Ex ante assement of varietal innovations in winter pea (Pisum sativum L.): Modelling approach at the plot and farm scales - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Ex ante assement of varietal innovations in winter pea (Pisum sativum L.): Modelling approach at the plot and farm scales

Evaluation ex ante d'innovations variétales en pois d'hiver (Pisum sativum L.) : approche par modélisation au niveau de la parcelle et de l'exploitation agricole

Aurélie Vocanson
  • Function : Author

Abstract

In France, areas sown in pea have been significantly decreasing since 1993. This phenomenon is mainly due to the greatly yield variability of spring pea varieties (90% of pea areas), consequences of numerous limiting factors such as compacted soil structure because of high soil water content at sowing and hydric and thermic stress during yield elaboration. New winter pea cultivars - more reactive to photoperiod and with a longer duration of frost resistant - are nowadays under selection to revive the interest of this crop. These new cultivars can be sown since the beginning of October, which should contribute to decrease both the risk of both soil compaction at sowing and, hydric and thermic stress at the end of the growth cycle. A priori, these two characteristics are should favour yield stability. However, the beginning of autumn is a busy period in farms: these new cultivars should thus not be sown in optimal conditions, without expression of the two previous advantages. Moreover, the modification of sowing period, due to the use of these new winter pea cultivars, should have consequences on nitrogen balance and water consumption of the crop. The global aim of this work was to develop a methodology to assess the agronomic and environmental interests of these new winter pea cultivars before marketing, and to determine the characteristic it should combine to guarantee these advantages. Three stages were conducted. Firstly, four experiments (2 years and 2 sites) were carried out to determine the effects of soil structure, sowing period and cultivar on growth (aerial and root) of a pea crop. Secondly, the results obtained - completed with other data bases - were used to complete and assess a dynamic pea crop model, which predicts yield, grain protein content, part of nitrogen derived from fixation, nitrogen balance and water consumption at the plot scale. Thirdly, this model was used to assess different potential candidate cultivars. In this last stage, the model was coupled with two main models. The first one was a model of work organisation at farm scale to determine the possible sowing periods for pea cultivars, considering the problems of tasks' competition in autumn. The second one was a model simulating soil structure evolution according to the soil water content to determine the risk of soil compaction under pea and the consequences on the yield. This work increased the knowledge on root system development for different sowing and soil structure conditions. A crop model for spring and winter cultivars and sowing period, which takes into account the variability of nitrogen availability and soil structure, is usable. Finally, the combined used of different models showed that the results of the assessments of potential cultivars were different depending on whether constraints at farm scale were taken into account or not. The whole work proposes to breeders potential cultivars that present agronomic and environmental interests in farm.
En France, depuis plusieurs années, la surface cultivée en pois diminue notablement. Une des causes est la forte instabilité des rendements des variétés de printemps, qui représentent 90% de la sole, liée à de nombreux facteurs limitants: état structural tassé à cause de conditions trop humides au semis et, stress hydriques et thermiques de fin de cycle. Dans l'objectif de relancer cette culture, de nouvelles variétés de pois d'hiver, très réactives à la photopériode et relativement résistantes au gel, sont actuellement en cours de sélection. Ces variétés peuvent être semées dès début octobre, ce qui devrait réduire à la fois les risques de tassement du sol lors du semis et de stress hydriques et thermiques du fait d'un avancement de la période reproductrice au printemps. Ces avancements sont a priori favorables à une meilleure stabilité de la production. Cependant, le début de l'automne est une période de travail chargée dans les exploitations agricoles et il est possible que les semis de ces nouvelles variétés ne soient pas réalisés dans les conditions optimales permettant d'extérioriser leurs avantages. Le changement de dates de semis, induit par l'utilisation de ces variétés, pourrait par ailleurs avoir des répercussions sur le bilan d'azote et la consommation d'eau de la culture. L'objectif général de ce travail a été de mettre au point une méthode afin d'évaluer, avant leur mise sur le marché, les intérêts agronomiques et environnementaux de ces nouvelles variétés et de déterminer les caractéristiques qu'elles devraient réunir pour garantir ces avantages. L'étude a été conduite en trois étapes. Tout d'abord, quatre expérimentations (2 lieux x 2 années) ont été réalisées afin de déterminer les effets de l'état structural, de la période de semis et de la variété sur les fonctionnements aérien et racinaire d'une culture de pois. Dans un second temps, les résultats de ces expérimentations, associés à des jeux de données extérieurs, ont permis de compléter et d'évaluer un modèle dynamique de culture de pois simulant le rendement, la teneur en protéines des graines, la part d'azote issue de la fixation, le bilan d'azote et la consommation d'eau à l'échelle de la culture. Ce modèle a ensuite été utilisé pour évaluer différentes variétés virtuelles candidates. Dans cette dernière étape, le modèle de culture a été couplé à un modèle d'organisation du travail à l'échelle de l'exploitation agricole, afin de déterminer, en tenant compte des contraintes d'organisation du travail des chantiers d'automne, les périodes de semis possibles pour les variétés de pois. En fonction de ces périodes de semis, on a simulé, grâce à un modèle d'évolution de l'état structural du sol, les risques de tassement sous les cultures de pois et les conséquences sur la production. Des connaissances nouvelles ont été produites sur le développement du système racinaire, pour différentes conditions de semis et de structure du sol. Un modèle de culture adapté aux variétés et aux semis d'hiver, prenant en compte la variabilité de disponibilité d'azote et de la structure du sol, est maintenant disponible. Enfin, l'utilisation combinée des modèles a permis de montrer que les résultats des évaluations des variétés virtuelles sont différentes selon que l'on prend on non en compte les contraintes existant au niveau du système de culture. L'ensemble de ce travail permet de proposer aux sélectionneurs des idéotypes variétaux présentant un intérêt agronomique et environnemental dans des exploitations agricoles de grande culture
Fichier principal
Vignette du fichier
avocanson-thesepoishiverHr.pdf (3 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00001932 , version 1 (28-09-2006)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00001932 , version 1

Cite

Aurélie Vocanson. Ex ante assement of varietal innovations in winter pea (Pisum sativum L.): Modelling approach at the plot and farm scales. Sciences of the Universe [physics]. INAPG (AgroParisTech), 2006. English. ⟨NNT : 2006INAPP0002⟩. ⟨pastel-00001932⟩

Collections

PASTEL PARISTECH
253 View
977 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More