Nous nous intéressons principalement à la production de biomasse pour l’alimentation (sécurité alimentaire) ainsi qu'à la production de biomasse pour l'énergie et la chimie (carbone renouvelable), vues sous l’angle de l’étude du fonctionnement des cultures sous contraintes d’origine abiotique ou biotique. Dans un contexte en évolution (changement du climat et/ou des pratiques, zones périurbaines), les contraintes ou les forçages considérés sont les contaminants atmosphériques (ozone), la modification des ressources (fertilisants, eau), et les pressions liées à l’action des bioagresseurs. Notre objectif est de produire des connaissances, des références expérimentales et des modèles contribuant à mieux comprendre et quantifier les contraintes et leurs impacts sur le fonctionnement du couvert et sa production, et d’identifier des pistes d’action pour en atténuer les effets.

Les processus sur lesquels nous travaillons concernent d’une part les échanges entre la plante et son milieu (atmosphère, sol), d’autre part, le fonctionnement interne de la plante et du complexe culture-pathogène. Nous nous focalisons plus particulièrement sur les mécanismes impliqués d'une part dans l’utilisation par les cultures des ressources du milieu, notamment l’azote et l’eau, en interaction avec les mécanismes régulant leur disponibilité dans les sols et la variabilité génotypique, et d'autre part dans leur réponse aux contraintes (ozone, maladies). Ces travaux se situent en particulier dans une perspective de production bas-intrants (fertilisation, protection des cultures) et d’agriculture périurbaine.

L’expérimentation, en conditions contrôlées ou naturelles, touche à différentes échelles temporelles allant de l’épisode ponctuel (carence ou levée de carence azotée, attaque parasitaire, pic d’ozone) jusqu'au moyen et long terme (rotation, prise en compte de la variabilité climatique). La modélisation va de l’échelle du processus fin (détoxication pour l’ozone, interactions hôte-pathogène, absorption d’azote, dispersion du pathogène) jusqu’à des approches intégratives au niveau du couvert. Il est en particulier nécessaire de disposer de modèles de croissance des plantes de grandes cultures permettant de raffiner des approches écophysiologiques classiques pour intégrer l'effet de contraintes biotiques et abiotiques sur le rendement des cultures. Ces modèles sont aussi une des pièces maîtresses des approches intégrées d’évaluation, nécessaires pour estimer les bilans environnementaux des agroécosystèmes.

Ces travaux s’appuient actuellement sur tout un ensemble de modèles développés dans des cadres spécifiques ou plus génériques au niveau du couvert végétal. Des exemples de cadres spécifiques sont : l’approche de modélisation structure-fonction des plantes (ADEL, Greenlab, Arnica), les interactions génotype-environnementconduites, les études des processus de dissémination (modèle  éclaboussement-splash, modèle Smop-2D pour la dispersion du pollen et des pathogènes), des interactions hôte-pathogènes (modèle Septo-3D), ou des échanges de composés polluants (ozone, ammoniac) ou non (eau, CO2) (modèles Modde, SurfAtm, Volt'Air). Les cadres génériques sont utilisés pour opérer une intégration temporelle (cycle de culture, rotation) ou spatiale (paysage, région) et une évaluation environnementale. Ainsi, les modèles utilisés sont de deux types : modèles de cultures (CERES, STICS) et modèles 3D « individus-basés ». Les modèles de cultures, principalement prévus pour simuler des cultures homogènes, peuvent toutefois rendre compte de la diversité végétale au niveau inter-parcelle et du paysage ; ils sont également les plus complets par rapport aux processus et aux contraintes prises en compte. Les modèles « individus basés » sont plutôt des outils de recherche pour une intégration plus fine du fonctionnement de la plante et des interactions entre plantes au sein d’un peuplement ; ils constituent par exemple l’approche privilégiée pour la simulation d’associations d’espèces ou d’interactions entre plante et microorganismes.