Agriculture biologique,
Protection de l'eau et territoires

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Institut de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture

IRSTEA - ETBX 1

Projet MODCHAR : Modélisation intégrée de scénarios d’évolution de l’agriculture (indicateurs et modèles) • application à des zones à enjeux eau dans le bassin de la Charente

Ce projet se propose d’apporter des avancées sur les méthodes d’évaluation de scénarios d’évolution de l’agriculture dans un contexte opérationnel, en lien avec les gestionnaires locaux et les agriculteurs conventionnels et bio, en région Poitou-Charentes. En termes d’appui, il est proposé d’évaluer par modélisation (agro-hydrologique et économique) et indicateurs agro-environnementaux spatialisés, les effets de scénarios d’évolution de l’agriculture (dont par exemple développement de l’agriculture biologique). Ces mesures peuvent être positionnées sur tout le territoire d’étude ou sur des zones prioritaires d’action choisies en relation avec les acteurs locaux, de façon à déterminer une répartition optimale des systèmes et des pratiques pour réduire les pollutions diffuses. Il est proposé également de mettre en œuvre une organisation de l’information et des résultats permettant une restitution pertinente aux acteurs locaux (entrepôt de données dédié).

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Projet

Carte d'identité

Institut de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture (Irstea), Unité Environnement, Territoires et Infrastructures (ETBX)

Principaux ingénieur-chercheurs impliqués dans le projet : Françoise VERNIER, Odile LECCIA et Jean-Marie LESCOT

Équipe :  Environnement, Acteurs et Développement Territorial (EADT) • une dizaine de personnes impliquées dans le projet

Liens avec d’autres programmes de recherche : Appel d’offres pesticides et eaux et territoires dans deux projets qui viennent de se terminer

Thèse, post-doctorat dans le cadre du projet : 1 thèse

 

Terrain(s) d’étude

Agence de l’eau Adour-Garonne (AEAG) • Région Poitou Charentes (16 et 17) principalement • Bassin d’alimentation de captage de Coulonges (environ 360 000 ha) et bassin versant de la Boutonne dans le bassin versant de la Charente

 

Caractéristiques des hydrosystèmes étudiés (terrains d’étude)

Enjeu eau : reconquête de la qualité de l’eau potable et des milieux aquatiques

Masse(s) d’eau concernée(s) : eaux de surfaces (principalement) • eaux souterraines (via un partenariat avec le BRGM)

Facteurs de dégradation de(s) masse(s) d’eau : nitrate • produits phytosanitaires

 

Caractéristiques des systèmes agricoles étudiés (terrains d’étude)

Production(s) dominante(s) : grandes cultures • viticulture

 

Type de territoires visés

Échelle : bassin versant ou zone de protection de captage de taille intermédiaire

Caractéristiques agricoles : grandes cultures • vignes

Caractéristiques des hydrosystèmes : hydrosystèmes de surface

 

Mots-clés du projet

Scénarios d’évolution de l’agriculture • mesures agroenvironnementales territorialisées • appui aux politiques publiques • modélisation intégrée • changement de pratiques agricoles • indicateurs azote et pesticides • coût-efficacité • système d’information • entrepôt de données

Projet de recherche

CONTEXTE

Un des objectifs de l’AEAG est de mieux cerner quels seraient les scénarios agro-environnementaux les plus pertinents pour atteindre dans les délais impartis le bon état écologique préconisé par la Directive Cadre sur l’Eau. Dans le bassin de la Charente (entre autre) elle souhaite aussi mieux comprendre les relations pressions agricoles/impact sur la qualité des eaux souterraines et des eaux superficielles, conjointement. Pour remplir ces objectifs, l’AEAG souhaite disposer d’un ensemble de méthodes et d’outils pour une aide à une gestion opérationnelle des programmes d’action, c’est-à-dire qui soient à terme utilisables par les acteurs en charge de définir et de mettre en œuvre ces programmes d’action environnementaux. Parmi ces scénarios figure le développement de l’agriculture biologique et de systèmes conventionnels à plus bas intrants.

HISTORIQUE

Des premiers jalons ont été posés à l’interface science/décision publique lors de deux précédents projets de recherche (Spicosa 6ème Programme-Cadre de Recherche et de Développement – PCRD et Respireau du programme Liteau) s’appliquant à la gestion intégrée des zones côtières. Les liens noués avec les acteurs agricoles (Chambre d’agriculture) et les acteurs de gestion de l’eau (AEAG, Établissement public territorial de bassin – EPTB du fleuve Charente) ont conduit l’équipe de projet à proposer un projet au programme Pesticides du Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie – MEDDE (projet Eccoter), inclus également en tant que volet spécifique au projet Maeveau (Eaux et territoires). Ces travaux se proposaient d’apporter des avancées sur les méthodes d’évaluation des activités anthropiques principalement agricoles avec un objectif opérationnel de transfert vers les gestionnaires et acteurs locaux, dans le bassin Adour-Garonne.

La méthode développée dans les projets Eccoter et Maeveau inclut une première étape de « modélisation » des systèmes et pratiques agricoles (typologie, spatialisation à partir des ilots du registre parcellaire graphique – RPG et niveaux agrégés), ensuite associée aux autres usages du sol (urbain, forêt, espaces naturels). Des programmes développés spécifiquement permettent de calculer différents indicateurs agro-environnementaux (pression en azote et molécules phytosanitaires, Indicateur de Fréquence des Traitements – IFT, Indicateur de Risque Potentiel de Transfert – RPTL ou indicateur azote SystN) aux échelles spatiales souhaitées, de l’ilot agricole au bassin versant.

