FAITS MARQUANTS 2018 DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE - Membre fondateur de - donesol
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DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE FAITS MARQUANTS 2018 Membre fondateur de
Sommaire
20 ans du Département Environnement et Agronomie de l’Inra………………………. 5
Département EA Transitions agroécologiques : de la théorie à la pratique via une conception
participative locale………………………………………………………………..………… 8
Un stockage de carbone important dans les sols en agroforesterie..……….………... 10
FAITS MARQUANTS IDEAS : Initiative for Design in Agrifood Systems ……………..................................... 13
2018 Mélanger des cartes pour préciser les propriétés des sols ..………………...………… 15
Une expertise collective sur l’eutrophisation des eaux …………………….…..………. 17
La modélisation intégrée du fonctionnement de la baie à celui de la plante entière ... 19
Workshop franco-chinois du LIA ECOLAND « Innovation for Circular Economy -
Recycling secondary resources » ……………………………………….……..………… 21
CADASTRE_NH3 : représenter la variabilité spatiale et temporelle des émissions
d’ammoniac au champ …………………………………………………………………….. 23
Reproductibilité des expérimentations en écologie…………………………….……….. 26
La cartographie des sols en France : Etat des lieux et perspectives……….…………. 28
Legitimes - Construction et évaluation de scénarios territoriaux d’insertion de
légumineuses dans les systèmes de culture pour répondre aux changements
globaux …………………………….………………………………………………………… 30
QualiAgro fête ses 20 ans de suivi sur les effets d’apports répétés de composts
urbains sur les agroécosystèmes …………………………………………………………. 32
Un cadre terminologique unifié pour étudier l’adaptation des plantes à la
sécheresse…………………………………………………………………………………… 34
Une agriculture productrice d’énergie propre : l’exemple des serres photovoltaïques 36
Un livre sur la gestion de la flore des champs : gestion durable de la flore adventice
des cultures………………………………………………………………………………….. 38
Une ligne Inra Transfert à EcoSys ………………………………………………...……… 40
Habitat Soutenable grâce aux Boisements des Cités (HSBC) ………………………… 43
Création du Centre Technique National du Biogaz et de la Méthanisation (CTBM) … 45
3
L’action Alea et la démarche qualité : deux approches complémentaires pour assoir
le leadership de la plateforme Biochem-Env dans le domaine de la biochimie
Département EA environnementale …………………………………………………………………………... 47
Note d’Orientation sur les Agricultures Ultra-Marines : Pour une valorisation des
exploitations agricoles de petite échelle bioéconomique et agroécologique
(APEBA)……………………………………………………………………………………… 49
FAITS MARQUANTS
Rouissage au sol du chanvre industriel : Dynamique sous environnement contrôlé
2018
et modélisation ……………………………………………………………………………… 51
Trop de cadmium dans les engrais français ? …………………………………………... 52
PERSYST : Premier modèle de système de culture paramétré à dires d’experts …... 54
25 ans d'Observatoires agro-hydrologiques à l'Inra …………………………………….. 56
La réduction de l'usage des herbicides n'augmente pas la perte de rendement due
aux adventices si elle est compensée par des mesures préventives et curatives
alternatives ……………………………………………………………………..…………… 59
4
20 ans du Département Environnement et
Agronomie de l’Inra
Département EA
Résumé
Dans le cadre des 20 ans du Département Environnement et Agronomie de l’Inra, trois actions
UAR Département EA ont été mises en place au cours de l'année 2018. Elles ont mobilisé une grande partie des
Environnement et Agronomie collectifs du département. Le mardi 18 septembre 2018, une journée interne a rassemblé près de
500 agents des 44 unités du département, dont des retraités, sur douze sites interconnectés. Cet
Multi-centres pour la journée évènement fut l’occasion de favoriser rencontres et échanges. Un colloque scientifique a
anniversaire également été organisé le 22 novembre à Paris sur le thème "L'Inra et le défi des relations
agriculture et environnement", rassemblant 450 participants : des scientifiques, des étudiants et
Contact des acteurs du monde agricole. L'ouvrage "Une agronomie du 21ème siècle" a été publié,
Philippe Hinsinger retraçant la trajectoire depuis la création du département EA à la fin des années 1990, la
philippe.hinsinger@inra.fr dynamique scientifique qu'elle a déclenchée et les défis à venir.
Priorités du document Contexte et Enjeux
d’orientation
#Climat, #3Perf La réunion, en 1998, des trois départements Agronomie, Bioclimatologie et Science du sol,
donne naissance au département Environnement et Agronomie. La création de ce département a
Plan d’action permis de renouveler les thématiques de recherche, de faire émerger de nouvelles disciplines
Ressources humaines et (écologie, agroécologie), d’élargir et d’articuler les échelles spatiales, jusqu’à l’échelle globale, de
communication interne développer des approches systémiques et de cultiver l’interdisciplinarité… Ces nouvelles
orientations stratégiques ont été rendues possibles grâce à la mobilisation de toutes les unités de
Mots clés recherche, expérimentales et de service du département EA, ses personnels scientifiques,
Agronomie, agriculture, techniques et administratifs, qui ont revisité leurs projets et fait évoluer leurs compétences pour
environnement, 20 ans, répondre à ces nouveaux enjeux sans cesser d’améliorer la qualité scientifique de leurs travaux.
anniversaire, animation La célébration des 20 ans du département EA a fourni l’occasion de s’interroger sur les questions
collective, collectif clés que se pose la recherche agronomique d’aujourd’hui et de demain. Il s’agit désormais de
concevoir des systèmes agri-alimentaires sains et durables prenant en compte les
interconnexions entre agriculture, environnement et alimentation. Le département EA aura un
rôle important à jouer pour concevoir et mettre en œuvre de nouvelles approches fondées sur
l’intégration des connaissances, en travaillant en étroite relation avec les autres départements de
l’Inra. Les actions mises en place dans le cadre des 20 ans du département ont permis de rendre
hommage aux chercheurs, aux ingénieurs et aux techniciens qui le composent. Dans les
laboratoires comme dans les unités expérimentales, ces collectifs ont mis en œuvre avec succès
les orientations stratégiques du département EA au cours des vingt dernières années et ils
sauront, avec le même enthousiasme, relever les nouveaux défis.
