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A l’ère de l’anthropocène, combien d’eau pour l’agriculture dans les territoires ?
Panorama des outils développés par la recherche
W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Présenté par Bruno Cheviron & Julie Constantin
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A l’ère de l’anthropocène, combien d’eau pour l’agriculture dans les territoires ?
W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Plan de la présentation
Annexes
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1. Vision systémique : irrigation et leviers indirects de gestion de l’eau agricole
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A l’ère de l’anthropocène, combien d’eau pour l’agriculture dans les territoires ?
W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
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1. Vision systémique : irrigation et leviers indirects de gestion de l’eau agricole
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1. Vision systémique : irrigation et leviers indirects de gestion de l’eau agricole
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2. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l’irrigation
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Modèles de culture : simulent le fonctionnement des cultures et les conséquences des variations du milieu (sol-climat) et du système de culture (pratiques) sur la production agricole et son environnement
L’objectif visé va orienter vers tel ou tel type de modèle:
2. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l’irrigation
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3. Description de STICS et exemples d’application
Cultures simulées (en rotation)
Pratiques simulées
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Limite d’horizon pédologique
Résiduelle
Point de flétrissement
Capacité au champ
Saturation (option)
Humidités caractéristiques:
Cailloux
Descendante
Circulation de l’eau et des nitrates dans le sol
Pluie
Ascendante (option)
Microporosité
Macro-porosité
Résolution bilan /cm
3. Description de STICS et exemples d’application
Bilan hydrique
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Cultiver 3 cultures en 2 ans dans le Sud-Ouest de la France (CASDAR 2019-2023)
Intérêt du soja et du tournesol en double culture et besoin en eau d’irrigation
3. Description de STICS et exemples d’application
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Scénario CIMS
Scénario actuel
+ 213 Mm3
(6 %)
-164 Mm3
(9 %)
3 230 Mm3
2 420 Mm3
(1983 – 2013)
Quel serait l’impact d’une généralisation des CIMS sur l’évapotranspiration et le drainage ?
Thèse de Nicolas Meyer (2020)
Fréquence CIMS
CIMS : cultures intermédiaires multi-services
3. Description de STICS et exemples d’application
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Rotations | Conduite | Climat |
Blé / Maïs / Soja | Irrigué | Actuel 0.0 |
RCP 4.5 | ||
Pluvial | Actuel 0.0 | |
RCP 4.5 |
42
55
48
Insertion du soja dans les systèmes de cultures en Europe : rendement et irrigation
Projet Européen EraNet LegumeGAP (2019-2022)
+26% d’irrigation
Irrigation (mm/an)
Soja
| Irrigation (mm) | |
Latitude | Actuel | Futur |
>55° | 48 | 58 |
48-55° | 64 | 84 |
42-48° | 124 | 179 |
<42° | 458 | 520 |
Moyenne | 141 | 178 |
Irri Pluv Irri Pluv
Actuel Futur
3. Description de STICS et exemples d’application
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
Partie biophysique
- Modèle à temps thermique
- Contrôle l’indice foliaire et l’enracinement
- Réservoirs d’évaporation et de transpiration
- Stress calculé comme déficit de transpiration
- Affecte l’indice foliaire et la biomasse
- Rendement : biomasse x indice de récolte
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Partie biophysique
- Modèle à temps thermique
- Contrôle l’indice foliaire et l’enracinement
- Réservoirs d’évaporation et de transpiration
- Stress calculé comme déficit de transpiration
- Affecte l’indice foliaire et la biomasse
- Rendement : biomasse x indice de récolte
Partie irrigation Détails Annexe 1
- Gestion en n périodes indépendantes
- Familles de stratégies :
Calendrier prescrit
Tour d’eau strict ou avec report
Déclenchement au seuil
- Choix d’une variable-critère (réserve…)
- Choix d’une dose ou d’une cible (ex: 70% RU)
- Quota et contraintes (perso, matérielles, légales)
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Partie biophysique
- Modèle à temps thermique
- Contrôle l’indice foliaire et l’enracinement
- Réservoirs d’évaporation et de transpiration
