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Evaluation environnementale des systèmes de culture pérennes. Comment appréhend

Evaluation environnementale des systèmes de culture pérennes. Comment appréhender la complexité multi-échelle ? Recherche Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Stratégie de production Impacts environnementaux Recommandations Observer, quantifier et comprendre les processus Environnement Economique Sociale Une gestion agroécologique nécessaire Palmier à huile & recherche 2 Des processus aux caractéristiques différentes Processus biophysiques OU anthropiques Ex : photosynthèse / pratiques agricoles Processus continus OU discontinus dans le temps Ex : évapotranspiration / crue dans un cours d’eau Processus lents -> Rapides Ex : pédogénèse / ruissellement Processus multilocaux OU spatialement dépendants Ex : minéralisation dans le profil de sol / écoulement amont-aval Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 3 Des processus interconnectés Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 4 Espace Temps Des processus biophysiques multi-échelles 10 m 100 m 10 km 100 km Jour 1 an 30 ans Mois 100 ans … … Continuum Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 5 Distance Temps Des stratégies multi-échelles de gestion de la production agricole 10 m 100 m 10 km 100 km Jour 1 an 30 ans Mois 100 ans … … Gestion parcelle Gestion exploitation Gestion territoire Acte agricole Cycle de pratiques Cycle de cult. pérennes Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 6 Conditionnée par les forçages climatique, lithologique et anthropique Hétérogénéité intrinsèque des systèmes Hétérogénéité considérée dépend de l’échelle d’observation Nécessaire pour l’analyse comparée de systèmes en place (vs systèmes expérimentaux) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 7 Adapter dispositifs de mesures en fonction des objectifs et des contraintes Echelles de gestion de la production (anthropique) Objectif : observer, quantifier et comprendre les processus Méthodes et protocoles adaptés : Effet mesurable, quantifiable Représentatif du processus, fonction de la question de recherche Analyse comparée -> hétérogénéité suffisante, correspondant au facteur étudié Sous contraintes technique, logistique, budgétaire, temporelle Processus diversifiés & Interconnectés Gamme d’échelles spatio-temporelles Systèmes hétérogènes Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 8 • Différents types d’exploitation : 40 % des surfaces: agroindustrielles (exploitation de plusieurs milliers ha, parcelle = 30 ha) 60 % des surfaces : villageoises ( exploitation < 150 ha) • Forte expansion depuis 50 ans et qui continue -> Préoccupations environnementales -> Nécessité d’une gestion agroécologique multi-échelle (parcelle, exploitation, bassin versant….) qui s’appuie sur une recherche intégrée La culture du palmier à huile Indonésie = 1er producteur mondial avec 8 millions ha Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 9 Production d’huile de palme Fertilisants organiques Résidus organiques Fertilisants chimiques Récolte Diminue besoin Rafles Effluents Système de production & Itinéraire de fertilisation Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 10 Macrofauna Ecosystem Engineers Fragmentizers Bacteria – Fungi Microbial populations Chemical Engineers Decomposers Microfauna – Nematodes Regulators Organic inputs Plant cover, Fronds, EFB, POME, Compost . . . . . . Mineral Fertilizers N, P, K, Mg, B Interrelations dans le système de régulation biologique du sol Rôle des organismes vivants du sol: • Structure du sol • Conversion C– matière organiques du sol • Recyclage de nutriments • Réduction des maladies en équilibrant les populations proies / prédateurs (from Lavelle et al., 2001) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 11 11 Culture pérenne (25-30 ans) Exploitations de plusieurs milliers d’hectares Hétérogénéité des sols + Variabilité spatio-temporelle de séquences de fertilisation pluri-annuelles (alternances d’applications de fertilisants minéraux et organiques) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 13 Impacts de la fertilisation (chimique vs organique) sur le sol ? Sur l’eau ? Structure parcelle Andins Palmier Chemin récolte Cercle désherbé Impacts de la fertilisation (chimique vs organique) sur le sol ? Sur l’eau ? Questions de recherche Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 