Optimization of steering and irrigation technologies: Reducing inputs, environmental transfers

This team (Optimization of steering and irrigation technologies: reducing inputs, environmental transfers) comprises 11 researchers, 6 engineers and technicians and 4 or 5 contract staff and PhD students. The major issues that structure the team's research are the adaptation of the systems of agriculture production in the face of climate change, recycling water in agriculture, the link between "water, energy and food", and agro-ecological transitions.

 

The main research topics are:

  • Water productivity in agrosystems particularly in irrigated areas, and reducing inputs (water, fertilizers, energy)
  • The environmental impacts/services and sanitary risks linked with irrigation
  • Sustainability /improving the performance of irrigation technologies, using water of different quality.

 

The scales of application start at m² and go up to the farm holding, and even to the collective irrigation system. Fluid mechanics, hydrology, agronomy, geophysics, process engineering, and metrology are the main fields of study used to tackle these subjects. The team relies on experimental approaches and numerical modeling using external or in-house models (including the Pilote crop model and OptiReg).

 

Laboratory experiments and field trials are used by this team for fine analyses.

 

In the laboratory:

Photo5 Eq Optimiste

The PRESTI platform (belonging to IRSTEA, a French research institute) enables the use of test beds (for the development of biofilms), of the PIV laser room, and of the sprinkling stand.

 

Photo6 Eq OptimisteThe SupAgro hydraulic facility makes it possible to replicate flows in free surface channels or distribution networks (http://www.eliosud.fr/?p=ocr&id=6)

 

In the field:

Photo7 Eq Optimiste PrestiThe PRESTI platform includes 3.5 ha of experimental plots to test different irrigation systems (gravity, sprinkler, localized surface or buried) and different cropping practices (conventional soil preparation, or minimum till, permanent vegetation cover)

 

 

 

Photo2 Eq OptimisteThe Domaine du Merle (SupAgro, Salon-de-Provence) has 150 ha under gravity irrigation (channels and plots) to test different irrigation practices (gravity and sprinkler).

 

 

 

 

Photo8 Eq Optimiste CrauOther sites (including Gignac) allow the analysis of processes in real conditions, with no effect of scale (the performance of hydraulic structures, the impact and management of newly developed plants, for example).

 

 

 

 

 

 

 

In 2014 and 2015, research by this team produced two prototypes and patents:

A broad range tensiometer Photo9 Eq Optimiste TSE

 

 

 

A sprinkler for waste waters (DA-EU®) Photo10 Eq Optimiste DA EU

 

 

 

 

The team is involved in many research projects (ANR, Eranet, Arimnet, H2020, etc.) and enjoys international collaboration  in Europe, North Africa, and Brazil in particular. It is also very involved in higher education (in particular in a ‘Master in Water and Agriculture’ - http://eauagriculture.wpweb.fr/) and has many links with institutions in the irrigation sector via AFEID.

methodo webNotre objectif est l'optimisation de l'irrigation, de la parcelle au périmètre irrigué, et du temps réel à la succession d'années culturales, en particulier dans une perspective de transition agroécologique, et d'usage vertueux et économe de la ressource (eau, énergie, intrants) en adaptation aux changements climatiques et sociétaux. Ceci nécessite de poursuivre les travaux méthodologiques sur l'évaluation de l'efficience de l'irrigation et de son impact environnemental et sanitaire, en élargissant ces travaux à des eaux de qualités diverses et à de nouvelles pratiques en matière d'irrigation.

 

microfluidique

 

Nos échelles d'action vont de celles de la microfluidique à celles du territoire, dans nos champs disciplinaires (agronomie, génie des procédés, hydraulique, hydrogéologie, hydrologie, mathématiques appliquées et informatique, mécanique des fluides) ou dans le cadre de collaborations interdisciplinaires, parfois avec d'autres équipes de G-EAU (économie, jeux d'acteurs et simulations multi-agents, sociologies des pratiques) et parfois au-delà (chimie, écologie, géochimie, microbiologie, modélisation spatialement distribuée et télédétection).

 metrologie web

 

Notre objet d'étude principal est l'eau comme ressource et comme vecteur (chaleur, micropolluants, nutriments, particules, pathogènes, sels, solutés) avec les questions de quantité et de qualité associées à ses flux. Nous intervenons dans de nombreux projets liés à l'irrigation et la fertilisation agricole, mais également sur des thématiques émergentes (agriculture de conservation des sols, agrivoltaïque, éco-hydrologie, rafraîchissement des villes par irrigation des surfaces végétalisées, eaux circulaires et réutilisation des eaux non conventionnelles) qui concernent différents écosystèmes (agricoles, urbains) et types de cultures (grandes cultures, maraîchage, cultures pérennes, cultures associées).