Résultats
Le 18 septembre 2018, le département Environnement et Agronomie a organisé une
manifestation originale pour célébrer avec son collectif les 20 ans de sa création: 12 sites Inra
ont été connectés via un système de visioconférence, un système de live streaming et un
système de conversation instantanée (Beekast), une première à l’Inra !
Environ 500 agents des 44 unités du département EA s’étaient rassemblées sur ces 12 sites :
Avignon, Bordeaux, Clermont-Ferrand, Dijon, Estrées-Mons, Guadeloupe, Lusignan, Montpellier,
Rennes, San Giuliano, Toulouse-Auzeville et Versailles. Olivier Alleman, journaliste, a animé le
site principal à Versailles, où se sont succédées six séquences retransmises en direct dans les
5
Carte des sites
interconnectés lors de la
Autres sites. Au cours de cette
Journée anniversaire
journée, la parole a été donnée à de 20 ans EA
nombreux intervenants : les anciens et
le nouveau chefs du département EA ;
un député européen, José Bové,
portant un regard "décalé" sur les
Département EA relations agriculture-environnement en
lien avec la politique agricole commune
actuelle et à venir ; un grand témoin
scientifique, Michel Griffon, sur la
mobilisation de tous les leviers pour la
conduite de la transition
agroécologique des systèmes agricoles
; des scientifiques, des ingénieurs, des
techniciens du département EA. Enfin,
une table ronde a rassemblé des
chercheurs du département et différents
représentants de la société civile, sur le thème des formes d’agriculture.
Plusieurs séquences originales ont particulièrement marqué cette journée : la réalisation de
documentaires « Mon site en 180s » pour présenter les 16 sites du département EA, un vrai défi
créatif et enthousiasmant pour les collectifs de recherche ; un temps d’échange et de partage sur
chaque site autour d’une exposition d’une sélection de faits marquants pour le département ; la
diffusion du film « les EA-experts » retraçant les réflexions, le vécu et les anecdotes de 10
témoins du département. L’histoire du département et ses valeurs ont été mises à l’honneur lors
de cette journée conclue par Philippe Mauguin, PDG de l’Inra. Elle aura été, sans nul doute, un
temps fort de la vie du département EA.
Photo mosaïque de la
journée issue de
l'application Beekast
Le 22 novembre 2018 s’est tenu un colloque scientifique intitulé « L’Inra et le défi des relations
agriculture-environnement» à l’initiative du département EA, des directions scientifiques
Agriculture et Environnement et de quatre autres départements de recherche : Physiologie
Animale et Systèmes d'Elevage (PHASE), Sciences pour l'Action et le Développement (SAD),
Sciences sociales Agriculture et Alimentation Espace et Environnement (SAE2) et Santé des
Plantes et Environnement (SPE), avec le soutien de l’unité Communication de l’Inra.
L’objectif de ce colloque était de revenir sur l’histoire récente des relations agriculture-
environnement (des externalités négatives aux externalités positives) dans un cadre national et
européen, et de présenter la place des travaux de l’Inra (cadres conceptuels, méthodologie,
résultats) pour in fine discuter des défis qui sont à relever pour faire face aux nouveaux enjeux
auxquels l’agriculture est confrontée, au travers d’interventions de chercheurs Inra et de regards
extérieurs. Environ 450 personnes ont participé : scientifiques, acteurs du monde agricole,
étudiants. Cet événement scientifique marquant a été conclu par un grand témoin, Caterina
Battelo (FAO) et par Philippe Mauguin, PDG de l’Inra.
La fin d’année 2018 a été marquée par la parution de l’ouvrage « Une agronomie pour le XXIe
siècle ». Dans une première partie, il met en évidence, avec le recul et la méthode de l’historien,
6
la trajectoire qui a amené l’Inra à créer, en 1998, un « nouveau » département, et sa dynamique
scientifique. Puis, il présente quelques unes des thématiques scientifiques qui ont construit le
département et que le département a accompagnées au cours de ces vingt dernières années,
avant de terminer par les nouveaux défis à relever.
Département EA
Colloque « L’Inra et le
défi des relations
agriculture-
environnement »
Perspectives
Le département EA est un des piliers de la stratégie de l’Inra pour répondre à certains des
objectifs exposés dans son document d’orientation #Inra2025, notamment la réduction drastique
de l’utilisation des pesticides de synthèse, la neutralité carbone de l’agriculture française, le défi
de la transition agroécologique… Le département réfléchit aux modalités pour renouveler ce type
d'évènements fédérateurs autour de valeurs communes pour assurer son propre sens, la
cohésion de sa communauté de travail et la mise en œuvre de ces objectifs stratégiques à
l’interface entre l'agronomie et l'environnement.
Valorisation
> https://www6.inra.fr/ea20ans
> https://www.quae.com/produit/1544/9782759229383/une-agronomie-pour-le-xxie-siecle
> http://revue-sesame-inra.fr/environnement-et-agronomie-avoir-20-ans-et-apres/
Référence bibliographique
> Richard, G., Stengel, P., Lemaire, G., Cellier, P.,
Valceschini, E. (2018). Une agronomie pour le
XXIème siècle. Paris, Editions Quae.
