISO 11063 (2012) Soil quality- Method to directly extract DNA from soil samples, 23 p.
> Petric I., Philippot L., Abbate C., Bispo A., Chesnot T., Hallin S., Laval K., Lebeau T., Lemanceau
P., Leyval C., Lindstrom K., Pandard P., Romero E., Sarr A., Schloter M, Simonet P., Smalla K.,
Wilke B.M., Martin-Laurent F. (2011) Inter-laboratory evaluation of the ISO standard 11063 “Soil
quality - Method to directly extract DNA from soil samples”. J. Microbiol. Methods 84 : 454–460
13Récolte précoce ou tardive sur miscanthus :
un déterminant majeur des émissions de N2O
Département EA
Résumé
UR 1158 AgroImpact Une récolte tardive de Miscanthus × giganteus, culture dédiée à la production de biomasse,
Agroressources et Impacts engendre des émissions de N2O cinq fois supérieures aux émissions correspondant à une récolte
environnementaux précoce. Ces émissions s’expliquent principalement par la présence d’un mulch issu de la chute
des feuilles en hiver en coupe tardive, qui permet de maintenir un taux de saturation en eau de la
Centre Nord-Picardie- surface du sol élevé et stimule les émissions de N2O.
Champagne
Contact Contexte et Enjeux
Joël Léonard
joel.leonard@inra.fr La valorisation de la biomasse végétale est l’une des options pour accroître la part des énergies
renouvelables en réduisant le recours à des ressources carbonées fossiles. La culture de
Axe du document d’orientation Miscanthus × giganteus, plante pérenne d’origine tropicale, présente pour cela un fort potentiel en
Atténuation de l’effet de serre et produisant une biomasse élevée tout en restant économe en intrants. La date de récolte est l’une
adaptation de l’agriculture et de des principales options de gestion.
la forêt au changement
climatique Comparée à une récolte précoce en octobre, une récolte tardive en février, après senescence,
permet de mieux valoriser la mise en réserve de l’azote dans le rhizome en fin de cycle de culture et
Axe du tripode sa remobilisation à la reprise de la croissance. Cela permet un meilleur recyclage de l’azote et ainsi
Environnement une grande économie en intrants. La récolte tardive est par ailleurs plus favorable à l’efficience des
procédés de transformation, en éthanol par exemple. La chute des feuilles en hiver conduit toutefois
Domaine d’activités au développement progressif d’un épais mulch qui peut être un facteur stimulant des émissions de
Géosciences N2O en maintenant une forte humidité du sol. De fortes émissions de N2O pénaliseraient le bilan
gaz à effet de serre de la culture, dont on attend qu’il soit plus favorable que celui du recours à une
Mots clés ressource carbonée fossile, à usage équivalent. Nous avons donc cherché à quantifier et
N2O, Miscanthus × giganteus, comprendre les émissions de N2O d’une culture de miscanthus fertilisée en fonction de la date de
date de récolte, mulch, taux de coupe, précoce ou tardive.
saturation en eau du sol.
Vue de la surface du sol d’une culture de miscanthus en coupe précoce et en coupe tardive. La présence
d’un mulch de paille et de feuille est visible en coupe tardive.
14Résultats
Des mesures en continu des flux de N2O ont été réalisées pendant 2 années (2014 et 2015, près de
3000 valeurs de flux journalier) à l’aide de chambres automatiques sur une culture de miscanthus
fertilisée (120 kg N ha-1 an-1) du dispositif de longue durée Biomasse & Environnement à Estrées-
Mons (80) implanté en 2006. Deux modalités de date de récolte ont été suivies : coupe précoce en
octobre, coupe tardive en février. Afin de comprendre les émissions, des mesures de paramètres
Département EA physico-chimiques du sol ont été effectuées, de même qu’un suivi de la teneur en eau du sol et de
la température et que des simulations à l’aide du modèle STICS.
Nous avons montré qu’une coupe tardive se traduisait par des émissions de N2O presque 5 fois
supérieures aux émissions correspondant à une coupe précoce (4,21 vs. 0,89 kg N ha-1 pour les 4
mois suivant la fertilisation), avec des émissions pouvant atteindre plus de 9 kg N ha-1.
