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Le projet ECOSYS s'inscrit dans les priorités d'INRAE dans le domaine de l'agroécologie, partagées par AgroParisTech, en apportant des réponses spécifiques concernant les points suivants: interactions biotiques dans les agroécosystèmes, agroécologie du paysage (structure du paysage considérée comme un facteur de régulation des flux écologiques et biogéochimiques), multiévaluation des critères relatifs aux agro-écosystèmes et aux services écologiques, et gestion durable des cycles biogéochimiques.

ECOSYS evolue au sein d’un "écosystème de recherche" et d’un réseau de collaborations structurées par des projets de collaboration et des structures de partenariat, qui seront décrits dans la section suivante. La figure 10 fournit une carte de ces collaborations par rapport aux axes transversaux du projet ECOSYS. Certains laboratoires ou consortiums revêtent une importance particulière, comme dans le cas des collaborations structurelles au sein du LabEx BASC et de FIRE.

Nos partenariats, tant au niveau national qu’international, reposent sur de grands projets (ANR, Investissements pour le futur, Investissements pour l’avenir). Des exemples de ces projets incluent les projets BREEDWHEAT, RAPSODYN et LOGISTEC, contribuant à l’axe ECOSYS des services de production; les projets ECLAIRE, INGOS et CLAND, contribuant aux services de régulation du climat; et SOERE PRO1, contribuant aux services de recyclage. Le projet ANR ESCAPADE est un exemple de mobilisation de partenariats pour aborder les approches d'intégration et de gestion territoriale, en appliquant le concept de "cascade d'azote". En outre, ECOSYS coordonne les dispositifs et infrastructures d’observation à moyen et long terme (SOERE, ICOS).

Au sein d'INRAE, ECOSYS collabore avec des unités complémentaires, telles que LISAH (pour les aspects liés à l'hydrologie de surface et la modélisation du paysage), SAS (pour les activités liées aux impacts environnementaux associés à la dynamique de l'azote et à la gestion du fumier), AgroImpact (pour l'évaluation environnementale et la modélisation de l'environnement biogéochimique), InfoSol (pour les bases de données sur les sols) et LBE (pour les processus de traitement des déchets).

Le projet ECOSYS s'inscrit dans les métaprogrammes d'INRAE, y compris EcoServ (pour tous les aspects des services écosystémiques), ACCAF (lié à l'axe "régulation du climat", pour les aspects adaptation et évolution des organismes nuisibles) et SMaCH (lié aux activités concernant la dynamique des pesticides épidémiologie des ravageurs aériens et ses conséquences sur la production végétale). Les membres d’ECOSYS jouent un rôle dans l’animation thématique dans différentes instances d'INRAE, notamment le réseau ECOTOX (ouvert à d’autres institutions) et le réseau thématique WATER. ECOSYS, avec sa composante sol (équipes Sol et Ecotox), est un élément important du réseau SOIL du département AgroEcoSystem.

Le partenariat en aval avec la profession agricole est structuré sur la base des relations bilatérales existantes avec les instituts techniques (Terres Inovia, ARVALIS-Institut du végétal, ITB) et des extensions plus formelles au sein des unités technologiques conjointes - UMT (Alter'N et Magnum) et Réseaux de technologie - RMT (Fertilisation and Environment). Le partenariat en aval dans le domaine de l'environnement implique principalement des agences (ADEME et Fondation pour la recherche sur la biodiversité - FRB) et des chambres d'agriculture (Ile-de-France). Un partenariat industriel avec VEOLIA dans le domaine du recyclage et du traitement des déchets est historique, mais pas exclusif.