7
Transitions agroécologiques : de la théorie à la
pratique via une conception participative locale
Départements
Département EA
EA et SAD Résumé
Afin de promouvoir une agriculture valorisant les services écosystémiques, de l’échelle de
UMR AGIR l’exploitation agricole à celle du paysage, nous avons mis au point une démarche participative
Agroécologie, Innovation, permettant aux acteurs d’un territoire de concevoir : (i) une vision partagée de l’agriculture
Territoires souhaitée et (ii) le plan d’action pour y parvenir (étapes de la transition et gouvernance). Cette
démarche a été appliquée sur deux territoires du sud-ouest de la France. Le livre (paru chez
UMR LAE Springer), objet de ce fait marquant, regroupe certains des travaux de recherche ainsi que des
Laboratoire Agronomie et éléments d’analyse sur ces travaux pluri et transdisciplinaire menés pour développer et
Environnement appliquer notre démarche de co-conception. L’ouvrage est structuré en trois grandes sections : I)
Cadres conceptuels pour la transition agroécologique à l’échelle du territoire ; II) Méthodologie
Centres Occitanie-Toulouse d’accompagnement pour la co-conception de la transition agroécologique et retours
& Grand Est-Nancy d’expériences du projet TATA-BOX ; III) Perspectives et regards croisés.
Contacts Contexte et Enjeux
Jacques-Eric Bergez
jacques-eric.bergez@inra.fr La conception d’une agriculture valorisant les services écosystémiques est complexe car elle
Elise Audoin nécessite de restructurer conjointement les systèmes de production agricole, les filières et les
elise.audouin@inra.fr modes de gestion des ressources naturelles (ex. eau, matrice paysagère). L'implémentation de
Olivier Thérond cette « profonde écologisation » de l’agriculture suppose que les acteurs convergent et
olivier.therond@inra.fr développent de nouvelles formes de coordination, par exemple pour la gestion de la matrice
paysagère, les échanges de matière ou la gestion des systèmes alimentaires locaux. Pour les
Priorités du document parties prenantes, le défi consiste à concevoir de nouvelles organisations biotechniques et
d’orientation socio-économiques de l’agriculture locale, ainsi que les étapes de transition permettant de les
#3Perf-1, #3Perf-2, #3Perf-4 mettre en œuvre (Duru et al. 2015). Le projet ANR TATA-BOX a permis de développer une
démarche participative et des méthodes et outils associés pour accompagner les parties
Mots clés prenantes dans ce processus de co-conception.
Transition agroécologique,
sciences participatives, action
locale, ingénierie territoriale,
Résultats
système de production agricole,
Nous avons choisi de valoriser les différents travaux de recherche menés lors du projet de
filières, gestion des ressources
recherche TATA-BOX par la rédaction d’un ouvrage collectif multidisciplinaire (50 contributeurs,
naturelles
de 15 unités de recherche et 15 institutions) chez Springer (250 pages). Il est structuré en trois
parties.
La première partie traite des concepts clés, des défis et des enjeux liés à la transition
agroécologique de l’agriculture: i) la caractérisation socio-économique des différents modèles
d’agriculture; ii) les enjeux des autonomies et des souverainetés; iii) la transition agroécologique
appliquée à un système alimentaire territorialisé; iv) la gestion des incertitudes dans la transition
agroécologique ; v) la gouvernance de la transition agroécologique ; et vi) le rôle des acteurs
dans la transition agroécologique.
La deuxième partie traite de questions méthodologiques. Le premier chapitre décrit la
méthodologie transdisciplinaire développée et les principaux résultats de son application. Le
deuxième chapitre est une évaluation des impacts sociaux de la méthodologie participative de
conception de la transition agroécologique développée au cours du projet. Le troisième chapitre
propose une approche réflexive sur les caractéristiques d’un projet de recherche cherchant à
soutenir les parties prenantes dans la conception de la transition agroécologique.
8
La troisième section ouvre le champ étudié lors du projet TATA-BOX. Le premier chapitre est une
prévision sur l’utilisation potentielle des technologies de l’information et de la communication
(TIC) pour une transition agroécologique. Dans le deuxième chapitre, nous avons demandé à
trois autres groupes de recherche d’analyser et de discuter des résultats du projet TATA-BOX.
Départements
Département EA
EA et SAD
Perspectives
L’édition de ce livre à destination de scientifiques du monde entier complète les valorisations
destinées aux acteurs locaux et aux acteurs du développement agricole et territorial (ex. guide
méthodologique : site internet). Le projet ANR TATA-BOX arrive à son terme mais ses
productions ont inspiré d’autres projets, menés par d’autres acteurs de la R & D, qui ont souhaité
remobiliser la démarche : projet AFB sur l'accompagnement de la transition agroécologique dans
les Réserves de biosphère (C. Hervé & C. Cibien), projet AFB Ecophyto-2 TRAEVITI-Coll (C
Herbin).