Boxplots des émissions cumulées de N2O sur miscanthus fertilisé en fonction de la date de coupe
précoce ou tardive.
Cette différence est notamment liée à un taux de saturation en eau du sol plus élevé en coupe
tardive : 80% en moyenne vs. 53% en coupe précoce. Les simulations réalisées avec le modèle
STICS suggèrent que la présence du mulch en coupe tardive, qui limite l’évaporation, est bien à
l’origine de la différence de taux de saturation. Ce taux de saturation du sol est lui-même un
déterminant majeur des émissions.
Même si le taux de saturation explique une part majoritaire de la variance des émissions de N2O,
cela n’est pas suffisant pour rendre compte de la différence d’émissions entre coupe précoce et
tardive. Les mesures de potentiel de dénitrification réalisées sur le site indiquent un potentiel de
dénitrification 3 fois plus élevé en coupe tardive qu’en coupe précoce.
Cette tendance peut être aussi une conséquence de la présence du mulch et de teneurs en carbone
organique un peu plus élevées en coupe tardive (1,6 % vs. 1,3 %). L’introduction de cette différence
de potentiel de dénitrification dans le modèle STICS permet de retrouver dans les simulations à la
fois des ordres de grandeur d’émissions cohérents avec les valeurs observées (en valeurs
journalières de flux comme en cumuls), et une différence entre coupe précoce et coupe tardive
similaire aux observations (ratio 4,6 contre 4,7). Les simulations réalisées suggèrent par ailleurs
une contribution très variable de la dénitrification aux émissions (42 à 88%), le complément
résultant de la nitrification.
15Perspectives
Deux voies sont à explorer pour atténuer les conséquences négatives d’une coupe tardive sur les
émissions de N2O. On pourrait tout d’abord ajuster la fertilisation pour simplement compenser les
pertes d’azote par exportation. Cela réduirait la fertilisation de 120 à 40-50 kg N ha-1, et très
probablement les émissions, celles-ci étant quasi nulles en l’absence de fertilisation.
Département EA Par ailleurs, la sélection ou la création de variétés de miscanthus ne perdant pas leurs feuilles en
hiver pourrait permettre d’éviter le développement d’un mulch et ses effets négatifs. Compte tenu de
l’influence très marquée de la présence d’un mulch sur les émissions de N2O, l’extension de ce
travail à des systèmes de culture favorisant la couverture permanente du sol serait sans doute à
envisager.
Références bibliographiques
> Peyrard C., Ferchaud F., Mary B., Gréhan E., Léonard J. (2016). Management practices of
Miscanthus x giganteus strongly influence soil properties and N2O emissions over the long term.
BioEnergy Research, http://doi.org/10.1007/s12155-016-9796-1
> Peyrard C. (2016). Influence de la nature des entrées d’azote et de la gestion des couverts
végétaux sur les émissions de N2O par les sols agricoles et leur origine. Thèse de doctorat de
l’Université de Picardie Jules Vernes, 210 p.
> Peyrard C., Ferchaud F., Mary B., Léonard J. (2016). Combining a field experiment and modelling
to understand the effect of management practices on N2O emissions in Miscanthus x giganteus.
14th Congress of the European Society for Agronomy (ESA), Skara, Sweden, 5-9 September 2016.
16Une méthode innovante de fertilisation azotée :
dépasser les effets de fixation de la méthode du
Départements bilan
EA et SAD
Résumé
UMR 211 Agronomie
UMR 1048 SADAPT L’amélioration incrémentale de la méthode du bilan, largement répandue en France, ne suffit plus
pour atteindre les meilleures performances agronomiques, économiques et environnementales. Un
Centre de Versailles-Grignon processus de conception innovante, en collaboration avec Arvalis-Institut-du-Végétal, a permis de
proposer une méthode alternative basée sur un suivi régulier de l’état azoté de la culture, avec des
Contacts résultats très encourageants chez les agriculteurs l’ayant testée.
