Application du modèle couplé à un cas réel

Application du modèle couplé à un cas réel

Le modèle couplé a été construit dans l’objectif d’expérimenter virtuellement, et à l’échelle de bassins versants, diérentes combinaisons de conduites techniques d’exploitation pour en évaluer les impacts en terme de pollution de l’eau par les pesticides. Dans les chapitres précédents, les diérents modèles thématiques et leur couplage ont été présentés. Dans ce chapitre, on va illustrer diérentes sorties que peut produire à ce jour le modèle couplé compte tenu de son niveau de développement. Pour ce faire, une application pour trois exploitations est présentée. Le modèle couplé présenté à la gure 9.4 est testé avec des données réelles (et non virtuelles), on discute ainsi la cohérence des résultats obtenus au regard des données d’observations disponibles et les futurs besoins de validation de l’outil. L’application du modèle couplé à trois exploitations permet de présenter les résultats obtenus pour des variables de sortie de modèles thématiques unitaires : (i) le déroulé des actions culturales pour le modèle décisionnel DHIVINE et (ii) la dynamique des états de surface sur sol nu et de la couverture herbacée pour les modèles biophysiques d’évolution des états de surfaces. On présente également les résultats obtenus pour l’une des variables de pression entre les processus décisionnels et hydrologiques : l’inltrabilité de la surface du sol. Les objectifs de l’application du modèle couplé sont de :  vérier les résultats fournis par le modèle décisionnel, c’est à dire de faire la démonstration que le modèle informatique et son implémentation est correcte (Sargent., 1991) ; en eet, les actions simulées par le modèle DHIVINE dépendent d’indicateurs produits par les modèles biophysiques, les sorties du modèle décisionnel doivent donc être vériées en situation de couplage ;  présenter et discuter les approches de validation du modèle couplé à partir des résultats. 10.2 Matériel et Méthodes 10.2.1 La zone et la période d’étude Le modèle couplé a été testé sur le bassin versant expérimental de Roujan. Ce bassin, d’une surface d’1 km² environ et inclus dans le bassin versant de la Peyne, fait partie du réseau national d’Observatoires de Recherche en Environnement OMERE (Voltz et Albergel, 2002). 255 Application du modèle couplé à un cas réel 256 Chapitre 10 : Application du modèle couplé à un cas réel Des mesures météorologiques et hydrologiques y sont réalisées depuis 1992 ; des observations d’états de surface selon la typologie d’Andrieux et al. (2001) sont régulièrement eectuées (au moins tous les 2 mois) depuis 2002. De plus, des enquêtes auprès des viticulteurs sur leurs opérations d’entretien du sol eectuées sur les parcelles du bassin ont été réalisées entre 2002 et 2006. Par conséquent, les données associées au bassin versant en font une zone adaptée à l’application du modèle couplé en situation réelle. Toutefois, il a été nécessaire d’acquérir les données nécessaires à la paramétrisation du modèle décisionnel : les informations sur le parcellaire, le matériel, la main d’oeuvre, la conduite technique des exploitations. Des enquêtes ont donc été réalisées au printemps 2010 chez 13 viticulteurs pour la période 2002-2006 (pour laquelle les données sur les pratiques sont les plus nombreuses). Compte-tenu que ces données ne permettaient pas de simuler l’ensemble des exploitations présentes sur le bassin versant et donc les ux à l’exutoire du bassin, nous avons fait le choix de limiter l’application du modèle à trois exploitations aux caractéristiques variées pour illustrer les productions du modèle. On présente les exploitations au paragraphe suivant. L’année culturale simulée est l’année 2004-2005 (du 1er septembre au 31 août). Les caractéristiques climatiques (pluviométrie et températures) de l’année sont présentées par la gure 10.1.En terme de pluviométrie, on peut voir que l’année 2004-2005 est sèche : dès novembre 2004 le cumul est au niveau du 1er quartile des valeurs de référence pour la chronique 1992-2010 et à partir de mai, les cumuls correspondent aux minima enregistrés au cours de la chronique. En terme de température, la majorité des températures moyennes mensuelles sont comprises entre le 1er et le 3ème quartile des valeurs de référence pour la chronique 1992-2010. On notera tout de même que les mois de février et mars 2005 sont les mois de février et mars les plus froids enregistrés entre 1992 et 2010. 

