Une thèse est proposée dans l'UMR ISPA sur le sujet suivant :

La disponibilité en phosphore des sols pourrait-elle limiter la production de l’Agriculture Biologique dans un contexte de forte expansion ?

Contexte

L’agriculture biologique (AB) est présentée comme un des modèles permettant à la fois de réduire l’impact environnemental de l’activité agricole et de satisfaire la demande croissante des consommateurs en produits sains et de qualité. Sa trajectoire de développement – en France, en Europe et dans le Monde – est depuis plusieurs années très forte. Une des exigences de l'AB est la non-utilisation d'engrais minéraux de synthèse. Pour l’azote, cette non-utilisation peut être compensée par une présence accrue d’espèces fixatrices (légumineuses) dans les successions de cultures et les prairies. Le cas du phosphore (P) est plus problématique car les ressources principalement mobilisables pour compenser les exportations par les cultures conduites en AB sont les produits organiques, dont la disponibilité est limitée. Cette faible disponibilité et ses effets sur la fertilité des sols pourraient, à terme, limiter les performances de l'AB si ce mode de production poursuit son développement.

En effet, l’offre en matières fertilisantes compatibles avec le cahier des charges de l’AB (essentiellement des produits organiques tels que des effluents d’élevage) étant limitée dans les territoires agricoles, l’expansion de l’AB va probablement accroitre la compétition entre exploitations pour ces ressources fertilisantes, ceci d’autant plus que beaucoup d’exploitations en AB n’ont pas d’élevage (environ 50% en 2018). Il pourrait résulter de cette compétition des difficultés pour assurer la nutrition phosphatée des cultures. À ce problème se rajoute une boucle de rétroaction négative due au fait qu’une faible disponibilité en P dans les sols peut se traduire par une faible croissance des cultures et des prairies, et donc une faible disponibilité locale en aliments pour les troupeaux (du fait de l’autonomie recherchée en AB), résultant en une faible production d’effluents d’élevage utilisables pour fertiliser les sols. Enfin, bien que les exploitations AB puissent sous certaines conditions utiliser des effluents d’élevage conventionnels, un durcissement de la réglementation est probable et pourrait priver les exploitations AB d’une source d’approvisionnement majeure en P. Le développement de l’AB est donc susceptible d’être confronté à une forte carence en P, avec des réponses à plus ou moins long terme des cultures, selon que les sols aient bénéficié ou pas d’apports importants de P avant leur conversion à l’AB. Ce risque a récemment initié un intérêt renouvelé pour l’utilisation et la valorisation des déchets urbains (tels que des boues de station d’épuration) sur les sols conduits en AB, une pratique qui est pour l’instant interdite par la réglementation.

Objectif

L’objectif de cette thèse est d’explorer l’effet que la disponibilité en ressources fertilisantes phosphatées pourrait avoir sur la productivité des cultures dans un contexte d’expansion de l’AB. L’hypothèse fondamentale à tester est que la disponibilité en P pourrait limiter la production agricole sous scénarios de forte expansion de l’AB, en particulier dans les régions où les pratiques de fertilisation avant conversion n’ont pas permis de constituer une fertilité des sols héritée importante.

L’approche envisagée sera fondée sur un exercice de modélisation spatialement explicite et combinera (i) différents scénarios techniques de développement de l’AB (allant de 0 à 100% de SAU conduite en AB, en autorisant ou non le recours aux effluents d’élevage conventionnels et aux produits résiduaires urbains pour fertiliser les sols en AB), (ii) le modèle GOANIM développé récemment dans l’UMR ISPA (Barbieri 2018) simulant les flux de matières dans les systèmes en AB, notamment entre cultures et élevages, à l’échelle du territoire et sous scénarios de développement de l’AB, (iii) un modèle biogéochimique, également développé dans l’UMR ISPA (Ringeval et al. 2017) , simulant l’évolution de la disponibilité en P des sols sous l’effet de paramètres pédoclimatiques et des pratiques de fertilisation et d’exportation, et (iv) une relation simple entre disponibilité en P dans les sols et réponses des cultures. L’approche concernera les principales espèces cultivées, en particulier les espèces de grandes cultures et prairiales. Elle sera mise en œuvre à deux grandes échelles spatiales : à l’échelle de la France (pays ayant globalement une bonne disponibilité en P des sols) et à l’échelle du monde (présentant des situations beaucoup plus contrastées de disponibilité en P des sols).

Profil recherché

• Ingénieur agronome ou master en agronomie ayant un goût pour la modélisation et l’exploration de scénarios
• Intérêt pour les approches à très large échelle spatiale (pays, planète)
• Excellentes capacités de rédaction ; maîtrise écrite et orale de l’anglais
• Rigueur et organisation ; créativité et esprit d’initiative ; motivation pour la recherche
• Autonomie ; sens du travail en équipe

Encadrement et conditions pratiques

Le (ou la) doctorant(e) sera co-encadré(e) par Thomas NESME (professeur, Bordeaux Sciences Agro) et Sylvain PELLERIN (directeur de recherche, INRAE) et sera intégré(e) au sein d’un groupe travaillant sur l’analyse des cycles des éléments minéraux dans les systèmes agricoles et alimentaires à des échelles spatiales larges. Il (ou elle) bénéficiera des acquis scientifiques et méthodologiques de l’équipe ainsi que des collaborations établies à l’échelle nationale, européenne et internationale. Un séjour de trois mois dans un laboratoire étranger sera envisagé.

Le doctorat se déroulera au sein de l’UMR ISPA à Bordeaux (France). Cette unité offre un excellent environnement scientifique, inséré dans le pôle des sciences de l’environnement bordelais, situé sur le Centre INRAE de Bordeaux, à 15 minutes de vélo du centre-ville de Bordeaux. Le doctorant sera inscrit à l'École Doctorale "Sciences et Environnement" de l'Université de Bordeaux.

Le financement de ce doctorat est entièrement acquis (pour moitié via INRAE – métaprogrammes Métabio et GloFoods – et pour moitié par Arvalis). Le salaire mensuel proposé sera de 1770€ brut, pour une durée de 3 ans. Le travail démarrera à l’automne 2020.

Comment se renseigner et candidater ?

Tout(e) étudiant(e) intéressé(e) est invité(e) à envoyer son CV et une lettre de motivation à Thomas Nesme et Sylvain Pellerin avant le 15 juin 2020. La lettre de motivation devra démontrer l’intérêt du (ou de la) candidat(e) pour le sujet ainsi que la façon dont il (ou elle) perçoit l’adéquation de ses compétences avec le projet de doctorat. En parallèle, une inscription devra être réalisée avant le 15 juin au concours de recrutement organisé par l’École Doctorale "Sciences et Environnement".

Les candidats dont le dossier sera jugé intéressant par les encadrants seront invités à une audition orale (en visioconférence) avec les deux encadrants les 17 ou 18 juin 2020. La sélection finale sera réalisée par l’École Doctorale dont le concours d’entrée sera organisé du 15 au 17 juillet prochain.