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Projets financés

PROSTOCK

Effets de l’apport de produits résiduaires organiques sur le stockage de carbone, les émissions de gaz à effet de serre et la lixiviation du nitrate dans les sols agricoles périurbains
Responsable Scientifique: 

Emmanuelle Vaudour

Organisme: 
UMR EGC - AgroParisTech/INRA
Partenaires: 

UMR 518 MIA - INRA/AgroParisTech ; UMR 1048 SADAPT - AgroParisTech/INRA ; Centre de recherche sur la propreté - VEOLIA Environnement ; Association Patrimoniale de la Plaine de Versailles et du Plateua des Alluets ; Chambre Régionale d'Agriculture d'ïle de France

Résumé: 

Summary

 

Objectifs généraux du projet

Le projet PROSTOCK s’inscrit dans le contexte d’une agriculture péri-urbaine visant le recyclage des matières organiques résiduaires d’origines agricole, urbaine et de loisirs (ou produits résiduaires organiques, PRO) dans une perspective vertueuse de restauration des stocks de carbone organique (CO) de ses sols agricoles. Son objectif principal était d’évaluer spatialement la possibilité d’accroître le stock de CO des sols agricoles par le recyclage des PRO. L’objectif secondaire visait à en évaluer les impacts potentiels, au même niveau d’organisation spatiale, sur les risques d’émission de N2O et de lixiviation du nitrate. En outre, PROSTOCK comportait un objectif méthodologique visant à évaluer la faisabilité du suivi des variations de stocks de carbone organique des sols agricoles par imagerie de télédétection et/ou spectroradiométrie visible proche infrarouge.

 

Le niveau d’organisation spatiale retenu est celui de petites régions agricoles périurbaines, où se jouent la gestion des déchets et ses effets sur la qualité de l’eau et des sols. La Plaine de Versailles et du Plateau des Alluets, région périurbaine vaste de 221 km² (dont environ 100 km² de surface agricole utile), unique en termes de données disponibles, de représentativité spatiale et thématique et de références sur les PRO, a ainsi été choisie comme territoire de l’étude. Une base de données de mesures (réflectance, rugosité, masse volumique apparente, humidité, déterminations analytiques) et d’observations (états de surface du sol, pratiques d’amendement et opérations culturales) d’ampleur inédite a été recueillie et structurée et concerne plus de 250 localisations ponctuelles réparties sur la zone agricole. Une quinzaine d’images de divers capteurs satellitaires et aéroportés ont été acquises lors de 3 campagnes printanières de mesures de terrain synchrones des prises de vue de télédétection, en 2011, 2012 et 2013.

 

Principaux résultats

Le projet a permis des avancées significatives sur l’utilisation de données imagées en lien avec les mesures spectrales au sol, pour l’estimation des teneurs en carbone organique (CO) du sol à partir de la réflectance du sol. La précision que l’on peut en espérer dépend non seulement du type de capteur, mais aussi des conditions atmosphériques et angulaires de la prise de vue, et des opérations culturales, qui affectent la performance de la correction atmosphérique des images en réflectance. Contrairement aux prédictions issues de spectres de réflectance de laboratoire ou même de terrain, les données multispectrales satellitaires de résolution moyenne haute ne permettent pas de distinguer des changements liés à des apports de PRO sur une durée de 15 ans, mais contribuent à une cartographie sommaire des teneurs en CO sur de vastes superficies. Le projet a par ailleurs permis de mettre en évidence l’intérêt de la synergie optique/radar pour la détection des opérations culturales, qui sont difficiles à répertorier spatialement par le biais d’enquêtes. Dans la même perspective d’alléger les enquêtes sur les pratiques agricoles, les travaux en cours sur les images de très haute résolution spatiale Pléiades montrent l’apport de ces images à la cartographie des types de cultures et de leurs stades phénologiques ainsi qu’au repérage des parcelles ayant récemment fait l’objet d’un épandage de PRO.

