Les indicateurs bio-physiques pour la décision

Les indicateurs bio-physiques pour la décision

Dans les chapitres précédents, nous avons décrit la représentation que l’on a eectué des processus biophysiques qui font évoluer l’inltrabilité du sol suite aux opérations de travail du sol ou de désherbage chimique. On aborde maintenant la question des processus biophysiques qui inuencent la répartition spatio-temporelle des actions des agriculteurs car ils portent sur des indicateurs pour l’action. Dans le cadre de la modélisation des conduites techniques d’exploitation, on s’est attaché à représenter les éléments de la conduite qui conditionnaient la répartition spatio-temporelle de certaines actions culturales clefs dans le cadre d’une problématique de pollution de l’eau par les pesticides. On a alors pu lister un certain nombre d’indicateurs utilisés par les viticulteurs dans le cadre de leur gestion technique d’exploitation. Le premier d’entre eux est le climat qui est simulé dans le modèle DHIVINE via des données climatiques mesurées. On a également inclus dans ce qu’on dénit comme  l’environnement  des systèmes de production, un bulletin d’information sur le développement des maladies de la vigne qui constitue un indicateur de l’état sanitaire des vignes. Mais il existe d’autres indicateurs dépendant de processus biophysiques qui jouent un rôle majeur dans le cadre des actions culturales que l’on cherche à représenter :  la couverture herbacée du sol qui déclenche le travail du sol en période printanière ;  le stade phénologique des cépages qui constitue un repère temporel du développement de la plante et qui est particulièrement utilisé pour la gestion de la protection phytosanitaire ;  la travaillabilité et la tracabilité du sol qui dénissent les jours où le sol est capable de supporter un travail ou le passage d’engins agricoles. Dans la suite, nous présentons le traitement que nous avons eectué pour construire ces indicateurs. La première section aborde le cas des indicateurs de travaillabilité et tracabilité du sol, qui ont fait l’objet d’un travail approfondi, basé sur des mesures de terrain et des enquètes auprès des agriculteurs. La deuxième section présente de manière succincte le cas des deux autres indicateurs, qui ont déjà fait l’objet (i) l’un d’une modélisation spécique dans le cadre de la représentation de l’évolution de l’inltrabilité du sol après réalisation d’un travail du sol ou d’un désherbage chimique ; (ii) l’autre d’une représentation simpliée par exploitation d’une base de données d’observations. 

Dénition de seuils de teneur en eau pour la tracabilité et la travaillabilité des sols

