Face aux besoins croissants pour une production agricole durable, les systems de culture évoluent vers des systèmes qui accomplissent des objectifs environnementaux et agricoles multiples. La recherche en conception de systèmes de cultures (CSC) s'intéresse à l'effet des pratiques et de l'environnement sur les systèmes de culture et leur performance. L'interaction entre production et services ecosystémiques, et la quantification de ces relations, sont un aspect clé de ce domaine de recherche. Une variété d'approches ont été théorisées, tels que l'utilisation de modèles et la mobilisation de connaissances expertes. Les modèles permettent de tester rapidement et à faible coût l'effet de pratiques agricoles dans une variété de conditions, mais l'application de conclusions théoriques à la parcelle peut être limitée par des contraintes locales ainsi que des obstacles à la communication chercheur-agriculteur. Mobiliser les agriculteurs et autres acteurs pertinents pour la CSC peut aider à surmonter ces obstacles ; cependant, cela limite l'innovation au cadre des connaissances expertes.L'objectif de cette thèse est de combiner la modélisation et des méthodes participatives pour une méthode de CSC qui exploite le potentiel de la modélisation numérique tout en s'assurant que les solutions proposées prennent en compte les contraintes environnementales et socioéconomiques. Après avoir revu l'état d'avancement de la recherche en prototypage et en CSC, nous proposons un cadre méthodologique divisé en quatre parties ; a) combiner une typologie des pratiques et un modèle conceptuel pour évaluer la diversité des pratiques, contraintes et trade-offs dans une zone de production ; b) acquérir des données de terrain pour quantifier les trade-offs pertinents entre production et services écosystémiques ; c) sélectionner et préparer un modèle numérique approprié pour simuler les effets des pratiques sur la production et l'apport de services ; et d) évaluer si l'interaction d'agriculteurs avec le modèle numérique peut générer des systèmes de culture potentiels qui répondraient aux objectifs agro-environnementaux posées (apport d'un service écosystémique) ainsi qu'être acceptables pour les agriculteurs qui les adapteraient à l'expérimentation dans leurs parcelles.The systèmes agroforestiers à base de café (cafés/arbres d'ombrage) du Costa Rica central ont étés le système de culture choisi pour répondre à ces questions. Les systèmes agroforestiers offrent de nombreuses occasions d'étudier et évaluer les services écosystémiques apportés, en plus de la production principale. L'association de deux cultures pérennes place l'évaluation de la performance à long terme et de la durabilité des systèmes au centre de la question. La culture du café au Costa Rica fait vivre une part importante de la population, et est aussi basée sur la gestion intensive d'une culture à haute valeur d'exportation, vulnérable aux fluctuations des prix sur le marché mondial ainsi qu'au changements climatiques. Des pentes raides et une saison des pluies importante créent des problèmes d'érosion significatifs ; cependant, certaines pratiques de contrôle de l'érosion (utilisation d'arbres d'ombrage et d'adventices) impactent la production de café. La réconciliation de ces deux aspects nous offrent l'occasion de tester notre cadre méthodologique dans une situation où une solide argumentation technique serait nécessaire pour encourager les expérimentations dans les parcelles. Enfin, le dernier chapitre porte une réflexion d'ensemble sur l'importance de choisir et préparer correctement un modèle agronomomique adéquat, les application potentielles de cette méthodologie, ainsi que les recommandations que nous avons pu effectuer en termes de pratiques de contrôle de l'érosion dans la zone d'étude. / In the face of increasing concerns about sustainability of agricultural production, cropping systemsare evolving towards systems that fulfill multiple agronomic and environmental objectives. Researchin cropping systems design (CSD) is concerned with studying the effect of farming practices oncropping systems and their performance. The interaction between production and ecosystemservices, and quantification of trade-offs between the two, is a key aspect of this research. A varietyof approaches have been theorized, such as use of models and mobilization of expert knowledge.Models allows fast and low-cost testing of the effect of farming practices under a variety ofconditions, but the application of theoretical outcomes to on-farm changes can be limited by localconstraints and researcher-farmer communication. Mobilizing farmers and other relevantstakeholders for CSD can help overcome these obstacles; however this limits innovation to the scopeof expert knowledge.The objective of this thesis is to combine modeling and participatory methods for a CSD frameworkthat harnesses the potential of numerical modeling while ensuring the proposed solutions take intoaccount socioeconomic and environmental constraints. After an overview of