# Reconstituer des assolements de rotations à l'échelle d'un territoire agricole avec l'outil RPG-Explorer

Philippe Martin, Olivier Scheurer, Florent Levavasseur, Ludivine Mata, Fanny Vandewalle, Christine Rosenfelder

► To cite this version:

Philippe Martin, Olivier Scheurer, Florent Levavasseur, Ludivine Mata, Fanny Vandewalle, et al. Reconstituer des assolements de rotations à l'échelle d'un territoire agricole avec l'outil RPG-Explorer. Colloque de clotûre ABC'Terre, Atténuation du Bilan de gaz à effet de serre et stockage de carbone organique dans les sols à l'échelle d'un territoires, Jun 2016, Beauvais, France. 18 p. hal-01544623

HAL Id: hal-01544623

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# ABC'TerrE

Atténuation du Bilan gaz à effet de serre agricole intégrant le Carbone du sol, sur un TERRitoirE

## Reconstituer des assolements de rotations à l'échelle d'un territoire agricole avec l'outil RPG-Explorer

P. Martin, O. Scheurer, F. Levavasseur, L. Mata, F. Vandewalle, C. Rosenfelder

14 juin 2016 - Beauvais

Avec le soutien financier :

ADEME

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Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

Région
Hauts-de-France
Nord Pas de Calais - Picardie

Projet coordonné par Agro-Transfert RT en partenariat avec :

AGRO TRANSFERT
RESSOURCES ET TERRITOIRES

LaSalle*
École Supérieure d'Environnement et de l'Environnement
Sciences de la Terre, du Sol et de l'Environnement

ARAA

ADEME

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Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

AgroParisTech

POSTES NATIONALES DE RECHERCHE
PARIS DE L'ETAT DE L'AGRICULTURE
CAREAGA NATIONALE DE L'AGRICULTURE

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

Labellisation :

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

Sols & Territoires
Réseau Mixte Technologique

<figure><img src="image_9.png" /></figure>
# Plan de l'intervention

* I. Un objectif: des assolements de rotations par types de sols...

* II. Les étapes du traitement avec RPG explorer
  - générer des assolements de rotations
  - les affecter à des types de sols

* III. Quelques résultats

* IV. Discussion et suite à donner
# I. Assolements de rotation

* Dans un territoire agricole on a des parcelles avec des successions de cultures...

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

...que l'on décrit sous forme d'un assolement de rotations par zones homogènes...donnée d'entrée de modèles agronomiques
<figure><img src="image_11.png" /></figure>

## II. Les étapes du traitement

* 1. Les données du Registre Parcellaire Graphique (RPG)

- Disponibles chaque année depuis 2006 par département

- Par îlot géo-référencé...mais identifiant différent d'une année à l'autre

- Possibilité de plusieurs parcelles culturales par îlot

- Selon 28 groupes cultures

- Des ambigüités sur certaines occupations du sol liées aux regroupements

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

2007: 89652..... 2008: 75963

<figure><img src="image_13.png" /></figure>
# II. Les étapes du traitement

## 2.« Filiation » des îlots entre année

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

Identifiant unique : exemple 2659_4689_0188_2356

## 3. Etablissement des séquences au sein des îlots

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

2 séquences :

Co-Blé-Org-Co (6 ha) + Maï-Blé-Co-Maï (3 ha)
<figure><img src="image_17.png" /></figure>

# Reconnaissance des séquences
liste des règles mobilisées

* Séquence = succession de (groupes de) cultures au sein d'un îlot

* Reconnaissance basée sur la similarité des surfaces de groupes de cultures entre année, en permettant des agrégations / désagrégation

* Processus itératif (étape 1 à 7)

1 : une culture par îlot et par an

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

2 : surface égale entre les années

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

3 : Agrégation / désagrégation à surface égale

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

4 : Surface similaire à X %

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

5 : Agrégation / désagrégation à surface égale

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

6 : Agrégation / désagrégation à surface égale à X %

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

7 : une culture par îlot par an

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

8 : non reconnue

<figure><img src="image_25.png" /></figure>
## II. Les étapes du traitement

### 4. Assolements de rotations

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Contraintes

Proportions observées :

