Outils de diagnostics et d’aide à la décision

Responsable : Marc Raynal

Modélisation / pilotage de la qualité du raisin

Contact : Marion Claverie

Intérêts pour la filière viti-vinicole

L’implantation d’une parcelle de vigne, les caractéristiques climatiques d’un millésime et les pratiques du vigneron sont autant de facteurs qui vont agir sur la qualité des raisins et des vins. Qualité que le vigneron souhaite maîtriser au mieux afin d’obtenir un produit déterminé de façon régulière. L’objectif de ce projet est d’indiquer au vigneron les facteurs les plus influents sur la qualité d’un raisin ou d’un vin. Dans ce but, un outil d’analyse statistique est utilisé sur un grand nombre de données recueillies sur plusieurs millésimes et plusieurs parcelles. Ces données décrivent d’une part le sol, le climat, la phénologie, la végétation, la récolte et la vigueur de la vigne. D’autre part, la qualité est décrite à l’aide des variables couramment utilisées par le viticulteur : sucre, acidité totale, pH, composantes de la couleur et des tanins du vin. Le résultat espéré est une modélisation de chaque variable de qualité à partir de ces descripteurs agro-pédo-climatiques. L’échelle de l’étude est assez réduite (la région viticole) et les modèles sont obtenus par cépage. La prédiction doit donner un ordre de grandeur du résultat qui soit fiable d’un millésime à l’autre et d’une parcelle à l’autre.
Ces modèles, utilisables sous forme d’un « tableau de bord » pratique, constituent un outil d’aide à la décision pour un conseiller viticole afin, par exemple, d’appuyer un diagnostic de plantation ou un conseil agronomique.

Partenaires techniques et scientifiques

Chambres d’agriculture de Dordogne, du Lot-et-Garonne et des Landes, INRA Domaine de Couhins, Institut des Hautes Etudes en Viticulture (Supagro Montpellier), statisticien.

Derniers résultats acquis

Modélisation du merlot et du cabernet sauvignon en Aquitaine

Depuis 2000, le projet est centré sur la région Aquitaine. Des parcelles d’essai sont suivies par l’IFV et différents partenaires afin d’alimenter la base de données avec les situations viticoles les plus contrastées pour chaque cépage. Les raisins issus des essais sont vinifiés selon une méthode standard, puis dégustés. Des modèles sont alors travaillés, année après année, afin d’expliquer : le sucre, l’acidité et le pH des moûts, ainsi que les constituants polyphénoliques des vins (anthocyanes, intensité colorante, et IPT). Les données de dégustation n’ont, à ce stade, pas encore été étudiées.
Les données portent sur les millésimes 1994 à 2004 et sur 16 parcelles d’essai en merlot et en cabernet sauvignon. En tout, environ 80 points servent à bâtir chaque modèle décrivant une diversité intéressante d’implantations, de climats et de conduites.

Validation des modèles

La démarche de modélisation statistique utilisée ne peut pas se concevoir sans validation. Chaque année, un lot de points issus de l’échantillon était mis de côté dans ce but. Depuis 2004, de nouveaux sites ont été suivis spécifiquement pour participer à la validation des modèles. Ils sont différents des sites d’essais qui ont servi à bâtir les modèles, et peuvent même être issus d’une zone viticole différente (en Aquitaine toutefois). Le modèle, s’il est robuste, devra prédire correctement la variable de qualité quel que soit le site et le millésime.

Exemple : modélisation du degré potentiel des moûts

Les modèles à ce jour les plus avancés concernent le sucre des moûts et l’IPT des vins finis. Pour les deux cépages, le degré potentiel dépend essentiellement des conditions thermiques de la maturation, du bilan hydrique sur la campagne, de la quantité de récolte sur souche et de la hauteur de feuillage. Néanmoins, et de manière caricaturale, si le merlot a surtout besoin de conditions de maturation favorables, le cabernet sauvignon est plus sensible au bilan hydrique et à la quantité de feuillage.
Dans le cas du sucre, la validation sur les sites suivis spécifiquement est satisfaisante. Des irrégularités dans la qualité de prédiction existent d’un site à l’autre mais l’objectif de détermination d’un ordre de grandeur est atteint. Le modèle sait classer les sites du potentiel en sucre le plus faible au plus fort.

Un logiciel pratique d’utilisation

En 2006, un logiciel d’utilisation des modèles a été conçu, dont l’objectif est de disposer d’un « tableau de bord » simple d’accès pour manipuler les modèles. Il a été diffusé en 2007 à un groupe de techniciens viticoles en Aquitaine intéressés pour le tester sur leur secteur. Ce n’est qu’à l’issue de cette dernière étape que les modèles pourront être pleinement déclarés validés.
Ce projet concerne deux cépages sur la région Aquitaine. Néanmoins la méthode utilisée est transposable à d’autres situations. Elle a d’ailleurs été utilisée à l’identique dans le Sud-Est en 2005 sur le cépage mourvèdre.