current advances inprototyping and CSD, we propose an methodological framework divided into four parts; a) combininga typology of farming practices and a conceptual model to appraise the diversity of farming practices,constraints and trade-offs at the plot scale in a defined production area; b) collection of field data forquantifying relevant trade-offs between production and ecosystem services; c) selecting andpreparing an appropriate numerical model for simulating the effects of farming practices onproduction and provision of ecosystem services; and d) evaluating whether the interaction of farmerswith a numerical model can generate candidate cropping systems that fulfill our agro-environmentalobjectives (provision of ecosystem service) as well as being suitable for the farmers who will adaptthem for on-farm experimentation.The coffee-based agroforestry systems (coffee/shade trees) of central Costa Rica were the chosenproduction system for answering these questions. Agroforestry systems offer plentiful opportunitiesfor valuing ecosystem services in addition to crop production; the combination of two perennialcrops brings long-term performance assessment and sustainability of the system to the heart of thequestion. Coffee cultivation in central Costa Rica concerns a large amount of livelihoods, but is alsobased on intensive management of a highly valued cash crop vulnerable to price fluctuations on theglobal market as well as climate change. Steep slopes and heavy rainfall also cause high levels of soilerosion; yet certain indirect erosion control practices (such as the use of shade trees of weeds) alsohave an impact on coffee production. The reconciliation of these two aspects offers the opportunityto test our methodological framework in situations where precise discussions onproduction/environment trade-offs are needed.Finally, in the last chapter we reflect on the importance of correctly choosing and preparing the rightmodel for the job, potential application of this methodology, as well as the recommendations wereable to make in terms of erosion control practices in the study area.

Au Nord-Cameroun à l'instar de l'Afrique soudano sahélienne, les sécheresses et la forte pression démographique, ont favorisé l'afflux des agriculteurs et la sédentarisation des éleveurs sur des zones plus humides et moins saturées de la région. Aujourd'hui, dans ces zones, les agriculteurs font face à la baisse continue des rendements agricoles et les éleveurs, aux difficultés d'alimentation du bétail. Le suivi de leurs systèmes de culture et d'élevage, et l'analyse des interactions qui existent entre eux, ont montré la nécessité de mieux gérer les biomasses. Les résultats montrent que la fumure organique est très limitée sur le sol des agriculteurs, alors qu'elle est nettement très élevée sur celui des éleveurs du fait de l'important cheptel bovin qu'ils y parquent. Ces derniers obtiennent des rendements en biomasses beaucoup plus importants que ceux des agriculteurs, mais sur des superficies plus réduites. Grâce au droit de vaine pâture ces éleveurs alimentent leur bétail en saison sèche à partir des résidus de cultures produits par les agriculteurs. Le reste de l'année, une partie du cheptel transhume, tandis que l'autre, reste sédentaire sur le terroir et s'alimente difficilement (longs déplacements journaliers, esquives des cultures). L'offre locale de la biomasse cultivée dépend fortement de la production des agriculteurs qui, elle, est influencée à la fois par les pratiques des agriculteurs (fumure organique, fertilisation minérale) et par celles des éleveurs (vaine pâture). Différents modes de gestion des biomasses sont proposés pour améliorer à court terme (compost produit en bordure du champ, fumier produit à l'étable, en fosse ou sur parc fixe, association des cultures) ou à moyen terme (systèmes de culture sur couverture végétale), la production. Pour raisonner et accompagner leur diffusion à l'échelle de la parcelle, de l'unité de production et du terroir, différents modèles conceptuels ont été développés.

Certains processus écologiques mettent en jeu des transferts latéraux entre parcelles voisines. La maîtrise, par les pratiques agricoles, des problèmes environnementaux qui en découlent impose de coordonner les systèmes de culture dans l'espace, à l'échelle de l'entité spatiale pertinente pour l'analyse du processus en cause. C'est le cas du ruissellement érosif dans les plaines loessiques du nord de l'Europe, dont l'échelle d'étude est le bassin versant. Ce travail de thèse a permis de bâtir une méthodologie d'aide à la conception de modifications des systèmes de culture, au sein des exploitations, dans le but de réduire de ruissellement. La méthode élaborée permet ainsi d'identifier les marges de manoeuvre des agriculteurs pour modifier les systèmes de culture - organisation spatiale des cultures et itinéraires techniques - à partir d'une reconstitution des règles de localisation des cultures sur le territoire d'exploitation et d'organisation du travail.

La culture de l'ananas s'est fortement développée à la Réunion et représente la première production fruitière de l'île en termes de valeur et de tonnage exporté. L'hétérogénéité des conditions climatiques de l'île ainsi que la diversité des pratiques culturales, notamment en ce qui concerne la fertilisation azotée et l'irrigation, mène à une forte variabilité des rendements, de la qualité gustative des fruits et d'utilisation des ressources naturelles du milieu. Le développement de systèmes de culture plus durables impose de repenser et d'optimiser l'assemblage des pratiques culturales, en prenant en compte les spécificités des différentes zones de production. Un modèle ad-hoc, SIMPIÑA a été développé afin de décrire la croissance et le développement de la plante et la qualité gustative des fruits (teneur en sucres et en acides) en fonction du climat et des pratiques culturales (poids de rejets plantés, densité, date d'induction florale, fertilisation et irrigation). Ce modèle présente la particularité d'intégrer des modules mécanistes (croissance de la plante, teneur en sucre des fruits, bilans hydriques et azotés) et des modules statistiques pour la prévision de l'acidité des fruits à la récolte et la partie économique. Les pratiques culturales sont prises en compte au travers de règles de décision qu'il est ainsi possible d'évaluer. Une typologie des pratiques culturales a été élaborée sur 40 exploitations de l'île, en amont, afin de réduire le champ des possibles et permettre de proposer des systèmes de culture innovants, en optimisant les performances des systèmes tout en prenant en compte les principales contraintes des exploitations. SIMPIÑA a été utilisé pour identifier des combinaisons de pratiques culturales des systèmes qu'il conviendra de tester « au champ ». Cette approche intégrative a permis des avancées significatives au niveau de la modélisation de la culture de l'ananas et de la définition de systèmes de culture innovants. / Pineapple production is increasing on Réunion Island and represents the first fruit production, in terms of value and yield exported. The heterogeneity of climatic conditions on the island and the diversity of cultural practices, particularly with regard to nitrogen fertilization and irrigation, lead to a high variability in yield, gustatory quality of fruit and use of natural resources. The development of more sustainable cropping systems requires rethinking and optimizing the combination of agricultural practices, by taking into account the specificities of the different production areas. An ad-hoc model, SIMPIÑA was developed to describe the growth and development of pineapple plant and fruit quality (sugar and acid content) depending on climate and cultural practices (sucker weight at planting, planting density, date of flowering induction, fertilization and irrigation). This model has the particularity to integrate process-based model modules (plant growth, sugar content, water and nitrogen balance) and statistical modules (for predicting the acidity of fruit at harvest and the economic part). Cultural practices are taken into account through decision rules that may thus be assessed with the model. A typology of cultural practices was carried out based on interviews of 40 farmers all over Réunion Island and led to three farm's types with specific climatic and organizational constraints. SIMPIÑA was used to explore a wide range of combination of cultural practices, taking into account the constraints of each farm-type. We identified trends of cultural practices combinations which optimize the performances of the systems and that should be tested in the field. This integrative approach has led to significant advances in modeling pineapple production and in defining innovative cropping systems.

Les scénarios d’usages du sol facilitent la planification des territoires agricoles en considérant l’évolution de la distribution spatiale des systèmes de culture. Dans la perspective de construire et d’évaluer des scénarios avec les porteurs d’enjeu d’un territoire, cette thèse propose une méthode qui permet de préciser une distribution de systèmes de culture, exprimée par un discours, afin de l’évaluer à l’aide d’un modèle calculatoire. J’ai développé la méthode pour traiter des questions relatives à la gestion spatiale et quantitative de l’eau dans le système Neste. Il a été nécessaire d’identifier une distribution de systèmes de culture de référence, puis de développer une interface permettant à l’utilisateur de caractériser une distribution alternative des systèmes de culture à partir de la distribution de référence. Un modèle biodécisionnel spatialisé permet ensuite d’évaluer l’impact de cette distribution alternative de systèmes de culture sur la demande en eau d’irrigation du territoire. / Agricultural land use scenarios allow to consider the evolution of cropping systems spatial distribution. They thus facilitate agricultural land use planning. In order to be able to build and evaluate scenarios with stakeholders, this thesis proposes a method for describing quantitatively a distribution of cropping systems expressed narratively in order to evaluate it by model in a scenario approach. I developed the method in order to deal with spatial and quantitative water management questions in the Neste system. It has been necessary to identify a reference cropping systems distribution and to develop an interface to describe an alternative distribution of cropping systems from the reference one. A spatialised biodecisional model is then used for assessing the impact of this alternative distribution on the irrigation water demand of the study area.

Les lombriciens représentent une composante majeure de la macrofaune du sol et sont souvent présentés comme bioindicateurs de la biodiversité et de la qualité du sol. Par ailleurs, ils sont des ingénieurs de l'écosystème car ils modifient directement ou indirectement la disponibilité des ressources pour d'autres organismes tels que les plantes et les microorganismes. Ils ont un rôle important dans les agrosystèmes car ils participent aux processus qui influencent les composantes physique, chimique et biologique du sol.<br />L'enjeu majeur de ce travail est de comprendre et de modéliser l'évolution des populations de lombriciens dans un champ cultivé et d'étudier l'impact de certains systèmes de culture sur les communautés lombriciennes. L'outil que nous avons mis en place, WORMDYN est un modèle stochastique de dynamique des populations basé sur un modèle matriciel et structuré en classes de stades de développement (cocons, juvéniles, sub-adultes et adultes). Il prédit l'évolution des populations du ver L. terrestris dans des parcelles labourées et dans des parcelles travaillées superficiellement. Les paramètres de ce modèle, estimés en partie grâce à des données issues de la littérature, dépendent de la température et de l'humidité du sol qui sont les facteurs clés influençant la dynamique à court terme de cette espèce de vers de terre.<br /> Ce travail de thèse comporte une première partie méthodologique. L'étude de la dynamique des populations lombriciennes a nécessité un nombre important de prélèvements en champ cultivé. Or, diverses méthodes sont classiquement utilisées pour l'échantillonnage des lombriciens. Nous avons donc cherché à déterminer la méthode de prélèvement la plus adéquate, c'est-à-dire alliant efficacité et sécurité du manipulateur. Une première partie est donc consacrée à l'étude et à la comparaison de trois produits chimiques utilisés pour le prélèvement des lombriciens.<br />Dans un deuxième temps, la thèse présente la structure du modèle WORMDYN. La capacité du modèle à représenter la réalité est testée en confrontant les sorties aux mesures faites en parcelles expérimentales. Une analyse de sensibilité désigne les paramètres influençant fortement les sorties du modèle et met ainsi en évidence des pistes d'amélioration possibles.<br />Enfin, dans le but de discuter des impacts de systèmes de culture sur les communautés lombriciennes, nous avons récolté des données sur un essai de longue durée comprenant trois systèmes : biologique, conventionnel et un système sous couvert végétal permanent. Par ailleurs, les résultats nous permettent d'étudier le comportement de WORMDYN dans d'autres situations et de dégager des pistes d'amélioration du modèle.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la notion de performance environnementale comme cadre analytique pour l’étude des impacts des activités agricoles sur l’environnement. Après avoir mis en évidence un manque de formalisation de cette notion dans la littérature, nous la définissons comme la distance entre l’état environnemental d’un écosystème à un moment donné et un état environnemental à atteindre pour cet écosystème, dit « de haute performance environnementale ». Dans cette étude, l’état environnemental est approché par trois critères liés à la ressource « eau » : les concentrations en nitrates et en matières en suspension, et les débits.Suite à la description de l’état initial, nous proposons une méthode d’optimisation de la performance environnementale des activités agricoles basée sur un couplage entre un modèle agro-hydrologique (SWAT) et un modèle d’optimisation multicritère (Weighted Goal Programming). La démarche d’optimisation considère la réaffectation spatialisée de systèmes de culture sur l’espace considéré comme facteur d’amélioration, les différents critères de l’optimisation étant examinés simultanément.La méthode est implémentée sur le bassin versant de la Boulouze (coteaux de Gascogne). Les résultats montrent une amélioration de la performance environnementale du système étudié. L’analyse de la nouvelle occupation des sols souligne qu’au-delà des évolutions quantitatives des surfaces allouées aux systèmes de culture, la spatialisation des changements d’un système vers un autre influe également sur la performance environnementale à l’échelle du bassin versant. Enfin, nous interrogeons l’applicabilité de cette méthode et mettons en évidence l’intérêt qu’elle présente comme outil à la fois de modélisation de scénarios et de communication. / We introduce in this thesis the notion of environmental performance as an analytical framework aimed at studying the impacts of agricultural activities on the environment. We outline first a need to formalize this notion and then define it as the distance between the “environmental” state of a system at a specific time and a state of “high environmental performance” to achieve. Focus is on water management at the watershed level with three criteria: nitrogen, sediments (water quality) and water flows (water quantity).Our aim is to optimize the environmental performance of agricultural activities at the watershed scale. First the initial status of the watershed is described, then a method is proposed. This method is based on a coupling between an agro-hydrological model, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), and the Weighted Goal Programming optimization method. Our purpose is the reallocation of farming systems within the watershed when considering the optimization criteria simultaneously.We implement this method on the Boulouze watershed (coteaux de Gascogne, in the southwestern part of France). Results outline an improvement of the environmental performance. The analysis of the new land-use plan emphasizes the fact that the changes of farming systems are not only due to evolutions of the surfaces where they are implemented, but that the environmental performance at watershed scale is also affected by their location.Finally we explore the applicability of the method used highlighting its attributes as a relevant tool for modeling scenarios and for communicating.

L'intensification et l'homogénéisation des paysages agricoles a rendu les agrosystèmes plus sensibles aux bioagresseurs. Pour limiter les impacts de ces bioagresseurs sans recourir de manière intensive aux pesticides, une solution efficace est l'utilisation de variétés résistantes. La durabilité de ces résistances peut être faible, en lien avec l'adaptation des populations pathogènes. Il est donc nécessaire de concevoir des systèmes de culture permettant le contrôle des bioagresseurs et la préservation des ressources variétales. Ces stratégies de gestion peuvent reposer sur la combinaison de pratiques agricoles et d'organisation spatiale de ces pratiques, pour des pathosystèmes dont les agents sont dispersés par le vent. D'une part, la conception de ces stratégies peut bénéficier d'une approche participative, prenant en compte les conditions de culture et l'organisation des acteurs locaux. D'autre part, l'évaluation de ces stratégies, dont l'expérimentation est délicate du fait des échelles spatiale et temporelle requises, peut bénéficier d'une approche modélisatrice. Dans ce cadre, ce travail de thèse a mis au point et testé, sur deux régions d'étude, une méthode participative de construction de scénarios d'organisation spatiale des systèmes de culture, évalués vis-à-vis du contrôle du phoma du colza et de la gestion des résistances. Les scénarios co-construits explorent les futurs agricoles possibles en identifiant les tendances possibles d'évolution du contexte (économique, politique, règlementaire, épidémique), de manière prédictive ou plus exploratoire. Ils ont ensuite été évalués numériquement à l'aide d'un modèle préexistant, vis-à-vis de trois critères pertinents pour les acteurs : les pertes de rendement, la taille de la population pathogène et sa structure. Ces scénarios ont ensuite été évalués à l'aide de régressions linéaires, de manière à identifier les pratiques agricoles les plus influentes sur les trois critères d'évaluation considérés. Cette analyse a été réalisée à deux échelles spatiales complémentaires : l'échelle d'une petite région agricole et l'échelle locale, considérant plusieurs centaines de mètres autour des parcelles de colza pouvant être infectées. Ces analyses ont permis de mettre en évidence la prépondérance des rotations, des variétés et de la gestion des résidus de colza dans l'évolution de la maladie et sur la durabilité des résistances. Elles ont également montré la nécessité de prendre en compte plusieurs échelles pour la gestion de la maladie : si la taille de la population pathogène et les pertes de rendement peuvent être déterminées à partir de la composition en termes de systèmes de culture à l'échelle du paysage, une échelle plus locale est nécessaire pour évaluer l'évolution de la structure génétique de la population. Cet indicateur est en effet très lié aux variétés et aux pratiques présentes dans les 500 mètres autour des parcelles porteuses de la résistance considérée. Finalement, l'exploration de règles spatiales (isolement) et temporelles (maximisation des surfaces un an sur deux) des parcelles de colza ou des types variétaux a mis en exergue le fort potentiel de stratégies basées sur ces règles pour la gestion des résistances. La mise en place de ces stratégies nécessiterait une coordination entre les différents acteurs, à l'échelle du territoire agricole, qui pourrait s'avérer nécessaire en cas d'épidémie importante de phoma. La méthode mise en place pourrait être utilisée pour explorer la gestion d'autres thématiques à composante spatiale, comme par exemple l'érosion ou la gestion d'autres bioagresseurs. Ceci pourrait permettre une évaluation multicritère, prenant par exemple en compte les bioagresseurs de différentes cultures composant une même rotation, identifiant ainsi les pratiques les plus à mêmes de gérer simultanément les différentes thématiques locales. / The intensification and the homogenization of agricultural systems led to agrosystèmes that are more sensible to pests and diseases. To limit the impacts of these pests and diseases without increasing pesticides use, an efficient solution is the use of resistant cultivars. Sustainability of these resistances can be low, in link with the adaptation of pathogen populations. It is thus necessary to design cropping systems allowing both the control of pests and diseases and preservation of cultivar resistances. Such management strategies can combine cropping practices and their spatial organization, for pathosystems whose agents are wind-dispersed. The design of these strategies can benefit from participatory approaches, taking into account the local cropping systems and stakeholders' organizations. The evaluation of these strategies, hardly testable in reality due to the spatial and temporal scales involved, can benefit from a modeling approach. Within this scope, this PhD thesis designed and tested, in two study regions, a participatory method of scenarios design, aiming at building with local stakeholders scenarios of spatial organization of cropping systems and to assess them with regards to their performances on phoma stem canker of winter oilseed rape and resistance durability management. Participatory designed scenarios explore agricultural futures that may happen by identifying the possible evolutions of the context (economic, political, regulatory or epidemic), in a predictive or more exploratory way. Scenarios are then evaluated numerically with a pre-existing model, for three criteria relevant for the stakeholders: yield losses, structure and size of the pathogen population. This analysis has been performed at two complementary spatial scales: the regional and the local scale, considering hundreds of meters around fields cropped with sensitive cultivars. These analyses showed the importance of crop rotations, cultivars and tillage for the evolution of the disease and resistance sustainability. These analyses also showed the necessity of taking into account different scales for disease management. Indeed, size of the pathogen population and yield losses are well related to the landscape composition in terms of cropping practices, but a more local scale is necessary for the assessment of the genetic structure of the pathogen population. This indicator is thus significantly linked with the cultivars and cropping practices in the 500 meters around fields cropped with the considered resistance. Finally, we explored spatial (isolation) and temporal rules for rapeseed spatial and temporal allocations that could be used to manage resistance. For these strategies to be applied, coordination between stakeholders at the agricultural territory would be necessary, which could be necessary in case of strong phoma stem canker epidemics. The method we applied could be used to explore other thematic with a spatial component, as for instance pests or erosion. This could allow a multi-criteria analysis, for instance taking into account pathogens of different crops included in a rotation, thus identifying the cropping practices that could promote management of these local problems.

Aujourd'hui, la culture bananière aux Antilles est confrontée à d'importants problèmes agronomiques (rendements faibles à cause du développement important de pathogènes), environnementaux (transport de pesticides et de sol vers les eaux de surface, dans un contexte écologique insulaire fragile) et économiques (variation du prix de vente des fruits et coût de la main d'œuvre élevé) susceptibles de remettre en cause la pérennité de la filière. Dans ce contexte, des systèmes de culture innovants répondant à un nouveau cahier des charges économique et environnemental doivent être mis au point. Plusieurs voies sont explorées qui, au delà d'un mode de conduite raisonné, visent à l'intégration de jachères, de rotations ou de plantes associées. <br /><br />L'évaluation et la conception de tels systèmes de culture innovants nécessitent l'utilisation d'outils de modélisation spécifiques qui rendent compte des caractéristiques particulières du système. Un modèle spécifique appelé SIMBA à été développé dans ce sens. SIMBA simule l'évolution de la structure du peuplement de bananiers au cours des cycles de culture, point clé qui conditionne l'ensemble de la dynamique du système. La composante parasitaire, qui influe sur la pérennité de la bananeraie et conditionne l'emploi des produits phytosanitaires est également prise en compte. Le parasitisme des nématodes phytoparasites est simulé, en interaction avec la croissance et la structure du peuplement, l'état du sol et l'emploi de nématicides. SIMBA simule également la croissance des bananiers et leur productivité, la structure du sol, la couverture du sol et le bilan hydrique. Des indicateurs qualitatifs et intégrateurs, conçus spécifiquement, permettent, couplés à ces modules biophysiques, l'évaluation au cours du temps de risques environnementaux comme le risque de pollution des eaux par les produits phytosanitaires et le risque d'érosion. Les pratiques culturales sont prises en compte à travers des règles de décision qu'il est ainsi possible d'évaluer. Le modèle SIMBA, en fournissant des sorties agronomiques, environnementales et économiques (marge brute), permet ainsi l'évaluation multicritère de systèmes de culture simulés selon plusieurs points de vue.<br /><br />SIMBA a ensuite été utilisé selon une méthode originale de prototypage en deux étapes (exploration globale puis optimisation spécifique). Les résultats obtenus ont permis d'identifier certains systèmes de culture qu'il conviendra de tester ‘au champ'. Cette approche systémique et fonctionnelle, qui a permis des avancées significatives au niveau de la modélisation des systèmes bananiers, constitue un outil performant pour la conception de systèmes de culture durables.

L'intensification et l'homogénéisation des paysages agricoles a rendu les agrosystèmes plus sensibles aux bioagresseurs. Pour limiter les impacts de ces bioagresseurs sans recourir de manière intensive aux pesticides, une solution efficace est l'utilisation de variétés résistantes. La durabilité de ces résistances peut être faible, en lien avec l'adaptation des populations pathogènes. Il est donc nécessaire de concevoir des systèmes de culture permettant le contrôle des bioagresseurs et la préservation des ressources variétales. Ces stratégies de gestion peuvent reposer sur la combinaison de pratiques agricoles et d'organisation spatiale de ces pratiques, pour des pathosystèmes dont les agents sont dispersés par le vent. D'une part, la conception de ces stratégies peut bénéficier d'une approche participative, prenant en compte les conditions de culture et l'organisation des acteurs locaux. D'autre part, l'évaluation de ces stratégies, dont l'expérimentation est délicate du fait des échelles spatiale et temporelle requises, peut bénéficier d'une approche modélisatrice. Dans ce cadre, ce travail de thèse a mis au point et testé, sur deux régions d'étude, une méthode participative de construction de scénarios d'organisation spatiale des systèmes de culture, évalués vis-à-vis du contrôle du phoma du colza et de la gestion des résistances. Les scénarios co-construits explorent les futurs agricoles possibles en identifiant les tendances possibles d'évolution du contexte (économique, politique, règlementaire, épidémique), de manière prédictive ou plus exploratoire. Ils ont ensuite été évalués numériquement à l'aide d'un modèle préexistant, vis-à-vis de trois critères pertinents pour les acteurs : les pertes de rendement, la taille de la population pathogène et sa structure. Ces scénarios ont ensuite été évalués à l'aide de régressions linéaires, de manière à identifier les pratiques agricoles les plus influentes sur les trois critères d'évaluation considérés. Cette analyse a été réalisée à deux échelles spatiales complémentaires : l'échelle d'une petite région agricole et l'échelle locale, considérant plusieurs centaines de mètres autour des parcelles de colza pouvant être infectées. Ces analyses ont permis de mettre en évidence la prépondérance des rotations, des variétés et de la gestion des résidus de colza dans l'évolution de la maladie et sur la durabilité des résistances. Elles ont également montré la nécessité de prendre en compte plusieurs échelles pour la gestion de la maladie : si la taille de la population pathogène et les pertes de rendement peuvent être déterminées à partir de la composition en termes de systèmes de culture à l'échelle du paysage, une échelle plus locale est nécessaire pour évaluer l'évolution de la structure génétique de la population. Cet indicateur est en effet très lié aux variétés et aux pratiques présentes dans les 500 mètres autour des parcelles porteuses de la résistance considérée. Finalement, l'exploration de règles spatiales (isolement) et temporelles (maximisation des surfaces un an sur deux) des parcelles de colza ou des types variétaux a mis en exergue le fort potentiel de stratégies basées sur ces règles pour la gestion des résistances. La mise en place de ces stratégies nécessiterait une coordination entre les différents acteurs, à l'échelle du territoire agricole, qui pourrait s'avérer nécessaire en cas d'épidémie importante de phoma. La méthode mise en place pourrait être utilisée pour explorer la gestion d'autres thématiques à composante spatiale, comme par exemple l'érosion ou la gestion d'autres bioagresseurs. Ceci pourrait permettre une évaluation multicritère, prenant par exemple en compte les bioagresseurs de différentes cultures composant une même rotation, identifiant ainsi les pratiques les plus à mêmes de gérer simultanément les différentes thématiques locales.