Références bibliographiques
> Duru, M, Therond, O, Fares, M, 2015. Designing agroecological transition: a review. Agronomy
for Sustainable Development 35:1237-1257
> Agroecological transitions: from theory to practice in local participatory design (Publication :
ISBN 978-3-030-01952-5) (Transitions agroécologiques: de la théorie à la pratique via une
conception participative locale) https://www.springer.com/gb/book/9783030019525
9
Un stockage de carbone important dans les sols
en agroforesterie
Département EA Résumé
L’étude d’un site expérimental de longue durée en agroforesterie et d’un réseau de parcelles en
France a permis de montrer que ces systèmes permettent de stocker du carbone dans les sols, et
UMR EcoSys ainsi contribuer à l’atténuation du changement climatique. Ce stockage additionnel semble être
Écologie fonctionnelle et principalement la conséquence d’une augmentation des entrées de carbone au sol par la chute
écotoxicologie des des feuilles, la mortalité racinaire et la végétation herbacée sur les lignes d’arbre. Un modèle de
agroécoSystèmes dynamique du carbone permettant de prendre en compte la distance à l’arbre et la profondeur du
sol a été proposé et validé avec succès sur ce site.
UMR Eco&Sols
Ecologie fonctionnelle & Contexte et Enjeux
biogéochimie des sols & des
agro-systèmes L’agroforesterie est un terme générique qui inclut un ensemble de pratiques agricoles où des
arbres sont délibérément associés à des cultures ou à des pâturages, de façon spatiale ou
UMR System temporelle. Dans le cadre du projet Agripsol (Agroforesterie pour la protection des sols) financé
Fonctionnement et conduite par l’ADEME (APR REACCTIF), nous nous sommes intéressés aux systèmes sylvo-arables en
des systèmes de culture France. Il s’agit d’un type d’agroforesterie associant des alignements d’arbres à faibles densités
tropicaux et méditerranéens (30 à 200 arbres/ha) au sein de parcelles agricoles et des cultures annuelles.
Nous avons en particulier étudié un essai mis en place par l’Inra UMR System en 1995 sur le
Centres Île-de-France - domaine de Restinclières (Figure 1), près de Montpellier, mais également un réseau de parcelles
Versailles-Grignon & chez des agriculteurs en France.
Occitanie - Montpellier Les systèmes agroforestiers introduisent une forte hétérogénéité spatiale dans la parcelle
agricole, en termes d’apports de matières organiques au sol (litière aérienne, mortalité racinaire),
Contact mais également en terme de conditions microclimatiques. L’objectif de ce travail était de quantifier
Claire Chenu les stocks et les flux de carbone en fonction de la distance aux arbres et en fonction de la
claire.chenu@inra.fr profondeur, en comparaison à une parcelle agricole sans arbre, puis de proposer un modèle de
dynamique du carbone capable de prendre en compte ces gradients.
Priorités du document
d’orientation
#Climat-2, #3Perf-1
Métaprogramme
ECOSERV
Mots clés
Agroforesterie, matières
organiques du sol, atténuation
du changement climatique,
racines, modélisation, cycle du
carbone
Figure 1 : Parcelle agroforestière associant noyers hybrides et blé dur près de Montpellier.
À gauche en novembre et à droite en juin ©Rémi Cardinael
Résultats
Sur le site de Restinclières, le taux de stockage additionnel de carbone au sol était de 0.25 ± 0.03
tC ha-1 an-1 sur 0-30 cm, et de 0.35 ± 0.04 tC ha-1 an-1 sur 0-100 cm (Cardinael et al., 2015a).
Sur le réseau de parcelles, ce taux était de 0.24 (0.09-0.46) tC ha-1 an-1 at 0-30 cm (Cardinael et
10al., 2017). Ces travaux démontrent la pertinence des systèmes sylvo-arables dans le cadre de
l’initiative 4 pour mille, qui vise à augmenter les stocks de carbone globaux de 0.4% par an. Les
stocks de carbone organique du sol sont notamment largement augmentés sur les lignes d’arbres
(Figure 2).
Département EA
Figure 2 : Stocks de carbone organique du sol (tC ha-1) dans une parcelle agroforestière et une parcelle
agricole de référence (Cardinael et al., 2015a).
Par ailleurs, l’estimation de toutes les entrées de matières organiques au sol jusqu’à 2m de
profondeur, a montré que la parcelle agroforestière âgée de 18 ans, recevait environ 40% de
carbone organique en plus par rapport à la parcelle agricole, soit +1.11 tC ha−1 an−1 (Cardinael
et al., 2018a). Une part importante de ces apports provient de la végétation herbacée sur les
lignes d’arbres, mais également de la mortalité des racines des arbres (Cardinael et al., 2015b ;
Germon et al., 2016). Le modèle CARBOSAF (soil organic CARBOn dynamics in Silvoarable
AgroForestry systems) que nous avons développé, présente trois variantes: 2 pools de carbone, 2
pools de carbone + priming effect, 3 pools de carbone (Cardinael et al., 2018a). Le « priming
effect » est une modulation (positive ou négative) de la décomposition des matières organiques
anciennes du sol lors d’un apport de matières organiques fraîches. Ce modèle a été capable de
représenter le carbone organique du sol dans la parcelle agroforestière, mais uniquement lorsque
ce processus a été pris en compte, notamment pour les horizons profonds. Cela laisse supposer
que les racines profondes des arbres pourraient accélérer la décomposition du carbone ancien.
Perspectives
De nombreuses perspectives de recherche sont ouvertes. Bien que localisé essentiellement
(mais pas exclusivement) sur les lignes d’arbres, le stockage de carbone dans le sol des
systèmes agroforestiers est très significatif à l’échelle de la parcelle. Des questions demeurent
notamment sur le devenir du carbone profond et sur la stabilité de ce stockage dans le temps, car
le carbone additionnel semble être principalement sous forme de débris végétaux fins en cours de
décomposition, et non au sein de complexes organo-minéraux.