 Diagnostic de la contrainte hydrique

Contact : Jean-Christophe Payan

Intérêts pour la filière viti-vinicole

Dans un contexte où la commercialisation des vins est de plus en plus soumise à une concurrence importante, il est plus que jamais nécessaire de maîtriser les conditions d’obtention d’un produit compétitif. Dans les vignobles méridionaux, les contraintes thermiques et hydriques agissent simultanément sur le rendement, sur la qualité des vins et sur la pérennité des souches. Il convient alors de raisonner :
- d’une part (1) la production viticole au travers d’un « parcours hydrique » cible,
- et d’anticiper d’autre part (2) les répercussions probables du changement climatique au vignoble afin d’adapter les pratiques culturales en conséquence.
Dans le premier cas (1), l’objet est de quantifier en temps réel l’intensité de la contrainte au travers d’un outil simple d’accès. Un modèle de bilan hydrique a ainsi été développé avec les laboratoires agronomiques de l’INRA et testé au travers d’un réseau de parcelles géré par les responsables viticoles des principaux organismes agricoles du pourtour méditerranéen. Les résultats encourageants acquis jusqu’à présent conduisent à envisager :
- d’une part la mise en forme du logiciel et l’harmonisation des formalismes pour le rendre accessible au plus grand nombre,
- d’autre part la proposition d’une méthodologie de spatialisation du suivi de la contrainte hydrique au vignoble basée sur la définition de secteurs homogènes et le suivi de parcelles de référence.
L’étude de l’adaptation du vignoble méditerranéen au changement climatique (2) s’inscrit en complément de la précédente action. Au travers d’un transfert de compétences en terme d’utilisation d’un modèle de culture adapté à la vigne (STICS Vigne), le partenariat engagé au travers d’un programme liant INRA, Chambres d’agriculture, LEGTA, Institut Rhodanien, IFV et le CIRAME vise à définir les répercussions du changement climatique sur le vignoble méditerranéen à courte et moyenne échéance. L’objectif est de proposer des alternatives aux effets négatifs du changement climatique :
- par l’adaptation des pratiques culturales,
- par la modification des aires d’implantation du vignoble,
- par l’utilisation de nouveaux cépages.

Partenaires techniques et scientifiques

INRA-Supagro Montpellier, INRA Avignon, Chambres d’agriculture de l’Aude, des Bouches du Rhône, du Gard, de l’Hérault, du Var et du Vaucluse, CIVAM viti de la région Corse, CIRAME de Carpentras, Inter-Rhône, LEGTA Carpentras.

Derniers résultats acquis

Transfert du modèle de bilan hydrique aux organismes de développement agricole

L’année 2007 a consisté en une année « pilote » de transfert du modèle de bilan hydrique aux organismes de développement agricole. Cette phase à permis d’évaluer le cahier des charges du logiciel à développer et de préciser les modalités à améliorer pour une utilisation aisée. Pour l’heure, chaque organisme partenaire dispose d’un modèle informatique développé sous le tableur Microsoft Excel qui lui permet de suivre l’évolution de la contrainte hydrique sur la base des données météorologiques locales pour les stations de son choix. L’utilisateur renseigne la réserve hydrique de la parcelle à simuler, puis actualise hebdomadairement la base de données météo pour obtenir une évolution en temps réel de la contrainte hydrique sur différents secteurs viticoles. Le diagnostic est porté par comparaison de l’année en cours avec une année de référence ou par comparaison avec une grille de diagnostic spécialement élaborée. La mesure de terrain de potentiels hydriques foliaires de base permet de valider la qualité de la simulation en comparant valeur théorique et valeur mesurée. Une procédure de définition de la réserve hydrique des sols viticoles est par ailleurs proposée par optimisation de ce paramètre avec des potentiels hydriques foliaires de base dans le cas où cette valeur ne serait pas connue.

Adaptation du vignoble méditerranéen au changement climatique

Le programme a débuté en janvier 2008. Il s’articule autour de quatre phases essentielles :
1. transfert et évaluation du modèle de culture STICS vigne sur la base des données expérimentales préalablement acquises : 2008+2009,
2. élaboration d’un indicateur de qualité des raisins à partir d’une base de données pluriannuelle et multi-sites : 2008+2009,
3. simulation de modifications de pratiques culturales, d’encépagement ou de situation géographique des vignobles et évaluation des répercussions sur la pérennité des ceps, le niveau de rendement et la qualité de la récolte : 2009+2010,
4. vérification expérimentale d’itinéraires techniques sélectionnés : 2009+2010.