- Cultures

- Couples précédent/suivant

- Triplets de cultures

Fréquences maximales des
cultures et délais de retour
minimaux

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Valeurs agronomiques des
couples précédent/suivant
Durée maximum des rotations

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

Variables à optimiser

Proportions de chaque
rotation possible

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

Optimisation linéaire
sous contraintes

<figure><img src="image_30.png" /></figure>

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

Solution

Proportions de
chaque rotation

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

Principaux ajouts de RPG Explorer par rapport à CropRota
(Schönhart et al, 2011)

<figure><img src="image_33.png" /></figure>
# Contraintes agronomiques

* Matrice des potentiels agronomiques des couples précédents-suivants

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

0 : impossible, 10 : très favorable

* Fréquence maximale (=proportion) des cultures dans les rotations

* Délai de retour

Blé-Blé-Maïs

<table><thead><tr><th rowspan="2">Culture</th><th colspan="2">Fréquence maximale</th></tr><tr><th>Tardenois (Aisne)</th><th>Alsace</th></tr></thead><tbody><tr><td>arboriculture(arbo)</td><td>1</td><td>1</td></tr><tr><td>autres_legumes(aut_leg)</td><td>0.25</td><td>0.25</td></tr><tr><td>betterave_fourragere(bett_f)</td><td>0.35</td><td>0.35</td></tr><tr><td>betterave_sucriere(bett_s)</td><td>0.35</td><td>0.35</td></tr><tr><td>ble(ble)</td><td>1</td><td>0.5</td></tr><tr><td>chanvre(chanvre)</td><td>0.17</td><td>0.17</td></tr><tr><td>colza(col)</td><td>0.5</td><td>0.35</td></tr></tbody></table>

$$ \text{Exemple : Co-Blé-Org (2/3) + Maï-Blé-Co (1/3)} \\ 2/3 (10 + 10 + 10)/3 + 1/3 (8 + 8+4)/3 = 8.9 $$
# Territoires de calcul des assolements de rotations...

* Les assolements de rotations sont calculés pour un territoire délimité avec un possible zonage intra-territoire

Limite du territoire d'analyse

....PdeT-Blé-Fèverolle-Blé

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

....Blé-Colza-Blé-Orge

<figure><img src="image_36.png" /></figure>

25 % : Rot 1

25 % : Rot 2

50 % : Rot 3

10 % : Rot 1

80 % : Rot 4

10 % : Rot 5

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

Zonage intra-territoire

- unités cartographiques de sol

- types d'exploitations...
## II. Les étapes du traitement

### 5. Affectation aux types de sols

<figure><img src="image_38.png" /></figure>
# Affectation des rotations aux types de sols
## Méthode

Assolement de
rotations

dans une UCS

<table><thead><tr><th>Rotations</th><th>Sol1<br>(%)</th><th>Sol 2<br>(%)</th><th>Sol 3<br>(%)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Bet. S. - Blé - Fev - Blé (%)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Colza - Blé - Orge (%)</td><td></td><td>ha ?</td><td></td></tr><tr><td>Maïs - Blé (%)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Matrice de valeurs agronomiques des couples
« Rotation x type de Sol » dans l' UCS
(Note de 0 à 1)

<table><thead><tr><th>Rotations</th><th>Sol 1</th><th>Sol 2</th><th>Sol 3</th></tr></thead><tbody><tr><td>Bet. S. - Blé - Fev - Blé</td><td>1</td><td>0</td><td>0.8</td></tr><tr><td>Colza - Blé - Orge</td><td>1</td><td>1</td><td>1</td></tr><tr><td>Maïs - Blé</td><td>1</td><td>0.9</td><td>0.9</td></tr></tbody></table>

Pas de
contrainte
RUM
elevée

RUM
moyenne
et
pierrosité

RUM
moyenne

Rotations (% surface)