14 Beaucoup d’essais agronomiques…. - À l’échelle de la parcelle (e.g. Abu Bakar et al., 2011) - Avec applications fertilisants à court-terme (e.g. Christancho et al., 2011) -- Relation intrants/rendements …. Mais pas (ou peu)… - sur la biologie du sol - à l’échelle du paysage - séquences pluri-annuelles de fertilisants Beaucoup d’études hydrologiques…. - Bassins versants forestiers (e.g. Yusop et al., 2007) - Après déforestation (e.g. Bruijnzeel, 1990) Peu d’études hydrologiques - Plantation de palmiers à huile (< 10 ha) (e.g. Banabas et al., 2008) …. Mais pas (ou peu)…. - plantations matures - à l’échelle du bassin versant - évaluation de la qualité des eaux Comte et al., 2012. Advances in Agronomy 116, 71-124. Revue de littérature Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 14 12 Etudes multi-échelles et multidisciplinaires Eaux de surfaces & souterraines Impacts de la fertilisation ? Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 2- Etude pédologique (4000 ha) Fertilité chimique des sols. Séquences de fertilisation pluri-annuelles. Influence des types de sol ? 3- Etude pédologique (30 ha) Fertilité chimique et biologique du sol. a/Variabilité spatiale dans la parcelle ? b/Variation temporelle après fertilisation 1- Etude hydrochimique Qualité des eaux . Transfert de nutriments. Influence des pratiques et types de sol? Fertilité chimique, échelle paysage Fertilité chimique et biologique, parcelle 15 Zones d’étude Plantation Rama-Rama Plantation Libo 0 50 100 mètres Legend Nucleus oil palm plantation Plasma oil palm plantation Forest Smallholder Id 1 2 3 Independant smallholder area Land uses 0 4 2 Kilometers ¯ River Indonesia Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 16 Etude hydrochimique (nappes et bassins versants) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche Fertilité chimique, échelle paysage Fertilité chim. & biol., parcelle Protocoles & Analyses 0 4 2 Kilometers Dispositif de suivi hydrochimique Independant smallholder Industrial Supported smallholder (plasma) Watersheds Nested watersheds ¯ Headwatershed Nested watershed Suivi manuel (bimensuel, 1 an) • 16 sites • Prélèvement d’eau • Débit / hauteur d’eau Interpolation temporelle • Concentration (moyenne) • Reconstitution débit (modèle hydrologique) • Flux = concentrations x débit River sampling site Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche Bassins versants 18 Loamy lowland Loamy-sand upland Indutrial oil palm Undisturbed forest Unfertilized hevea Smallholder oil palm 0 4 2 Kilometers ¯ Suivi manuel (bimensuel, 1 an) • 7 piézomètres • Prélèvement d’eau souterraine • Hauteur de la nappe Dispositif de suivi hydrochimique Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche Eaux souterraines 19 Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche Fertilité chim. & biol., parcelle Eaux de surfaces & souterraines Protocoles & Analyses Fertilité chimique à l’échelle du paysage 0 2 4 Kilometers Loamy lowland Loamy-sand upland Clay floodplain • parcelle 30 ha • 3 Composites à partir de 3x18 sous-échantillons Grille régulière 1 km Dans plantation Alentours Echantillonnage stratifié (0-15 cm) ¯ Protocole d’échantillonnage de sol (échelle paysage) Paramètres mesurés Texture, pH, CEC C organique, N total, Cations échang. (K , Mg, Ca) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 21 0 2 4 Kilometers ¯ 18 palmiers / parcelle Soit 1 palmier / 2 ha Wi Pi Ci W C P = mélange de (W1, Wi…W18) = mélange de (C1, Ci…C18) = mélange de (P1, Pi…P18) Total = 3 x 18 = 54 sous-échantillons / parcelle Loamy lowland Loamy-sand upland Clay floodplain 3 échantillons composites / parcelle n n+10 Protocole d’échantillonnage de sol (échelle paysage) Complexité des systèmes Protocoles & analyses Résultats d’études Réflexions Palmier à huile & recherche 22 Hétérogénéité des séquences de fertilisation pluri-annuelles Fertilization sequence 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 1 M M M M M M M 2 O M M M M M M 3 O O M M M M M 4 O O O M M M M 5 M M M M M O M 6 O O M O M M M 7 M O M M M O M 8 O O M M M O M 9 O O O O M M M 10 M O O M M O M 11 O O O M M O M 12 O O O M M M O 13 O O M O M O M 14 O M O M O O M 15 O O O O M M O 16 O O O M O O M 17 O O O O O O M 18 O O O O M O O 19 O O O M O O O 20 O O O O O O O M: Application of chemical fertilizers O : Application of organic fertilizers - 20 séquences différentes - 96 uploads/Industriel/ document-573975.pdf