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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Le projet

Les agrosystèmes évoluent pour répondre à des enjeux environnementaux de mieux en mieux objectivés. Il leur faut produire autrement, équilibrer utilisation et préservation des ressources naturelles : c’est sur ce plan que se situe ce projet. Cette trajectoire pour aller vers des systèmes de production écologiquement intensifs, utilisant et respectant les fonctions des systèmes naturels est en cours, mais doit se poursuivre notamment dans des situations de fortes contraintes environnementales. La recherche est très sollicitée :

  1. pour fournir des méthodes de modélisation pertinentes pour évaluer les modifications de la gestion de l’espace rural et des modes de production agricoles ;
  2. pour contribuer à l’élaboration de solutions innovantes, allant de la parcelle jusqu’à une échelle intégrée de gestion des ressources naturelles et des filières de productions à laquelle se mettent en place des actions de mitigation. Ce projet se propose d’aborder : les systèmes d’élevage intensifs, situés dans des zones de fortes contraintes environnementales, là où des enjeux de mutation sont importants ; la maîtrise des cycles de l’azote, car les quantités de matières organiques en jeu sont importantes et tous les cycles biogéochimiques en sont fortement modifiés ; les échelles intégrées, tant dans l’espace (50-100 km²) que dans le temps (décennie), là où s’analysent les impacts sur les ressources naturelles ; la qualité de l’eau, tout en analysant les tensions qui peuvent en découler sur les autres ressources, sol et atmosphère. Les bassins versants côtiers dominés par l’élevage, dont les flux de nitrates doivent rester faibles (de l’ordre de 10mg/l) du fait des risques d’eutrophisation littorale, correspondent à ces enjeux. Le problème est combien, comment et où produire dans ces bassins versants côtiers, pour limiter les flux de nitrates ? Quelle agro-écologie des paysages est-il possible d’y développer pour limiter les impacts environnementaux ? L’originalité du projet est de viser l’échelle du paysage, tout en explicitant les atouts et contraintes des exploitations d’élevage, les modes de gestion des espaces dédiés
  3. pour élaborer des scénarios fondés sur la perception et l’acceptabilité sociale, évaluer leurs impacts et développer des outils d’aide à la décision.

Le projet allie des recherches fondamentales et du développement expérimental :

  • les actions destinées à améliorer les connaissances sur certains aspects clés du fonctionnement des agro-écosystèmes seront conduites principalement sur les sites expérimentaux de l’ORE AgrHys
  • les actions pluridisciplinaires de modélisation et de recherche-action, permettant de construire avec les acteurs de terrain, des solutions écologiquement intensives seront conduits sur le bassin versant côtier de la Lieue de Grève débouchant sur une baie littorale très eutrophisée.

Objectifs globaux, verrous scientifiques/techniques

Le projet s’attache à trois objectifs majeurs :

  1. une meilleure connaissance et modélisation du cycle de l’azote dans les agro-écosystèmes terrestres liés à l’élevage, leur évolution au cours d’un processus de transformation des systèmes de production et des paysages.
  2. le développement d’outils d’observation et de modélisation plus précis et plus intégrés pour évaluer la gestion agro-environnementale des systèmes agricoles, pour tester des scénarios plus fins, prenant en compte la gestion de l’exploitation et ses contraintes, la distribution des activités agricoles sur le territoire, le rôle des structures du paysages.
  3. l’élaboration de solutions innovantes d’évolution des élevages et du territoire. Ces scénarios feront l’objet d’une évaluation globale de leurs impacts environnementaux, de développement d’outils d’aide à la décision portant sur la recommandation d’action . Ce projet vise fondamentalement à expliciter le cycle de l’azote dans les écosystèmes terrestres, passant d’un état actuel considéré comme très anthropisé (objectif de production, avec une activité d’élevage intensif) à un état souhaité (objectif écosystémique, nutriments dans l’écosystème aquatique, l’émission de GES). C’est l’explicitation de « la cascade azote ». D’un point de vue finalisé, il s’agit de rechercher et valider des solutions innovantes à l’échelle des paysages, dans des systèmes complexes où les solutions sont plus ou moins connues, toutes imparfaites, parfois antagonistes. Il s’agit donc de dépasser le strict raisonnement sur l’azote pour aborder les impacts globaux et les recommandations d’actions. Plus généralement, ce projet vise à construire une communauté scientifique rassemblant des compétences en environnement, en système d’élevage et en modélisation,, pertinents scientifiquement par le regroupement des compétences, et utile au développement, du fait de leur co-construction et leur test en vrai grandeur dans des situations réelles et génériques à tester dans ces modèles.