Marie-Helene Jeuffroy
marie-helene.jeuffroy@inra.fr
Jean-Marc Meynard Contexte et Enjeux
jean-marc.meynard@inra.fr
Depuis 40 ans, le raisonnement de la fertilisation azotée du blé a bénéficié de nombreuses
Axe du document d’orientation avancées de la R&D agricole, largement orientées par le consensus autour de la méthode du bilan.
Intégration des performances Malgré tous ces progrès scientifiques, force est de constater que réussir simultanément à atteindre
économiques, sociales et un rendement maximal et une teneur en protéines des grains satisfaisante, tout en minimisant les
environnementales de pertes azotées vers l’environnement reste un défi majeur. Nous avons fait l’hypothèse que, en
l’agriculture combinant un diagnostic des usages des méthodes et outils existants, et un processus de
Agroécologie conception innovante, il était possible de concevoir une nouvelle méthode de raisonnement de la
fertilisation azotée conciliant mieux les différents enjeux.
Axe du tripode
Agriculture et Environnement
Domaine d’activités Résultats
Végétaux
L’analyse des vingt rapports des Groupes Régionaux d’Expertise Nitrate (GREN), et des entretiens
Mots clés auprès d’une diversité de praticiens (agriculteurs et conseillers) ont révélé des limites importantes
Innovation, conception dans la mise en œuvre de la méthode du bilan. Celles-ci concernent les éléments clés du
innovante, participation, outil raisonnement, en particulier l’ambigüité autour de la définition de l’objectif de rendement, le manque
d’aide à la décision, teneur en de fiabilité des analyses de sol pour estimer la disponibilité en azote minéral à la sortie de l’hiver, et
protéines du blé, pertes l’anticipation des apports recommandés en fonction des stades de la culture, afin d’éviter des
azotées périodes de sécheresse.
Méthode innovante de fertilisation azotée
17Des ateliers de conception, regroupant une diversité d’experts, ont permis de proposer un nouveau
paradigme : une méthode basée sur un suivi régulier de l’état azoté de la culture, acceptant des
carences azotées, avec des apports recommandés en fonction des conditions climatiques. Ces
ateliers ont mobilisé des connaissances antérieures, restées à l’écart des méthodes actuelles, sur
l’existence de carences azotées non préjudiciables à la production et sur l’augmentation d’efficience
d’utilisation de l’engrais pour des apports retardés.
Départements Ces ateliers ont également suscité la production de nouvelles connaissances, indispensables à la
EA et SAD mise au point d’une méthode d’aide à la décision à partir de ce concept. Ainsi, une trajectoire
plancher de l’indice de nutrition azotée, avec des carences temporaires pendant la première moitié
de la montaison du blé, non préjudiciables au rendement et favorables à la teneur en protéines et à
l’efficience d’utilisation de l’azote, a été déterminée. L’utilisation du modèle de culture Azodyn a
permis de construire des règles de décision tenant compte des risques climatiques, respectant la
trajectoire plancher et permettant de minimiser les pertes environnementales. Un test de l’usage du
prototype conçu a été mis en œuvre auprès de deux groupes d’agriculteurs, démontrant l’intérêt de
la méthode à la fois pour décaler les apports d’engrais vers des périodes où leur efficience est plus
élevée et réduire les doses totales apportées, et comme source d’apprentissage pour les
agriculteurs et les conseillers.
Perspectives
L’adaptation de la méthode à l’ensemble des conditions françaises est envisagée. Elle devrait alors
permettre d’estimer les réductions de dose possibles, et donc les réductions de pertes azotées
annuelles liées à l’usage des engrais. Un projet de Partenariat européen pour l’innovation a été
soumis à la Région Centre-Val de Loire pour tester la méthode à grande échelle. Des travaux sont
en cours, avec Arvalis-Institut-du-Végétal et les Chambres d’Agriculture, pour déployer la méthode
dans le cadre de l’agriculture numérique. Une adaptation à d’autres cultures (notamment le colza)
est également envisagée.
Valorisation
Thèse de Clémence Ravier, financée par Arvalis-Institut-du-Végétal via une bourse CIFRE :
Exploration de nouveaux paradigmes pour le raisonnement de la fertilisation azotée.
