Estimation de la biomasse de canne par modélisation et télédétection. Application à la Réunion

Dans un contexte de demande mondiale en sucre sans cesse croissante, l'estimation de la biomasse de canne a sucre dans les pays petits producteurs (dont la Reunion est un exemple) est un levier d'optimisation de la production et donc de perennisation de la filiere sucriere face a des geants tels le Bresil, l'Inde ou encore la Chine. L'objectif de cette these est d’'explorer l'apport de la teledetection a l'estimation des rendements a l'echelle de la parcelle de canne a sucre a la Reunion. Nous avons organise notre travail suivant deux grandes approches : d'une part une approche methodologique, ou nous explorons le couplage (reetalonnage et forcage) entre donnees de teledetection et modeles et d'autre part une approche operationnelle ou nous comparons trois methodes d'estimation du rendement basees sur la teledetection : (1) les relations empiriques entre rendement et indices de vegetation calcules a partir de donnees de teledetection, (2) les modeles d'efficience, faiblement parametres et donc aisement adaptables a differentes types de cultures et (3) le forcage d'un modele de croissance de la canne a sucre avec des donnees issues de teledetection. Le modele de croissance utilise est MOSICAS, adapte aux conditions de culture de la canne a sucre a la Reunion. Nos tests ont ete realises sur soixante-trois parcelles situees sur deux exploitations agricoles presentant des conditions de croissance contrastees, ainsi que sur sept placettes experimentales. Notre jeu de donnees etait compose de donnees obtenues par teledetection (images SPOT4 & 5, donnees de capteurs infrarouges thermiques), ainsi que des donnees de rendement, des donnees climatiques, pedologiques et d'itineraire technique (calendriers d'irrigation et dates de coupe). L'approche methodologique a montre que les donnees de teledetection apportaient une amelioration significative de l'estimation des rendements par le modele MOSICAS au travers de la prise en compte de l'etat reel de developpement de la culture ou encore de l'amelioration des valeurs de parametres du modele. Nous avons notamment montre que le forcage apportait un gain de precision de 2.6 t ha-1 aux rendements estimes par le modele. En outre, nous avons reetalonne le parametre d'efficience de conversion du rayonnement en biomasse pour chaque variete etudiee. Enfin, nous avons determine une valeur optimisee de la reserve utile via la profondeur d'enracinement par reetalonnage en utilisant l'indice de stress hydrique CWSI comme variable d'ajustement. Concernant l'approche applicative, nos resultats ont montre que les methodes les plus complexes d'estimation du rendement n'offraient pas les meilleurs resultats en termes de precision. Nous recommandons l'utilisation de la methode reposant sur une simple relation empirique entre le NDVI et le rendement pour l'elaboration d'un systeme operationnel d'estimation de la production de la biomasse de canne a la Reunion. Ces resultats offrent plusieurs perspectives : d'une part, une meilleure prise en compte de l'heterogeneite des varietes cultivees a la Reunion en reetalonnant les parametres cles du calcul de rendement pour chacune de ces varietes et tester differents scenarios d'implantation varietale selon les zones climatiques de l'ile. De plus, la methode d'estimation de la biomasse proposee ici peut etre exportee a d'autres pays petits producteurs de canne a sucre, notamment avec la mise en place du systeme Sentinel-2 devant apporter, a terme, des images en acces libre a haute resolution spatiale. 5