Le fonctionnement des paysages cultivés

Positionnement scientique

Le fonctionnement des paysages cultivés est fortement soumis au facteur anthropique. L’intensication de l’agriculture au cours du siècle dernier a largement contribué à l’augmentation des risques environnementaux parmi lesquels se trouvent les risques hydrologiques. Ces derniers ont des conséquences diverses qui impliquent les ressources en eau et en sol, en quantité comme en qualité, mais qui peuvent aussi avoir des conséquences sur les biens et les personnes en cas de crues ou de coulées de boue. La gestion des agro-écosystèmes doit donc aujourd’hui intégrer, en plus des objectifs de production, des objectifs environnementaux pour limiter les risques induits par l’agriculture. Dans ce cadre, la recherche est sollicitée pour proposer des méthodologies d’évaluation des impacts des systèmes de culture dans la perspective d’élaborer des solutions pour la gestion intégrée des territoires. L’objectif est de fournir les moyens de gérer conjointement à l’échelle du paysage les questions agricoles, la gestion des ressources et l’aménagement des espaces. Pour cela, la recherche doit produire des outils qui permettent de réaliser une évaluation intégrée des agro-écosystèmes donc multi-critères. Il est alors nécessaire de prendre en compte le fonctionnement global de l’agro-écosystème. Celui-ci dépend des processus biophysiques mais aussi de la gestion humaine et notamment agricole qui est fondée sur des processus de type décisionnels que nous appellerons par la suite processus de gestion technique. Ces processus biophysiques et techniques se déroulant à des échelles spatiales et temporelles diérentes, les outils proposés doivent donc intégrer cet aspect multi-échelles du fonctionnement du système. De plus, ils doivent intégrer les relations existantes entre agriculture et fonctionnement de l’éco-système mais aussi à l’inverse entre éco-système et gestion agronomique. Finalement, dans le cadre d’objectifs de gestion, les outils doivent produire des évaluations ex-ante des systèmes. Dans la littérature, diérentes approches traitent de la question de l’évaluation des impacts environnementaux des systèmes de culture pour des objectifs de gestion agro-écologique. On s’est intéressé aux travaux sur les questions hydrologiques et on a cherché à les classer selon (i) qu’ils proposent une approche d’évaluation de la pression, des impacts ou équilibrée entre les deux aspects ; (ii) leur degré de complexité de la représentation des processus de gestion technique d’une part (pour rendre compte de la pression) et des processus hydrologiques d’autre part (pour rendre compte des impacts) ; (iii) du niveau d’interaction entre les types de processus (couplage avec rétro-actions ou par modélisation successive sans rétro-actions). Les diérentes catégories de travaux recensés sont présentées selon ces critères dans le tableau 1.Le travail de thèse s’intéresse particulièrement à l’évaluation environnementale des systèmes de culture. La démarche générique de modélisation suivie est présentée par la gure 1. On cherche à représenter le fonctionnement du milieu en interaction avec la gestion technique des cultures pour déterminer les impacts des systèmes de culture. Les interactions sont représentées au travers de variables de couplage. Ces variables ne peuvent être dénies de manière générique quelque soit le système de culture, le milieu et le type d’impact environnemental concernés. Elles découlent donc d’une analyse spécique et simultanée (i) du fonctionnement environnemental du milieu et (ii) de l’organisation des systèmes de culture (caractéristiques, répartition spatiale, décisions qui sont à leur origine). La pression des systèmes de culture sur le milieu s’exerce via les pratiques qui inuencent l’évolution de variables d’état du milieu clefs pour le fonctionnement pédo-hydrologique. Inversement, certains états du milieu liés au fonctionnement pédo-hydrologique inuencent (directement ou indirectement) les pratiques des agriculteurs. La thèse a donc pour but de produire un modèle de connaissance multi-échelles qui intègre les processus à l’origine de la variabilité de ces variables de couplage. Dans un premier temps, le choix est fait de réduire les objectifs d’évaluation des systèmes de culture à 22 Introduction des considérations environnementales et non agronomiques. Pour construire le modèle, on se place à l’échelle d’un cycle cultural et dans le cadre de bassins versants petits à moyens (1 à 100 km²) sur lesquels les conduites techniques des exploitations agricoles sont stabilisées. Dans ce contexte, l’apport principal attendu du travail de thèse se situe au niveau de l’intégration de la temporalité des états de l’agro-écosystème liés aux processus agro-techniques dans une modélisation hydrologique à l’échelle bassin versant. En eet, dans les approches existantes ce n’est pas tant la spatialisation des états du système que leur dynamique qui est faiblement représentée. La question de recherche à laquelle ce travail tente de répondre est donc la suivante : Comment paramétrer dynamiquement, pour un modèle hydrologique, les variables d’état d’un agro-écosystème modiées par les actions culturales dans le but d’évaluer les impacts hydrologiques des pratiques agricoles à l’échelle de petits bassins versants ? Cette question implique spéciquement d’identier les variables et processus de couplage entre actions agricoles et impacts hydrologiques, d’analyser les échelles caractéristiques de ces processus aux plans temporel et spatial et d’en rechercher des représentations compatibles entre elles. Le cas d’étude envisagé concerne l’impact environnemental des systèmes viticoles languedociens sur la qualité de l’eau. Le cas d’application ainsi que la démarche opérationnelle réalisée pour répondre à cette question de recherche sont présentés au chapitre 1.