Noël V., 2016. Gérer la fertilisation azotée du blé sans la méthode du bilan. Réussir Grandes
Cultures, 307, 32-34.
Références bibliographiques
> Ravier C., Jeuffroy M.H., Meynard J.M., 2015. Les travaux des GREN, révélateurs de
controverses autour de la méthode du bilan. 12e Rencontres de la fertilisation raisonnée et de
l'analyse, COMIFER-GEMAS, 18-19 Novembre 2015, Lyon.
> Ravier C, Jeuffroy MH, Meynard JM, 2016. Mismatch between a science-based decision tool and
its use: the case of the balance-sheet method for nitrogen fertilization in France. NJAS –
Wageningen J. Life Sci., http://dx.doi.org/10.1016/j.njas.2016.10.001
> Ravier C., Jeuffroy MH, Gate P, Cohan JP, Meynard JM, 2016. Designing an innovative nitrogen
fertilization method for wheat based on the diagnosic of uses of current tools. 19th N-Workshop,
Skara, Sweden, 27-29 June 2016.
18Openscience : Une base de données mondiale
sur la productivité des légumineuses à graines
Département EA
Résumé
UMR 211 Agronomie De nombreuses expérimentations ont été produites dans le monde pour comparer la production des
légumineuses à graines, mais les données disponibles sont éparses et n’ont jamais fait l’objet d’une
Centre de Versailles-Grignon synthèse globale.
Contacts Nous avons développé une base de données mondiale couvrant 360 sites, 41 pays et 39 espèces
David Makowski de légumineuses. Cette base est en accès libre (http://dx.doi.org/10.5061/dryad.mf42f) et peut être
david.makowski@inra.fr facilement utilisée pour comparer les performances de différentes espèces de légumineuse.
Elise Pelzer
elise.pelzer@inra.fr
Contexte et Enjeux
Axe du document d’orientation
Sécurité alimentaire mondiale Les légumineuses à graines, en particulier du fait de leur teneur en protéines élevée, constituent
et changements globaux une composante importante des régimes alimentaires, à la fois pour l’homme et pour les animaux
d’élevage. Elles offrent également des services éco-systémiques significatifs, notamment au travers
Axe du tripode de leur aptitude à fixer l’azote atmosphérique de l’air.
Agriculture
Bien que les espèces de légumineuses soient très nombreuses, près des trois quarts des surfaces
Domaine d’activités de légumineuses sont occupés par seulement par 2-3 espèces, notamment le pois en Europe et le
Végétaux soja en Amérique et en Asie. Depuis plusieurs décennies, de nombreuses expérimentations ont été
réalisées pour étudier et comparer différentes espèces de légumineuses dans différentes régions du
Mots clés monde.
Base de données mondiale,
légumineuses, méta-analyse Les résultats issus de ces expérimentations fournissent des informations utiles pour hiérarchiser les
espèces de légumineuses selon leur rendement et leurs bilans azotés, mais les données
expérimentales sont éparses et n’ont jamais fait l’objet d’une synthèse globale.
Résultats
La thèse de Charles Cernay a permis de créer une base de données mondiale incluant des
informations extraites de 173 articles scientifiques couvrant 360 sites expérimentaux répartis sur 18
zones climatiques selon la classification de Köppen-Geiger et 41 pays (Figure). La base inclut 8581
combinaisons cultures x sites x années x traitements.
Les informations disponibles décrivent les conditions climatiques, les types de sol, les rendements,
la teneur en azote des plantes, le reliquat N récolte dans le sol, les pratiques agricoles. Lorsqu’elles
étaient disponibles, les données collectées sur les cultures suivantes ont également été
renseignées. Les données sont archivées dans une base de données relationnelle. Elles peuvent
être analysées à l’aide de méthodes statistiques pour comparer diverses espèces de légumineuses
selon plusieurs critères (ex : rendement en grain, rendement en protéines, rendement en énergie,
bilan azoté). Ces données peuvent également être utilisées pour estimer l’effet précédent des
légumineuses sur la production des cultures suivantes.