La plus forte abondance, biomasse, et diversité des vers de terre observées dans les parcelles
agroforestières (Cardinael et al., 2018b) pourrait contribuer à une meilleure stabilisation de ce
carbone sur le long-terme. Le bilan carbone global de ces systèmes reste à faire, notamment en
ce qui concerne les émissions de N2O. Le modèle proposé a pour le moment été testé sur un site,
il devra être validé sur d’autres sites du réseau. Plusieurs équipes internationales (Brésil,
Royaume-Uni) ont déjà fait part de leur intérêt pour ce modèle et pourraient le tester sur leurs
sites expérimentaux.
11Valorisation
Ces travaux ont fait l’objet d’une thèse (2015) et de plusieurs publications internationales,
notamment dans les journaux Agriculture, Ecosystems and Environment, Biogeosciences,
Geoderma, Plant and Soil. Ils ont également été présenté dans plusieurs conférences
Département EA internationales : Climate Smart Agriculture (Montpellier, France, 2015), EcoSummit (Montpellier,
France, 2016), International Symposium of the International Society of Root Research (Canberra,
Australie, 2015), Soil Organic Matter Conference (Göttingen, Allemagne, 2015; Rothamsted,
Royaume-Uni, 2017). Ces travaux servent également de référence dans le cadre de l’étude INRA
en cours « Le potentiel de l’agriculture et de la forêt françaises en vue de l’objectif d’un stockage
de carbone dans les sols à hauteur de 4 pour mille ».
Références bibliographiques
> Cardinael R., Guenet B., Chevallier T., Dupraz C., Cozzi T., Chenu C, 2018a. High organic
inputs explain shallow and deep SOC storage in a long-term agroforestry system - Combining
experimental and modeling approaches. Biogeosciences 15, 297–317.
> Cardinael R., Hoeffner K., Chenu C., Chevallier T., Béral C., Dewisme A., Cluzeau D., 2018b.
Spatial variation of earthworm communities and soil organic carbon in temperate agroforestry.
Biology and Fertility of Soils (in press).
12IDEAS : Initiative for Design in Agrifood Systems
Résumé
Départements
Département EA IDEAS est un consortium de scientifiques appartenant à différentes unités franciliennes, et
SAD, EA & CEPIA travaillant en interaction étroite avec des acteurs socio-économiques, dans le but de: (1) produire
des innovations pour la transition vers des systèmes alimentaires sains et durables, (2) réaliser
des travaux de recherche sur et pour la conception innovante, ouverte et distribuée (ex :
UMR GMPA, UMR GENIAL, organisation de 3 ateliers de conception de programmes de recherche sur la conception couplée
UMR Agronomie, UMR SAD- des innovations entre production agricole et transformation alimentaire), (3) les articuler avec la
APT, UMR LISIS, UMR GQE, production et l’accompagnement à l’usage de ressources destinées à faciliter de tels processus
UMR EcoSys & UR ALISS de conception pour des systèmes alimentaires sains et durables, (4) former différents publics à
cette activité de conception (ex : école-chercheur organisée en janvier 2018).
Centre Île-de-France -
Versailles-Grignon Contexte et Enjeux
Contacts Les transitions qui se dessinent au sein des systèmes alimentaires appellent un immense besoin
Marianne Cerf (SAD) d’innovations de rupture, et nécessitent de travailler avec une diversité d’acteurs, dans une
Marie-Hélène Jeuffroy (EA) approche systémique visant l’évolution simultanée de produits, de techniques, de services, de
marie-helene.jeuffroy@inra.fr comportements, d’activités, et de modes d’organisation. IDEAS est un collectif de scientifiques
Jean-Marc Meynard (SAD) franciliens (Inra et AgroParisTech) qui traite cet enjeu en articulant recherche, accompagnement
Caroline Pénicaud (CEPIA) des acteurs et formation, pour produire des démarches et connaissances adaptées aux enjeux
Lorène Prost (SAD) d’innovation systémique nécessaires visant à soutenir la transition des systèmes alimentaires
Sophie Raspaut (SAD) vers plus de durabilité. Or, la contribution des chercheurs à l’innovation (vue comme production
Gwenola Yannou-le-Bris d’objets ou de procédés nouveaux utiles à la société) est souvent ressentie comme antagoniste
(AgroParisTech) de leur mission première de recherche (vue comme production de connaissances). Pourtant,
l’innovation intensive qu’attendent nos sociétés nécessite tout à la fois une recherche créative et
Priorités du document des stratégies d’innovation originales. Pour repenser les liens entre recherche, créativité,
d’orientation innovation et interdisciplinarité, les théories de la conception innovante offrent un cadre
#OpenInra, #Food, #3Perf, potentiellement très riche. C’est le cadre de la théorie CK qui a été mobilisé en 2018, dans une
#Global école-chercheur et dans des ateliers de programmation de questions de recherche sur le
couplage d’innovations entre production agricole et transformation alimentaire.
Plans d’action
Innovation, Coopération avec Résultats
l’enseignement supérieur
En janvier 2018, une école-chercheur « Favoriser la recherche interdisciplinaire et l’innovation par
Mots clés
la conception innovante » a été organisée, dans le but de mobiliser le cadre conceptuel de la
Conception innovante,
conception innovante, pour, d’une part, favoriser la contribution de la recherche à l’innovation, et,
systèmes alimentaires,
d’autre part, faciliter la construction de recherches innovantes au sein de projets
interdisciplinarité, méthode
transdisciplinaires.