Positionnement au sein du département AgroEcoSystem d'INRAE

Le projet ECOSYS contribue aux défis structurants (EnjS) du département AgroEcoSystem à travers les actions suivantes:

• EnjS1: Adaptation des cultures à de nouveaux contextes agricoles (concerne principalement l'équipe Eco & Phy et le thème structurant d'ECOSYS «Diversité» et «Biomasses»)
  • Considération du compartiment souterrain: quelle contribution le système racinaire apporte-t-il à l'adaptation des populations végétales (isolées ou associées) à un système agricole à faibles intrants?
  • Identification des caractéristiques et des populations végétales contribuant à la résistance, à la propagation et à la tolérance aux maladies aériennes et aux intrants azotés faibles ou alternatifs.
• EnjS2: Intensification écologique (concerne principalement l'équipe Eco & Phy et le thème structurant ECOSYS «Diversité»):
  • Lien entre diversité fonctionnelle (auxiliaires, parasites, ingénieurs du sol) et fonctions agroécologiques
  • Transfert d'agents pathogènes dans des associations variétales: l'hétérogénéité architecturale et génétique des composants de l'association peut être un levier pour la lutte antiparasitaire
  • Développement de modèles couplés phytopathogènes
  • Identification des traits de la canopée qui régulent les nuisibles. Lien entre pratiques, modification du couvert végétal et épidémies.
  • Effet de l'état physiologique de l'organe sur les agents pathogènes et lien avec les pratiques et le couvert résultant
  • Lien entre la diversité fonctionnelle (auxiliaires, nuisibles, biodiversité du sol) et les fonctions agroécologiques.
• EnjS3: Gestion, protection et restauration des environnements (concerne principalement les équipes Sols et Ecotox et le thème structurant ECOSYS «Contaminants»)
  • Liens entre le devenir et l'exposition à des contaminants ("cocktails") et les effets sur les organismes et leur activité dans les compartiments du sol et de l'eau
  • Mécanismes impliqués dans le devenir des contaminants de la cellule à la population, depuis le profil de sol jusqu'à l'échelle des plantes et du paysage ,
  • Prise en compte des traitements globaux et de l'utilisation des déchets organiques dans la description et la modélisation du devenir des contaminants
  • Développement d'indicateurs et évaluation des impacts des méthodes de gestion des agro-écosystèmes sur la qualité de l'environnement (air, eau, sol) et sur la dynamique et les effets des contaminants
  • Développement de cartes d'exposition pour les écosystèmes et les populations humaines
  • Développement d'outils numériques prenant en compte les pratiques actuelles et nouvelles (paillis, cultures associées, agroforesterie, etc.) pour la prévision des impacts environnementaux (qualité de l'air, eau) et identification de leviers d'action permettant de limiter les impacts
  • Étude de l'efficacité des processus biotiques et abiotiques de dissipation des contaminants organiques: application pour minimiser les externalités négatives.
• EnjS4: Fermeture des cycles N et P et stockage du carbone (concerne principalement les équipes Sol et Eco & Phy et les thèmes structurants ECOSYS «Biomasses» et «Climat»)
  • Compréhension et modélisation des flux de C et de N dans les agroécosystèmes au sein de la structure du sol à l'échelle de l'habitat microbien et exploitation d'un changement d'échelle du profil du sol ou de la parcelle
  • Comprendre le déterminisme des émissions de N2O (nature de la matière organique, structure du sol, pH)
  • Compréhension des interactions entre les pratiques de travail du sol et la dynamique de la matière organique (variabilité inexpliquée des effets du labour sur la C du sol)
  • Prise en compte de la diversité des organismes du sol dans les modèles de biodégradation de la matière organique
  • Déterminer pourquoi le C d'origine des racines est préférentiellement stabilisé dans les sols
  • Contribution à la configuration des outils de décision, AMG, Azofert, Syst'N pour les déchets organiques
  • Contribution à la représentation de la protection des matières organiques par la matrice de sol solide
  • Evaluation de l'effet des pratiques agricoles sur la séquestration du carbone dans les sols (et sur les émissions de N2O)
  • Prise en compte des interactions entre les flux de C, N et P dans les scénarios d'insertion des déchets organiques dans les systèmes de culture
• EnjS5: Évaluation, conception et gestion de systèmes de production multiperformants (concerne principalement le thème structurant ECOSYS «Biomasses»)
  • Prise en compte des déchets organiques dans les outils d'évaluation multicritères des systèmes de culture
  • Intégration des différents niveaux d’action associés à l’utilisation des déchets organiques dans l’optimisation des cycles C, N, P au niveau territorial.
  • Intégration de l'écotoxicologie dans l'évaluation multicritères des systèmes de production

