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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail

Ce travail s’appuiera sur l’implication de deux unités de recherche l’Unité de Recherche Plantes et Systèmes de culture Horticoles (PSH) et l’Unité Mixte de Recherche Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (EMMAH). Pour la réalisation des expérimentations sur vergers, nous nous appuierons sur l’Unité Expérimentale Arboriculture et Maraichage Méditerranéen (A2M).

L’unité PSH (https://psh.paca.hub.inrae.fr/) située au cœur de la zone de production horticole du grand Sud-Est a pour mission de contribuer, par des approches d’écophysiologie et d’agroécologie, à la mise au point de systèmes de culture des fruits et légumes et de scénarios paysagers en zone méditerranéenne afin d’améliorer la qualité des produits récoltés et le respect de l’environnement. Les échelles d’étude vont de la cellule à l’organe (racine, feuille, fruit), la plante, la parcelle et le paysage. L’UR PSH développe des approches mêlant expérimentations et modélisation à la fois sur des cultures maraîchères et arboricoles. Combinant les points de vue de l'agronomie et de l’écophysiologie, les modèles décrivent les plantes comme un ensemble d'objets - unités fruitières organisées au sein d’une architecture et vues en détail, et d’autres compartiments vus globalement - qui acquièrent et échangent des ressources (carbone, azote et eau) en réagissant à des pratiques typiques en particulier l’irrigation, la taille et l’éclaircissage. Les modèles permettent à la fois de synthétiser les connaissances, de tester des hypothèses mais également d’aller vers l’optimisation des pratiques. Ces modèles permettent ainsi de simuler les effets du climat et des pratiques culturales sur le développement et la variabilité intra-arbre de la croissance et de la qualité des fruits (rendement, calibre, teneur en matière sèche, concentration en sucre).

Les recherches menées par l’UMR EMMAH (https://umremmah.fr/) portent essentiellement sur la compréhension et la modélisation du fonctionnement des agrosystèmes en interaction avec les hydrosystèmes souterrains. L’UMR EMMAH contribue à l’évaluation de la durabilité des ressources hydriques souterraines et des systèmes de culture dans un double contexte de changements globaux et de transition agroécologique. Ceci amène l’unité à considérer les agrosystèmes et la biodiversité fonctionnelle qu’ils hébergent placés sous la double contrainte des facteurs du climat et des pratiques culturales, mais également des approches à l’échelle du territoire ou des approches systémiques incluant les processus biophysiques et les acteurs du territoire. Le pourtour méditerranéen reste un terrain d’étude privilégié, région marquée par une évolution rapide du climat et des tensions fortes sur l’eau liées à l’adaptation des systèmes de cultures et une forte pression démographique. 

Environnement de travail, missions et activités

Contexte

La gestion efficace de la ressource en eau s'avère être un enjeu majeur pour l'agriculture. Dans le contexte du changement climatique, l'agriculture doit réduire son empreinte hydrique tout en assurant sa mission de production alimentaire. Le modèle actuel de gestion des prélèvements d’eau pour l’agriculture, basé sur des autorisations annuelles et des arrêtés de sécheresse, peine à répondre aux enjeux agro-climatiques. Ce modèle, conçu pour une disponibilité en eau plus importante que ce qui sera possible dans le futur, est critiqué pour son manque de flexibilité, ses mesures restrictives uniformes qui ne considèrent pas les besoins spécifiques des cultures, et son impact économique significatif sur les exploitations agricoles.

Ce travail de thèse s’intègre au projet A3P (Anticipation, Planification et Pilotage des Prélèvements agricoles, financé par la BPI) qui vise à développer un service numérique d’aide à la décision pour optimiser la planification et le pilotage de l’irrigation. Le projet couple des modèles agronomiques et hydrologiques. Envisageant une gestion dynamique de l'irrigation, le projet vise à équilibrer les prélèvements d'eau en respectant les enjeux agronomiques et écologiques. Il propose un système de gestion prédictive qui ajuste les autorisations de prélèvement en temps réel en fonction de l'évolution des besoins et des disponibilités.

Objectif

Le travail de thèse contribuera à (i) estimer les besoins en eau et son lien à la mise en place de la surface foliaire et de la charge en fruit, (ii) étudier l’impact des irrigations déficitaires sur la production (rendement et qualité) et (iii) mieux comprendre l’impact du déficit hydrique sur la pérennité des vergers.