Les exploitations agricoles et leurs conduites techniques

 Les caractéristiques des trois exploitations (codées MG16, NP13 et NP06) sont présentées dans le tableau 10.1. Elles ont été choisies pour leur caractéristiques diérentes en matière de parcellaire, de ressources et de conduites techniques ainsi que pour leur représentativité dans la zone d’étude. La gure 10.2 présente la répartition spatiale de leur parcellaire. Les données concernent l’année 2004-2005. La première exploitation, MG16, possède une surface de 18,3 ha. Le parcellaire est dispersé et se compose essentiellement de parcelles avec des écartements entre rangs de 2 m ou plus. Les cépages cultivés sont majoritairement des cépages rouges présents depuis longtemps dans la région : le carignan, le cinsaut, l’alicante bouschet, le grenache et la syrah. Les exploitants cultivent également des cépages plantés plus récemment dans la région : le cabernet sauvignon (cépage rouge) et du chardonnay (cépage blanc). L’exploitation est conduite par trois viticulteurs de la même famille qui ont tous d’autres activités par ailleurs. L’organisation repose plutôt sur une distribution des tâches, chacun étant responsable de travaux diérents, sauf pour les travaux manuels (e.g. taille) auxquels ils participent tous en fonction de leurs disponibilités. Ils bénécient d’une main d’oeuvre supplémentaire pour la réalisation de la taille. Ils ont deux tracteurs, une gamme variée de pulvérisateurs mais un seul outil pour le travail du sol. La stratégie d’entretien du sol est la combinaison dans l’espace d’enherbement (1 interrang sur 2) et de travail du sol (1 inter-rang sur 2) pour les parcelles à écartement entre rangs large. Dans ces parcelles, les rangs sont désherbés chimiquement. Les parcelles étroites (écartement entre rang inférieur à 2 m) sont entièrement entretenues par désherbage chimique. Les viticulteurs alternent les inter-rangs enherbés et travaillés chaque année, c’est à dire qu’une année un inter-rang est travaillé et que l’année suivante, il est enherbé. Ils ne réalisent des travaux du sol qu’au printemps (2 à 3) qu’ils déclenchent sur la présence d’une couverture herbacée. Le désherbage chimique est réalisé avec un post-levée seul donc sur des surfaces présentant un couvert herbacé développé. Il est organisé de telle sorte qu’il soit terminé au débourrement de la vigne. Il est systématiquement renouvelé au cours du printemps. La stratégie de protection phytosanitaire est de type raisonnée. Les parcelles sont divisées en deux lots pour le démarrage de la protection anti-oïdium : les cépages sensibles et précoces (carignan et chardonnay) sont protégés une première fois puis la protection est élargie à l’ensemble des parcelles à partir du second traitement avec un renouvellement selon une cadence de 15 jours. La protection anti-oïdium s’arrête quand le carignan a atteint le stade début véraison. La protection anti-mildiou n’inclue aucun traitement systématique. C’est à dire qu’elle n’est commencée que si la maladie se déclare (découverte de foyers primaires dans la zone) puis elle est poursuivie tant que le risque de développement de la maladie est présent (pression). Les modalités de pulvérisation changent au cours du cycle végétatif : pour le premier traitement, quand la végétation est peu développée et les parcelles à traiter peu nombreuses, les viticulteurs mettent en oeuvre une pulvérisation de précision avec des lances à main en passant 1 inter-rang sur 2. Les lances à main branchées à la cuve sont tenues par deux personnes qui traitent chacune un rang. A partir du second traitement, ils emploient un pulvérisateur pneumatique et passent 1 inter-rang sur 3 (une personne sut alors pour conduire le tracteur et réaliser la pulvérisation pour une parcelle). Finalement, chez ces viticulteurs, la taille débute à la mi-novembre, le broyage des sarments est réalisé sur la n de la taille et il n’y a pas de fertilisation. La seconde exploitation, NP13, possède une surface de 2,97 ha. Elle est tenue par un viticulteur à la retraite. Le parcellaire est également dispersé mais il ne comprend que des parcelles à écartement entre rangs supérieur à 2 m 1 . Les cépages cultivés sont tous des cépages rouges : carignan, grenache, syrah et cabernet sauvignon. Le viticulteur possède un tracteur, une gamme de pulvérisateurs et deux outils diérents pour le travail du sol. La stratégie d’entretien du sol mise en oeuvre est une combinaison dans l’espace de désherbage chimique (1 inter-rang sur 4) et de travail du sol (3 inter-rangs sur 4). Les rangs sont entretenus par désherbage chimique. Le viticulteur réalise régulièrement des travaux du sol sur les surfaces concernées : 1 fois à l’automne, 1 fois en sortie d’hiver (reprise) et 2 à 3 fois au printemps. A l’automne et en sortie d’hiver, le travail du sol est déclenché en fonction de l’avancée d’autres travaux (vendanges, broyage des sarments, fertilisation). Au printemps, il dépend de la présence d’une couverture herbacée dans les inter-rangs à travailler mais après un évènement pluvieux conséquent, le viticulteur peut également travailler le sol (il prote des conditions adéquates pour le travail du sol après ressuyage et il anticipe sur la croissance des plantes herbacées). Le désherbage chimique est réalisé avec une combinaison d’herbicides de pré et de post-levée quand les autres travaux (taille, fertilisation, broyage et travail du sol de reprise) sont terminés et quand l’herbe est présente dans les parcelles. Un second désherbage est réalisé au printemps avec un herbicide de post-levée, systématiquement sur les inter-rangs et de manière facultative sur les rangs en fonction de la croissance de l’herbe.

