Présentation

Le SOERE (Système d’Observation et d’Expérimentation sur le long terme pour la Recherche en Environnement) ACBB (Agro-écosystème, Cycle Bio-géochimique et Biodiversité) GC (Grandes Cultures), fait partie d’un réseau de 3 sites en France, qui s’intéressent à l’évaluation des impacts environnementaux des Agro-écosystèmes.

Sur le site INRAE d’Estrées-Mons (80), nous étudions des agro-écosystèmes de Grande Culture (Pois, Colza, Blé, Orge, Maïs, Betterave sucrière, Luzerne), ainsi que l’introduction d’une culture à valorisation énergétique, le switchgrass. Les conditions pédoclimatiques y sont typiques du bassin céréalier du nord de l'Europe (sol de limons profonds et climat semi-océanique). Le dispositif est conduit en partenariat avec l’UE GCIE qui réalise les pratiques culturales sur les parcelles.

Le dispositif expérimental (latitude 49.8738, longitude 3.0317) a été implanté en 2010, sur une surface de 22 ha. C’est un dispositif de long terme, prévu pour au moins 20 ans.

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Objectifs

Les huit systèmes de culture étudiés mettent en œuvrent différentes variables de forçage anthropiques au travers des pratiques culturales (labour / non-labour, restitution / exportation des pailles, origine et niveau de fertilisation azoté, gradient d'intrants phytosanitaires) afin de prendre en compte leurs impacts sur la dynamique des cycles biogéochimiques et les conséquences sur l’eau, l’air ou la biodiversité, et in fine évaluer leurs impacts sur l’environnement.

Modalités expérimentales

La rotation de cultures principale du SOERE ACBB Grande culture est une rotation céréalière de 6 ans représentative des cultures de la région, avec Pois de printemps / Colza / Blé / Orge de printemps / Maïs ou Betterave sucrière / Blé. Pour le traitement T6, cette rotation alterne avec 6 années de switchgrass, une culture pérenne dédiée à la production de biomasse. Pour le T5, suite à la première rotation qui a révélé un bilan azoté très déficitaire, 2 années de luzerne ont remplacé les 2 premières cultures de la rotation.

Ces traitements ont été construits de manière à pouvoir les comparer 2 à 2: T1 vc T2, T2 vs T3, T1 vs R4, T1 vs T6, T4 vs T5, T5 vs T8, T7 vs T8

Enfin, en 2016, les traitements T7 et T8 ont été créés parallèlement aux traitements initiaux, afin d’évaluer des systèmes sans intrants chimiques.

Variables observées

De nombreuses variables sont observées sur le SOERE ACBB, sur les principaux compartiments de la biosphère : les plantes, le sol, l’eau, l’air, la biodiversité… Notre dispositif expérimental a la particularité d’être spécifiquement instrumenté pour le suivi des processus biogéochimiques, ce qui permet de mesurer un grand nombre de paramètres. Ces observations permettent de suivre les principaux flux biogéochimiques et ainsi d’évaluer les impacts environnementaux de ces systèmes de culture.

Nous observons :

• Sur les plantes :
  • Biomasse végétale aérienne et souterraine, exportée et restituée
  • Les principales composante du rendement (Nb de pieds, Nb d’épis,…)
  • Teneurs en éléments minéraux (C, N, P, K, Ca, Mg)

• Sur le sol :
  • Reliquats d’azote en sortie d’hiver et post-récolte sur 150 cm.
  • Mesure tous les 6 ans des stocks de C et N du sol : Masse volumique du sol et teneur en éléments minéraux (C, N)

• Sur l’eau :
  • Mesure en continu de l’humidité volumique du sol à partir de sonde TDR, à 15, 45, 75, 105, 135, 165, 195 et 235 cm.
  • Mesure d’humidité gravimétrique ponctuelles
  • Prélèvement d’eau par bougies poreuses à 45 et 200 cm et par plaques Lysimètriques à 200 cm.
  • Teneur en éléments minéraux de l’eau (nitrates, chlorures, soufre, carbone organique dissous, etc.)
• Sur l’atmosphère :
  • Mesure des émissions de CO₂ et de N₂O avec des chambres automatiques
  • Mesure des flux de CO₂ et vapeur d’eau, avec des tours à flux sur 2 grandes parcelles dédiées.

Enfin, ce dispositif expérimental sert également de support à des expérimentations ponctuelles réalisées par l’unité ou des équipes extérieures.

Gestion des données

Les données produites par le dispositif sont intégrées dans le Système d’Information de l’unité : AIDA (Agro-envIronmental Data mAnager). Ce système combine une base de données PostgreSQL et une interface web.

AIDA permet de stocker, valider et visualiser les données acquises, ainsi que d’extraire des données élaborées. Ce système permet également d’assurer la traçabilité des données (politique qualité).
L’exportation de données vers des systèmes d’information tiers est aussi facilitée, notamment vers le Système d'Information du réseau National SOERE ACBB où les données sont mises à disposition de la communauté scientifique internationale.

Projets de recherche associés

• Notre dispositif est une plateforme participant à l'infrastructure AnaEE-France
• Programme ICOS
• Projet System-Eco+
• Projet SOFIA

Référents du dispositif

• Frida KEUPER – responsable scientifique
• Guillaume VITTE – responsable technique

Liste des productions récentes

• Coulibaly, S. F. M., Coudrain, V., Hedde, M., Brunet, N., Mary, B., Recous, S., and Chauvat, M. (2017). Effect of different crop management practices on soil Collembola assemblages: A 4-year follow-up. Applied Soil Ecology 119, 354-366.
• Sauvadet, M., Chauvat, M., Brunet, N., and Bertrand, I. (2017). Can changes in litter quality drive soil fauna structure and functions? Soil Biology & Biochemistry 107, 94-103.
• Coudrain, V., Hedde, M., Chauvat, M., Maron, P.-A., Bourgeois, E., Mary, B., Léonard, J., Ekelund, F., Villenave, C., and Recous, S. (2016). Temporal differentiation of soil communities in response to arable crop management strategies. Agriculture, Ecosystems & Environment 225, 12-21.

Financements

• L’infrastructure nationale AnaEE-France a été créée en 2012 par un financement dans le cadre des Investissements d’Avenir du programme « Infrastructure en biologie et santé » de l’ANR (Agence Nationale de la Recherche)
• Le projet System-Eco+, intégré au réseau ECOPHYTO Dephy Expé est une "Action pilotée par le ministère chargé de l’agriculture et le ministère chargé de l’environnement, avec l’appui financier de l’Office Français de la Biodiversité, par les crédits issus de la redevance pour pollutions diffuses, attribués au financement du plan Ecophyto."