Titre : Sortir des phytos en viticulture : pratiques professionnelles, action collective et normalisation environnementale

Auteur : Marion Vidal

Résumé : Les pesticides utilisés en agriculture posent aujourd’hui des problèmes avérés sur le plan sanitaire et environnemental. Malgré l’implication du monde agricole et l’apport de financements publics significatifs, les politiques publiques déployées depuis 40 ans en matière d’agri-environnement peinent à atteindre leurs objectifs, là où les systèmes de production durables développés en réaction au modèle productiviste s’avèrent probants mais marginaux. La transition vers des systèmes de production plus respectueux de l’environnement demeure ainsi un défi pour les pouvoirs publics et l’agriculture conventionnelle : comment s’organiser collectivement pour « sortir des phytos » ? A partir de l’exemple d’un dispositif expérimental visant la suppression des herbicides en viticulture et initié par des professionnels de la filière, la thèse propose de réinterroger, par le prisme d’une sociologie de l’action, la capacité d’innovation du monde agricole et de réaction des pouvoirs publics en matière d’agri-environnement, en prenant comme clé de lecture l’analyse de l’action collective professionnelle se développant en-deçà des dispositifs institués d’action publique. La thèse montre que, dans de telles conditions, les objets, les mobiles et les collectifs de l’action environnementale ont pour propriétés d’être hétérogènes, équivoques, variables et flexibles, tout au long de leur mise en débat. Qu’il s’agisse des solutions alternatives mises en œuvre ou de leurs capacités de transfert, la pluralité et la variation des situations soulignent une impossibilité de standardisation, susceptible d’appeler des réponses institutionnelles différenciées pour un même problème d’environnement.

Ecole : Université Toulouse le Mirail – Toulouse II

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Titre : Recueil et Formalisation de procédés experts pour conduire une protection intégrée du vignoble

Auteur : Bertrand Léger

Résumé : La viticulture française est un gros consommateur de produits phytosanitaires. Deux maladies fongiques, l’oïdium et le mildiou de la vigne, représentent à elles seules 70% des dépenses annuelles de pesticides pour cette culture. Ces maladies pouvant causer la destruction complète des récoltes, sont ressenties comme des fléaux. Face à de tels risques, seule la protection chimique est aujourd’hui efficace. Une équipe de phytopathologiste (Santé Végétale à Bordeaux) a entrepris en 2001 de résoudre le problème dicile de la conception et de la mise au point de systèmes décisionnels de gestion des maladies de la vigne. Ces systèmes innovants doivent faire la preuve qu’il est possible de produire du raisin de qualité en diminuant fortement le nombre de traitements fongiques, conformément aux principes de la Protection Intégrée des Cultures (PIC). L’équipe y parvient en utilisant des observations à la parcelle et une connaissance structurée qui prend la forme de ce que j’ai nommé un Processus Opérationnel de Décision (POD). Ces pathologistes ont mis en oeuvre une approche itérative de la conception, mêlant phases de conception et phases d’expérimentation de plein champ. A l’issue de trois itérations (2001, 2003,2005) ils exprimaient le besoin de formaliser leur démarche. Il s’agissait donc d’identifier et, si nécessaire, de créer les outils formels et les méthodes qui permettraient aux experts pathologistes d’améliorer le résultat de leur conception en répondant à trois besoins : Pouvoir communiquer le POD à d’autres chercheurs, en tester les aspects opérationnels, et rendre le POD fiable. Le concept de POD correspond à une approche prescriptive et opérationnelle de la décision, où la protection des cultures est envisagée comme un processus intégré sur l’ensemble de la saison. Les connaissances permettant de formaliser ce processus ont été recueillies dans le langage Statechart qui est un formalisme à évènements discrets. Les diagrammes Statecharts ont été utilisés comme média entre les experts concepteurs et le cogniticien. La méthode de recueil est originale et constitue un résultat de recherche au même titre que le modèle du « POD Mildium » qui en est le produit. Deux méthodes de validation ont été élaborées pour estimer la qualité du modèle et pointer les défauts de concordance entre les simulations du modèle recueilli et les comportements décisionnels observés. Ce modèle a été validé à partir des données de deux campagnes expérimentales (2005, 2006). On a montré que 85% des décisions étaient similaires. L’ensemble du travail illustre l’intérêt de l’ingénierie des processus métiers abordée via les statecharts pour raisonner et concevoir des systèmes de protection des cultures.