La deuxième étape mobilise un modèle agro-hydrologique (Soil & Water Assessment Tool – SWAT). Un applicatif spécifique (GENLU2) développé par Irstea-Bordeaux (Bordenave & Leccia, 2013) a permis d’améliorer l’interface avec le module agronomique du modèle SWAT et d’intégrer les systèmes et pratiques associées aux différents scénarios modélisés. L’efficacité environnementale est mesurée soit comme une « réduction » de l’IFT calculée à l’échelle du territoire ou comme une « réduction » des concentrations simulées dans les cours d’eau. Un modèle économique permet d’estimer les coûts directs associés pour chaque scénario, et pour la même échelle spatiale que le modèle agro-hydrologique. Cette approche permet de classer les différents scénarios évalués en fonction de leur coût/efficacité environnementale (rapport final du projet Eccoter pour le programme pesticides, Vernier et al, 2014).

La valorisation des résultats sous forme de communications dans des congrès internationaux et d’articles scientifiques est en cours (2015, Conference Land Use and Water Quality, Vienne, Autriche et International SWAT Conference, Cagliari, Sardaigna, Italia).

PROJET MODCHAR EN COURS

A la suite de ces projets, un travail méthodologique a été réalisé à la demande de l’AEAG (projet Modchar1, 2012). Il portait sur l’applicabilité de la méthode à des zones à enjeu eau dans le bassin de la Charente. Il étudiait également la possibilité méthodologique du « couplage » du modèle agro-hydrologique SWAT (principalement modélisation des flux superficiels), au modèle Modélisation d’Aquifères avec un maillage Rectangulaire, Transport et HydrodynamiquE (Marthe) du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) développé pour la diffusion des flux azotés dans les nappes (rapport BRGM Cachalo 2015, Chatelier and al, 2014). Un volet du projet avait pour objectif d’obtenir une meilleure compréhension des processus hydrodynamiques pris en compte par le modèle SWAT en partenariat avec l’École d’ingénieurs en Environnement, Géoressources et Ingénierie du Développement durable de Bordeaux (ENSEGID-IPB).

Les travaux se poursuivent actuellement dans le cadre du projet Modchar2 financé par l’AEAG (2013-2016). L’objet de ce programme est de tester et d’améliorer la méthode dans un contexte de programme d’action Aire Alimentation de Captage (AAC) Grenelle (captage Coulonge-St Hippolyte). L’échelle à laquelle est appliquée la modélisation intégrée couvre tout le cœur du bassin de la Charente (2450 km² pour la zone d’action administrative). Les liens avec les acteurs locaux y sont privilégiés et le volet agriculture biologique est pris en compte de manière approfondie, en liaison avec les agriculteurs bios de Poitou Charentes.

Le test de différents scénarios de développement de l’agriculture biologique et de systèmes innovants est en cours, avec leurs effets potentiels sur la pression, les transferts et les coûts par modélisation intégrée (indicateurs agro-environnementaux pesticide et azote, modélisation agro-hydrologique et économique). Parallèlement, il est réalisé une étude du réseau d’acteurs autour de la mise en œuvre du programme d’action et le développement d’un système d’information (SI) pour l’aide à la décision. Ce système doit permettre la restitution de différents indicateurs ou résultats des modèles aux agrégations spatiales et thématiques pertinentes pour les acteurs. Les travaux s’appuient sur ceux du projet Systèmes d’Information et Entrepôts de données spatiaux pour l’analyse des résidus de pesticides – SIE Pesticide (Agence Nationale de la Recherche Carnot, Miralles et al 2013, Vernier et al 2013).

Gouvernance

Partenariats

  • AEAG (financeur)
  • Chambre régionale d’agriculture de Poitou-Charentes
  • AgroBio Poitou-Charentes
  • BRGM et ENSEGID de Bordeaux (hydrologues)
  • EPTB Charente

Résultats

En cours, un séminaire de restitution du projet ouvert aux acteurs sera organisé en 2016.

Perspectives

Plusieurs orientations de recherche et/ou transfert des outils développés sont envisagées par l’Irstea :

  • La poursuite des travaux sur la mise en place d’un SI dédié sous forme d’entrepôt de données à destination des acteurs locaux, avec restitution d’indicateurs à diverses échelles pour différentes trajectoires de l’agriculture. Une étude préalable élargie est prévue en 2016 (en lien avec l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques – ONEMA).
  • Un volet recherche portant sur le développement de scénarios évolutifs sur le long terme, avec un impact à la fois sur les eaux souterraines et les eaux de surface. Idem pour l’impact du développement de l’agriculture biologique sur la ressource en eau.
  • Une partie optimisation multi objectifs doit permettre de proposer une allocation spatiale optimale des mesures déjà qualifiées de coût-efficaces en se basant à la fois sur l’efficacité des mesures évaluées spatialement (réduction de la pression et des transferts) et du budget disponible pour les actions.
  • Une réflexion sur le transfert en direction des gestionnaires de l’eau et des professionnels agricoles des outils développés dans le cadre de Eccoter/Modchar.

Contacts

Françoise VERNIER • SI, indicateurs et coordinatrice du projet • Irstea • francoise.vernier[at]irstea.fr

Odile LECCIA • Modélisation hydrologique • Irstea • odile.leccia[at]irstea.fr

Jean-Marie LESCOT • Modélisation économique • Irstea • jean-marie.lescot[at]irstea.fr

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