Estimation précoce du rendement et de la qualité des raisins

Contact : Eric Serrano

Intérêts pour la filière viti-vinicole

La maîtrise des rendements, initialement légiférée pour limiter le volume de vin sur le marché, est progressivement devenue un outil incontournable de la qualité du produit fini. Mais connaître avec fiabilité les rendements viticoles avant les vendanges demeure laborieux, les méthodes actuellement proposées pour une estimation du rendement à la parcelle – essentiellement basées sur des comptages d’inflorescences, de grappes par souche ou de baies par grappe – nécessitent une mise en œuvre lourde au vu de la qualité de l’information fournie. Dans la plupart des cas, il s’avère ainsi difficile d’obtenir des précisions inférieures à 10 %.
L’IFV a développé une étude sur l’estimation des rendements dont l’originalité repose sur l’existence d’une corrélation entre le volume de la grappe durant son développement et son poids à la vendange.
Parallèlement, le projet s’attache à développer un outil portable visant à fournir une évaluation objective des potentialités viticoles en plus du rendement par des méthodes automatiques, non destructives, permettant l’acquisition et la transmission de données en temps réel.

Partenaires techniques et scientifiques

Sodimel, Cemagref de Montpellier, Ondalys, ICV.

Derniers résultats acquis

Industrialisation d’un capteur d’estimation des rendements à la parcelle

Depuis 8 ans, l’IFV a mené un programme de réalisation d’un système de mesure de volume de grappes de raisin destiné à permettre une estimation précoce, rapide et précise des rendements parcellaires en viticulture.
Le programme original visait à :
- créer les outils et la méthodologie nécessaires à la mesure d’un rendement viticole ;
- optimiser l’estimation du rendement en terme de précision et rapidité ;
- fournir une information très précoce sur les potentiels quantitatifs d’une parcelle.
L’étude repose sur l’existence d’une corrélation entre le volume de la grappe durant son développement et son poids à la vendange.
L’IFV a développé un capteur de mesure permettant de calculer le volume de la grappe à partir de prises de vue photographiques. Plus de onze mille données ont été acquises portant sur le volume de la grappe à différents stades phénoliques de la vigne et son poids à la récolte.
Sur la base des paramètres pouvant influer sur la mesure du volume de la grappe, différentes mesures expérimentales ont été entreprises sur le terrain à partir de protocoles statistiques. Elles ont porté sur un nombre élargi de cépages nationaux et mondiaux.
Le traitement statistique des données avait pour objectif d’identifier et de quantifier les effets millésime, cépage, parcelle et stade phénologique sur la précision de la méthode d’estimation du rendement. Sur cette base, des modèles de corrélation ont été établis par cépage ou typologie de cépages. Pour chacun des cépages étudiés, a été établie une formule de corrélation entre le volume de la grappe et le poids à la récolte. La banque de données regroupe aujourd’hui 21 cépages noirs et blancs.
Fort de cette étude, l’IFV a réalisé en décembre 2007 un transfert de savoir-faire auprès de la SA Sodimel afin de valoriser et industrialiser le concept développé (capteur vision et modèles de corrélation). En 2008-2009, le travail est axé sur l’élargissement et la consolidation de la banque de données cépages et l’amélioration de la modélisation du volume de la grappe par l’utilisation de la vision 3D.

Développement de nouvelles fonctionnalités du capteur pour l’estimation de la qualité au champ

Sur la base de cette maquette, l’IFV et ses partenaires tentent depuis 2007 de développer un nouvel outil ergonomique, de faible coût, performant sur différents cépages, et de lui conférer de nouvelles fonctionnalités. Les études portent sur :
• l’optimisation de l’échantillonnage à la parcelle
• l’estimation de la véraison
• la taille des baies
• l’évolution de la couleur au cours de la maturation
• le potentiel aromatique de la grappe
Le projet est parti intégrante du programme Vinnotec, développé dans le cadre du pôle de compétitivité Q@LI- Méditerranée.
 

Bibliographie

• SERRANO E., ROUSSEL S., GONTIER L., DUFOURCQ T., 2005. Estimation précoce du rendement de la vigne : corrélation entre le volume de la grappe de Vitis vinifera en cours de croissance et son poids à la récolte. C.R. GESCO 2005, 311-318.
• SERRANO E., ROUSSEL S., GONTIER L., DUFOURCQ T., 2005. Le REV : Système optique d’estimation des rendements à la parcelle. Actes de colloque Journée Technique Innovation en viticulture, décembre. 2005. Station Régionale ITV Midi-Pyrénées.
• SERRANO E., DUFOURCQ T., CHABERT M., 2002. Recherche d’une méthode simple et fiable d’estimation des rendements à la parcelle. Actes de colloque Journée Technique Maîtrise des rendements en viticulture, décembre 2002. Station Régionale ITV Midi-Pyrénées.