Sols (% surface)

Maximiser la valeur
agronomique totale
pondérée par les
surfaces

Optimisation linéaire
sous contraintes

Matrice de
distribution des
rotations dans les
types de sol
### III. Quelques résultats

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

<figure><img src="image_40.png" /></figure>
<figure><img src="image_41.png" /></figure>

→ pour une caractérisation globale du territoire

Sans passer par l'étape d'affection aux types de sols:

# Assolements de rotations par UCS ou par type d'exploitation
(Tardenois)

## Plateaux à couverture limoneuse épaisse

<table><thead><tr><th>rotations</th><th>%</th><th>% cumulés</th></tr></thead><tbody><tr><td>bett_s-ble-esc-col-ble</td><td>14,7</td><td>14,7</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-ble-ble</td><td>14,6</td><td>29,3</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-sem-ble</td><td>7,5</td><td>36,8</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-ble-fev-ble</td><td>7,5</td><td>44,3</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-esc-fev-ble</td><td>5,7</td><td>50,0</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-ble-ble</td><td>5,0</td><td>55,0</td></tr><tr><td>col-ble-ble-esc</td><td>4,9</td><td>59,9</td></tr><tr><td>bett_s-col-ble-ble-pdt_fec-ble</td><td>4,6</td><td>64,5</td></tr><tr><td>col-ble-ble-ble</td><td>3,7</td><td>68,2</td></tr><tr><td>bett_s-ble-m_gr-ble-o_pr</td><td>3,0</td><td>71,2</td></tr><tr><td>rgg</td><td>2,8</td><td>74,0</td></tr><tr><td>pp</td><td>2,8</td><td>76,8</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-pois-ble</td><td>2,5</td><td>79,3</td></tr><tr><td>m_gr-ble-o_pr-ble</td><td>2,1</td><td>81,5</td></tr></tbody></table>

## Plateaux et versants argilo-calcaires

<table><thead><tr><th>rotations</th><th>%</th><th>% cumulés</th></tr></thead><tbody><tr><td>col-ble-ble-esc</td><td>35,1</td><td>35,1</td></tr><tr><td>pp</td><td>10,1</td><td>45,2</td></tr><tr><td>fev-ble-ble-o_pr-esc-ble</td><td>8,0</td><td>53,1</td></tr><tr><td>col-ble-ble-ble</td><td>5,8</td><td>59,0</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-esc</td><td>5,7</td><td>64,6</td></tr><tr><td>rgg</td><td>4,5</td><td>69,1</td></tr><tr><td>col-ble-esc-fev-ble-ble</td><td>3,8</td><td>73,0</td></tr><tr><td>col-ble-ble-esc-pois-ble</td><td>2,9</td><td>75,9</td></tr><tr><td>ble-ble-o_pr-esc</td><td>2,1</td><td>77,9</td></tr><tr><td>col-ble-av-m_gr-ble-ble</td><td>2,0</td><td>80,0</td></tr></tbody></table>

## Betteraviers diversifiés

<table><thead><tr><th>rotation</th><th>%</th><th>% cumulé</th></tr></thead><tbody><tr><td>bett_s-ble-esc-col-ble</td><td>23,0</td><td>23,0</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-ble-ble</td><td>10,7</td><td>33,7</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-sem-ble</td><td>7,6</td><td>41,3</td></tr><tr><td>rgg</td><td>5,9</td><td>47,2</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-esc-fev-ble</td><td>5,4</td><td>52,6</td></tr><tr><td>pp</td><td>4,2</td><td>56,8</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-fev-ble</td><td>4,0</td><td>60,8</td></tr><tr><td>bett_s-ble-esc-ble-o_pr</td><td>3,5</td><td>64,3</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-pois-ble</td><td>3,1</td><td>67,4</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-col-ble</td><td>3,0</td><td>70,4</td></tr><tr><td>bett_s-col-ble-ble-pdt_fec-ble</td><td>2,4</td><td>72,7</td></tr><tr><td>bett_s-ble-o_pr-ble-pdt_fec-ble</td><td>2,1</td><td>74,8</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-ble-esc-o_pr</td><td>2,0</td><td>76,8</td></tr><tr><td>bett_s-ble-esc-m_gr-ble</td><td>1,9</td><td>78,7</td></tr></tbody></table>