 

Par ailleurs, le projet a permis de paramétrer le modèle agro-environnemental retenu pour simuler les stocks de C sous l’effet des apports de PRO (CERES-EGC), qui restitue fidèlement et rétrospectivement les évolutions temporelles des stocks de CO observées sur 10 ans du dispositif expérimental QualiAgro. L’inventaire des PRO actuellement ou potentiellement disponibles réalisé sur le territoire fait ressortir une multiplicité de scenarii agronomiques d’utilisation des PRO selon leurs propriétés stockantes ou bien fertilisantes, via leur disponibilité en azote : les dynamiques de minéralisation de l’azote, d’émission de CO2 et de N2O ont été caractérisées pour les principaux PRO répertoriés dans le cadre de ce projet. On connaît désormais quels sont les sols principaux émetteurs de N2O selon les PRO qu’on leur apporte. Tous les éléments sont donc en place pour mettre en œuvre ces simulations au niveau spatial, afin d’anticiper des évolutions futures.

 

Le projet PROSTOCK ouvre la voie à de nombreuses questions connexes qui portent notamment sur le domaine de validité des modèles agri-environnementaux lorsque les types de sols et les opérations culturales varient à l’échelon d’une petite région agricole. Il s’est fait en lien et avec l’engagement des agriculteurs du territoire et s’avère fécond en possibles approfondissements au service de ces derniers, que permet d’envisager l’ampleur inédite des données recueillies. Il pourrait donner lieu à une suite qui valoriserait les résultats en cours dans la perspective de l’évaluation spatialisée des services écosystémiques des sols sous l’effet de l’apport des PRO.

Durée du projet: 
3 ans
Etat d'avancement: 
Terminé
Subvention: 
121 000 €
Les articles scientifiques et thèses :
 
  • Vaudour E., Baghdadi N., Gilliot J.M. 2014. Mapping tillage operations over a peri-urban region using combined SPOT4 and ASAR/ENVISAT images.. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 28, 43-59.
  • Vaudour E., Bel L., Gilliot J.M., Coquet Y., Hadjar D., Cambier P., Michelin J., Houot S. 2013. Potential of SPOT multispectral satellite images for mapping topsoil organic carbon content over peri-urban croplands. . Soil Science Society of America Journal, 77, 2122-2139.
  • Laville P., Michelin J., Houot S., Gueudet JC., Rampon JN., Labat C., Vaudour E. 2013. Soil N2O Emissions from Recovered Organic Waste Application in Versailles Plain (France): A Laboratory Approach. Waste Biomass Valor.
  • Hamiache J., Bel L., Vaudour E., Gilliot J.M. 2012. Spatial stochastic modeling of topsoil organic carbon content over a cultivated peri-urban region, using soil properties, soil types and a digital elevation model.. In: Digital Soil Assessments and Beyond, Minasny, Malone & McBratney (eds), CRC press, Balkema, pp. 161-166.
  • Vaudour E., Gilliot J.M., Bel L., Bréchet L., Hadjar D., Hamiache J., Lemonnier Y. 2014. Uncertainty of soil reflectance retrieval from SPOT and RapidEye multispectral satellite images using a per-pixel bootstrapped empirical line atmospheric correction over an agricultural region.. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 26, 217-234.
Communiquer et enseigner :
 
  • Gilliot J.M. 2014. Animation autour du thème "Utilisation des drones et de la télédétection pour suivre les stocks de C dans les sols". Salon International de l’Agriculture.
  • De Naurois M. 2013. L'APPVPA sur France Inter dans Carnets de campagne. Emission "Carnets de campagne" du lundi 12 mars sur France Inter, Lien vers le site APPVPA.
  • Bel L., Vaudour E., Hamiache J. 2013. L'engrais des villes. Mathématiques de la Planète Terre. Un jour, une brève. , Lien vers l'article.
Fichier(s) attaché(s)Mise à jourTaille
Synthese_Rapport_Final_PROSTOCK_fev_14.pdf27/02/2014313.32 Ko
Rapport_Final_PROSTOCK_fev_14.pdf27/02/20143.44 Mo
PROSTOCK-VAUDOUR-Fiche Projet.pdf28/01/2016132.85 Ko