 

optirrig web

 

 

En complément, le modèle Optirrig (génération, analyse et optimisation de scénarios d'irrigation) joue le double rôle de réceptacle des savoirs de l'équipe, et de prescripteur des questions de recherche, en lien étroit avec la plateforme PReSTI (Plateforme de Recherche et expérimentation en Sciences et Technologies d’Irrigation) qui englobe nos sites expérimentaux de Lavalette et de Murviel-lès-Montpellier.

  • Sur ces sites, et plus généralement, Optirrig vise à intégrer le savoir-faire de l'équipe sous des formes simplifiées, compatibles avec la gestion de la ressource en présence de fortes incertitudes sur les descripteurs du système (sols, cultures, forçages climatiques, caractéristiques et durabilité des équipements) et de limitations multiples sur les actions anthropiques (contraintes de disponibilité de la ressource, contraintes énergétiques, financières ou techniques pour l'irrigation).
  • Optirrig a également un rôle dynamique, celui de susciter des actions, expérimentales et/ou conceptuelles, pour :
  1. combler des lacunes de connaissance et identifier des processus à étudier pour les inclure dans le modèle (ex: fluctuations de conductance stomatique en réponse aux ombrages intermittents de l'agrivoltaïsme),
  2. élargir ou perfectionner des descriptions existantes (ex : interaction des stress hydriques et azotés, nécessité de décrire simplement la dérive ou le colmatage pour traiter de l'efficience in situ de l'irrigation)
  3. aller vers l'étude de nouveaux systèmes (ex : agriculture de conservation, milieux urbains).

 

 Produits collectifs envisagés

Logiciel Optirrig – génération, analyse et optimisation de scénarios d'irrigation

Développements collaboratifs d'Optirrig v2.x par interaction entre les utilisateurs, les utilisateurs experts, les développeurs, les fournisseurs de mesures et de concepts, dans Optimiste ou sur projet, via des formations, des enseignements, des échanges, à objectifs multiples :

  • Renforcer le lien entre la donnée (teneur en eau, tensiométrie, mesure d'indice foliaire in situ ou par satellite, prévision météo) et le modèle pour aller vers l'aide à la décision (temps réel plus ou moins asservi ou contraint par les observations disponibles et les possibilités in situ).    
  • S'appuyer sur la structure modulaire actuelle du logiciel pour produire des modules ad hoc liés aux projets, questions de recherche et thématiques de l'équipe Optimiste, en mobilisant les savoir-faire de l'équipe pour identifier les processus à implémenter, dans une logique de parcimonie et de simplification.
  • Se donner un vocabulaire dédié pour la lisibilité et la pérennité des évolutions d'Optirrig. Les évolutions portent sur les Actions (simulation, calage, scénarios, optimisation, analyse de sensibilité, analyse d'incertitude, pilotage ou optimisation en temps réel), les Versions (eau, eau-azote, efficience, éco-efficience, ombrages) et les types de Cultures (cultures saisonnières, cultures pérennes, prairies). On appelle Instance d'Optirrig une réalisation Action x Version x Culture et on garde toutes les traces.

Journées techniques

Organisation de journées techniques nationales autour de l'irrigation, dans le cadre de l'évolution vers l'agroécologie, l'agriculture de conservation, les pratiques résilientes et/ou innovantes :

  • Conférences-discussions autour des gestions technique et tactique de l'eau (Optimiste, G-EAU).
  • Session de formation professionnelle, avec la possibilité de délivrer un certificat de formation.

Ouvrage collectif

Ouvrage collectif, coordonné par les chercheurs HDR de l'équipe, qui laisserait de la place pour les compétences de chacun, à travers deux volets :

  • Détailler nos activités de type recherche fondamentale, d'avant-garde ou questions émergentes dans nos disciplines respectives, pour décrire les contextes irrigués au sens large, y compris en mobilisant des disciplines connexes.
  • Décrire les chemins vers l'appliqué, l'opérationnel, les bonnes pratiques métrologiques et expérimentales, en termes de support ou de conseil pour les irrigants, de gestion de la ressource, voire d'appui aux politiques publiques.

wordcloud optimiste web

 

Contact : Bruno Cheviron - This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

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