KCP, ateliers de conception,
Au printemps 2018, trois ateliers de conception, basés sur la méthode KCP, ont été organisés
conception ouverte et
pour identifier des champs d’innovation à explorer et les thèmes de recherche interdisciplinaires à
distribuée, participation,
développer. Ils ont impliqué des scientifiques de disciplines complémentaires (agronomie,
utilisateurs
génétique, génie des procédés, ergonomie, économie, sociologie) et souhaitant traiter ensemble
du couplage d’innovations entre production et transformation, afin de soutenir la transition vers
des systèmes alimentaires durables. L’identification des connaissances à mobiliser ou à produire
sur ces thèmes de recherche a permis de proposer vingt questions de recherche, renouvelant les
champs de collaboration interdisciplinaires, et originales au regard de la littérature scientifique.
Les résultats de ces ateliers ont été discutés collectivement lors de plusieurs séminaires
interdisciplinaires depuis juin 2018. Une telle complémentarité est une opportunité remarquable
pour dépasser les clivages classiques et contribuer à l’émergence de questions et/ou projets
originaux pour traiter du couplage d’innovations pour soutenir la transition des systèmes
alimentaires.
13Perspectives
La suite des ateliers est l’appropriation, par les unités, des thèmes de recherche à développer, via
notamment la co-construction de projets de recherche inter-unités, dans le cadre du projet
scientifique de Saclay. En 2019, définition et structuration du Centre de Ressources IDEAS.
Départements
Département EA
SAD, EA & CEPIA Valorisation
Rédaction d’un guide pratique pour organiser et piloter un processus collectif de conception
innovante. Présentation d’une publication au séminaire SISA-3 (System Innovation towards
Sustainable Agriculture) sur les ateliers.
Références bibliographiques
> Meynard, J.-M., Jeuffroy, M.-H., Le Bail, M., Lefèvre, A., Magrini, M.-B., & Michon, C. (2017).
Designing coupled innovations for the sustainability transition of agrifood systems. Agricultural
Systems, 157, 330–339. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2016.08.002
> Prost L., Berthet E.T.A., Cerf M., Jeuffroy M.-H., Labatut J., Meynard J.-M. (2016). Innovative
design for agriculture in the move towards sustainability: scientific challenges. Research in
Engineering Design. DOI 10.1007/s00163-016-0233-4
Un atelier de conception lors de l’Ecole-chercheurs Inra
« Favoriser la recherche interdisciplinaire et l’innovation par la conception innovante » © Elsa Berthet
14Mélanger des cartes pour préciser les propriétés
des sols
Département EA Résumé
Les sols sont au cœur des enjeux globaux alimentaires, climatiques et environnementaux.
L’accès aux informations sur les propriétés et les fonctions des sols est devenu crucial. Le
US INFOSOL développement de la Cartographie Numérique des Sols a permis la réalisation, par différents
acteurs (au niveau régional, national, européen et mondial), de plusieurs produits de
Centre Val de Loire modélisations pour la cartographie d’une même propriété de sol, sur une même zone.
L’assemblage de ces modèles statistiques permet de capitaliser les informations disponibles afin
Contact de produire une carte plus précise. Nous avons testé deux méthodes d’assemblage pour
Nicolas Saby combiner des produits de cartographie numérique disponibles et proposer une carte nationale de
nicolas.saby@inra.fr la texture des sols en surface à une résolution de 500 mètres. Les deux méthodes testées
confirment que les cartes résultantes sont plus précises que chacune des cartes assemblées, et
Priorité du document ce, avec un nombre de points de calibration relativement faible (200). La généricité de la
d’orientation méthode permettra de l’appliquer sur des zones peu couvertes par des profils de sol ou données
#Climat-4 ponctuelles.
Métaprogramme Contexte et Enjeux
ECOSERV
Les enjeux liés aux sols sont mondiaux : il s’agit de mieux connaitre leurs propriétés que ce soit
Mots clés pour répondre aux défis alimentaires, environnementaux ou climatiques. Avec le développement
Cartographie numérique des de la Cartographie Numérique des Sols, il existe de plus en plus souvent pour un même territoire
sols, assemblage de modèles plusieurs cartes et plusieurs jeux de données d’observations disponibles représentant les mêmes
numériques, texture propriétés des sols. Ces informations sont généralement issues de divers programmes financés
par de opérateurs régionaux, nationaux, européens et internationaux.
Du point de vue de l’utilisateur, il est alors difficile de choisir quelle carte est la plus appropriée
pour son objectif, sachant que toutes possèdent des avantages et des inconvénients. Du point de
vue du producteur de cartes, la question se pose de savoir comment tirer le meilleur parti des
jeux de données ou des cartes déjà produites. S’il est possible de créer une carte à partir de
données ponctuelles provenant de différentes sources d’information (à condition d’y avoir accès),
l’assemblage de modèles numériques permet de tirer profit des produits de cartographie
numérique contenant des informations complémentaires, et d’obtenir une carte finale au moins
aussi précise que chacune des cartes assemblées.
Ainsi, dans ce travail, plusieurs cartes ou jeux de données sur les sols (issus d’approches
nationale, européenne, ou mondiale) couvrant le territoire français ont été assemblés pour
produire des cartes de texture de surface des sols en France.
Résultats
Les cartes de texture produites avec les différentes méthodes d’assemblage sont toutes plus
précises que chacune des cartes initiales disponibles sur le territoire français. De plus, toutes ces
cartes, même les moins précises, ont apporté une contribution à la carte finale, ce qui justifie
l’intérêt d’utiliser l’ensemble des produits déjà disponibles. Enfin, l’ajustement d’un tel modèle
nécessite un jeu de calibration qui, s’il est bien conçu, reste relativement faible (~200 points) ce
qui permettrait de l’appliquer dans les pays disposant de peu de données.
