Identifier un formalisme adapté aux RDD agronomique

La tenue d’un « Grenelle de l’environnement » à l’automne 2007 et les conclusions du rapport Paillotin (2008) rappellent avec force l’actualité du problème de l’usage intensif des pesticides dans l’agriculture française. Premier consommateur de pesticides en Europe, le secteur agricole français se voit aujourd’hui incité à trouver des solutions permettant de réduire de près de 50% l’usage de pesticides dans un délai de 10 ans si possible (plan EcoPhyto2018).

Le secteur de la viticulture est particulièrement concerné par cette situation. Avec seulement 3,7% de la Surface Agricole Utile (SAU), la viticulture consomme chaque année 20% des pesticides et 30% des fongicides nationaux. Cette situation est le résultat d’une histoire, qui a vu au cours du XIXe siècle l’apparition de trois « fléaux » (dans l’ordre : l’Oïdium, le Phylloxera et le Mildiou) introduits en Europe depuis le continent nord Américain. Vitis vinifera, la vigne européenne, s’est alors trouvée incapable de développer une réponse immunitaire satisfaisante, n’étant génétiquement pas équipée pour repousser ces nouveaux bio-agresseurs. La législation française aggrave encore cette situation lorsque, pour améliorer la qualité, elle interdit le recours à l’hybridation et ne laisse ainsi aux viticulteurs français que la réponse chimique pour protéger leur production.

Aujourd’hui, si le phylloxera n’est plus un problème depuis la généralisation du greffage, l’oïdium et le mildiou représentent encore à ce jour 70% des dépenses de fongicides du secteur. La viticulture a encore globalement une approche préventive de la protection du vignoble avec en moyenne dans le Bordelais ≈ 7 traitements anti-mildiou par an et 6 traitements anti-oïdium.

C’est pour faire évoluer ces pratiques en proposant une approche alternative du contrôle des épidémies qu’en 2001 l’Unité Mixte de Recherche (UMR) Santé Végétale a initié une réflexion et des travaux au cours de l’action thématique de l’Institut National de Recherche Agronomique (INRA) : « Action PIC ».

Cette démarche est basée sur les principes de la Protection Intégrée des Cultures (PIC). Apparue au début des années 1960 en réponse aux ravages de l’agriculture productiviste (notamment du DDT, cf. Carson, 1962), la PIC, en anglais IPM, propose une gestion durable de l’agro écosystème en visant à réguler les populations d’espèces nuisibles (animaux, insectes, mauvaises herbes, champignons) et à les maintenir à des niveaux compatibles avec une exploitation rentable des terres. Si la recherche des équilibres naturels est l’objectif visé, la PIC autorise le recours aux pesticides et fongicides issus de la chimie de synthèse quand aucune solution alternative ne permet d’assurer le revenu de l’agriculteur.

La viticulture se trouve dans ce dernier cas de figure. En l’absence de solution via la sélection variétale, l’hybridation, ou le contrôle biologique, le viticulteur est techniquement forcé d’avoir recours aux méthodes de protection chimique (chimie organique de synthèse ou cuivre et soufre naturels). Les chercheurs de Santé Végétale ont considéré qu’en mobilisant leur expertise scientifique et leur expertise technique, il était possible de réduire l’usage des pesticides. Dans la démarche du laboratoire, l’usage intensif de l’information est substitué à l’usage intensif de pesticides, et permet de produire du raisin dans des conditions économiquement viables. Selon Bazoche et al. (2008), les Règles De Décision Agronomique (RDD) proposées par Santé Végétale, pourront dans les années à venir servir de base à l’évolution des pratiques viticoles et permettront à la filière d’atteindre, au moins en partie, les objectifs énoncés dans le plan Ecophyto2018.

Ces Règles de Décision (RDD) ont été mise en œuvre sur les domaines viticoles de l’INRA de Bordeaux et de Montpellier avec des résultats agronomiques satisfaisants. Néanmoins, l’expérimentation a montré ses limites (ambiguïté du protocole, hétérogénéité des résultats) en l’absence de formalisation. Ma thèse menée dans le cadre d’une collaboration UMR Santé Végétale/UMR Information et Technologie pour les Agro Procédés (ITAP) (Montpellier SupAgro/CEMAGREF) a donc été initiée pour aborder les verrous scientifiques de la formalisation des RDD.

L’équipe de Santé Végétale a entrepris en 2001 de résoudre le problème difficile de la conception et de la mise au point de systèmes de décision en PIC. Au cours de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur le cas du contrôle combiné du mildiou et de l’oïdium. La démarche contre l’oïdium et le mildiou a consisté à produire un cadre décisionnel normatif et générique permettant de réaliser les objectifs de production en utilisant un nombre réduit de traitements phytosanitaires pour y parvenir. Le processus de décision (on préfère la notion de Processus Opérationnel de Décision ou POD à celle de Règle De Décision) vise, par une organisation précise de la saison, à piloter les décisions, que ce soit le choix des moments d’observation ou le choix d’application des traitements. Le caractère normatif du POD est proposé à l’agriculteur pour compenser, par une procédure structurée et expérimentée, la prise de risque que le nombre réduit de traitements impose. Au delà du cas particulier de ce pathosystème, mon travail a mis en évidence l’intérêt méthodologique de l’approche « processus » pour la conception d’outils de protection des cultures.

Les pathologistes ont mis en œuvre une approche itérative de la conception, mêlant phases de conception et phases d’expérimentation de plein champ. A l’issue de trois itérations (2001, 2003, 2005) ils exprimaient trois demandes : Pouvoir communiquer le POD à d’autres chercheurs, en tester les aspects opérationnels, et rendre le POD fiable. L’écriture du POD dans un formalisme logico-mathématique semblait pouvoir répondre à ces besoins.

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Table des matières

Introduction
1 Contexte de la protection du vignoble
1.1 La pratique phytosanitaire viticole française
1.2 La protection intégrée des cultures
1.3 Les maladies cryptogamiques de la vigne
1.4 Les travaux de l’UMR Santé Végétale – INRA Bordeaux
1.5 Conclusion : le besoin d’un formalisme
2 Identifier un formalisme adapté aux RDD agronomique
2.1 Système et contrôle pour la protection intégrée des cultures
2.2 Cybernétique, contrôle et modélisation d’expertise
2.3 Fondements théoriques des systèmes à évènements discrets
2.4 Automates
2.5 Réseau de Petri
2.6 Statecharts
2.7 Conclusion du chapitre
3 Formalisation de la décision
3.1 L’analyse des systèmes agraires et de la décision
3.2 Décision et Simulation en agriculture
3.3 Un autre point de vue : la modélisation d’entreprise
3.4 Principes du Processus Opérationnel de Décision « Mildium » pour la PIC du vignoble
3.5 POD, workflow et modèle d’action
3.6 Conclusion
Conclusion