LE SITE D’ETUDE

La zone d’étude, baptisée super-site (Figure 6), se situe en France, dans la région Midi-Pyrénées, à une trentaine de kilomètres au Sud-Ouest de Toulouse. Centré sur les coordonnées : 43°29’36’’N, 01°14’14’’E, le super-site s’étend sur une surface proche de 420 Km², incluant deux stations météorologiques à proximité des villages d’Auradé et de Lamasquère. Le paysage est caractéristique des terrasses de la Garonne, avec la présence de coteaux et de plaines alluviales. Le relief est peu marqué à l’intérieur du super-site, avec toutefois un contraste Est-Ouest. Les parcelles sont plates à l’Est, avec des pentes majoritairement inférieures à 1°. Le relief est plus marqué à l’Ouest, avec des pentes moyennes voisines des 4,5°. Les parcelles ont des formes et des tailles très variables, avec des surfaces comprises entre 1 et 95 hectares (10 hectares en moyenne sur la zone). Le paysage est très découpé. Il résulte de l’évolution des activités agricoles depuis le Moyen Age (Latouche, 1967), et des remembrements successifs.

a) b)

Figure 6 : Localisation de la région d’étude au Sud-Ouest de la France, montrant les trois échelles d’étude (échelle méso, super-site et les deux sites locaux d’Auradé et de Lamasquère). Au sein du super-site, les 387 parcelles servant à la collecte des données, sont présentées sur le modèle numérique de terrain (fourni par l’IGN).

Le site d’étude est soumis à un climat tempéré, caractérisé par une saisonnalité marquée. Les diagrammes ombrothermiques réalisés à partir des données enregistrées à Auradé et Lamasquère présentent peu de différences (Figure 7). Au cours de l’année 2010, le cumul annuel des pluies dépasse les 600 mm (608 mm pour Lamasquère, et 638 mm pour Auradé). Le mois de mai enregistre 20 % des précipitations annuelles, et contraste avec les mois d’avril, d’août et de décembre où moins de 25 mm sont enregistrés. Concernant les températures, une amplitude proche des 20°C est observée entre hiver et été. Les valeurs moyennes extrêmes sont observées durant les mois de janvier avec 3,5°C et de juillet avec 22°C.

Au sein du super-site, les conditions météorologiques agrégées mensuellement présentent peu de variabilité. Toutefois, à des échelles temporelles plus courtes (journalière), des différences notables sont observées. Ainsi, les précipitations collectées sur les deux stations présentent des différences vis-à-vis de la durée des épisodes pluvieux et des quantités enregistrées (variabilité spatiale entre l’Est et l’Ouest du super-site).

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Figure 7 : Diagrammes ombrothermiques pour l’année 2010. Températures moyennes de l’air (en rouge) et cumuls mensuels des précipitations (en bleu) issus des données des stations d’Auradé et de Lamasquère.

La zone d’étude est fortement anthropisée, les surfaces étant majoritairement dédiées aux activités agricoles. La classification de l’occupation des sols, basée sur une série d’images Spot (dix images acquises au cours de l’année 2010) (Figure 8), montre ainsi que 56,8% de surfaces sont allouées aux cultures saisonnières. Avec 32,1%, les prairies représentent une part importante du paysage. Elles servent de zones de pâture, ou sont comptabilisées comme « zones de gel » par les exploitants agricoles. 7,9% des terres sont occupées par des forêts, et 2,4% par des zones urbaines. Enfin, la classe « lac » couvre uniquement 0,8% de la surface, et sert directement ou indirectement pour l’irrigation des cultures (hormis certaines gravières situées à l’Est de la zone). Au final, les activités agricoles occupent près de 90% du paysage.

Figure 8 : Classification de l’occupation du sol basée sur une approche multi-temporelle et des images Spot. Cinq classes sont distinguées : cultures, forêts, prairies, zones urbaines et lacs (classification réalisée par Marais-Sicre en 2010).

Les cultures saisonnières sont regroupées en deux grandes classes, à savoir cultures d’été et d’hiver, en fonction de leur période de développement (Figure 9). Les cultures d’été sont semées au printemps. La récolte s’échelonne entre la fin de l’été et l’automne. Elles sont principalement représentées par le maïs et le tournesol, avec respectivement 11% et 25%. Le soja, le sorgho et le chanvre sont également cultivés durant cette même

Cultures Forêts Lacs Zones urbaines Prairies m

34 période, ils représentent environ 5% des surfaces cultivées. Concernant les cultures d’hiver, elles sont semées au cours de la période comprise entre les mois de septembre et décembre. Elles sont récoltées durant les mois de juin et de juillet. Elles sont majoritairement représentées par le colza, le blé (dur et tendre) et l’orge, avec respectivement 5%, 44% et 4%. Durant cette période, les pois et les fèves sont également cultivés.