Programme de travail

  • Axe 1. Evaluer les compartiments, les flux, les dynamiques du cycle de l’azote dans les paysages d’élevage
    • Tache 1 : Origine et temps de transfert des nitrates dans les nappes superficielles. Objectif : améliorer la modélisation du transfert de l’eau et des nitrates dans les nappes superficielles, pour mieux établir les temps de réponse, les dynamiques hydrologiques et hydrochimiques
    • Tâche 2 : Capacité tampon du bassin versant. Objectif de la tâche : établir le rôle tampon des structures du paysage (haies, boisement, zones humides) sur les flux d’eau et d’azote.
    • Tache 3 : répartition des cultures dans le paysage et gestion des prairies. Objectif : reconstituer les assolements antérieurs, les modes de gestion des prairies pour identifier et comprendre les patterns spatio-temporels de distribution des prairies dans le paysage .
    • Tache 4 : coupler deux modèles existants, les modèle TNT2 et MELODIE. Objectif :Elaboration d’un modèle couplant le fonctionnement biophysique du bassin versant et le fonctionnement technique d’exploitations agricoles.
    • Tache 5. Analyse des incertitudes du modèle couplé, l’interfacer avec les méthodes d’evaluation environnementale. Objectif : analyser l’origines des incertitudes et intégrer les flux d’azote émis parmi un ensemble d’impacts (pression au sol, énergie, eutrophisation).
  • Axe 2 : Modélisation agro-écologique des élevages d’un bassin versant côtier, intégrant les contraintes des systèmes d’élevage et les structures du milieu et des paysages
    • Tache 3 : répartition des cultures dans le paysage et gestion des prairies. Objectif : reconstituer les assolements antérieurs, les modes de gestion des prairies pour identifier et comprendre les patterns spatio-temporels de distribution des prairies dans le paysage .
    • Tache 4 : coupler deux modèles existants, les modèle TNT2 et MELODIE. Objectif :Elaboration d’un modèle couplant le fonctionnement biophysique du bassin versant et le fonctionnement technique d’exploitations agricoles.
    • Tache 5. Analyse des incertitudes du modèle couplé, l’interfacer avec les méthodes d’evaluation environnementale. Objectif : analyser l’origines des incertitudes et intégrer les flux d’azote émis parmi un ensemble d’impacts (pression au sol, énergie, eutrophisation).
  • Axe 3 : co-construction de scénarios avec les acteurs, fondés sur la perception et l’acceptabilité sociale, impact de ces scénarios et outils d’aide à la décision
    • Tache 6 . accompagner l’évolution agro-écologique du territoire, par co-construction et évaluation de scénarios avec les acteurs (en relation avec le projet interreg Alice) : co-construction de scénarios, extrapolation à l’ensemble du territoire (modèle et ACV).
    • Tache 7 . Elaboration et mise en œuvre d’outils d’aide à la décision. Objectif : aborder une démarche inverse, qui, à partir de contraintes sur les impacts environnementaux, cherche à mettre en évidence les recommandations d’action, en s’appuyant sur les méthodes informatiques de modélisation qualitative, d’apprentissage symbolique et d’aide à la décision en univers incertain.
    • Tâche 0 . Gouvernance du projet. gouvernance interne au projet ; gouvernance commune avec le projet GEMSA en Sciences Humaines, juridiques et économiques pour lequel une animation commune sera mis en place sur les sujets suivants : la notion de services des écosystèmes ; les incertitudes ; les innovations.

Retombées scientifiques, techniques, économiques

  1. Des connaissances fondamentales nouvelles : cycle et forme de l’azote, temps de transfert, effet des zones tampons, contrôle des flux et concentrations en période de printemps, modélisation,….
  2. Des connaissances finalisés sur les interactions entre système d’élevage et environnement, abordant finement la ressource en eau, mais aussi tous les impacts environnementaux : eutrophisation, pression au sol, énergie.
  3. Des outils de modélisation des agro-hydrosystèmes, par le couplage de modèle élevage-agrosystème-paysage-hydrosystème. Ces outils viseront spécifiquement les systèmes d’élevage, dans des milieux à topographie modérée, à mosaïques paysagères complexes. Ils auront une vocation générique pour tester de larges gammes de solutions d’innovations. Nous viserons à ce qu’ils puissent s’appliquer dans des situations opérationnelles : taille moyenne, définition des variables d’entrées par des méthodes accessibles : télédétection, bases agro-environnementales issues des outils réglementaires,…
  4. Intégration des connaissances dans des outils de transfert déjà développés par les équipes partenaires du projet, notamment les outils Territ’eau et EDEN développés dans le cadre du GIS Agrotransfert-Bretagne, comprenant un référentiel de connaissance, des outils de diagnostic du territoire et de fiches de préconisations, notamment l’action européenne COST (nutrient mitigation).
  5. Scénarios innovants incluant leur évaluation environnementale, et une méthodologie de co-construction de ces scénarios, s’appuyant sur l’utilisation de la modélisation, pour parvenir à mettre en œuvre des solutions efficaces et acceptables à l’échelle du territoire.