Modélisation des flux de biomasse et des transferts de fertilité à l'échelle d'un territoire : cas de la gestion individuelle et collective des effluents d'élevage à l'île de la Réunion

(1)

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Submitted on 7 Jun 2020

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Modélisation des flux de biomasse et des transferts de

fertilité à l’échelle d’un territoire : cas de la gestion

individuelle et collective des effluents d’élevage à l’île de

la Réunion

Jean-Marie Paillat, Francois Guerrin

To cite this version:

Jean-Marie Paillat, Francois Guerrin. Modélisation des flux de biomasse et des transferts de fertilité à l’échelle d’un territoire : cas de la gestion individuelle et collective des effluents d’élevage à l’île de la Réunion. Journée Scientifique UMR SAS, Nov 2002, Rennes, France. 21 p. �hal-01461099�

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Jean-Marie Paillat

Cirad-Tera/Inra-EA, UMR SAS, Rennes

François Guerrin

Inra-BIA/Cirad-Tera, équipe Gdor, Réunion

ATP 99/60

UMR

Sol agronomie spatialisation

Modélisation des flux de biomasse

et des transferts de fertilité

à l’échelle d’un territoire

Cas de la gestion individuelle et collective

des effluents d’élevage à l’île de la Réunion

(3)

Problématique - contexte

Objectifs de l’ATP 99/60

Approche suivie

Collaborations

Quelques résultats

Perspectives

Plan de l’exposé

(4)

systèmes

d’élevage

aliments

systèmes de

cultures

fertilisants

agriculteur

d

em

a

_n

d

e

o

ff

re

effluents

pollution

pertes de fertilité des sols

lessivage

érosion

TRA

NSF

ERT

S

(5)

Transferts de biomasse à la Réunion

3069 m

réglementation

beaucoup

d’intrants :

aliments,

engrais

Plaine

des

Grègues

2632 m

Problématique

N

C

Grand-Ilet

(6)

Problématique

Effluents d’élevage : 3/4 N des déchets organiques produits à la Réunion

Production excédentaire dans certaines zones :

intensification de l’élevage

SAU épandable limitée

Forte demande en MO adaptées dans d’autres zones :

maintien de la fertilité des sols tropicaux

besoins spécifiques (maraîchage)

Nécessité d’organisation de transferts de MO

Niveau individuel :

au sein de l’exploitation agricole

Niveau collectif :

entre exploitations distinctes

approvisionnement d’unités de transformation collective

Pollution dans

les zones

excédentaires

Perte de fertilité

dans les zones

déficitaires

(7)

1. Construction de modèles de gestion des MO & transferts de fertilité :

au niveau individuel

au niveau collectif

2. Evaluation & test de stratégies de gestion des flux de MO à ces 2 niveaux :

pris séparément

couplés (interaction individuel/collectif)

3. Evaluation des impacts agronomiques & environnementaux

synthèse et acquisition de données

couplage modèles de gestion/modèles biophysiques

Objectifs de l’ATP 99/60

Problème complexe : contraintes contradictoires

nombreux acteurs

multiplicité des niveaux d’organisation

(8)

Systèmes sol-plante-environnement

Procédés de transformation

Acteurs

agricoles

Modèles

de simulation

Expérimentations

agronomiques

Analyse des pratiques

Alternatives

de gestion

Aide à la gestion

(9)

Thème 1 : Niveau individuel

Thème 2 : Niveau collectif

Thème 3 : Valorisation agronomique et évaluation du risque

environnemental

C. Aubry (Inra-Sad, Tananarive)

R. Martin-Clouaire, J.P. Rellier (Inra-BIA, Toulouse)

F. Guerrin, J.M. Médoc, J.M. Paillat (Gdor)

R. Courdier (Univ. Run-Iremia), S. Ferrari (Univ. Run-Ceresur)

C. Le Page, S. Farolfi, P. Bommel (Cirad-Tera, Montpellier)

M. Tidball (Inra-ESR, Montpellier)

J.P. Steyer (Inra-EA, Narbonne), P. Lopez (CNRS-Laas, Toulouse)

F. Guerrin, A. Hélias, J.M. Paillat (Gdor)

P. Leterme, T. Morvan, L. Ruiz (Ensar / Inra-EA, Rennes)

D. Flura, S. Génermont (Inra-EA, Grignon)

J.L. Farinet (Cirad-CA, Montpellier), Y. Hurvois (Agence de l ’Eau LB)

P.F. Chabalier, F. Guerrin, J.M. Médoc, J.M. Paillat, H. Saint Macary (Gdor)

(10)

Résultats

Magma Biomas Mobe5 Cartographie Macsizut Echos Exploitations agricoles Parcelles Milieu / climat Systèmes techniques Territoire

Echelles

Organisation des données

Modèles

Évaluation agronomique Évaluation économique Gestion individuelle Gestion collective Évaluation environnementale

« Sorties »

MagmaS Mens Approzut Transferts de MO Référentiel coûts

Typologie des modes de gestion des effluents

BDEx Modèle d’action Typologie des systèmes de cultures Procédés de traitement Volatilisation Biotransformations Lessivage

(11)

Résultats

Typologie des modes de gestion des effluents

Type IIa’ UGB > 5 UGB < 5 Type IIIbc Canne/SAU ≈≈≈≈0,5 M/SAU ≈≈≈≈0,5

Type IIIa Type IIIb SAU < 2,5 SAU > 2,5

M/SAU > 0,7 Canne + pérennes /SAU > 0,7 Type IIIc UGB < 25 UGB > 25 Type Ia Type Ib UGB > 25 UGB < 25

