En bref, le contexte de notre recherche porte sur les impacts de l’agriculture sur le changement climatique et la pollution de l’air, ainsi que sur la nécessité d’une agriculture résiliente ayant une faible empreinte environnementale et des produits de haute qualité. Nos recherches au cours de la dernière période ont porté sur 4 objectifs principaux: (1) Expliquer et modéliser le fonctionnement des agroécosystèmes et leurs interactions avec les biotiques (agents pathogènes, macro-faune, associations multispécifiques) et abiotiques (bas niveaux d'azote, stress hydrique, stress thermique et stress oxydant) ; (2) Identifier les processus écophysiologiques impliqués dans la résilience des couverts et leurs traits fonctionnels associés; (3) Quantifier et prédire les échanges biosphère-atmosphère de gaz à effets de serre, de polluants et de particules et le devenir de l'azote et des pesticides aux échelles supra-parcellaires ; (4) Evaluer le bilan des agroécosystèmes à vocation alimentaire et énergétique de façon intégrée en considérant la production, les coûts et les impacts environnementaux.

L’une des spécificités de l’équipe est de maîtriser un continuum de modèles allant du processus à l’opérationnel, en les associant à une gamme d’outils expérimentaux allant des environnements contrôlés aux niveaux terrain et paysage.

L’équipe est reconnue au niveau national et international dans les domaines de recherche sur la contribution de l’agriculture aux gaz à effet de serre et à la pollution atmosphérique, l’évaluation de la bioénergie des cultures et de son utilisation des sols, la modélisation de la fonction de la structure des plantes, le développement des maladies des plantes et l’intégration à l'échelle du paysage grâce à des projets financés notamment par l'ANR (ESCAPADE), un projet européen H2020 (LOGISTEC), ainsi que par des publications reconnues dans le domaine (par exemple, Oswald et al., 2013; Smith et al., 2016;).

Une évolution notable au cours de la dernière période est la forte préoccupation de l’interaction des agro-écosystèmes avec les gaz à l'état réactif (composés organiques volatils - COV, particules, ozone), avec le recrutement d'une jeune scientifique (Raluca Ciuraru ) ayant une formation en chimie atmosphérique, ainsi que l'investissement de plusieurs ingénieurs et scientifiques dans de nouvelles méthodologies (PTR-TOF-MS, DT-GC-MS, PM…). Une autre évolution notable concerne une meilleure intégration du fonctionnement des racines et de ses interactions avec le sol dans l'échange sol-plante-atmosphère, qui a récemment été renforcée par le recrutement d'un jeune scientifique  (Frédéric Rees) qui étudiera les processus de rhizodéposition du carbone. Enfin, certains sujets de recherche (émissions d'ammoniac et de GES, biocarburants, photosynthèse) ont atteint un niveau de maturité permettant le développement d'outils opérationnels (Cadastre-NH3, FIDES), de plusieurs demandes de brevets (chambre de photosynthèse d'organe, analyseur de NH3, méthode d'inférence d'émissions de NH3) , ainsi que la création récente d'une business unit sur le suivi des émissions de NH3 et des GES, «INRAE Transfert Agrosystèmes», au sein de la nouvelle équipe d'ECOSYS.

Ci-dessous, les principales approches et réalisations détaillées pour chaque ligne de recherche (RL).

•  RL1. Intégration pour l'évaluation environnementale, agronomique et sanitaire
•  RL2. Physique et physico-chimie des interactions sol-plante-atmosphère
•  RL3. Fonctionnement biologique des écosystèmes pour l'agroécologie

Conclusions

Trois évolutions majeures peuvent être mises en évidence au cours de la dernière période: (1) l’équipe Eco & Phy a atteint la maturité sur la plupart de ses sujets «historiques» (émissions d’ammoniac et de GES, modélisation structure-fonction, modélisation des maladies fongiques, émissions de pesticides, évaluation du cycle de vie), (2) EcoSys a recruté deux jeunes chercheurs et a fortement investi dans de nouveaux outils qui permettront d’approfondir les recherches sur les interactions plantes-sol-atmosphère. Enfin (3), EcoSys a connu un changement structurel majeur avec la fusion de deux anciennes équipes ayant des antécédents disciplinaires différents. Cela a conduit à des échanges intenses entre ces anciennes équipes sur des questions scientifiques et techniques via le très apprécié «kfé science». Une réflexion sur de nouveaux sujets de recherche a été lancée, qui a conduit à l'organisation d'un atelier utilisant la méthodologie Concept-Connaissance pour imaginer de nouveaux sujets de recherche mêlant les deux disciplines des échanges biosphère-atmosphère et de l'écophysiologie. Cela a abouti à la définition des priorités de notre recherche, qui devraient contribuer grandement aux thèmes structurants d’ECOSYS dans son ensemble, et sont présentées dans la section projets comme nos axes de recherche pour les cinq prochaines années :

•  RL 1. Régulation biologique et communication dans les cultures
•  RL 2. Aborder les défis émergents
•  RL 3. Interactions biophysiques dans des paysages multifonctionnels
•  RL 4. Vers des échelles plus grandes et des études intégratives