19Département EA
Localisation des sites expérimentaux et zones climatiques concernées
(Köppen-Geiger)
Perspectives
Cette base de données, en libre accès, offre une opportunité unique aux scientifiques car elle
permet d’analyser et de comparer les performances des légumineuses dans des conditions
environnementales diversifiées. Les données peuvent être facilement analysées à l’aide de
méthodes standards de méta-analyse dans le but de hiérarchiser les performances d’un grand
nombre d’espèces de légumineuses à graines et d’identifier les espèces les plus intéressantes
selon plusieurs critères.
Valorisation
Ce travail a fait l’objet d’une publication sous la forme d’un « data paper » décrivant la structure
et le contenu de la base de données.
La base de données est accessible à partir de Dryad Digital Repository
http://dx.doi.org/10.5061/dryad.mf42f
Référence bibliographique
> Cernay C., Pelzer E., Makowski D., 2016. A global experimental dataset for assessing grain
legume production. Scientific data 3:160084.
20MYMYX, un dispositif participatif de
conception d’innovations
Départements agroécologiques pour valoriser les
EA et SAD réseaux mycorhiziens
Résumé
UR1321 ASTRO AgroSystèmes MYMYX est un dispositif qui vise à partager des connaissances et à co-concevoir des innovations
TROpicaux basées sur des éléments-clés de la biodiversité du sol : les réseaux mycorhiziens. MYMYX associe
UR143 Unité de Recherches une méthodologie de recherche participative basée sur un outil pédagogique (jeu de plateau) et une
Zootechniques réflexion prospective. S’adressant prioritairement aux agriculteurs, il permet de constituer une
UR767 Ecodéveloppement bibliothèque de propositions innovantes.
Centre Antilles-Guyane
Contexte et Enjeux
Contacts
Marie Chave La transition agroécologique invite à concevoir des agrosystèmes multi-performants et durables en
marie.chave@inra.fr mobilisant la biodiversité pour réduire l’utilisation d’intrants de synthèse (engrais et pesticides). Elle
Valérie Angeon explore ainsi, dans un contexte de complexité et d’incertitude, non pas des solutions standard
valérie.angeon@inra.fr transférées de façon descendante mais une diversité de solutions co-construites à adapter sur
mesure à chaque contexte. Pour faire émerger cette diversité de solutions, actionner des
Axe du document d’orientation connaissances et se les approprier, un cadre collectif de conception d’innovations est nécessaire.
Agro-écologie Dans cette perspective, MYMYX, un dispositif visant le partage de différents types de
connaissances (scientifiques, expertes, profanes) a été conçu pour expliquer et valoriser un
Axe du tripode processus clé de la biodiversité du sol : les réseaux mycorhiziens. Les réseaux mycorhiziens,
Agriculture associations symbiotiques entre les racines des plantes et certains champignons du sol, contribuent
à l’alimentation minérale et à la protection des plantes, ainsi qu’aux cycles des éléments chimiques
Domaine d’activités (phosphore, azote).
Micro-organismes, Végétaux
La méthodologie de recherche participative s’appuie sur un jeu composé de cartes « plantes » et
Métaprogramme « pratiques agricoles », d’un plateau « questions-réponses », d’une maquette et de pions
SMaCH représentant les filaments mycorhiziens, les ressources hydrominérales et les agents pathogènes
du sol. Basé sur 5 séquences d’interactions entre agriculteurs et chercheurs, le dispositif MYMYX
Mots clés permet d’identifier les freins et les leviers à la valorisation des réseaux mycorhiziens et contribue
Ingénierie agroécologique, ainsi à la conception de systèmes de culture agroécologiques.
symbioses plantes-
microorganismes du sol,
co-innovation, apprentissage
collectif, objet intermédiaire
Une des séquences du dispositif MYMYX : 2 équipes en compétition : chacune dispose de 2
systèmes racinaires et propose une stratégie à partir de cartes-pratiques agricoles pour
gagner des filaments et construire son réseau mycorhizien.
Objectif : accéder aux ressources N P K H2O tout en protégeant ses
plantes contre l’arrivée aléatoire des bioagresseurs
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