15Perspectives
Le produit final pourra être amélioré dans le futur avec l’exploration de nouveaux algorithmes
statistiques, l’ajout progressif de nouvelles observations et/ou de nouveaux produits de
cartographie. Plus généralement, les résultats montrent le potentiel des approches de
Département EA cartographie au niveau national et l’intérêt de promouvoir des approches ‘bottom-up’ pour la
cartographie mondiale des propriétés des sols.
Carte de textures des sols - US INFOSOL - Nicolas Saby, Manon Caubet
Valorisation
Communication à un congrès national et un congrès international de cartographie des sols.
Un article dans la revue Geoderma.
Référence bibliographique
> Caubet M., Román Dobarco M., Arrouays D., Minasny B., Saby N.P.A. 2019. Merging country,
continental and global predictions of soil texture: Lessons from ensemble modelling in France.
Geoderma. 337, 99-110. DOI:10.1016/j.geoderma.2018.09.007
16Une expertise collective sur l’eutrophisation
des eaux
Département EA Résumé
L’eutrophisation compte parmi les altérations les plus courantes des eaux continentales, côtières
et marines. Ces phénomènes sont responsables de perturbations majeures des écosystèmes
UMR SAS aquatiques et ont des impacts sur les biens et services associés, sur la santé humaine et sur les
Sol Agro et hydrosystème activités économiques des territoires auxquels ils sont liés. Les débats sur l'identification des
Spatialisation facteurs et niveaux de risque d'eutrophisation ont conduit les ministères en charge de
l'environnement et de l'agriculture à demander la réalisation d'une Expertise Scientifique
Centre Bretagne-Normandie Collective (ESCo) sur le sujet. Le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et l’Irstea ont ainsi été sollicités pour
produire un état des lieux critique sur les connaissances actualisées des causes, mécanismes,
Contact conséquences et prédictibilité des phénomènes d’eutrophisation. Au-delà des livrables habituels,
Chantal Gascuel un colloque scientifique international, ayant donné lieu à un numéro spécial d’une revue
chantal.gascuel@inra.fr scientifique, et un colloque d’interface science – politique publique ont été organisés.
Priorités du document Contexte et Enjeux
d’orientation
#OpenInra-2, #Climat-4 L’eutrophisation compte parmi les altérations les plus courantes, les plus visibles et les plus
graves des eaux continentales et côtières. Les manifestations les plus connues sont les
Mots clés efflorescences de cyanobactéries toxiques dans les lacs et cours d’eau et les proliférations de
Eau, écosystèmes aquatiques, macro-algues vertes dans les zones côtières. Ces phénomènes ont des impacts sur les biens et
bassin versant, activités services associés, sur la santé humaine et sur les activités économiques des territoires auxquels
agricoles ils sont liés. Dans certains sites, ces crises écologiques sont devenues une question socialement
vive, investie par une grande diversité d’acteurs, porteurs de valeurs et d’intérêts contrastés.
L’instauration de réglementations par les pouvoirs publics pour limiter l’eutrophisation est source
de tensions pour les activités agricoles, identifiées comme contribuant ou ayant contribué à ces
phénomènes.
Résultats
Le cahier des charges a inclus les disciplines juridiques, économiques et sociologiques, pour
mettre en parallèle les évolutions des milieux avec les trajectoires sociales, ainsi que les
disciplines biotechniques, sciences agronomiques et du génie des procédés, pour identifier les
grands leviers de la remédiation. L’expertise a donc été interdisciplinaire et a couvert les
différents types de masses d’eau, permettant un dialogue nouveau entre les communautés
travaillant sur l’eau et les écosystèmes aquatiques, par exemple entres celles travaillant sur les
rivières, lacs, les lagunes et les eaux côtières, ou sur les transferts et transformations
biogéochimiques et sur les impacts écologiques.
L’expertise a souligné quatre point majeurs : 1) les travaux sur l’eutrophisation, datant des
années 70, se sont renouvelés depuis une décennie, ce phénomène étant désormais considéré
comme un processus global, avec des spécificités locales, des manifestations nouvelles ("a new
wine in an old bottle") ; 2) des accumulations de long terme d’azote et de phosphore dans
l’environnement (nappes et sols, en complément des apports actuels, constituent une origine
importante des phénomènes ; 3) ceux-ci sont, comme beaucoup de perturbations
environnementales, complexes du fait de multiples interactions, biophysiques et écologiques,
mais aussi juridiques, sociales et économiques requérant des approches interdisciplinaires pour
les réguler ; 4) la modélisation peut nous faire progresser dans l’analyse des risques, en
particulier dans le cadre du changement global (climat, activités humaines).
17Perspectives
La mise en relation de communautés scientifiques fragmentées a permis d’engager des travaux
nouveaux : modèle couplé terre-mer (financement état/région Bretagne, 2018-2019, Resp. P
Durand, Inra SAS), travail interdisciplinaire sur l’agriculture littorale (financement fondation de
Département EA France, 2017-2019, Resp. Alix Levain) et autour des paiements pour services
environnementaux sur les retenues d’eau potable, projet Européen Interreg, 2018-2021).
L’appropriation du travail par les ministères doit conduire à la définition d’orientations
stratégiques pour la remédiation des processus d’eutrophisation, qui seront appuyées par des
études financées par l’Agence Française de la Biodiversité.
De nombreux travaux sont engagés à l’Inra sur le couplage et la modélisation des cycles
biogéochimiques dans les paysages ruraux, à partir des données tant des observatoires de la
recherche que des observatoires opérationnels de la surveillance des eaux, afin de mieux
préciser les variabilités spatiales et temporelles des flux et concentration d’azote et de
phosphore, leur déterminants, comme préalable à l’évaluation des risques d’eutrophisation.
