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Analyse des données issues d'un réseau expérimental de systèmes de production cidricoles agroécologiques en vue de leur évaluation et de leur compréhension aspect trophique

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par Morgane FOURNIER
AgroParisTech - Ingénieur agronome 2015
  

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ANNEXE 1 - Descriptif des parcelles

ANNEXE 2 - Règles de décision

ANNEXE 3 - Références

ANNEXE 4 - Données disponibles dans la base de données

ANNEXE 5 - Analyse de la parcelle P14

ANNEXE 6 -Tests statistiques

ANNEXE 7 Etude de la compétition interrang/pommier et rang/pommier

Bibliographie

MORGANE FOURNIER

MEMOIRE DE FIN D'ETUDE - AGROPARISTECH

Figure 1 : Parcelles du réseau Verger Cidricole de Demain [IFPC 2015]. 1 : P61, 2 : P50, 3 : P27,
4 :P53, 5 : P35, 6 : P35bis, 7 : P14 (AB), 8 : P76 (AB), 9 : non étudiée dans ce rapport car s'intéressant
principalement au mélange variétal. Le descriptif de chaque parcelle est disponible en Annexe 1.
Toutes les parcelles sont plantées en basse tige, à une densité moyenne de 500arbres/ha ou 940
arbres/ha.

Fertilisation au sol

Priorité aux engrais et amendements organiques ou d'origine naturelle.

Fertilisation foliaire

Pas de différences avec PROD.

Traitements
phytosanitaires

Infrastructures agroécologiques (haies et bandes fleuries)

4 favoriser les auxiliaires

Priorité aux traitements curatifs contre la tavelure, recherche des produits les moins toxiques pour l'Homme et l'environnement (liste positive de produits) 4 règles précises d`interventions avec une liste positive de produits

et des seuils d'intervention afin de traiter le plus efficacement
possible avec les produits les moins toxiques possibles

Entretien du rang

Pas de désherbage chimique.

Tableau 1 : Présentation synthétique des règles de décision

Figure 2 : Apports azotés par producteurs et âge du verger, selon la modalité

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I. Problématique et démarche

A. Verger Cidricole de Demain : une expérimentation système multi-site chez les producteurs

1) Neuf parcelles pour évaluer et diffuser des systèmes innovants à haute performance économique et environnementale

. Neuf parcelles ont été plantées de 2010 à 2012 chez neuf producteurs allant de la Haute-Normandie à la Bretagne, afin de couvrir l'essentiel de la région cidricole du grand ouest (figure 1). Dans chaque parcelle trois variétés sont plantées : Judor, Dabinett, Douce de l'Avent. Les systèmes innovants ont été conçus en couplant la conception de novo et l'itération pas à pas [Guérin 2014]. L'objectif fixé est de réduire l'impact socio-environnemental tout en maintenant les résultats économiques. Pour atteindre cet objectif, l'expérimentation Vergers Cidricoles de Demain se propose de rechercher de nouveaux équilibres et d'appuyer son système de culture sur les (auto)-régulations biologiques [inspiré de Reau et Doré, 2008]. C'est pourquoi deux études sont menées en parallèle : une étude de l'impact socio-environnemental et une étude agronomique, présentée dans ce rapport, faites sur huit parcelles (figure 1).

2) Deux modalités : une modalité innovante, économe en intrants (ECO), à comparer à la référence producteur (PROD)

La modalité PROD est conduite par le producteur selon ses pratiques habituelles et constitue la référence : on opère une comparaison relative [Reau et al, 1996]. La modalité ECO est conduite selon des règles de décision communes à tout le réseau (tableau 1). Ces règles de décisions visent à homogénéiser les pratiques tout en laissant une marge de manoeuvre nécessaire à la cohérence du système de culture [Deytieux 2012]. Une règle de décision donne donc l'objectif de l'intervention, sa modalité et l'évaluation, ce qui répond aux questions : pourquoi et quand faire, comment faire, quels en sont les résultats [Simon 2013]. Dans ces règles de décision sont précisées les mesures qui déclencheront l'intervention et celles qui mesureront son impact. Les règles de décision fertilisation, entretien du rang et régularité de production et récolte sont en Annexe 2.

Chaque parcelle suit un itinéraire cultural propre qui correspond aux choix faits par le couple producteur-conseiller technique en charge de la parcelle. Cet itinéraire évolue chaque année afin de répondre au mieux aux objectifs de réduction d'intrants et de maintien du résultat économique. Meynard et al [2002 cité dans Reau et Doré 2008] parlent de « boucle de progrès », définies par une itération de ces quatre étapes : 1)Plan, 2)Do, 3)Check, 4)Act. Cette boucle tourne tout au long de l'année, avec trois points forts lors des réunions tripartites entre producteur, conseiller technique et responsable du projet Verger Cidricole de Demain. A cette occasion les stratégies de fertilisation et de luttes phytosanitaires sont définies pour la période à venir.

