QUANTICA Occitanie

QUANTICA a élaboré un outil couplant modèles plante-sol/télédétection pour quantifier, à la parcelle, le stockage additionnel de carbone induit par les cultures intermédiaires dans un souci de plus juste rémunération des agriculteurs s’engageant dans ces pratiques. L’outil a été co-construit avec les acteurs de la chaîne agricole et testé en Occitanie pour prototyper de futurs services.

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Semis moutarde © Getty Images

Quantification du stock additionnel de carbone dans les sols permis par les couverts intermédiaires en agriculture

Projet finiAvec un important travail de coordination, le projet Quantica a posé les briques technologiques pour mesurer la séquestration du carbone à l’échelle de la parcelle grâce aux cultures intermédiaires. Les outils de visualisation des résultats ainsi que la totalité des ressources du projet sont disponibles sur un site web unique.
Cette approche s’appuyant sur la télédétection est recommandée par le label Bas Carbone pour estimer plus précisément l’impact des couverts sur le stockage de carbone dans les sols.

PRÉSENTATION

Le stockage de carbone dans les sols constitue un levier pour atteindre l’objectif de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre. Selon la nature et l’occupation des sols, de nouvelles pratiques agricoles peuvent augmenter ces stocks, ce que l’on nomme le potentiel de stockage additionnel. Selon les études de l’INRAE, les cultures "intermédiaires" représentent 35 % du potentiel total de stockage additionnel en France.

La quantification du stockage additionnel de carbone dans les sols agricoles peut s’appuyer sur une méthode développée au CESBIO combinant des technologies d’observation par satellite des cultures et cultures intermédiaires et de modélisation agro-environnementale (modèle SAFYE-CO2 inclus dans la chaîne de traitement opérationnelle AgriCarbon-EO et calibré à partir des séries temporelles à haute résolution dérivées des images satellites). Par ce procédé, le modèle est contraint de reproduire la dynamique et l’intensité de développement (biomasse) des cultures intermédiaires. Il simule aussi les composantes du bilan carbone (photosynthèse, respiration des plantes et du sol). Le couplage de SAFYE-CO2 avec le modèle sol AMG peut permettre d’affiner le calcul de stockage additionnel de Carbone induit par les cultures intermédiaires grâce à une estimation plus précise de la biomasse restituée au sol. Le couplage de ces modèles fournit alors un outil d’évaluation compatible avec la méthodologie Label Bas Carbone.

Le développement de l’outil et le prototypage des futurs services opérationnels se sont basés sur des démarches centrées utilisateurs, approche Living Lab, par cycles itératifs de spécification/ développement/livraison.

Avec l’ambition d’améliorer le niveau de maturité technologique du logiciel QUANTICA et de faire évoluer le design de la chaîne de service, la démarche living lab s’est appuyée sur un outil de prototypage des interfaces qui contribue au design de 3 services complémentaires :

Recueil d’informations fournies par les agriculteurs (via API MesP@arcelles de l’APCA),
Lisibilité et croisement de l’indicateur à la bonne échelle et relation avec d’autres données nécessaires (ou interopérabilité),
Interfaces significatives pour les agriculteurs dans un contexte de valorisation de la pratique : label bas Carbone, PAC, marché de la compensation carbone.

Site(s) d’application

La région Occitanie, et plus spécifiquement les départements du Gers et du Tarn, avec l’appui du Living Lab agroécologie et numérique « OCCITANUM », dont l’open lab « grandes cultures ».

DONNÉES

Satellite

Séries temporelles de variables biophysiques (e.g. indice de surface foliaire ou LAI), issues d’images d’archive Sentinel-2 - Landsat8 - SPOT6/7 et fournies par l’outil Crop Analytics pour les besoins de détection de la présence de cultures intermédiaires et de quantification de leur niveau de développement. L’outil Crop Analytics, développé par AIRBUS DS, permettra de suivre automatiquement et en temps réel les dynamiques d’évolution du LAI estimées par voie satellitaire. Crop Analytics réalise automatiquement les opérations suivantes : collecte des images satellitaires gratuites disponibles (e.g. Sentinel-2), nettoyage de ces images (nuages…), calcul des variables biophysiques et livraison de ces variables sur les parcelles d’intérêt sur la base de leurs contours culturaux géolocalisés.

Autres

Données sur le parcellaire agricole issue du Registre Parcellaire Graphique national pour les besoins de modélisation de la croissance des cultures et l’identification des périodes d’interculture. Ces données, en particulier les contours de parcelles agricoles et la succession des cultures par parcelle, sont fournies par l’Agence des Services et Paiement (ASP) et l'IGN.
Données relatives aux pratiques agricoles pour les besoins de modélisation du carbone additionnel stocké dans le sol. Type de culture intermédiaire et date de destruction, type et quantité de carbone exporté à la récolte sous forme de grain, de pailles…, type et quantité d’amendements organiques, ces informations sont collectées via les systèmes d’information des exploitations agricoles, ici MesP@rcelles du Réseau National des Chambres d’Agriculture (APCA).
Observations météorologiques spatialisées, issues par exemple de la base de données SAFRAN de Météo-France ou ERA5, pour les besoins de modélisation de la croissance des cultures.
Données sur les propriétés physico-chimiques des sols sur les parcelles étudiées pour les besoins de modélisation de la dynamique du carbone organique dans les sols (donnée d’entrée pour le modèle AMG), fournies par ARVALIS-Institut du Végétal et/ou par les agriculteurs eux-mêmes.

RÉSULTATS - PRODUITS FINAUX

Le projet Quantica a permis de tester le modèle de plante SAFYE-CO2 couplé au modèle sol AMG sur de nouveaux couverts intermédiaires mis en œuvre par les polyculteurs-éleveurs du GIEE (Groupement d’Intérêt Economique et Environnemental) de l’Association pour la création du parc naturel régional Astarac.

Toutes les ressources mobilisées ainsi qu’un outil de visualisation des résultats sont disponibles sur un site web libre d’accès, ces éléments étant appelés à évoluer dans le temps.

◀︎ Interface de visualisation Quantica. Les résultats proviennent du traitement des informations fournies par les agriculteurs (pratiques culturales intermédiaires), croisées avec des données spatiales (satellites Sentinel 2) et les résultats des modèles, à l’échelle de la parcelle.

Le projet Quantica a ainsi prouvé tout l’intérêt de la télédétection couplée à la modélisation (SAFYE-CO2) pour estimer au plus proche la biomasse des couverts intermédiaires qui sert ensuite de donnée d’entrée au modèle sol AMG. Il a notamment révélé, sur certaines parcelles, la sous-estimation importante du stockage de carbone lorsqu’on utilise des valeurs génériques définies par les méthodes Carbon Agri ou Grandes Cultures.

Avec des résultats satisfaisants malgré une hétérogénéité importante de la biomasse au sein des parcelles, le bloc spatial fourni par Quantica peut donc être utilisé dans une démarche Label Bas Carbone et ce type d’approche basée sur la télédétection est même recommandé par le LBC et permet d’éviter des rabais sur les crédits perçus par les agriculteurs.

Les actus du projet

21/12/2023 : Présentation du projet QUANTICA et de ses avancées lors de la 11^ème Trimestrielle du SCO France « Des services innovants pour des pratiques agricoles résilientes »

Les bulletins d'information QUANTICA