Valorisation
Au-delà des livrables habituels d’une ESCo, ont été organisés : 1) un colloque scientifique
international, qui a donné lieu à un numéro spécial dans la revue Science of the Total
Environment, édité par les pilotes de l’ESCo, incluant une introduction, le résumé et divers
chapitres de l’ESCo, auxquels s’ajoutent des cas d’études internationaux, 2) un colloque
d’interface science – politique publique, organisé par les commanditaires dans le but de
partager le travail réalisé et d’engager un dialogue européen entre science et politique publique
sur l’implication de l’approche d’ESCo dans la rénovation de la régulation européenne. La
synthèse a par ailleurs été publiée dans un ouvrage paru aux éditions Quae.
Références bibliographiques
> Pinay G, Gascuel C, Menesguen A, Souchon Y, 2018. A new wine in an old bottle? Science
of the Total Environment, 651. Eds.
> Le Moal, M, Gascuel-Odoux, C, Menesguen, A, Souchon, Y, Etrillard, C, Levain, A, Moatar,
Pannard, A, Souchu, P, Lefebvre, A, Pinay, G, 2019. Eutrophication: A new wine in an old
bottle? Science of the Total Environment, 651, 1-11. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.09.139
> Pinay G, Gascuel C, Menesguen A, Souchon Y, Le Moal M, Levain A, Etrillard C, Moatar F,
Pannard A, Souchu P, 2018. L'eutrophisation: Manifestations, causes, conséquences et
prédictibilité. Quae, 125 pp
http://institut.inra.fr/Missions/Eclairer-les-decisions/Expertises/Toutes-les-actualites/Expertise-
Eutrophisation
18La modélisation intégrée du fonctionnement de
la baie à celui de la plante entière
Département EA
Résumé
UMR EGFV La croissance de la vigne et l'élaboration de la qualité du raisin sont sous la dépendance
Ecophysiologie et Génomique d’interactions complexes entre les génotypes, l’environnement et les pratiques culturales. La
Fonctionnelle de la Vigne modélisation mathématique permet d’intégrer explicitement divers processus pour reproduire les
réponses des plantes à différents facteurs exogènes, ce qui en fait un outil prometteur pour
Centre Nouvelle-Aquitaine- raisonner l’adaptation de la culture de la vigne dans un environnement changeant. L’UMR EGFV,
Bordeaux en collaboration avec l’UR PSH et UMR BFP, a développé plusieurs modèles mathématiques à
différentes échelles d’organisation biologique afin de décrire les interactions entre les génotypes
Contacts de porte-greffe et de greffon, ainsi que la réponse de la qualité des baies à l'environnement
Zhanwu Dai (lumière, température et eau) et aux facteurs trophiques (carbone et azote). En 2018, 5
zhanwu.dai@inra.fr publications majeures dans des revues à facteur d’impact élevé attestent des avancées majeures
Eric Gomès réalisées dans ce domaine.
eric.gomes@inra.fr
Nathalie Ollat Contexte et Enjeux
nathalie.ollat@inra.fr
La modélisation représente une approche majeure de l’écophysiologie qui permet de décrire
Priorités du document mathématiquement les principaux processus sous-tendant des caractères majeurs pour la
d’orientation production agricole. Cette approche permet également d’énoncer et de tester des hypothèses
#OpenScience-3, #Climat-1 concernant les processus contrôlant la réponse des plantes à l’environnement, ainsi que de
simuler le fonctionnement d’un végétal sous conditions de contraintes. Dans un contexte de
Mots clés recherche de solutions agronomiques d’adaptation à un environnement de plus en plus
Vigne, modèles structure- contraignant, la modélisation est un outil majeur lorsque l’expérimentation n’est pas toujours
fonction, intégration, qualité, possible. Cependant les caractères associés à la composition des fruits sont particulièrement
croissance, contrainte complexes, et leur description par modélisation nécessite l’intégration de processus à différentes
hydrique échelles qui pose un certain nombre de questions conceptuelles et méthodologiques.
Résultats
Les modèles développés dans l'UMR EGFV en collaboration avec l’UR PSH et UMR BFP
couvrent ou franchissent les échelles biologiques et écologiques de régulation de la croissance et
de l’élaboration de la qualité des fruits allant de la cellule et de l'organe à la plante entière et
jusqu’au peuplement. Sur la base des travaux réalisés dans le passé pour l'accumulation de
sucres et la composition en anthocyanes dans les baies de raisin, les travaux récents ont permis
d’une part d’explorer l'échelle cellulaire, en utilisant un modèle d'analyse du bilan de flux fondé sur
des contraintes pour étudier les modifications de flux responsables de la biosynthèse des
anthocyanes induite par la limitation de l'azote [3]. D’autre part, un travail d’intégration a été
réalisé à l'échelle de la plante entière, grâce au développement d’un modèle structure-fonction en
3D pour simuler le transport de l'eau, les échanges gazeux foliaires, l'allocation de carbone et la
croissance des baies dans divers scénarios d’interactions génotype x environnement [4, 5]. Un
modèle de transport de l'eau au sein de la plante entière a également été utilisé pour évaluer les
mécanismes sous-jacents de stratégies d'utilisation de l'eau distinctes parmi différents porte-
greffes [2]. Les modèles développés ont aussi été utilisés pour évaluer la diversité génétique de
l'accumulation de sucre dans les baies de 52 variétés, ainsi que pour identifier les locus de
caractères quantitatifs sous-jacents aux stratégies principales des porte-greffes qui modifient les
réponses des plantes entières au déficit en eau.
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