Type IIa Type IIb

2,5<UGB/SAU < 15

UGB/SAU > 15 UGB/SAU < 2,5

(12)

Résultats

Typologie des modes de gestion des effluents

2,5<UGB/SAU < 15

UGB > 25 UGB < 25

Type IIa Type IIb

Type IIa’ UGB/SAU < 2,5 UGB > 5 Bovins lait altitude

ET9

(15)

piémont Bovins lait

ET10

(7)

Hors sol Effluent liquide Effluents Liquide + solide (volailles) Bovins lait altitude piémont

ET15

(4)

ET16

(5)

Hors sol Effluent liquide Effluents Liquide + solide (volailles)

altitude canne altitude canne

ET11

(17)

ET12

(1)

ET13

(5)

ET14

(2)

ET17

(3)

ET18

(1)

ET19

(7)

ET20

(1)

(13)

Résultats

Modèle d’action

Elevage

Epandage

_Friches…Cultures

Export

Import

Autres exploitations, Unités de Traitement

Transformation

Débordement de stock

Evacuation

Stockage

Vidange

Variables structurelles Variables de gestion Modalités

Règles de décisions (si, alors …)

Production

Logistique

Distribution

Exploitation agricole

représentée par un

système modulaire

(14)

Résultats

Typologie des

systèmes de cultures

Critère de détermination Zone Type dominant

Pluvio. (mm)

Altitude Irrigué A Canne pluviale et ananas

majoritaire

1500 – 3000

< 400m Non B Canne pluviale, letchi et banane

majoritaire

3000 – 5000

< 400m Non C Canne pluviale d’altitude, maraîchage

humide

2000 – 3000

> 400m Non D Canne pluviale d’altitude, fruitiers

humides

3000 – 4000

> 400m Non E Maraîchage et ananas 1500 < 400m Non F Maraîchage et fruits tempérés 3500 Non G Maraîchage et cucurbitacées 2000 Non H Canne pluviale d’altitude, pâturages et

maraîchage

1500 – 2000

> 400m Non I Pâturages et maraîchage d’altitude 2000 –

4000

Non J Canne pluviale, fruitiers et maraîchage 1500 –

3000

< 400m Non K Canne pluviale d’altitude, fruitiers et

maraîchage

1500 – 2000

Non L Canne pluviale ou irriguée, fruitiers et

maraîchage secs

< 1000 < 400m Oui M Canne pluviale d’altitude, fruitiers secs

et élevage

1000 – 1500

(15)

Résultats

Magma (système dynamique hybride - Vensim)

Stocks

Transport

et épandage

de MO

Cultures

Compost

Débordement

Flux consommation

Flux production

Surfertilisation

Epandage sur friche

Friche

Temps et organisation

du travail

(16)

Résultats

Magma

Evénements

déclenchant l’action (EDA)

Perturbations

Contraintes

logistiques

Règles de

gestion

Production

Stock de

ressource

Action de

consommation

Transformation

ARCHITECTURE

(17)

Résultats

Magma

VISUALISATION DES RESULTATS DE SIMULATION

240 200 160 120 80 40 0 0 193 386 579 772 965 1158 1351 1544 1737 1930 Temps (jour) ET20_05 ET20_03c ET20_02b 1930

Evolution des stocks

3 2 1 0 _CANNE CANNE_REPLANT_AV CANNE_REPLANT_AP TOMATE PASTEQUE MAIS ET20_02b ET20_03c ET20_05 Indice de fertilisation

(18)

Résultats

Biomas (système multi-agents - GEAMAS / Java)

Moyen de Transport Exploitant Élevage Culture Groupement Exploitant UT Système Biomas Macro Agent Medium Agents Micro Agents UT Unité de Stockage * 1,1 1,1 1,1 * 1,1 1,1 0,1 1,1 * * * 1,1 1,1 1,1

Contraintes possibles sur tous les agents du système Accointance sur tous les agents du Système

Relation de contrainte de groupe

Relation d'accointance entre agents avec contraintes de cardinalité _Agent

x,y z,t * Moyen de Transport Exploitant Élevage Culture Groupement Exploitant UT Système Biomas Macro Agent Medium Agents Micro Agents UT Unité de Stockage * 1,1 1,1 1,1 * 1,1 1,1 0,1 1,1 * * * 1,1 1,1 1,1

Contraintes possibles sur tous les agents du système Accointance sur tous les agents du Système

Relation de contrainte de groupe

Relation d'accointance entre agents avec contraintes de cardinalité _Agent

x,y z,t

(19)

Résultats

Biomas

Moyen de Transport Élevage UT Véhicule Bâtiment

d'élevage Station UT Parcelle

Plate-forme

Micro

Agents

Objets

Situés

Culture Unité de Stockage

Relation de ressource dans l'espace géographique Agent

Objet Situé Tronçon

Relation spécialisée de l'environnement pour l'application Biomas

Zile Moyen de Transport Élevage UT Véhicule Bâtiment

d'élevage Station UT Parcelle

Plate-forme

Micro

Agents

Objets

Situés

Culture Unité de Stockage

Relation de ressource dans l'espace géographique Agent

Objet Situé Tronçon

Relation spécialisée de l'environnement pour l'application Biomas

Zile Zile

(20)

Résultats

Biomas

Agent Lien d'accointance Indicateur d'état Grapheur Indicateur de volume d'échanges Inspecteur d'agent Objet situé Contrôleur de silulation Agent Lien d'accointance Indicateur d'état Grapheur Indicateur de volume d'échanges Inspecteur d'agent Objet situé Contrôleur de silulation