ASPIB Approche Systémique pour appréhender les communautés de bioagresseurs : application à la Protection Intégrée du Blé

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1 ASPIB Approche Systémique pour appréhender les communautés de bioagresseurs : application à la Protection Intégrée du Blé Jean-Noël Aubertot, INRA APR 2009 Marie-Hélène Robin, Célia Cholez, Adèle Magnard, Philippe Debaeke 1

2 Contexte et objectifs du projet Contexte : augmentation de la population mondiale, stagnation des surfaces agricoles, risque de crise alimentaire, directive européenne 2009/128/EC, ECOPHYTO 2018 (dispositif DEPHY notamment) PURE, ENDURE, SMACH, PSPE, ANR MICMAC design, GIS GC HP2E (REDUPEST, EPSIMBIOR, RES0PEST) Enjeux : développer des méthodes et des outils innovants pour concevoir des systèmes de culture durables moins dépendants de l utilisation des pesticides Etat de l art : modèles de culture, modèles épidémiologiques sensu lato, modèles de nuisibilité, mais manque d outils pour la gestion intégrée des communautés de bioagresseurs 2

3 Contexte et objectifs du projet Objectifs : i) développer un cadre conceptuel générique pour la gestion des bioagresseurs ii) développer un modèle de simulation représentant les effets des pratiques agricoles sur les profils de dégâts dans une situation de production donnée (cas du blé) iii) évaluer la qualité prédictive du modèle développé : Injury Profile SIMulator-Wheat Originalités du projet : i) objectif de gestion de communautés d ennemis des cultures (agents pathogènes, plantes adventices, ravageurs) ii) intégration verticale des méthodes de contrôle iii) généricité et spécificité iv) conception du modèle uniquement à partir de connaissances scientifiques et techniques publiées et évaluation de la qualité prédictive à l aide de données indépendantes v) articulation entre expérimentation/diagnostic/modélisation/bibliographie vi) valorisation de jeux de données préexistants au projet à l échelle nationale vii) développement d un modèle de simulation sans équation ni paramètre viii) simplicité et opérationnalité quasi immédiate du modèle développé Lien avec le thème de la session : approche systémique pour la conception d itinéraires techniques ou de systèmes de culture intégrés moins sensibles aux pressions biotiques 3

4 Démarche 1) Développement d un cadre conceptuel générique pour la gestion des communautés de bioagresseurs 2) Analyse bibliographique sur les effets des facteurs agronomiques, pédo-climatiques et paysagers sur les dynamiques des principaux bioagresseurs du blé 3) Traduction du cadre conceptuel proposé en modèles de simulation représentant les effets des pratiques agricoles sur un bioagresseur unique du blé dans une situation de production donnée (approche par modélisation hiérarchique agrégative et qualitative) 4) Développement d une interface informatique permettant de traduire des variables quantitatives de caractérisation des pratiques et du milieu en variables qualitatives 5) Identification de jeux de données idoines préexistants, à l échelle nationale, pour évaluer la qualité prédictive des modèles développés 6) Recueil de données sur des réseaux d observation en parcelles agricoles du Sud-Ouest 7) Développement du modèle IPSIM-Wheat (Injury Profile SIMulator) à partir des modèles développés et d une représentation des interactions entre espèces nuisibles 8) Evaluation de la qualité prédictive des modèles développés 9) Mise en place d une expérimentation factorielle pour évaluer la qualité prédictive de fonctions de dommage publiées (Willocquet et al., 2008) 4

5 Travaux réalisés : essai Incidence % Essai analytique (avec inoculation) mis en place en 2010/2011 sur le domaine expérimental de l Ecole d Ingénieurs de Purpan pour évaluer la qualité prédictive de fonctions de dommage publiées (3 variétés x 2 densités x 2 fertilisations N x 3 protections fongicides x 3 répétitions = 108 p a r c e l l e s é l é m e n t a i r e s ) Aucune maladie racinaire, du feuillage, de la tige, des épis (hormis quelques très rares symptômes de septoriose) Fusariose de l'épis (Fusarium graminearum) Septoriose (Septoria tritici) Rouille brune (Puccinia recondita)

6 Travaux réalisés : diagnostic Réseau d observations en parcelles agricoles (2011, 2012, 88 sites-années, MAESTRIA, TTSI, et réseau d agriculteurs AB de Midi-Pyrénées)

7 Démarche : Travaux réalisés : BDD Exemple d utilisation du jeu de données n a t i o n a l c o n s t i t u é : r é p a r t i t i o n géographique des parcelles élémentaires utilisées pour l évaluation de la qualité prédictive du modèle IPSIM-Wheat-Brown Rust ( ; 238 sites-années) 106 Nombre d essais utilisés dans le modèle IPSIM Brown rust