Concernant le premier point, l’objectif est de mettre en œuvre à la fois des approches de proxi-détection et de modélisation pour estimer les besoins en eau pour une diversité de situation. La prox-détection (ou télédétection) devra permettre d’estimer la dynamique de croissance de la surface foliaire au cours de la saison en lien avec les pratiques (irrigation, charge en fruit). Le développement foliaire sera appréhendé par différentes méthodes (télédétection, proxi détection, photo hémisphérique...). Il s’agira de généraliser des travaux précédents (Rouault et al., 2024a ; Rouault et al., 2024b) et les résultats acquis dans le cadre du projet européen IRRIWELL). Sur les aspects de modélisation, le modèle qualiTree est un modèle générique de culture pour des arbres fruitiers qui permet de simuler les effets de diverses pratiques culturales dont l’irrigation sur le développement et la variabilité intra-arbre de la qualité des fruits (Lescourret et al., 2016 ; Rahmati et al., 2018 ; Vercambre et al. 2024). Ce modèle simule le fonctionnement de la plante et ses conséquences sur la production à l’échelle de la saison. Il permet également de simuler la consommation en eau en lien avec le développement végétatif et la disponibilité en eau dans le sol. Une base expérimentale sera nécessaire pour appréhender la relation surface foliaire-conductance stomatique-transpiration, relation qui peut être fortement affecté par la gestion du verger et en particulier sa charge en fruit. Des mesures sol et plante devront permettre d’estimer le prélèvement en eau en lien avec le développement et la conduite des arbres. Cette tâche doit permettre d’estimer les besoins en irrigations pour un développement optimal au cours de la saison en fonction du développement foliaire et de la charge en fruit.

La ressource en eau n’est toutefois pas toujours suffisante pour couvrir les besoins en eau de la culture, il conviendra alors d’analyser l’impact de cette restriction sur le fonctionnement de la plante et sa production. Sur la base des acquis, il s’agira de mettre en place des modules de prévision de perte de récolte si une irrigation déficitaire s’imposait. Des phénomènes d’adaptation au déficit hydrique sur des temps plus longs que la saison peuvent également apparaître, permettant une certaine résilience des vergers. Il s’agira d’étendre le modèle qualitree pour intégrer la dynamique pluriannuelle, les conditions de croissance de l’année n ayant des conséquences sur l’état initial et le fonctionnement de l’année (n+1) via les phénomènes d’induction florale et de devenir des bourgeons (Kervella et al., 1995).

Au niveau expérimental, différents calendriers d’irrigation avec des restrictions temporaires plus ou moins marquées devront permettre d’estimer (1) la consommation en eau en lien avec la mise en place de la surface foliaire et la régulation de la conductance stomatique, (2) le fonctionnement de la plante et sa production l’année en cours et (3) les conséquences du déficit hydrique sur l’année suivante (induction florale, états des réserves, adaptation). Le jeu de données doit permettre de mieux formaliser la réponse de l’arbre au déficit hydrique dans le modèle qualiTree de l’échelle de la saison à l’échelle pluriannuel. L’objectif est bien en s’appuyant sur le modèle d’aider à une meilleure anticipation de l’effet de déficit hydrique sur la production et sa pérennité, et de concevoir des calendriers d’irrigation permettant la meilleure efficience d’utilisation de la ressource hydrique en lien avec la production.

Bibliographie

Kervella, J., Pagès, L., Génard, M. (1995) Growth context and fate of axillary meristems of young peach trees. Influence of parent shoot growth characteristics and emergence date. Ann. Bot., 76, 559-567.

Lescourret, F., Mirás Avalos, J., Nicolás, E., Vercambre, G., Valsesia, P., Alarcón, J., Génard, M. (2016). Potential of QualiTree, a virtual fruit tree, to study the management of fruit quality under biotic and abiotic constraints. Acta Horticulturae, 1130, 193-198. https://dx.doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1130.28

Rahmati, M. Miras-Avalos, J.M., Valsesia, P., Lescourret, F., Génard, M., Davarynejad, G.H., Bannayan, M., Azizi, M., Vercambre, G. (2018) Disentangling the Effects of Water Stress on Carbon Acquisition, Vegetative Growth, and Fruit Quality of Peach Trees by Means of the QualiTree Model. Frontiers in Plant Science, 24, 9 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00003

Rouault, P.; Courault, D.; Pouget, G.; Flamain, F.; Diop, P.-K.; Desfonds, V.; Doussan, C.; Chanzy, A.; Debolini, M.; McCabe, M.; et al. (2024) Phenological and Biophysical Mediterranean Orchard Assessment Using Ground-Based Methods and Sentinel 2 Data. Remote Sens., 16, 3393. https://doi.org/10.3390/rs16183393

Rouault, P., Courault, D., Flamain, F., Pouget, G., Doussan, C., Lopez-Lozano, R., McCabe, M., Debolini, M. (2024) High-resolution satellite imagery to assess orchard characteristics impacting water use. Agricultural Water Management, 295. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108763

Vercambre, G., Mirás-Avalos, J.M., Juillion, P., Moradzadeh, M., Plenet, D., Valsesia, P., Memah, M.M., Launay, M., Lesniak, V., Cheviron, B., Genard, M., Lescourret, F.(2024) Analyzing the impacts of climate change on ecosystem services provided by apple orchards in Southeast France using a process-based model. Journal of Environmental Management, 370. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122470

déplacements , horaires de travail décalées suivant expérimentation.

Formations et compétences recherchées

• Master/Ingénieur (Bac+5)
• Compétences solides autour des disciplines écophysiologie/agronomie
• Appétence pour le travail de terrain et la modélisation

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation