Adaptation et spatialisation du modèle STICS pour la gestion d'un périmètre céréalier irrigué en milieu semi-aride

Abstract

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet franco-marocain SudMed coordonné par l’Université Cadi Ayyad de Marrakech (UCAM) et le Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère (CESBIO) à Toulouse. Il s’inscrit également dans une coopération avec différents partenaires techniques, dont l’Office Régional de Mise en Valeur Agricole du Haouz (ORMVAH) et l’Agence de Bassin Hydraulique du Tensift (ABHT), responsables de la gestion agricole et de la distribution de l’eau des barrages sur les principaux secteurs cultivés autour de Marrakech. L’objectif principal du projet est de développer des méthodologies permettant d’intégrer les données de terrain, les modèles de processus et les données de télédétection dans le but de comprendre le fonctionnement des régions semi-arides pour évaluer leurs ressources hydro écologiques. Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objet l’utilisation d’un modèle de culture pour étudier le rendement et la consommation hydrique de la culture de blé dans la plaine semi-aride de Marrakech/Al Haouz. Le modèle utilisé dans cette étude est le modèle STICS, pour « Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard » , développé en France à l’INRA d’Avigon depuis 1996. C’est un modèle dynamique de fonctionnement de grandes cultures à pas de temps journalier. Ainsi, les objectifs spécifiques de cette étude sont les suivants : 1- Tester le modèle STICS pour la culture de blé dans les conditions agro-climatiques de la plaine du Haouz. 2- Proposer une méthodologie de spatialisation du modèle pour obtenir des cartes d’évapotranspiration réelle et de rendement à l’échelle d’un secteur irrigué test (quelques km²). 3- Démontrer les possibilités offertes par STICS pour contribuer à l’amélioration de la gestion de l’irrigation des céréales. Dans la première partie de ce travail, le modèle a été calibré et validé à parti des données collectées dans deux sites différents à climat semi aride : la vallée de Yaqui au Mexique pendant la saison 1999/2000 et la plaine du Haouz pendant les deux saisons agricoles 2002/2003 et 2003/2004. La variable ciblé par le procédé de calibration est l’indice foliaire (surface foliaire par unité de surface au sol), variable clef pour le fonctionnement des plantes (photosynthèse, transpiration) qui peux être observé à partir de données de télédétection optique. Ce travail d’évaluation nous a permis de conclure que le modèle STICS permet de simuler d’une façon acceptable l’évapotranspiration réelle et le rendement du blé une fois que l’indice foliaire est bien simulé. Dans la deuxième partie de cette étude, un travail préliminaire a été réalisé pour comparer deux méthodes de contrôle forçage ou étalonnage) du modèle en utilisant une série temporelle d’observations de l’indice foliaire, estimé à partir de données collectées sur le terrain à l’aide d’un radiomètre portable. L’analyse a été simulant différentes fréquences (indice foliaire, rendement et évapotranspiration) et en simulant différentes fréquences d’observations (de 1 ) 15 jours) en fonction des conditions d’ennuagement de Marrakech. Ensuite, une méthodologie de contrôle de STICS à partir des données satellitaires à haute résolution spatiale a été proposée pour un secteur irrigué test de 9 km² dédié à la culture de blé (60% de la surface totale). Cette méthodologie a permis de combiner les données terrain et une série de données SPOT et Landsat pour calibrer le modèle STICS. Elle a permis d’estimer d’une façon acceptable l’évapotranspiration du blé à l’échelle du secteur irrigué test. En revanche, les rendements en grain simulés ont présenté une faible variabilité spatiale. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons présenté un exemple d’utilisation de STICS comme outil d’aide à la gestion agricole dans la plaine du Haouz. Nous avons utilisé le modèle pour critiquer les itinéraires techniques de parcelles à semi précoce et tardif. L’étude révèle l’importance du stress azoté par rapport au stress hydrique dans la zone étudiée. Dans les conditions non limitantes d’azote, les simulations du pilotage d’irrigation du blé par STICS ont mis en évidence les avantages du semis précoce dans la région du Haouz. Enfin, cette étude nous a permis de quantifier les pertes d’eau associées au mode de gestion de l’irrigation.