## Céréaliers spécialisés

<table><thead><tr><th>rotation</th><th>%</th><th>% cumulé</th></tr></thead><tbody><tr><td>col-ble-ble-esc</td><td>24,6</td><td>24,6</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-ble-fev-ble</td><td>7,3</td><td>31,9</td></tr><tr><td>col-ble-esc-fev-ble-ble</td><td>5,2</td><td>37,0</td></tr><tr><td>pp</td><td>4,9</td><td>41,9</td></tr><tr><td>col-ble-ble-ble</td><td>4,7</td><td>46,6</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-fev-ble</td><td>4,7</td><td>51,3</td></tr><tr><td>rgg</td><td>4,4</td><td>55,7</td></tr><tr><td>fev-ble-ble-o_pr-esc-ble</td><td>3,7</td><td>59,3</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-ble</td><td>3,3</td><td>62,6</td></tr><tr><td>m_gr-ble-o_pr-ble</td><td>3,2</td><td>65,8</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-esc</td><td>2,6</td><td>68,4</td></tr><tr><td>col-ble-m_gr-ble-pois-ble</td><td>2,3</td><td>70,7</td></tr><tr><td>col-ble-ble-esc-av-ble</td><td>2,2</td><td>72,9</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-pois-ble</td><td>2,0</td><td>74,9</td></tr><tr><td>fev-ble-ble-ble-o_pr-esc</td><td>1,8</td><td>76,7</td></tr><tr><td>bett_s-ble-ble-ble-ble</td><td>1,7</td><td>78,3</td></tr><tr><td>m_gr-o_pr-fev-ble-ble-esc</td><td>1,5</td><td>79,8</td></tr></tbody></table>
Après l'étape d'affectation aux types de sols:

## Assolements de rotations répartis par types de sols pour un type d'exploitation dans une UCS

(Tardenois)

<table><thead><tr><th rowspan="2">Rotation</th><th colspan="9">Répartition de l'assolement de rotation dans les types de sol<br>Tardenois - Type betteravier - UCS 12</th></tr><tr><th>Proportion</th><th>002</th><th>004</th><th>103</th><th>104</th><th>105</th><th>110-111</th><th>119</th><th>401-415</th><th>555</th></tr></thead><tbody><tr><td>pp</td><td>11.82</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>15,82</td><td>0</td><td>0</td><td>10.20</td></tr><tr><td>rgg</td><td>8.80</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>5.85</td><td>10.84</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>div</td><td>1.83</td><td>0</td><td>0</td><td>1.83</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>pt</td><td>1.41</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>1.41</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>Col-ble-ble-ble</td><td>10.59</td><td>0</td><td>0</td><td>7.15</td><td>3.44</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>Col-ble-esc-ble</td><td>0.84</td><td>0</td><td>0</td><td>0.84</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>o_pr-ble-ble-ble</td><td>18.22</td><td>0</td><td>0</td><td>18.22</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>bett_s-ble-col-ble-ble</td><td>3.89</td><td>3.56</td><td>0.33</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><td>Col-ble-bett_s-ble-esc</td><td>32.03</td><td>0</td><td>13.50</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>2.99</td><td>15,52</td><td>0</td></tr><tr><td>bett_s-ble-esc-o_pr-ble</td><td>8.58</td><td>0</td><td>8.58</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr></tbody></table>

→ Données d'entrée dans des modèles agronomiques
# Assolements de rotations répartis par type de sol pour un type d'exploitation dans une UCS
(Alsace)

