Combinaison de produits de télédétection à haute résolution avec un modèle de culture pour estimer les composantes du budget carbone et eau : Application au tournesol.

Résumé L'augmentation mondiale de la demande alimentaire dans le contexte du changement climatique nécessite une compréhension claire de la fonction des terres cultivées et de leur impact sur les cycles biogéochimiques. Cependant, bien que les échanges gazeux entre les terres cultivées et l'atmosphère soient mesurables sur le terrain, ils sont difficiles à quantifier à l'échelle de la parcelle sur des zones relativement vastes en raison du caractère hétérogène des paysages et des différences dans la gestion des cultures. Pourtant, l'évaluation précise des bilans de carbone et d'eau sur les terres cultivées est essentielle pour promouvoir des pratiques agronomiques durables et réduire la demande en eau et les impacts climatiques des terres cultivées tout en maintenant des rendements suffisants. Dans cette optique, nous avons développé un modèle de culture, SAFYE-CO2, qui assimile des produits de télédétection à haute résolution spatiale et temporelle (HSTR) pour estimer la biomasse, les flux d'eau et de CO2 quotidiens des cultures, les rendements annuels et les bilans de carbone au niveau de la parcelle sur de vastes zones. Cette approche de modélisation a été évaluée pour le tournesol par rapport à deux ensembles de données in situ. Tout d'abord, les résultats du modèle ont été comparés aux données acquises pendant deux saisons de culture sur le site instrumenté du système intégré d'observation du carbone (ICOS) d'Aurade, dans le sud-ouest de la France. Le modèle a simulé avec précision le flux net quotidien de CO2 (erreur quadratique moyenne (RMSE) = 0,97 gC point central m(-2)point central d(-1) et coefficient de détermination (R-2) = 0,83) et le flux d'eau (RMSE = 0,68 mm point central d(-1) et R-2 = 0,79). Les performances du modèle ont ensuite été évaluées par rapport à des données de biomasse et de rendement collectées sur 80 parcelles situées dans le sud-ouest de la France. Le modèle a permis d'estimer de manière satisfaisante la dynamique de la biomasse et le rendement (RMSE = 66 et 54 g point central m(-2), respectivement). Pour étudier l'application potentielle de l'approche proposée à grande échelle, étant donné que les propriétés du sol sont des facteurs importants affectant le modèle, une analyse de sensibilité de deux produits pédologiques existants (GlobalSoilMap et SoilGrids) a été réalisée. Nos résultats montrent que ces produits ne sont pas suffisamment précis pour être inclus comme intrants dans le modèle, qui nécessite des informations plus précises sur la capacité de rétention d'eau du sol pour évaluer les flux d'eau. De plus, nous soutenons qu'aucun stress hydrique ne devrait être pris en compte dans le calcul de la croissance des cultures puisque ce stress est déjà présent grâce aux informations de télédétection dans l'approche proposée. Cette étude doit être considérée comme une première étape pour combler les lacunes existantes dans la quantification des bilans de carbone à l'échelle de la parcelle sur de grandes surfaces et pour estimer avec précision les effets des pratiques de gestion, telles que l'utilisation de cultures de couverture ou de rotations de cultures spécifiques sur les bilans de carbone et d'eau des terres cultivées.