Ecole : Ecole nationale superieure agronomique de montpellier – AGRO M

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Titre : Modélisation des processus de distribution et de dérive des pesticides lors de la pulvérisation et de leur contribution à l’exposition des passants : illustration en viticulture

Auteur : Meriem Djouhri

Résumé : La maîtrise de la contamination des compartiments environnementaux et de l’exposition des êtres vivants par les pesticides requiert une bonne compréhension des processus majeurs impliqués. C’est le cas pour optimiser la distribution de la pulvérisation entre la végétation, le sol et l’atmosphère et minimiser les pertes par dérive hors de la parcelle traitée ainsi que les risques d’exposition des populations. La modélisation constitue à cet égard une approche pertinente pour étudier les processus majeurs et évaluer les modes de pulvérisation. L’objectif de ce travail de thèse a donc porté sur le développement d’un modèle original décrivant à la fois la distribution des pesticides dans la parcelle traitée et la dispersion atmosphérique en aval lors de la pulvérisation en viticulture. Une étude bibliographique initiale a révélé que les outils de modélisation déjà disponibles étaient spécifiques de contextes de cultures donnés et/ou d’un nombre de processus restreints, peu adaptés en vignoble. Notre travail a donc eu pour objectifs i)de développer et d’évaluer un nouveau modèle mécaniste, ADDI-sprayDrift, et ii)d’illustrer son utilisation dans le cadre de l’évaluation de l’effet des conditions de pulvérisation sur l’exposition des passants. La modélisation de la dispersion des gouttelettes est décrite par une approche lagrangienne de type marche aléatoire. Un module simple de turbulence atmosphérique permet de représenter le champ de vitesse de vent dans et au-dessus de la végétation, dans différentes conditions de stabilité atmosphérique.L’approche choisie permet de représenter l’interception des particules par la végétation en fonction de la géométrie et densité de la canopée et l’évaporation de l’eau des gouttelettes durant le transport aérien. Prenant en compte les conditions d’émission, la concentration de la bouillie en matière active, le stade de développement de la végétation et les conditions météorologiques, ADDI-sprayDrift prédit la distribution des pesticides lors de l’application entre le sol, le couvert traité et l’air, les dépôts au sol en dehors de la parcelle traitée ainsi que la concentration de gouttelettes dans l’atmosphère à un temps, distance et hauteur donnée.L’analyse de sensibilité du modèle a montré que le paramètre le plus influent sous toutes les conditions est l’angle d’éjection des particules et que l’influence de la vitesse d’éjection des gouttelettes, la proportion en matière active de la bouillie, la vitesse du vent et la hauteur du couvert est variable entre forte à moyenne selon la position du pulvérisateur dans le champ et la sortie du modèle considérée.La confrontation du modèle à des données de dérive sédimentaire et de distribution des pesticides lors de l’application en vignoble ainsi qu’à des données d’exposition de passants indique une bonne capacité prédictive du modèle. Le modèle a été appliqué à l’étude de l’influence du type de pulvérisateurs, de buses, du stade de développement du couvert, des conditions météorologiques et de la teneur de la matière active dans la bouillie, sur la distribution des pesticides lors de l’application et sur l’exposition des passants par inhalation et dépôt cutané. Les résultats confirment l’effet prépondérant des caractéristiques de pulvérisation sur la distribution des pesticides lors de l’application, les pertes en dehors du champ et l’exposition des passants. Toutefois, du fait de la multiplicité des interactions existantes entre les facteurs testés et de la variabilité de leur effet, une hiérarchisation de la contribution relative de chacun des facteurs nécessiterait des tests complémentaires. Ainsi, les travaux conduits au cours de cette thèse ont permis le développement d’un nouvel outil de modélisation mécaniste, simple et conceptuellement générique, pouvant, après adaptations nécessaires, être appliqué à d’autres contextes de pratiques phytosanitaires et pouvant être intégré dans des approches d’évaluation de l’exposition au sein d’un territoire.

Ecole : Université de Montpellier

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Titre : Relations entre services écosystémiques dans un agroécosystème à base de plantes pérennes : compromis entre rendement de la vigne et régulation de l’oïdium

