Thèse CIFRE INSERER-LES

Date : 30 mai 2024

Lieu : UMR AGIR INRAE à Auzeville-Tolosane (31) et Terres Inovia à Baziège (31)

Date limite de dépôt de candidature : 12 juil. 2024

CDD : 3 ans

Potentiel de production actuel et futur des légumineuses à graines en France pour améliorer la souveraineté protéique : analyse et hiérarchie des facteurs limitants du rendement et spatialisation des aires de production.


Contexte de la thèse


Les légumineuses à graines (LAG) sont un levier incontournable pour le développement de l’agroécologie (e.g.. diversification, fixation symbiotique) et contribuent à une meilleure autonomie protéique. Grâce à leur capacité à fixer l'azote atmosphérique, elles offrent des solutions durables en réduisant l'utilisation d'engrais de synthèse et fournissent des protéines essentielles pour des régimes alimentaires plus sains (Willet et al., 2019). Pourtant, elles ne représentent que 2 % de la surface cultivée en terres arables en France, contre environ 15 % dans le monde (Roman et al., 2016). Cette situation résulte de plusieurs phénomènes qui ont limité leur intégration en France et en Europe, accentuant ainsi les défis liés à leur adoption, notamment des rendements variables et un manque d'investissement dans la recherche et l'amélioration génétique. Les rendements des LAG n'ont pas progressé au même rythme que ceux des autres cultures (Foyer et al., 2016) et leur instabilité (Cernay et al., 2015 ; Reckling et al., 2018) est souvent citée par les agriculteurs comme un frein à leur développment (Zander et al., 2016).  Des connaissances sur la hiérarchie et l'évolution des facteurs limitant potentiellement le rendement (Gouache et al., 2012) et sur les possibilités d'expansion de certaines LAG dans de nouvelles zones, notamment dans un cadre de changement climatique (Nendel et al., 2022), doivent être fournies pour orienter la recherche et le développement vers l’identification de stratégie d’obtention de LAG robustes et ainsi lever les verrous techniques à leur déploiement.
Dans ce contexte, le projet INSERER LES (INSERtion Réussie des LEgumineuses à graines dans les Systèmes alimentaires et de culture) débuté en 2024 vise à développer les LAG en France grâce à une meilleure connaissance de ces cultures (pois, féverole, lupin, soja, pois chiche, lentille) et à lever les freins sociaux-techniques à leur adoption par les agriculteurs. Le projet prévoit notamment une étude comparative de la faisabilité, du rendement potentiel et des facteurs limitants et pour ces espèces en climat actuel et futur. Une combinaison d’approches sera mobilisée, alliant diagnostics agronomiques dans des observatoires de parcelles agricoles, expérimentations factorielles et modélisation des cultures. Pour créer une valeur ajoutée supplémentaire pour les LAG, INSÉRER-LES étudie aussi la transformation pour des débouchés à plus forte valeur ajoutée et les schémas de paiement pour services environnementaux. Par la suite, les résultats seront intégrés dans des outils facilitant l’insertion des LAG dans les systèmes de culture, l'un sera axé sur la décision centrée sur l'agriculteur d'intégrer et de choisir les LAG (outil Atout Leg), et l’autre facilitant la conception pas à pas de solutions adaptées localement pour réussir la culture des LAG par des approches de type ‘tableau de bord’ (Prost et al. 2018 et Cadoux et al. 2024). Le travail de thèse proposé s’inscrit dans le premier axe qui vise à produire des connaissances sur la faisabilité et les facteurs limitant le rendement des LAG en France, dans le climat actuel et futur, pour plusieurs espèces à destination de l’alimentation humaine et animale.


Les objectifs de la thèse :


Afin d’améliorer la production des légumineuses à graines (LAG) et l’autonomie protéique en France, les principaux objectifs de la thèse sont :    

  1. Identifier, quantifier et hiérarchiser les principaux facteurs limitant le rendement des principales LAG et identifier les états-clés des LAG pouvant conférer de la robustesse et les leviers d’amélioration (e.g date de semis, variété, irrigation, travail du sol).
  2. Simuler et analyser l’effet du climat futur sur l’évolution des facteurs limitants.
  3. Déterminer les aires de production potentielles actuelles et futures de ces LAG en prenant en compte les principaux facteurs limitants identifiés (e.g. climatiques, pédologiques, biotiques).
  4. Quantifier, par simulation, le rendement des LAG insérées dans les systèmes de grandes cultures français dans les aires de production actuelles et futures précédemment déterminées, en mobilisant les leviers améliorant le rendement.

Les LAG ciblées dans le travail de thèse sont : soja, pois d’hiver/printemps, féverole d’hiver/printemps, pois chiche, lentille et lupin d’hiver/printemps. Une priorisation des espèces à étudier pourra être établie en fonction du niveau de connaissances et de ressources disponibles pour les différentes LAG et des volumes de production.