Dans le reste du rapport, le mot modalité se rapporte aux deux systèmes de culture que sont ECO et PROD. On considérera comme parcelle le couple (producteur; modalité). Chaque producteur est dénommé selon son département (P14 par exemple). On gardera en tête que si ECO et PROD sont régis par des règles de décision différentes, la différence de pratiques au sein d'une même modalité reste très grande. Par exemple la fertilisation azotée est présentée en figure 2. Certains ne fertilisent que PROD tandis que d'autres ne fertilisent qu'ECO.

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B. Objectif: valider un ensemble de pratiques dans un contexte donné

La présentation de l'expérimentation système est fortement inspirée de Reau et Doré [2008].

1) Complexité de l'analyse d'expérimentation système

Contrairement aux expérimentations factorielles qui visent à tester une réponse précise à une question, l'expérimentation système se propose de tester un « ensemble cohérent de méthodes » [Simon et al, 2014]. L'approche système permet d'identifier « des systèmes de culture adaptables et adaptés aux conditions du milieu » [Reau et Doré, 2008]. La compréhension du système impose de ne plus raisonner linéairement et de prendre en compte l'ensemble des effets des pratiques culturales. On ne considère plus la somme des effets individuels mais leur interaction. Hors le nombre de facteurs impliqués est grand et leur interaction souvent méconnue, surtout lorsqu'il s'agit de sol et d'interaction fertilisation-minéralisation-absorption, en particulier dans la filière arboricole.

De plus l'évaluation de systèmes arboricoles implique de prendre en compte les effets pluriannuels des pratiques sur le sol mais surtout sur l'arbre. Peu de modèles agronomiques sont aujourd'hui disponibles en arboriculture. Parmi les expérimentations systèmes aujourd'hui en cours en arboriculture fruitière, on peut citer : BioREco (INRA Gotheron), vigne-agrumes de Corse (coord.AREFLEC), multi-fruitière de la Castelette (coord GRAB Avignon), Casdar Vergers bas-intrants (INRA Gotheron), Réseau national Expé Ecophyto Pomme (CTIFL), Expé Dephy Ecophyto EcoPêche (INRA Gotheron), CAPReD (CTIFL), Vertical (Chambre d'Agriculture de la Drôme), Agroforesterie F. Soula (Fréderic Soula et GRAB PACA), Agroforesterie Aubenas (ELP Olivier de Serres), Eco'Viti Dephy Expé (coord. Institut Français de la Vigne et du Vin). Les parcelles ont été implantées récemment : le recul manque sur les résultats aussi bien que sur la méthode d'interprétation et de transfert de ces résultats. Pour l'instant l'ensemble des analyses portent sur les performances environnementales et économiques. Peu s'intéressent au compréhension des systèmes agronomiques.

Parmi ces expérimentations, on peut opérer deux distinctions suivant 1) le nombre de parcelles (mono ou multi-sites) et 2) le lieu (en station expérimentale ou chez le producteur). L'expérimentation VDD présente l'originalité d'être multisite (9 parcelles), chez les producteurs, avec une grande diversité pédoclimatique puisqu'elle s'étend de la Seine-Maritime à l'Ille-et-Vilaine.

L'intérêt de l'expérimentation système n'est plus à démontrer. La deuxième étape est de créer les méthodes d'analyse pour prendre en compte cette double diversité dans l'identification des systèmes les plus performants: diversité d'environnement pédoclimatique et diversité de pratiques, afin d'être en mesure d'identifier quelles pratiques impliquent quels résultats sans confondre avec d'autres effets.

2) Objectif

Les parcelles plantées pour le programme VDD entrent en fin de période juvénile. Il convient donc de valider les règles de décision selon des objectifs prédéfinis, c'est-à-dire évaluer leur cohérence agronomique [Debaeke 2009]. Cette étude se concentre sur l'évaluation des règles de décision selon un objectif agronomique : le système innovant doit atteindre les mêmes résultats de rendements cumulés et de croissance que le système classique. Gardons à l'esprit que l'objectif final est de conserver le même résultat économique tout en diminuant l'impact environnemental. L'objectif agronomique devra donc être relativisé mais doit être fixé pour donner un cadre à l'étude.

Les parcelles de Vergers de Demain présentent une diversité de milieu comme de pratiques. Les causes de variations du rendement cumulé et de la croissance sont différentes d'une parcelle à l'autre, et même au sein d'une modalité. Elles dépendent d'une conjonction de facteurs pédoclimatiques et de pratiques culturales à considérer dans leur ensemble. Le défi est donc d`intégrer cette diversité dans l'analyse afin de ne pas perdre ce qui fait l'atout de cette expérimentation : les interactions entre facteurs. C'est pourquoi se contenter de l'analyse des résultats n'est pas suffisant : « le système innovant produit/croit plus/moins que le système classique». Il est nécessaire de comprendre les processus sous-jacents afin de comprendre quelle(s)

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Figure 3: Méthodologie retenue. En chiffre romain sont indiquées les parties correspondantes dans le mémoire. Pour les hypothèses valables à l'échelle d'un groupe de parcelles, aucune méthode de confirmation/infirmation n'a été identifiée.

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pratique(s) dans quel contexte sont à l'origine de ces différences/similarités, pour ensuite pouvoir envisager leur généralisation. Cette démarche nous permet aussi d'isoler les effets de conjonction de facteurs « improbables » [Debaeke et al, 2008].

