Height of flag leaf collar (cm)

Projet ECHAP « L’architecture des couverts végétaux :

un levier pour réduire l’utilisation des fongicides ?

Corinne Robert

INRA ECOSYS

ième

Enjeux du projet ECHAP

Enjeux : Plan ecophyto 2018 

• 50% diminution d’utilisation pesticide en 2018

• Axe 3 : développer pratiques innovantes nécessitant moins de pesticides

‐> Utiliser les caractéristiques des couverts pour réguler les populations d’agents 

pathogènes

‐> Optimiser les techniques et les stratégies de traitements pesticides

Projet ECHAP : L’architecture des couverts végétaux : un levier pour réduire 

l’utilisation des fongicides ? 

• Programme pesticide du MEDDE

• 2010 ‐ 2014

Pathosystème :  Blé ‐septoriose

Inoculum initial Dépôt feuilles Dispersion Cycle infectieux automne printemps Cycle infectieux

Des effets multiples de l’architecture = support de l’épidémie

-> Course entre la plante et le pathogène

-> Quantité de substrat

-> Distances à parcourir pour les spores

-> Effet « parapluie »

Dispersion

From Robert et al. (2008)

Architecture du couvert : effets multiples sur les 

pathogènes et le devenir du fongicide

ième

Avalon Cadenza

Neil Paveley

(ADAS UK)

Etat de l’art et Objectifs

Etat de l’art: • Architecture influence les épidémies • Architecture influence interception des fongicides  Hypothèse : utiliser l’architecture des couverts pour diminuer les traitements fongicides sur blé via deux  mécanismes : échappement et optimisation de l’interception des fongicides Objectifs ECHAP: 

• Lever les verrous de connaissance sur les interactions « architecture –pathogènes – fongicides » • Tester l’opérationnalité des idées du projet par des expérimentation de terrain

• Développer un modèle intégrant les interactions et simulant des stratégies de traitement pour  des architectures variées 

• Identifier par simulation des traits d’architecture clé dans le système

Pathosystème modèle : « blé‐septoriose »

pas d’étude sur interactions

ième

Schéma conceptuel du système et 

organisation du projet

Méthodologie

Expérimentations en conditions  contrôlées  : étudier les interactions   ‐Architecture des variétés ‐ Architecture x dispersion des spores  ‐ Devenir du fongicide sur la feuille ‐ Partenaires : INRA, CNRS ‐ Années 1 et 2 Expérimentations au champ : test de  stratégies de traitements avec des  architectures variées ‐ 3 variétés de blé ‐ Mesures : architecture, climat, septoriose,  interception de colorant  ‐ Boignevilles (ARVALIS) ‐ Partenaires : ARVALIS, INRA, IRSTEA ‐ Années 1, 2 et 3 Développement outils de modélisation : ‐ Modèle Septo3DFongi : « développement  couverts, épidémies associées, interception des  fongicides et effet sur les épidémies »  ‐ Outils évaluation environnementale  ‐Sur plateforme OpenAlea (INRIA Montpellier) ‐ Partenaires : INRIA, INRA, ADAS, ALTERRA ‐ Années 1, 2 et 3

Expérimentations

Modélisation

Fonctions Paramétrisation Jeu de données Compréhension Utilisation des modèles développés ‐ Evaluer l’effet d’architectures variées ‐ Identification de traits architecture ‐ Simulations bilan environnemental ‐ Partenaires : INRA, INRIA ‐ Année 4 Test du modèle avec les données champs ‐ Données architecture, épidémie, interception Partenaires : INRA, INRIA ‐ Année 4

ième

Courbure des feuilles dépend :

‐ Age des feuilles

‐ Rang foliaire

Dornbusch T, Robert C, Fournier et al. INRA 

Expérimentations en conditions contrôlées pour lever les verrous de 

connaissance sur le système

Architecture des blés

Architecture et dispersion 

de spores

Devenir des fongicides sur 

la feuille

‐ Dispersion + efficace sur  blés nains  ‐ Interaction effets  architecture et type de pluie Stage M2, G. Girardin, INRA, 2011 1 2 3 4 0 Epoxiconazole, Fongicide systémique ‐ Effet temporel marqué ‐ Pénétration >50% ‐ Fraction volatilisée <4% Chlorotalonil, fongicide de contact ‐ Volatilisation plus forte 15% ‐ Pénétration plus faible 25% Thèse N. Lichiheb , INRA