La paramétrisation du modèle couplé 

La paramétrisation de DHIVINE 

Les structures des exploitations et leurs conduites techniques ont été paramétrées selon les informations présentées au paragraphe précédent en exploitant les diérentes options oertes par le modèle DHIVINE présenté au chapitre 3. Plans d’activités Les plans d’activités ont été dénis en fonction des travaux eectués ou non par les exploitations. Par exemple, le plan d’activité de MG16 ne comprend pas de travail du sol automnal et celui de NP06 pas de broyage des sarments. Organisation du travail L’organisation du travail repose sur l’organisation des chantiers en mode série (Serial) ou parallèle (Concurrent) et sur les valeurs des priorités des activités primitives. Ces dernières sont identiques pour les trois exploitations et sont dénies en annexe C. Pour toutes les exploitations, les chantiers manuels ont été paramétrés en mode série pour représenter la réalisation d’une parcelle à la fois mais qui peut être traitée par plusieurs personnes simultanément (opérateur max sur l’activité) si l’opération ne consiste pas à pulvériser des pesticides. Pour MG16, tous les chantiers motorisés ont été dénis en mode série (Serial) pour représenter la distribution des travaux entre les viticulteurs. Pour NP13 et NP06, les chantiers motorisés sont obligatoirement réalisés par eux seuls. La dénition d’un mode série ou parallèle n’a donc pas de conséquence sur le déroulé des travaux, ce sont les priorités sur les activités qui vont dénir l’organisation du travail. Pour les trois exploitations, l’organisation du travail est donc similaire : pour un chantier donné, les parcelles sont réalisées les unes après les autres par une seule personne et la concurrence entre les chantiers est gérée par les règles de priorité entre activités. Les diérences entre exploitations, en ce qui concerne les ressources, portent donc sur le nombre et la disponibilité en main d’oeuvre. Ressources L’exploitation NP13 est paramétrée avec un travailleur de type retraité, c’est à dire que ses horaires de travail sont réduits de deux heures par jour, qu’il ne travaille que cinq jours par semaine et que les possibilités de dépassement d’horaires sont impossibles