## Sundgau - UCS 70 - Type éleveurs

<table><thead><tr><td>Rotation</td><td>Proportion (%)</td><td>Surface (ha)</td><td>Sol 1</td><td>Sol 2</td></tr></thead><tbody><tr><td>pp</td><td>54.50</td><td>316.58</td><td>43.60</td><td>10.90</td></tr><tr><td>ble-esc-m_gr-m_gr</td><td>8.53</td><td>49.53</td><td>6.82</td><td>1.70</td></tr><tr><td>pt-pt-pt-pt-tri-ble</td><td>6.95</td><td>40.39</td><td>5.56</td><td>1.39</td></tr><tr><td>pt-esc-pt-pt-pt</td><td>4.17</td><td>24.23</td><td>3.33</td><td>0.83</td></tr><tr><td>m_gr-ble-m_gr</td><td>4.11</td><td>23.85</td><td>3.28</td><td>0.82</td></tr><tr><td>m_gr-m_e-ble</td><td>3.81</td><td>22.10</td><td>3.04</td><td>0.76</td></tr><tr><td>m_gr-ble-o_pr-m_e</td><td>2.97</td><td>17.28</td><td>2.37</td><td>0.59</td></tr><tr><td>m_gr-sorg-ble-m_gr</td><td>1.99</td><td>11.60</td><td>1.59</td><td>0.39</td></tr><tr><td>m_gr-m_gr-m_gr-m_gr-m_gr-ble</td><td>1.75</td><td>10.17</td><td>1.40</td><td>0.35</td></tr><tr><td>ble-esc-m_e-m_gr</td><td>1.63</td><td>9.50</td><td>1.31</td><td>0.32</td></tr><tr><td>pt-pt-pt-m_gr-ble-esc</td><td>3.34</td><td>3.97</td><td>0.55</td><td>0.13</td></tr></tbody></table>

→ Données d'entrée dans des modèles agronomiques
Exemple de spatialisation des rotations
(plaine de Niort)

<figure><img src="image_42.png" /></figure>

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

Levavasseur et al., 2015. Characterization of crop rotations variability by combining modeling and local farm interviews. FSD 2015, Montpellier, France.
<figure><img src="image_44.png" /></figure>

# IV. Discussion et perspectives

## Discussion sur...

* ...les séquences de cultures

- Des règles de détermination des séquences en cours d'évaluation (comparaison données TERUTI et séquences RPG)

- Faut-il utiliser de longues périodes ?.... les « rotations » d'il y a 10 ans ne sont peut-être plus celles d'aujourd'hui ; difficulté à générer des séquences longues sur de très grands îlots ;

* ...les assolements de rotations

- L'outil peut très bien générer des assolements de rotations qui respectent les contraintes mais qui ne correspondent pas à la réalité

- Les résultats présentés nécessitent une expertise agronomique (experts locaux) pour paramétrer le modèle afin d'obtenir un résultat qui ait du sens

- L'expertise nécessaire est d'autant plus forte qu'on passe des UCS aux types de sol

- Confrontation multicritère faite entre séquences obtenues et assolements de rotation modélisés :

% céréales à paille, % Cultures de printemps et leur alternance, indice de diversité des cultures, exigences des cultures vis-à-vis des contraintes sol

→ les assolements de rotations générés représentent correctement la physionomie des séquences de cultures et leur diversité

<figure><img src="image_45.png" /></figure>
<figure><img src="image_46.png" /></figure>

# Perspectives

* Évaluer l'étape d'affectation aux types de sols (études de sensibilité aux notes de valeur agronomique, à faire)

* Diversité des usages potentiels au-delà d' ABCTerre
Exemples en cours

- base de description des pratiques agricoles d'un territoire pour élaborer des plans d'action visant à réduire les pollutions agricoles dans les AAC (Poitou-Charentes)

- caractérisation des systèmes de culture par type d'exploitation pour simuler et localiser les potentialités d'insertion de cultures dédiées à usage non alimentaire (Picardie-Champagne Ardennes)

* Sessions de formation utilisateurs (PACS AAC) à suivre sur https://tice.agroparistech.fr/coursenligne/courses/RPGEXPLORER/index.php

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