Auteur : Nicolas Guilpart

Résumé : Comment concilier productivité et réduction de l’usage des pesticides ? Le développement de l’oïdium, maladie majeure en viticulture, peut être limité (service de régulation de l’oïdium) par un faible niveau de développement végétatif de la vigne associé à une forte porosité du couvert. Or, de telles caractéristiques limitent également la quantité de rayonnement intercepté par la vigne, et donc la production de biomasse par photosynthèse, et finalement le rendement (service d’approvisionnement). Peut-on augmenter la régulation de l’oïdium sans diminuer le rendement de la vigne ? Autrement dit, existe-t-il une relation de compromis entre ces deux services ? Pour répondre à cette question, deux expérimentations ont été mobilisées : une expérimentation au champ réalisée près de Montpellier de 2010 à 2012 (Syrah), et un réseau de témoins non traités suivis par l’IFV dans la région de Bordeaux de 2007 à 2013. L’analyse des données issues de ces expérimentations a permis de montrer (i) que l’effet des stress hydrique et azoté sur la formation des inflorescences dans les bourgeons latents à la floraison de l’année n-1 détermine 65 à 70 \% du rendement de la vigne lors de l’année n ; (ii) que l’effet du développement végétatif de la vigne sur le développement de l’oïdium n’est significatif que dans le cas d’épidémies de précocité moyenne, dont les premiers symptômes ont été détectés sur feuilles entre la floraison et la fermeture de la grappe. Le développement végétatif de la vigne à la floraison est donc un indicateur pertinent du service de régulation de l’oïdium. Ces résultats ont ensuite permis de confirmer expérimentalement l’hypothèse de l’existence d’un compromis entre rendement de la vigne et régulation de l’oïdium et d’identifier le stress hydrique à la floraison comme un déterminant partagé de ces deux services. Ce dernier point a alors été transcrit dans un modèle simple dans lequel le rendement de la vigne de l’année n dépend principalement de l’année n-1, et le développement végétatif dépend seulement de l’année n. L’analyse des propriétés mathématiques de ce modèle a permis de montrer que la réalisation de compromis favorables entre ces deux services (i.e. un fort niveau des deux services) est possible mais déterminée par l’occurrence de séquences climatiques particulières (une année humide suivie d’une année sèche). Ainsi, les compromis favorables ne peuvent être atteints deux années consécutives et ne sont donc pas stables dans le temps. Les règles de décisions d’application des traitements phytosanitaires pourraient ainsi être adaptées en fonction de la variabilité climatique inter-annuelle et de ses conséquences sur les compromis entre le rendement de la vigne et la régulation des maladies cryptogamiques

Ecole : Institut National d’Etudes Supérieures Agronomiques de Montpellier

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Titre : Contamination de la ressource en eau par les eaux usées dans un bassin versant Méditerranéen – Apport des éléments majeurs, traces et terres rares.

Auteur : Marion Rabiet

Résumé : L’objectif de cette étude est d’évaluer la contamination par les eaux usées de la ressource en eau d’un bassin versant méditerranéen, le bassin de l’Hérault (Sud de la France). Deux campagnes de prélèvements des eaux de surface, de captages et d’effluents de stations d’épuration, ont été réalisées sur l’ensemble de la zone en février et juillet 2003. L’étude de la composition chimique des effluents a permis de sélectionner des traceurs potentiels des eaux usées (anomalie de Gd, bore, chlorures…). Cependant, ces traceurs sont ubiquistes dans les eaux du bassin, où ils peuvent être apportés par la lithologie, les embruns maritimes ou encore la viticulture En tenant compte de ces différentes contributions, nous avons pu identifier des contaminations par les eaux usées dans les deux affluents les plus au sud de l’Hérault ainsi que dans plusieurs captages d’eau potable. L’étude des variations saisonnières entre février et juillet 2003 indique que, malgré les faibles débits des rivières en été, l’impact des rejets d’eaux usées est moins marqué durant cette période. Ces observations sont attribuées aux stratégies de rejet, qui visent à ne pas déverser les effluents de stations d’épuration directement dans le fleuve mais à proximité, dans des fossés ou petits ruisseaux. Afin de mieux préciser les contaminations mises en évidence, un suivi mensuel a été effectué de février 2004 à janvier 2005 sur les sites présentant des indices de contamination. Nous avons montré que les eaux souterraines étaient vulnérables aux apports d’eaux usées lors de la recharge de l’aquifère, c’est-à-dire en période de fortes précipitations. De plus, la contribution des eaux usées a été estimée entre 20 et 40% dans deux captages selon la période. Enfin, des substances pharmaceutiques ont été détectées sur ces sites confirmant les apports d’eaux usées observés et reflétant l’impact du recyclage des eaux en terme de contaminations pharmaceutiques.