 

Démarche générale et méthodologie


La démarche générale consistera à associer des expérimentations au champ (en parcelles agriculteurs et en stations expérimentales) et de la modélisation dynamique afin de répondre aux objectifs identifiés.  

La première étape de la thèse consistera en une analyse bibliographique approfondie et ciblée, visant à explorer les principaux facteurs (biotiques et abiotiques dont les facteurs climatiques) limitant le rendement des différentes LAG du projet.

La seconde partie de la thèse vise à identifier et hiérarchiser les facteurs limitants, en complétant et/ou confirmant ceux identifiés dans l'étape précédente. Deux types d’expérimentations seront mobilisées avec des suivis de parcelles conduites par les agriculteurs (observatoires) dans différentes régions (ou territoires), et des expérimentations factorielles en station pour préciser les besoins en eau des LAG et l’impact des maladies notamment. Un diagnostic agronomique multisite et multi-années sera réalisée pour chacune des LAG étudiées, en intégrant une évaluation de l’effet des pratiques et des pédoclimats. Ce travail s'appuiera sur des données déjà acquises dans des projets antérieurs ou en cours (e.g. Ecodiv, Soystainable) et celles à acquérir dans INSERER-LES. Les essais variétés conduits sur ces cultures dans les réseaux de post-inscription pourront également être mobilisés. Enfin, en complément, la modélisation sera utilisée pour simuler des variables non mesurées, notamment les intensités et dynamiques des stress abiotiques, et estimer le rendement potentiel (quantification du yield-gap) après la calibration et/ou évaluation du modèle de culture (i.e. STICS) pour chaque LAG. L'identification des indicateurs agro-pédoclimatiques, incluant des critères, des seuils et périodes critiques, sera un aspect central issu du travail d’analyse. Afin de synthétiser l’information, il conviendra d’élaborer un modèle conceptuel des facteurs limitants pour chaque culture, incluant des liens de causalité avec les états du peuplement cultivé et les pratiques culturales et des indicateurs associés. Ce travail sera effectué en contexte de climat actuel puis de climat futur via la simulation. En effet, des simulations seront réalisées avec les projections de climat futur et une analyse de l’évolution de certains facteurs limitants (stress eau et azote) sera réalisée.
 
Dans un troisième temps, l’objectif sera de déterminer l’aire potentielle de développement de ces LAG en France dans un contexte actuel et futur, grâce au modèle SPA (Schoving et al., 2020) et les indicateurs précédemment identifiés. Il s'agira de développer un approche multi-couche permettant de prendre en compte différentes dimensions (e.g. indicateurs agro-climatiques, risques de maladies, possibilité de récolte, type de sols) pour cartographier à l’échelle France entière ces aires et leur évolution temporelle. Une évaluation, voire recalibration, du modèle SPA sur les données issues des différentes expérimentations du projet sera réalisée au préalable pour s’assurer de la robustesse et de la fiabilité des prédictions du modèle.

En quatrième et dernière étape, le modèle STICS sera mobilisé pour estimer à large échelle et haute résolution le rendement actuel et futur de LAG insérées dans les systèmes de culture français. Ces scénarios utiliseront les résultats de l’étape précédente, ainsi que la connaissance experte des ingénieurs régionaux de Terres Inovia pour insérer les LAG dans les systèmes de culture selon leur localisation (détermination des systèmes de cultures types en fonction des régions). Ils mettront également en œuvre les leviers identifiés (e.g. date de semis, variété, irrigation) afin de sécuriser l’atteinte du rendement potentiel. Cette dernière étape devrait notamment permettre une estimation du potentiel d’autonomie protéique française en contexte actuel et futur.

 

Profil du candidat :


●    Master ou ingénieur en agronomie avec de solides compétences en diagnostic agronomique, écophysiologie végétale, analyse de données et statistiques.
●    Intérêt marqué pour la modélisation.
●    Capacité démontrée à travailler de manière autonome et en équipe.
●    Bonne capacité d’organisation et de rigueur (protocoles expérimentaux, gestion de bases de données…) et de synthèse.
●    Maitrise du logiciel R.
●    Bonnes compétences en communication écrite et orale, notamment en anglais.

 

Modalités :


Durée : 3 ans ; Financement : thèse CIFRE;  Lieu : UMR AGIR INRAE à Auzeville-Tolosane (31) et Terres Inovia à Baziège (31); Date de début : novembre 2024.

Les candidats intéressés sont invités à soumettre leur candidature comprenant une lettre de motivation et un curriculum vitae, à Julie Constantin ( julie.contantin@inrae.fr) et Hélène Tribouillois (h.tribouillois@terresinovia.fr). La date limite de candidature est le 15 juin 2024.

Candidature spontanée

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