8 % Cadre conceptuel d ASPIB Travaux réalisés : modélisation Modèles développés IPSIM-Wheat-Eyespot (évalué) IPSIM-Wheat-Sharp-Eyespot (non évalué) IPSIM-Wheat-Brown Rust (évalué) Structure d IPSIM-Wheat-Eyespot Evaluation de la qualité prédictive d IPSIM-Wheat-Eyespot (525 sites-années, 9 années ; Efficience=0.64 ; biais=6.2% ; RMSEP=25%) D iif f e r e n c e s b e t w e e n o b s e r v e d a n d s im u la t e d c la s s e s 8

9 Difficultés rencontrées 1) Une année «blanche» pour l expérimentation analytique mise en place en 2010/2011 compte tenu des conditions climatiques rencontrées : décision de ne pas reconduire l expérimentation pour deux années supplémentaires 2) Difficultés d accès à des jeux de données où sont caractérisés à la fois le milieu, les pratiques agricoles et les profils de dégâts 3) Très forte diversité des manières de caractériser les situations de production, les systèmes de culture et les profils de dégâts dans les données préexistantes : travail lourd d homogénéisation des niveaux d information disponibles 4) Connaissances éparses dans la littérature sur les effets des pratiques ou du milieu sur les dynamiques biotiques 5) Investissement humain très lourd et chronophage pour le suivi des pressions biotiques en parcelles agricoles en Midi-Pyrénées 6) Investissement lourd pour le développement de l interface permettant de traduire des variables quantitatives en données qualitatives pour renseigner les variables d entrée d IPSIM-Wheat 9

10 Valorisations Réalisées : - 1 mémoire de stage de BTS - 2 mémoires de Master 2-2 mémoires de fin d étude d écoles d ingénieur (dont un récompensé par le prix de la fondation Xavier Bernard de l Académie d Agriculture de France) - Restitutions auprès des agriculteurs des réseaux MAESTRIA, TTSI, et Agriculture Biologique en Midi- Pyrénées (3 séminaires ainsi que de nombreux retours individuels) A venir : - IPSIM, an aggregative hierarchical model to predict injury profile as a function of cropping practices, soil, climate and field environment. I. Conceptual bases. Jean-Noël Aubertot, Marie-Hélène Robin. A soumettre (novembre 2012). - IPSIM, an aggregative hierarchical model to predict injury profile as a function of cropping practices, soil, climate and field environment. II. Proof of concept: design and evaluation of IPSIM-Wheat-Eyespot, a model that predicts eyespot injuries on winter wheat. Marie-Hélène Robin, Célia Cholez, Philippe Debaeke, Jean-Noël Aubertot. A soumettre (novembre 2012). - Une communication à la première conférence internationale du projet européen PURE (mars 2013) - Une thèse à soutenir fin 2013 (Marie-Hélène Robin) - Un article de vulgarisation dans une revue technique pour le développement (fin 2013) - A terme, un outil informatique utilisable par les conseillers agricoles, voire par les agriculteurs eux-mêmes

11 Besoins et questions 1) Nécessité de redéfinir le contour du projet compte tenu des réorientations prises par la thèse de MH Robin 2) Quels retours sur la démarche de modélisation adoptée? 3) Existe-t-il des jeux de données, non encore identifiés, pour lesquels les pratiques agricoles, le milieu et les profils de dégâts du blé sont caractérisés et qui pourraient être mobilisés dans le cadre d ASPIB? 4) Faudrait-il prévoir le développement d un site web spécifique à IPSIM-Wheat (voire spécifique à IPSIM) afin de faciliter la diffusion des avancées d ASPIB? 11

12 Remerciements Association de Coordination Technique Agricole des instituts et centres techniques agricoles Alain Rodriguez Arvalis-Institut du Végétal : David Gouache, Irène Félix, Sophie Vallade Centre Régional d Expérimentation en Agriculture Biologique de Midi-Pyrénées : Loïc Prieur Chambres Régionales d Agriculture (Bourgogne, Lorraine, Midi-Pyrénées, Poitou-Charentes) : Anne Glandières, Pierre Goulard, Nathael Leclech, Marie-Sophie Petit, Aline Vandewalle DRAAF-SRAl Midi-Pyrénées : Marc Délos Institut National Polytechnique/Ecole d Ingénieurs de Purpan : Simon Giulianno INRA (Dijon, Nancy, Rennes, Toulouse, Versailles-Grignon) : Rim Baccar, Michel Bertrand, Alain Cavelier, Nathalie Colbach, Xavier Coquil, Bruno Coulomb, Philippe Lucas, Bruno Mille, Françoise Montfort, Nicolas Munier-Jolain, Jean-Marie Nolot, Didier Raffaillac, Raymond Reau, Bernard Rolland, Christian Steinberg Les agriculteurs et conseillers impliqués dans les réseaux MAESTRIA, TTSI et BIO en Midi- Pyrénées 12