3 années d’expérimentation à Boignevilles:

‐ 3 cultivars (Mercia et naine Rht3 en année 1, Tremie en années 2 et 3)

‐ Stratégies traitements : dose (1, ½, ¼, 0), volume d’application (40, 80, 150, 200L/ha) et nombre  d’applications (T1 ou/et T2) ‐ Mesures : climat, architecture, épidémie, interception de colorant, rendement

Expérimentations au champ : test de stratégies de traitement avec des 

architectures variées

EGC INRA : Abichou M., Jean Jacques J., Bidon M., Durand B., Saint  Jean S., Bedos C., Andrieu B., Robert C. et al. 

ARVALIS Boignevilles : Perriot B., Gouache D. et al.

3 stages M2 ‐ S. Poidevin (2011) , J. Da Costa (2012), A Danthony (2013)

ième ng par  fe uille  / gha‐1 Date 2  DFE mi‐mai F1F2F3F4  Architecture varie entre lignées et années Lamina Length (cm) 0 10 20 30 0 4 8 12 Phytomer Number Lam ina Lenght (cm ) Mercia_FLN_12 (19plt) Mercia_FLN_11 (11plt) Rht3_FLN_12 (7plt) Rht3_FLN_11 (17plt)

longueur limbe Height of flag leaf collar (cm)

0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 Axis Type H ei ght o f f lag leaf c o lla r ( cm ) Mercia_FLN_12 (19plt) Mercia_FLN_11 (11plt) Rht3_FLN_12 (7plt) Rht3_FLN_11 (17plt) hauteur F1 Longueur : Mercia>Rht3 Largeur : Mercia< Rht3 Hauteur : Mercia>Rht3 Diamètre : Mercia<Rht3  Epidémies varient entre lignées et années Rht3 Mercia %  maladie  sur F1+F2+F3

Expérimentations au champ : test de stratégies de traitement avec des 

architectures variées

Rht3 Mercia • Pas d’effet du volume d’application de bouillie sur l’interception • Interception variable entre les variétés : sur le total des 4 feuilles  et sur le profil des F1 à F4  • Effet significatif : date de traitement,  variété, feuille et  interactions  date x variété, date x  feuille et variété x feuille  Interceptions du colorant sur les  feuilles du haut du couvert (F1 à F4) 10 20 60 50 40 30

(1) Couvert dynamique 3D

ADEL (Fournier and Andrieu, 1997)

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

développement et assemblage des différentes briques

Septo3DFongi Sur plateforme OpenAlea (Montpellier) Sessions de Modelling sprint INRIA CIRAD INRA VP (C. Fournier, C. Pradal) INRA (Abichou M., Andrieu B., Bedos C, Benoit P, Chapuis R.,  Chambon C., Gagnaire N., Pointet S., C. Robert C, Saint Jean S.  et al.)

Alterra (van den Berg E.)  ADAS (Paveley N.)

Evaluation multicritère des stratégies (Bancal M.O., Bedos C.,  Mamy L., Pot V., Walker A.S. et al.)

ième

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle section de feuille

Septo3D (Robert et al. 2008)

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

ième

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle section de feuille

(3) Dispersion  spores

Septo3D (Robert et al. 2008)

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle secteurde feuille

Simulation Epidémie dans un blé 3D

(3) Dispersion  spores

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

ième

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle secteurde feuille(3) Dispersion 

spores

(4) Interception fongicide

Caribu (Chelle and Andrieu, 1997) Pop Drops (Saint Jean, 2013)

Surface impactée  et ruissellement

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle secteurde feuille(3) Dispersion 

spores (4) Interception fongicide Granulométrie, dépôt, splash  et lavage Photo‐transformation Fongicide Feuille Lavage Volatilisation Pénétration (5) Devenir fongicide sur secteur feuille