Ecole : Université Montpellier II

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Titre : Pollution de l’eau par les pesticides en milieu viticole languedocien. Construction d’un modèle couplé pression-impact pour l’expérimentation virtuelle de pratiques culturales à l’échelle de petits bassins versants

Auteur : Nakié Paré

Résumé : Dans les bassins versants méditerranéens où les zones cultivées en vigne occupent une part importante de l’espace, les pratiques culturales sont un facteur important d’apparition de risques de pollution diffuse des eaux par les pesticides. Au cours de la thèse, une démarche de modélisation couplée pression-impact a été développée. La question de recherche a porté sur la prise en compte dans le modèle construit de la dynamique des variables d’état du milieu modifiées par les actions culturales. Deux variables ont été identifiées : l’infiltrabilité de la surface du sol et la concentration en matières actives au sol. A l’échelle du bassin versant, pour réaliser l’évaluation des impacts, on s’est appuyé sur l’utilisation du modèle hydrologique distribué MHYDAS qui permet de simuler les flux d’eau et de polluants selon différents scenarii de pratiques et climatiques. Pour représenter la répartition spatio-temporelle des opérations culturales sur chacune des parcelles du bassin versant, le modèle décisionnel DHIVINE a été construit. Il permet de simuler les itinéraires techniques des viticulteurs. Pour chaque exploitation du bassin versant, le modèle est basé sur une représentation de la conduite technique annuelle du vignoble sous forme de plans d’activités. Ces plans mettent en oeuvre des indicateurs d’états de l’agrosystème et prennent en compte les caractéristiques des ressources productives de l’exploitation ainsi que les arbitrages à réaliser entre opérations culturales et parcelles concurrentes. Des modèles biophysiques ont été développés pour simuler les indicateurs de la décision ainsi que l’impact des différentes pratiques sur les états de surface du sol qui conditionnent l’infiltrabilité du sol en surface. Une typologie fonctionnelle des états de surface basée sur leurs propriétés d’infiltrabilité du sol a été utilisée pour développer une démarche visant une modélisation continue dans le temps de l’infiltration. Elle intègre une modélisation parallèle de la dynamique des états de surface du sol nu et du développement de la couverture herbacée par les adventices. Un couplage des modèles a été réalisé sous la plate-forme OpenFLUID. La démarche adoptée ici permet de représenter les dynamiques différentes des variables d’état du milieu en fonction de différentes pratiques culturales et semble adaptée pour l’évaluation des impacts en terme de pollution de l’eau par les pesticides à l’échelle de bassins versants viticoles méditerranéens.

Ecole : Institut National d’Etudes Supérieures Agronomiques de Montpellier

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Titre : Caractérisation de l’exposition des écosystèmes aquatiques à des produits phytosanitaires : spéciation, biodisponibilité et toxicité .Exemple du cuivre dans les eaux de ruissellement de parcelles viticoles (Roujan, Hérault, France).

Auteur : Rodolphe Gilbin

Résumé : Les pollutions diffuses d’origine agricole dues aux produits phytosanitaires sont souvent mises en cause dans la pollution des eaux de surface et des eaux souterraines. En viticulture, le cuivre est encore largement utilisé comme fongicide, associé à des pesticides organiques. Le climat méditerranéen favorise un ruissellement et une érosion des sols viticoles, les rendant très propices aux transferts des polluants vers les eaux de surface. Des eaux de ruissellement de parcelles viticoles ont été prélevées et analysées pour l’étude de la spéciation, la biodisponibilité et la toxicité du cuivre. La méthodologie adoptée a eu pour but de caractériser l’exposition au cuivre par rapport aux autres produits phytosanitaires issus du traitement des vignes. L’effet toxique in vitro du cuivre en conditions contrôlées et dans les eaux de ruissellement a été évalué sur des organismes aquatiques (bactérie Vibrio fischeri, algue Pseudokirchneriella subcapitata) et a permis de valider les effets observés par rapport aux concentrations en ion libre calculé. Les producteurs primaires étant une cible privilégiée dans le cadre de la contamination par le cuivre, l’effet sur Pseudokirchneriella subcapitata a été évalué à différents niveaux (croissance, intégrité membranaire, activité photosynthétique, activité estérasique) afin de mieux comprendre les mécanismes de toxicité mis en jeu, et a montré que la croissance est l’indicateur le plus sensible vis à vis de la toxicité du cuivre. Les effets observés ont été interprétés en fonction de la spéciation chimique du cuivre dans les eaux : caractérisation physico-chimique et fractionnement par taille (matières en suspension, colloïdes), modélisation de la spéciation (MINEQL+), évaluation du potentiel de mobilisation du cuivre de la fraction particulaire vers la fraction dissoute. Enfin, l’effet toxique des complexes métalliques lipophiles, qui constitue une exception au modèle de biodisponibilité de l’ion libre, a été étudié en conditions contrôlées. Cette double approche (caractérisations physico-chimiques et influence de la spéciation des polluants sur la toxicité in vitro) a permis de déterminer les paramètres influents dans le transfert du cuivre et la toxicité dans les eaux de ruissellement : le type de sol des parcelles, les caractéristiques de la pluie et les types d’apports de produits phytosanitaires (cuivre, arsenic, Diuron).

Ecole : Université Montpellier I

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