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Ecran de contrôle de l'ordinateur pilotant la plateforme Phénoarch.. © Inra, SLAGMULDER Christian

Modélisation et agrosystèmes

STICS, un concentré d’agronomie

STICS (Simulateur multidisciplinaire pour les cultures standard) modélise, à l’échelle de la parcelle, le développement d’une culture, voire de cultures associées (c’est-à-dire plusieurs espèces cultivées en même temps) ou encore d’une succession culturale, en fonction de tous les paramètres agronomiques : climat, sol, et pratiques agricoles.

Par Pascale Mollier
Mis à jour le 03/09/2014
Publié le 30/05/2013

Développé à l’Inra depuis 1996, le modèle STICS a servi de base à la conception de nombreux autres modèles intégratifs. Il est disponible gratuitement sur le site Web de l’unité de recherche Agroclim (Avignon), et concerne actuellement une centaine d’utilisateurs, essentiellement à des fins de recherche et d’enseignement. Mais il peut aussi être utilisé par des conseillers formés pour du conseil agricole : décision de choix de variétés, décision d'irrigation...

Un grand nombre de chercheurs et d’acteurs du développement ont contribué à l’élaboration de STICS, de manière à intégrer des savoirs dans de nombreux domaines (bioclimatologie, écophysiologie des plantes, agronomie, hydrologie, pédologie, épidémiologie, etc.) On comptabilise plus de cinquante co-auteurs du modèle, ce qui fait de STICS un formidable outil de  capitalisation de connaissances et d’expériences.

Le modèle permet d’estimer le rendement des cultures

Les variables d’entrée décrivent :

-          le climat : température minimale et maximale journalière, rayonnement, cumul des précipitations journalières, etc. Ces données sont à renseigner tous les jours du cycle de culture, du semis à la récolte.

-          le sol : réserve d’eau utile, teneur en matières organiques (qui détermine la quantité d'azote qui pourra être minéralisée)...

-          les pratiques culturales : dates et densités de semis, variétés, niveau de fertilisation, irrigation, rotations, modes de récolte (moisson, cueillette, fauche,…)

A partir de ces variables d’entrée, STICS permet de calculer les caractéristiques de la production agricole : le rendement des cultures, la qualité des produits récoltés, les consommations d'azote et d'eau par la plante.

« Bien sûr, on n’a accès au rendement réel que lorsque les conditions climatiques sont connues pendant toute la durée de la culture, c’est-à-dire au moment de la récolte…, explique Françoise Ruget. Cependant, des estimations sont très utiles en cours de culture pour ajuster les fertilisations et les irrigations en fonction du climat et de l'état de la plante. Après la culture, on peut comparer le rendement estimé au rendement réel pour diagnostiquer les causes d’un éventuel décalage : pratiques mal adaptées, ravageurs, etc.»

 «  En tant qu’instrument de prévision, STICS n’est pas utilisé seul, complète Marie Launay. On y associe d'autres outils, par exemple des images en cours de cultures, des statistiques des années antérieures, des indicateurs climatiques... »

STICS fournit le seul moyen d’estimer le rendement des prairies

Dans le cas particulier des prairies, on n’a pas accès au rendement réel, puisque les fourrages sont en partie consommés par Pousse  du 20/07/2011 au 20/08/2011. Plus la couleur est foncée, moins la  pousse  est importante. Régions sans couleur : pas de  pousse   ISOP  : Information et suivi objectif des prairies.. © inra, ISOP©
Pousse du 20/07/2011 au 20/08/2011. Plus la couleur est foncée, moins la pousse est importante. Régions sans couleur : pas de pousse ISOP : Information et suivi objectif des prairies. © inra, ISOP©
les animaux. La valeur estimée grâce au système ISOP (Information et suivi objectif des prairies), dérivé de STICS, est donc  la seule accessible. Comme STICS, ISOP n’est pas utilisé pour prédire, mais plutôt pour objectiver la gravité de situations de sécheresse par exemple.

