# Modélisation multi-échelle de l'activité biologique des sols Prise en compte de l'hétérogénéité spatiale des ressources organiques. Questions scientifiques et état des lieux

Sophie Leguédois, Apolline Auclerc, Olivier Crouzet, Céline Pelosi, Nicolas Marilleau

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Sophie Leguédois, Apolline Auclerc, Olivier Crouzet, Céline Pelosi, Nicolas Marilleau. Modélisation multi-échelle de l'activité biologique des sols Prise en compte de l'hétérogénéité spatiale des ressources organiques. Questions scientifiques et état des lieux. Modélisation multi-échelle de l'activité biologique des sols : prise en compte de l'hétérogénéité spatiale des ressources organiques, 2016, Paris, France. hal-01690253

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Submitted on 5 Jun 2020

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# Modélisation multi-échelle de l'activité biologique des sols
## Prise en compte de l'hétérogénéité spatiale des ressources organiques
### Questions scientifiques et état des lieux

Sophie Leguédois¹, Apolline Auclerc, Olivier Crouzet, Céline Pélosi, Nicolas Marilleau²

¹Laboratoire Sols et Environnement, Nancy, France

²Umisco, Bondy, France
L'activité biologique des sols:
un système complexe

* "*The whole is more than the sum of the parts*" - Addiscot (2010)

- émergence d'un comportement à une échelle donnée due aux interactions qui se produisent aux niveaux inférieurs

- Organisation "bottom-up"
# L'activité biologique des sols: un système complexe

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>* Multi-échelle & interactions</figcaption></figure>
L'activité biologique des sols:
un système **spatial** complexe

* Les acteurs/entités sont spatialement localisés dans un environnement.

* Il y a des interactions entre les acteurs/entités et l'environnement.

* Il y a également des interactions entre les acteurs **via** l'environnement.
# L'activité biologique des sols: un système **spatial** complexe

* Interactions entre acteurs **via** l'environnement.

- vers modifient les propriétés du sol → drilosphère → changements dans l'activité microbiologique

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

Brown *et al.* (2000)

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

Proposition : L'espace, un élément de base pour construire et coupler des modèles d'activité biologique des sols ?
# L'espace, un élément de base pour construire et coupler des modèles d'activité biologique des sols

* Pour ce faire, il faut être capable :

- expérimentalement, d'observer et mesurer les variables d'intérêt sur le système,

- numériquement, de décrire et représenter un système spatial complexe
# Les défis expérimentaux pour intégrer l'espace comme base pour les modèles

* Une forte hétérogénéité du sol

- Difficulté à controler expérimentalement l'hétérogénéité spatiale

* Multiplication des modalités expérimentales

- Hétérogénéité encore plus marquée dans les milieux plus extrêmes ?

* Jenerette et al. (2012) : rareté en eau

* Hinsinger et al. (2006) : rareté en nutriments

* Leguédois et al. (2016) : Technosols

* Des contraintes fortes pour réaliser observations et mesures

- Développement de techniques pour l'observation de milieux opaques

- Observations dépendantes de l'échelle

- Observations indirectes des variables d'intérêt via des *proxys*

- Systèmes dynamiques
# Les défis au niveau de la modélisation pour intégrer l'espace comme base pour les modèles

## Plusieurs approches

### Approche « physique »

* domaine d'intégration, paramètres effectifs

* difficulté pour appréhender

- les processus non-linéaires,

- les événements soudains,

- les motifs spatiaux entremelés

D'après Vereecken et al. (2016) VZJ

### Approche explicite

* description des sous-échelles pour reproduire le niveau du dessus

* espace encore rarement utilisé comme un facteur de couplage des modèles

- Hassoumi et al. (2012)

* Paradigmes de la modélisation spatiale ont été identifiés

Hassoumi (2015)

<table><tr><td>Spatial representations</td><td>Neighbouring rules</td><td>Knowledge database</td><td>Learning rules</td><td>Assessment of spatial organization</td><td>Interactions with space</td></tr></table>
L'objectif de cette journée

* Explorer les réponses que les expérimentateurs ont développé pour répondre à ces différentes défis

* Identifier des synergies et des complémentarités dans nos approches