Figure 9 : Calendrier cultural des principales cultures de la région d’étude.

Les cultures se distinguent par ailleurs, par les pratiques agricoles mises en œuvre, qui sont propres aux espèces et aux exploitants. L’espacement entre les rangs et la densité de grain semé varient ainsi à l’échelle du paysage. La distance minimale entre les rangs de semis est observée sur les cultures de blé. Elle est maximale sur les cultures de maïs et de tournesol.

L’irrigation est quasi-systématique durant la période de croissance du maïs et du soja, alors que seulement quelques rares parcelles de blé ou de tournesol sont irriguées. Ces rares irrigations peuvent intervenir en fonction des conditions climatiques lors de la phase de développement, ou au cours de la phase d’émergence (irrigations ‘starter’, Goulard et al., 2011). Les techniques d’irrigation diffèrent en fonction de taille des parcelles et des équipements présents. Au sein de la zone d’étude, l’eau est dispensée à l’aide de canons, de sprinklers, ou de pivots (Figure 10).

Figure 10 : Illustrations des techniques d’irrigation rencontrées dans la zone d’étude : canon a), sprinklers b), pivot c).

Pendant les périodes d’inter cultures (après la récolte, et avant le semis suivant), les parcelles (argilo-limoneux/argilo-calcaire selon l’emplacement dans le super-site) présentent des états de surface très contrastés (Figure 11). Ils dépendent du travail du sol par les exploitants (labour, déchaumage, disquage, …), qui visent par

35 exemple à l’enfouissement des résidus de culture, à la destruction d’adventices, ou à la décompaction de l’horizon superficiel.

Figure 11 : Exemples de conditions de surface observés après un travail du sol : labour a), disquage b), et semis c).

Suivant les exploitants et les recommandations en vigueur, différentes rotations de cultures sont observées. Toutefois, certaines parcelles ne présentent pas de rotation, par exemple lorsqu’elles sont équipées de matériels utiles pour l’irrigation, et sont réservées à la culture du maïs. Enfin, des cultures dites intermédiaires ou CIPAN

(Culture Intermédiaire Piège A Nitrates) peuvent être intercalées entre deux cultures saisonnières, afin de fixer l’azote atmosphérique.

Dans ce contexte, le dispositif expérimental mis en œuvre lors de la campagne MCM’10 vise à maximiser les possibilités de suivi des paramètres de surface. Deux approches complémentaires sont combinées lors de chaque acquisition satellite réalisée dans le domaine des micro-ondes : un suivi qualitatif sur 350 parcelles, et un suivi quantitatif sur 37 parcelles (Figure 12 et Tableau 1).

Suivi qualitatif Suivi quantitatif

Nombre de parcelles 350 37 Sol Humidité - × Rugosité × × Texture - × Vegetation Occupation du sol × × Phénologie × × Pratiques Culturales × × Hauteur × × Biomasse - ×

Tableau 1 : Nombre de parcelles et paramètres collectés lors de la campagne de mesure. Concernant le suivi de la biomasse, une parcelle par culture est échantillonnée (voir section 0).

La sélection des parcelles d’intérêt est basée sur différents critères. Elles doivent présenter des conditions contrastées d’un point du vue du sol (texture, profondeur, présence ou absence de drain…), et des pratiques culturales (différentes espèces cultivées, avec et sans irrigation…), afin de rendre compte de la zone étudiée. D’autre part, la collecte doit être effectuée sur une « courte » durée (une journée), afin d’être réalisée au plus près des acquisitions satellites.

36 Ce dispositif délimite une zone proche de 420 Km² (22 Km × 19 Km), sur laquelle sont focalisées les acquisitions satellites radar et optiques (sections 3.1.6 et 3.2.1). Les informations collectées sur les 350 parcelles concernent les états de surface (section 4.4). Sur les 37 parcelles, des mesures quantitatives d’humidité de surface (section 4.1), de rugosité (section 4.2), de texture (section 4.3), et de végétation (section 4.4) sont réalisées. Parmi ces 37 parcelles, huit sont sélectionnées pour l’étalonnage des sondes utilisées pour la collecte de l’humidité de surface (section 4.1.1), et six pour la stratification verticale de la biomasse (section 0).