STICS caractérise aussi les impacts de la culture sur l’environnement

Outre les caractéristiques de la production agricole, STICS permet d’estimer  ce qui caractérise l’environnement : fuite de nitrates, émission de gaz à effet de serre, CO2, N2O,… STICS peut être utilisé à l’échelle de la parcelle, mais aussi à l'échelle régionale, en considérant des ensembles de parcelles.

 « Dans le monde de la recherche, STICS, assorti d'un modèle de développement de maladies, peut permettre de quantifier l’impact de certaines maladies. C’est en cela que STICS est un modèle de connaissance, utilisé plutôt par des chercheurs, poursuit Marie Launay. Il sert aussi à fournir des variables qui manquent dans les modèles de végétation à l'échelle planétaire, qui eux-mêmes sont utiles aux modèles météorologiques ».

STICS fonctionne pour de nombreuses cultures

La conception générique de STICS le rend utilisable pour les principales cultures des régions tempérées, en tout 24 plantes différentes (pérennes ou non) grâce à une arborescence qui part de caractères communs, puis permet des options pour individualiser chaque culture. On cherche actuellement à étendre le modèle à des espèces plus « exotiques » : riz, canne à sucre, curcuma, œillet d’Inde, ou à des cultures plus marginales en France : soja, sorgho. Il faut pour cela re-paramétrer le modèle avec de nouveaux jeux de données, par exemple pour le riz avec des données collectées en Camargue.

Exemples d’applications de STICS

Le modèle permet d’étendre le résultat des expérimentations : un jeu de données alimente le modèle, qui peut ensuite fournir des résultats pour une situation voisine, sans avoir besoin d’expérimenter à chaque fois. On peut par exemple étudier un maïs sur plusieurs années, ou dans une gamme de climats proches.

STICS a été utilisé dans deux expertises collectives Inra :

- pour étudier l’effet du changement climatique sur différentes régions françaises (Expertise "Sécheresse et agriculture", 2006).

- pour estimer les effets des cultures intermédiaires pièges à nitrate (CIPAN) (Etude "Réduire les fuites de nitrate au moyen de cultures intermédiaires : conséquences sur les bilans d’eau et d’azote, autres services écosystémiques", 2012.)

Le site de STICS

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie
Centre(s) associé(s) :
Provence-Alpes-Côte d'Azur, Hauts-de-France

Références

- Ouv titre de l'ouvrage:
© Inra
rage collectif :"Conceptual basis, formalisations and parameterization of the stics crop model", rédigé par plus de 50 co-auteurs, paru chez Quae en janvier 2009.

- Présentation powerpoint de Nadine Brisson lors du Carrefour de l'innovation agronomique "Productions végétales et sécheresse", qui s'est tenu le 6 juin 2008 à l’ENSA de Toulouse (voir la vidéo correspondante ci-dessus en tête de l'article) : Présentation de Nadine Brisson STICS

- Article de Nadine Brisson dans la revue "Innovations agronomiques", 2008, n°2, 9-18

Hommage à Nadine Brisson

Le 16 octobre 2012, l'Association française d'agronomie a organisé un colloque en hommage à Nadine Brisson Portrait de Nadine Brisson. © Inra
Portrait de Nadine Brisson © Inra
, disparue le 18 octobre 2011.

Extraits : « Nadine Brisson a été l’artisan infatigable du modèle STICS. (…) (Sa) philosophie était essentiellement basée sur deux concepts : la généricité et la fédération autour d’objectifs communs. (…) STICS est devenu peu à peu le réceptacle organisé pour intégrer et articuler entre elles les connaissances, bref pour partager la science. A tel point qu’il a été utilisé par d’autres communautés scientifiques comme un concentré d’agronomie ».

Le réseau STICS

Le Projet Stics est devenu depuis 2014 un réseau scientifique du Département Environnement et Agronomie de l'Inra. Il a pour vocation le développement du modèle de culture Stics et son évolution, ainsi que l'animation scientifique autour du modèle. Il propose un forum d'échanges. Le prochain séminaire des développeurs et utilisateurs du modèle Stics a lieu à Rennes du 10 au 12 mars 2015.