Positionnement régional, national et international

Le Centre Versailles-Grignon d'INRAE a défini 7 Identifiants des activités scientifiques. ECOSYS contribue principalement à l'identifiant "Agroécosystèmes et environnement", à environ 65% du personnel d'ECOSYS. Cette contribution est la plus importante parmi les unités du Centre. ECOSYS contribue également à d’autres identifiants: «Sciences numériques et modélisation» (avec 15% du personnel d’ECOSYS), et «Science des plantes et biotechnologie» et «Territoire, gouvernance, innovation dans la société», avec chacun 10% d’effectifs d’ECOSYS.

Concernant l'identifiant «Agroécosystèmes et environnement», INRAE et AgroParisTech rassemblent en Ile de France une expertise régionale en matière de recherche aux premiers stades de la production végétale et animale, aux niveaux agronomique territorial et mondial. Ils s’intéressent principalement à la production et ses conditions de développement, avec un souci majeur de réconcilier agriculture et environnement. Ils s'intéressent également à son évolution dans le contexte de changements majeurs (notamment le climat et le développement urbain). Outre ECOSYS, quatre unités travaillent dans ce domaine: BIOGER, Agronomie, Mosar et SADAPT. Ils sont rattachés à l'Université Paris-Saclay et sont aujourd'hui situés à Versailles et à Grignon. Ils rejoindront le plateau de Saclay en 2021. Des collaborations permanentes sont établies au-delà d'AgroParisTech avec plusieurs partenaires régionaux (CNRS, CEA, UVSQ et UPMC). Plusieurs actions de structuration ont été menées, notamment le LabEx BASC et l'institut de convergence CLAND. Ils favorisent les travaux sur les effets du changement climatique à toutes les échelles, de la cellule au territoire, mais aussi sur l'évolution de l'agriculture en milieu urbain et périurbain. Au-delà de l'analyse des effets du changement climatique, ils faciliteront la prise en compte de différentes demandes sociétales telles que la protection de l'environnement, la durabilité ou la production d'aliments sains. En corollaire, d'autres projets structurants, dans lesquels ECOSYS est impliqué, s'appuient sur cette dynamique: 3BCAR, FIRE, RADSODYN et BREEDWHEAT.

ECOSYS porte ce thème et tire profit des aspects très complémentaires de l’évolution de l’agriculture, notamment face aux changements globaux (stockage carbone / azote; impact sur la production, adaptation à la température, efficacité nutritionnelle, adaptation des pratiques et conséquences pour l’environnement, espèces envahissantes, utilisation des sols, flux entre les compartiments). Ainsi, le Centre Versailles-Grignon s'est approprié les objectifs du projet ECOSYS pour promouvoir la multi-performance et aider à réconcilier le développement agricole et urbain. Sur la base de compétences disciplinaires, les chercheurs développent des approches intégratives à toutes les échelles et proposent de concevoir et d’évaluer des systèmes et des utilisations des terres, réconciliant cultures arables et élevage, zones rurales et urbaines, développant des sources alternatives d’éléments nutritifs par rapport aux engrais minéraux et optimisant la protection des cultures, lutte durable contre les parasites et les maladies.

En outre, ECOSYS porte des infrastructures identifiées comme stratégiques pour le Centre: SOERE-PRO, ICOS et l’observatoire de l’environnement des territoires et des agrosystèmes, avec la contribution de nos plates-formes (Biochem-Env et les plates-formes analytiques du pôle Chimie ECOSYS).

Les principales collaborations et l'intégration de nos activités dans des réseaux nationaux et internationaux ont déjà été mentionnées lors de la présentation des thèmes structurants et des perspectives des équipes. Ces collaborations structurent notre partenariat tant pour l’acquisition de connaissances que pour les développements méthodologiques et techniques, ainsi que pour les activités d’expertise et d’assistance aux politiques publiques. La figure 31 résume ce positionnement au sein de grands projets, de consortiums structurants et de collaborations structurelles.