- Stress calculé comme déficit de transpiration
- Affecte l’indice foliaire et la biomasse
- Rendement : biomasse x indice de récolte
Partie irrigation Détails Annexe 1
- Gestion en n périodes indépendantes
- Familles de stratégies :
Calendrier prescrit
Tour d’eau strict ou avec report
Déclenchement au seuil
- Choix d’une variable-critère (réserve…)
- Choix d’une dose ou d’une cible (ex: 70% RU)
- Quota et contraintes (perso, matérielles, légales)
Données d’entrée
- Forçages climatiques et itinéraire technique
- Paramètres sol (RU ou texture, profondeur)
- Paramètres plante (temps thermiques des
stades phéno, nocivité du stress…)
Paramètres ″modèle″ (BDD des cultures)
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
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Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
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4. Description d’Optirrig et exemples d’application
Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
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4. Description d’Optirrig et exemples d’application
Projet dit ″PTGE″
PRA (Source: https://doi.org/10.57745/0F1QAN)
Petites Régions Agricoles
Cultures | Sols | Climats | Stratégies | Contraintes |
- Maïs (3) - Soja - Sorgho - Betterave - Pomme de terre - (…) Data ? | - 5 Textures - 4 Profondeur - 5 RES0 | - GCM-RCM (TRACC) - Réchauffement (TRACC) - Années ″caractéristiques″ | - Trois périodes distinctes - Tours d’eau différents - Déclenchements sur seuils - Différentes doses | - Quotas saisonniers - Périodes des restrictions - Sévérité des restrictions |
X
X
X
X
Rendement (besoin en eau)
Rendement relatif au potentiel
Scénarios régionalisés
5 108 scénarios
Résultat d’1 scénario
Un fichier NetCDF par scénario
Variables: Indice foliaire (LAI), Rendement, Réserve totale du sol et Irrigation, …
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4. Description d’Optirrig et exemples d’application
Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
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4. Description d’Optirrig et exemples d’application
Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
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Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Fonction de production généralisée : représenter le lien eau-stratégie-rendement
2. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l’irrigation
1. Vision systémique : irrigation et leviers indirects de gestion de l’eau agricole
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(1)
(7)
…
Vue d’ensemble… et manière de voir.
Orientée ″eau″
Hypothèse
La gestion de l’eau est prépondérante
4. Description d’Optirrig et exemples d’application
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
https://www.inrae.fr/departements/agroecosystem
Peut prendre ses stratégies dans Optirrig
5. Bénéfices attendus de l’usage des modèles (STICS & Optirrig)
Modèle historique et de référence pour l’agronomie (INRA → INRAE)
Nombreux processus biophysiques
et physico-chimiques finement décrits
Paramétrisation ardue mais jeux de paramètres par défaut disponibles
N’optimise pas l’irrigation mais simule son impact conjointement à d’autres impacts agro-environnementaux
Développement
INRAE -Département AgroEcoSystem (AgroClim, Bioecoagro, Emmah, AGIR, UR sols, P3F, Eco&Sols,…) en collab. avec le CIRAD, Univ. de Gembloux (BE), Agri-Food Canada)
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W1. Des modèles de culture pour calculer les besoins en eau et piloter l'irrigation
Modèle historique et de référence pour l’agronomie (INRA → INRAE)
Nombreux processus biophysiques
et physico-chimiques finement décrits
Paramétrisation ardue mais jeux de paramètres par défaut disponibles
N’optimise pas l’irrigation mais simule son impact conjointement à d’autres impacts agro-environnementaux
Modèle de culture et d’irrigation mis au point récemment (IRSTEA → INRAE)
Processus biophysiques principaux
Paramétrisation sol-plante parcimonieuse Nombreux paramètres de contrôle de l’irrigation
Vise à comparer les effets des stratégies aux effets des incertitudes sur les données sol-plante
https://www.inrae.fr/departements/agroecosystem
https://www.inrae.fr/departements/aqua
Développement
INRAE -Département AgroEcoSystem (AgroClim, Bioecoagro, Emmah, AGIR, UR sols, P3F, Eco&Sols,…) en collab. avec le CIRAD, Univ. de Gembloux (BE), Agri-Food Canada)
Développement
Département AQUA
Labo: G-EAU
Peut prendre ses stratégies dans Optirrig
Peut prendre STICS comme validation agro.