La dénition de la tracabilité varie peu entre les auteurs. Elle est dénie comme la capacité du sol à supporter et résister au passage d’engins agricoles sans engendrer de dégâts sur la structure du sol (Paul et De Vries, 1979 ; Rounsevell, 1993 ; Droogers et al., 1996 ; Earl, 1996). La travaillabilité possède des dénitions plus variables. Simalenga et Have (1992), Rounsevell (1993) et Earl (1996) la dénissent comme la possibilité d’eectuer des opérations de travail du sol en minimisant les dégâts sur le sol. Droogers et al. (1996), la dénissent comme la possibilité d’eectuer un travail du sol avec des eets positifs sur la structure du sol. Enn, Terzaghi et al (1988), en donnent une dénition assez large, en considérant uniquement la possibilité de travailler le sol. Pour notre cas d’étude en milieu viticole, la dénition retenue est la possibilité du sol à être labouré sur une profondeur maximum de 20 cm, avec un outil de labour viticole à dent (outil le plus fréquemment utilisé sur la zone d’étude), sans engendrer de dégradation permanente de la structure du sol. La teneur en eau du sol, en dénissant la résistance mécanique de celui-ci, est le principal facteur déterminant de la tracabilité et de la travaillabilité (e.g. Paul et De Vries, 1979 ; Dexter et Bird, 2001 ; Hoogmoed et al, 2003 ; Arvidsson et Bölenius, 2006). Concernant la travaillabilité, des facteurs supplémentaires : intensité de précipitations, vitesse de déssèchement du sol, sont à prendre en compte car ils peuvent provoquer une prise en masse du sol (Young, 1992). En eet, ce phénomène, qui se caractérise par l’apparition d’une masse de sol dur et sans structure après dessèchement (en raison de l’eondrement des mottes à l’occasion d’un mouillage rapide, par précipitation ou irrigation) engendre des résistances du sol au travail (Gusli et al., 1994). La teneur en eau d’un sol va majoritairement déterminer sa disponibilité pour les opérations culturales. Pour déterminer la tracabilité d’un sol, on va donc chercher à savoir si le sol n’est pas trop humide. Pour déterminer la travaillabilité d’un sol on va chercher à savoir si sa teneur en eau n’est pas trop élevée ou trop faible pour permettre la réalisation d’un travail du sol sans engendrer de dégâts. Diérents modèles ont été développés pour dénir les seuils d’humidité du sol à partir desquels le sol est travaillable et tracable. Deux grandes approches sont mises en oeuvre : (i) une approche de modélisation de la résistance mécanique du sol en fonction de la teneur en du sol et de ses propriétés mécaniques qui a conduit au développement de modèles de types mécanistes et empiriques et (ii) une approche par expertise qui consiste à mettre en relation directe tracabilité ou travaillabilité avec la teneur en eau du sol. Le premier type d’approche (e.g. Bekker, 1961 ; Knight et Rula, 1961) utilise en général un grand nombre de variables caractéristiques des sols qui nécessitent des mesures lourdes avec un outillage spécialisé (pénétromètres,…). Elle est donc plus dicile à mettre en ÷uvre que le deuxième type d’approche. De surcroît, dans les deux cas, s’il est possible de dénir à partir de ces approches des seuils d’état du sol à partir desquels le sol est travaillable et tracable, ils ne sont directement utilisables dans un modèle de décision de conduite de culture qu’après calibration et/ou validation par rapport aux seuils utilisés par les agriculteurs. Par conséquent, l’approche par expertise nous a semblé plus pertinente car plus simple de mise en ÷uvre et donc plus aisément calibrable vis à vis des critères de décision des agriculteurs. La variabilité des approches par expertise est essentiellement liée au mode de modélisation de l’évolution de la teneur en eau du sol. On trouve ainsi des modèles de type mécaniste 8.2 Dénition de seuils de teneur en eau pour la tracabilité et la travaillabilité des sols 219 (SOIL, Jansson, 1991 & 1996), des modèles de réservoir comme celui mis en oeuvre dans le modèle OTELO (Attonaty et al., 1993), des modèles empiriques basés uniquement sur des données météorologiques et des propriétés de sols (Thomasson, 1982). Par ailleurs, pour la détermination des seuils d’intervention, deux méthodes de détermination ont été utilisées par les travaux existants :  La première est une détermination, basée sur la littérature, des seuils en fonction du niveau de résistance mécanique du sol et donc de la teneur en eau que l’on estime correspondre aux seuils (par exemple Thomasson (1982) a déni ses seuils par rapport à la capacité au champ). Cette méthode nécessite d’avoir des références de travaux réalisés dans des contextes agropédoclimatiques proches de ceux étudiés ou de disposer de calendriers observés de jours travaillés pour calibrer les seuils.  La seconde est une détermination experte, basée sur la connaissance des agriculteurs ou des acteurs de terrain. En eet, Cerf et al. (1998) ont montré que les agriculteurs possèdent un jugement homogène pour dénir le premier jour possible pour une opération culturale particulière, il est donc possible de se baser sur leur expertise pour déterminer un seuil d’intervention. Cette méthode se base sur les dires des agriculteurs an de dénir par exemple un nombre de jours à attendre après un évènement pluvieux pour la réalisation de travaux. Les dires d’expert sont accompagnés de mesures sur le terrain pour permettre de dénir les seuils d’intervention. C’est par exemple la démarche qui a été mise en oeuvre par ARVALIS pour mettre en place le logiciel JDispo® (utilisé notamment pour des calculs de rentabilité économique de diérents choix de pratiques).

Matériel et méthodes

La démarche suivie a consisté à évaluer des seuils d’intervention, exprimés en humidité volumique du sol, en se basant sur les diagnostics fournis par les viticulteurs associés à des mesures d’humidités pondérales de surface eectuées à plusieurs moments après des évènements pluvieux. Un réseau de 19 parcelles réparties sur 4 types de sol a été constitué pour cette évaluation.

Les sols étudiés

La zone d’étude est le bassin versant de la Peyne. Les quatre types de sol étudiés sont :  des sols développés sur alluvions récentes ou actuelles de la Peyne ou de petits cours d’eau (Sol 1 ), ce sont donc des sols proches du lit majeur de la Peyne, en bordures de  cours d’eau, en fonds de talwegs ou en bas-fonds ; ils représentent 17,5% des sols cultivés en vigne du bassin versant ; ils ont une texture de type Limon argilo-sableux ;  des sols développés sur alluvions anciennes de la Peyne (Sol 2 ) qui représentent 14,5% des sols cultivés en vigne du bassin versant ; ils ont une texture de type Sable argilolimoneux à Argile sableuse ;  des sols développés directement sur molasse (Sol 3 ) qui représentent 18,1% des sols cultivés en vigne du bassin versant ; ils ont des textures variées correspondant à diérentes associations des trois fractions : sable, limon et argile ;  des sols sur dépôts plio-villafranchiens (Sol 4 ) qui représentent 11,8% des sols cultivés en vigne du bassin versant ; ils ont des textures de type Limon argilo-sableux ou ArgiloLimono-Sableuse. Les sols étudiés sont donc représentatifs de 61,9% des sols du bassin versant de la Peyne. On présente dans le tableau 8.1 les caractéristiques des sols en terme de masse volumique de la terre ne, de taux d’argile et de taux de cailloux.