Pearl leaf (Van den Berg et al. 1999)

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

ième

(1) Couvert dynamique 3D

Initialisation du modèle

(2) Cycle infectieux, échelle secteurde feuille(3) Dispersion 

spores (4) Interception fongicide Granulométrie, dépôt, splash  et lavage Photo‐transformation Fongicide Feuille Lavage Volatilisation Pénétration (5) Devenir fongicide sur secteur feuille (6) Effet fongicide sur cycle infectieux

-

+

Milne A. Paveley et al. (2007)

dose response curve

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

Couvert dynamique 3D

HS=2.97 12/01/2011 HS=6.46 21/03/2011 HS=9.74 19/04/2011 HS=12.8 11/05/2011 HS=16.76 16/06/2011

Pointet S., Abichou M., Andrieu B., Robert C., Fournier C.  et al. 

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

45ième_{Congrès GFP, 27‐29 mai 2015, Versailles} 0 2 4 6 8 1 2 3 4 0 2 4 6 1 2 3 4 0 2 4 6 8 1 2 3 4 0 2 4 6 8 1 2 3 4 Tremie12 Tremie13 Rht3 Mercia

Dépôt

In te rc ep tion  d e c o lor an t  (g  feuille / gha‐1) Simulation Observation Feuille

Gagnaire N., Pointet S., Saint Jean S., Robert C.,  Fournier C. (travail en cours)

Interception par les feuilles 

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

Simulation effet de la date de traitement sur l’interception des feuilles :

Pointet S., Gagnaire N., Robert C., Fournier C. (travail en cours)

F3

F2

F1

F3

F2

F1

Tremie 2012 Tremie 2013 8 jours In te rc eption  foliair e   (g feuille / gha‐1) 8 jours

Modélisation « couvert – épidémie – fongicide » : 

Simulation effet de l’architectures sur l’interception

Date de traitement Date de traitement

ième

Conclusions

Expérimentations en conditions contrôlées : lever des verrous sur les interactions

Expérimentations de terrain : 

• Aucun effet du volume de la bouillie de traitement sur l’interception 

• Effet significatif de l’architecture sur interception des fongicides

• Marge d’amélioration de l’interception 

Modélisation dynamique Septo3DFongi « couvert 3D – épidémie – fongicide »

• Modèle fonctionnel et validé sur un jeu d’essais

• Outils d’évaluation multicritère

• Quantifier l’effet de traits d’architecture sur les épidémies et l’interception des 

fongicides 

Perspective et opérationnalité

Analyse de sensibilité du modèle :

• Identifier les traits d’architecture qui influencent fortement le système • Pour différents climats et différents type de fongicide

Tester des scénarios « architecture – climat ‐ traitement » avec une évaluation multicritère 

des stratégies

Elargir à l’ensemble du pathosystème

Opérationnalité :

•

Valider et simplifier le modèle pour le rendre utilisable par les acteurs pour tester des 

pratiques ou des variétés 

• Tester des idéotypes et des génotypes en cours de sélection

ième

Remerciements

Ce projet a reçu le soutien financier de l’ONEMA dans le cadre de l’appel à projet de recherche 2009 du programme de recherche du MEDDE « Évaluation et réduction des risques liés à l’utilisation des pesticides », en

appui à la mise en œuvre du plan Ecophyto »

Abichou, M., Andrieu, B., Bancal, M.‐O., Barriuso, E., Bedos, C., Benoit, P., 

Bergheaud, V., Bidon, M., Chapuis, R., Chambon, C., Durand, B., Fournier, 

C., Gagnaire, N., Gigot, C., Girardin, G., Jean Jacques, J., Lichiheb N., Mamy, 

L., Ney, B., Poidevin, S., Pot, V., Pointet, S., Robert, C., Saint‐Jean, S. Walker, 

A.‐S. 

Fournier, C., Pradal, C.

Paveley, N., Smith, J. 

Richard, C.

Bonicelli, B., Cotteux, E., Sinfort, C.

da Costa, J., Danthony, A., Gaudillat, N., 

Gouache, D., Periot, B., Poidevin, S.

van den Berg, E.