5. Bénéfices attendus de l’usage des modèles (STICS & Optirrig)
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Calcul de variables agronomiques plus élaborées ou spécifiques au cas d’étude (azote, carbone…)
Modèle simple et rapide
Peut prendre ses stratégies dans Optirrig
Peut prendre STICS comme validation agro.
5. Bénéfices attendus de l’usage des modèles (STICS & Optirrig)
″Utilisation d’Optirrig comme une calculatrice″
© Guy Richard, 11-2025
- Exploration des contextes
- Pour une culture donnée
- Seulement les questions liées à l’eau
- Identifier les stratégies qui conviennent
Autres modèles
Autres échelles
Assemblage d’une BDD agro partagée
INRAE, ACTA, CA, AE, SAR… Key players
Revue de métrologie
INRAE, ACTA, CA, AE, SAR… Key players
Travail sur une culture donnée
Dans des contextes variés
AMONT
AVAL
Complémentarité
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6. Accès aux logiciels et à la documentation
Code source ouvert – package R OptirrigCore – Dépôt git
Documentation – Site Web
S’adresser à l’équipe pour prise en main et formation
Petite convention à établir au cas par cas
Cultures au catalogue ou en cours de re-calage
Maïs, Soja, Sorgho, Blé, Pomme de terre, Betterave
Autres cultures
Si collecte de données
Code source ouvert – package R SticsRPacks – Dépôt git
Documentation – Site Web
Formations bisannuelles pour la prise en main
Cultures simulées (en rotations notamment):
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7. Projets structurants et directions de développement
Travail avec ITB + Projet dit ″PTGE″
INRAE Transfert ″Prématuration″
DRI2 – Défi Recherche et Innovation (INRAE) - Pilotage des ressources en eau
⇒ Hydrologie de l’anthropocène, couplages hydro-agro
ARBC2050 – Agriculture résiliente et bas carbone 2050 – MAASA-INRAE
⇒ DEPE – Direction de l’Expertise scientifique collective, de la Prospective et des Etudes
Couplage avec modèle d’érosion
Contexte agri-photovoltaïque
Prise en compte d’un stockage
BDD/Objectivation des besoins en eau des cultures
Climat x Sol x Culture x Objectifs x Stratégie x Contraintes
~5 108 runs d’Optirrig
Fonction de production généralisée
Stress par excès d’eau
Détails Annexe 2
Recherche
Visées opérationnelles, concertation avec l’ACTA
Expertise
Quelles formes d’agriculture, quels impacts ?
Projet Bagheera : dynamique hydrique des sols en AC
Ressource limitée d’irrigation
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Merci pour votre attention
Notre prochain rendez-vous le 18 mars 2026 (11h - 12h) !
Webinaire 2 - Interactions entre agriculture et les hydrosystèmes
Présenté par Louise Mimeau et Fanny Sarrazin
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Annexe 1. Détail des stratégies d’irrigation dans Optirrig
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Annexe 2. Perspectives, ouvertures, connexions, questions en suspens…
Upscaling Parcelle → Exploitation
Représentation explicite des exploitations
Upscaling Parcelle → Territoire
Représentation de propriétés moyennes sur les territoires
Sorties vers modèles économiques
Echelle locale
Stratégies vs. Incertitudes
Imprévus
Impondérables…
Scénarios climatiques régionalisés (TRACC, GCM, RCM) sur mailles SAFRAN ou PRA – Petites Régions Agricoles
Couplage avec modèles hydrologiques
GR, J2000 (INRAE)
Echelle filières
ASALEE (Arvalis)
Aropaj (INRAE)
Modélisation des territoires
Plateforme pour héberger des couplages de modèles
MAELIA (INRAE)
Fonction de production généralisée
Rendement (Besoin en eau, stratégie)
CAWET (Chaire EACC, G-Eau)