? Quelle méthode pour identifier les processus biologiques qui expliquent les résultats de rendements cumulés et de croissance? Comment faire le lien entre les processus biologiques et les pratiques culturales afin d'identifier les pratiques prometteuses ou non dans un contexte donné?

? En suivant la méthode énoncée, est-on en mesure de conclure quant à la viabilité des différentes pratiques culturales dans leur contexte? Si non, quels outils mettre en place pour la suite du projet ?

C. Démarche générale et définition du système d'étude

En s'inspirant des travaux de Jeuffroy et al, Loyce et al [in Reau et Doré 2008] et Meynard et al [1996], une méthode a été élaborée et testée lors de ce stage (figure 3). Elle s'articule en trois étapes, dont les numéros correspondent aux parties de ce mémoire:

II) Afin de comprendre les processus mis en jeu dans le système de culture et toutes les interactions sous-jacentes, l'ensemble des déterminants du rendement et de la croissance sont représentés dans un schéma conceptuel. Cette synthèse des informations disponibles dans la communauté scientifique et technique facilite l'identification des manques de connaissances.

Dans ce schéma on s'intéresse aux relations trophiques du pommier à son environnement (sol, itinéraire technique et bioagresseurs). En effet suite aux premières analyses des résultats agronomiques, il a été mis en évidence que les différences de résultats ne s'expliquaient que rarement par les attaques de bioagresseurs. C'est pourquoi l'évaluation agronomique s'est concentrée sur l'aspect trophique : fertilisation et entretien du rang et de l'interrang. Les relations trophiques concernent tout élément de la parcelle qui influe sur la nutrition hydro-minérale du pommier. Le facteur bioagresseurs n'est donc pas considéré comme facteur principal de différenciation des variables de sortie entre ECO et PROD à l'échelle du réseau [Anne GUERIN 2015]. De plus nous considérons que le rayonnement est le même dans les deux modalités pour une même parcelle car la densité de plantation est la même pour tous ainsi que la taille. Seul P14 et P76 ECO est planté moins densément. On omet cette différence. De même on ne considère pas l'influence ni de la taille ni la conduite de l'arbre car elles sont identiques entre les deux parcelles. Enfin tous les processus liés à la respiration sont ignorés.

Le schéma représente donc un ensemble d'hypothèses qui peuvent expliquer des variations de rendement ou de croissance sur une parcelle de pommier basse tige. Ce schéma est présenté aux conseillers techniques de la filière afin de valider l'ensemble et d'identifier a priori les processus les plus influents;

III) Parmi l'ensemble des hypothèses décrites dans le schéma conceptuel, nous cherchons à identifier les hypothèses principales qui expliquent les différences de résultats entre ECO et PROD dans les parcelles du réseau. Pour cela les variables qui permettront de rendre compte de ces hypothèses sont identifiées. Des bilans de parcelles choisies a priori pour avoir une diversité de comportements sont réalisés afin d'identifier des hypothèses de fonctionnement du système de culture qui expliquent les résultats observés. Chaque hypothèse se voit attribuer une note de confiance qui évoluera en fonction des confirmations/infirmations ultérieures, ainsi qu'un domaine de validité : certaines hypothèses sont valables à l'échelle d'une parcelle, d'autre à l'échelle d'un groupe de parcelle et enfin les dernières à l'échelle du réseau.

IV et V) La troisième étape vise à confirmer/infirmer les hypothèses et à identifier le contexte de validité des hypothèses le cas échéant. Deux méthodes sont présentées ici :

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Figure 4: Méthodologie retenue

Tableau 2: Variables du système et de l'environnement

Environnement actif

Système : parcelle de pommiers à

cidre basse tige

Environnement

passif

Engrais et amendements

Sol

 

(fertilisation foliaire et au sol)

Eau

Rendement

Produits phytosanitaires

Pommier (racines, feuilles, organes

potentiel

Herbicides

reproducteurs, état nutritionnel)

Rendement brut

Irrigation

Climat

Vigueur

Couverture du rang et de

l'interrang

Bioagresseurs

 

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? IV) Validation à l'échelle du réseau. Pour cela les variables de sortie sont

modélisées au moyen de modèles linéaires [R Development Core Team 2013]. Les variables explicatives correspondent aux hypothèses émises dans l'étape III. Lorsque leur effet est significatif, l'hypothèse correspondante peut être confirmée ou infirmée. Une attention particulière sera portée aux individus extrêmes qui ne « rentrent > pas dans la modélisation : les groupes qui se formeront (modélisable contre extrême) nous renseignent sur le domaine de contextes dans lequel ces hypothèses sont valables.

? V) Validation par une expérimentation factorielle.

La méthode est présentée en figure 4.

II. Nutrition hydrominérale du pommier et relation à la

croissance et à la production : schéma conceptuel sol-pommier

Le schéma a pour objectif de représenter un ensemble de facteurs et processus ayant une influence sur les variables de sortie que sont le rendement et la croissance de l'arbre.

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"Entre deux mots il faut choisir le moindre"   Paul Valery