Modélisation des risques d’épidémies sur le vignoble

Contact : Marc Raynal

Intérêts pour la filière viti-vinicole

Traiter mieux pour, si possible, traiter moins : tel est l’intérêt pour la filière de ce programme de modélisation du comportement épidémique des maladies de la vigne. Notre objectif consiste ainsi à évaluer les risques encourus, et prévoir leur évolution pour tenter d’enrayer l’installation des maladies sur nos vignobles, par des traitements à l’heure actuelle, le plus souvent chimiques. Les enjeux majeurs relèvent ainsi d’ordres techniques, économiques, et écologiques : la filière représente près de 50 % du volume national de produits phytosanitaires consommés, pour une surface viticole inférieure à 4 % de la surface agricole utile.
Les maladies dominantes visées – mildiou, oïdium, black rot, pourriture grise, excoriose – génèrent à elles seules, la majeure partie des intrants chimiques épandus au vignoble. Ces maladies cryptogamiques sont dues à des champignons ou apparentés microscopiques. Leur particularité est ainsi de comporter des phases :
- de développement difficilement observables au vignoble (conservation hivernale, contamination),
- d’incubation invisibles, au delà desquelles la maîtrise d’une lutte chimique est rapidement compromise,
- de cycles de multiplication exponentiels qui peuvent provoquer l’apparition brutale de destructions quantitativement et qualitativement compromettantes.
Les modèles sont donc des outils indispensables pour anticiper sur les contaminations à venir et autoriser ainsi la mise en œuvre de telles stratégies de luttes raisonnées préventives ou curatives, adaptées à l’évaluation de la pression parasitaire.
Chaque modèle constitue une véritable synthèse de nos connaissances sur l’épidémiologie de ces organismes. Celles-ci sont mises, par langage mathématique, dans des équations qui intègrent les paramètres climatologiques, principaux facteurs explicatifs du développement des épidémies. Température et pluviométrie, sont les principales variables utilisées. Chaque jour, le modèle mesure leurs variations par rapport aux normes saisonnières locales, et interprète leur impact sur le comportement des champignons parasites. 
Les modèles que nous utilisons dans le cadre de notre travail relèvent de la démarche systémique, ou sont d’ordre mathématique. Ils s’opposent aux modèles statistiques qui ne peuvent que décrire des éléments de biologie déjà connus. Le modèle systémique propose par la mathématique, des théories biologiques qui tentent d’expliquer le déroulement des épidémies. Ils sont ainsi précurseurs de plusieurs découvertes biologiques et épidémiologiques majeures (importance de la phase sexuée du mildiou, rôle des pluies dans les contaminations d’oïdium…).
L’évolution de ces modèles et leur mise au point, passe donc nécessairement par des travaux de recherches épidémiologiques, ou de génétique des populations. Leur validation permanente en temps réel repose sur le suivi hebdomadaire en saison, de réseaux de parcelles témoins non traitées disséminés au cœur des principaux vignobles français qui participent à notre action (Aquitaine, Midi-Pyrénées, Cognac, Sud-Est et Val de Loire).

Partenaires techniques et scientifiques

SESMA (société d’étude des systèmes et de modélisation avancée), Chambres d’agriculture des régions Val de Loire, Charentes, Aquitaine, Midi-Pyrénées et Rhône-Méditerranée, INRA de Bordeaux, CIVB, Novimet, Météo France, Cap 2020.

Derniers résultats acquis

Ce projet est entamé depuis les années 80 à Nîmes, 90 à Bordeaux et Cognac, 95 en Midi-Pyrénées et plus récemment depuis 1999 en Val de Loire. Cette démarche poursuit dans ces régions viticoles le double objectif d’adapter au mieux le paramétrage local des modèles de prévision des risques d’épidémies, et d’initier l’exploitation de ces outils dans un contexte s’éloignant progressivement de l’expérimentation, pour apporter des solutions concrètes à grande échelle pour la production. Des bulletins d’avertissement hebdomadaires sont établis par l’IFV dans ces vignobles, à la demande de la profession.
La base de données Epicure, créée en 2005, fut d’abord utilisée en interne et en local par les équipes de Bordeaux. Cet outil a été progressivement ouvert, via internet, aux unités distantes participant au réseau modélisation, sur les unités des Charentes, et de Midi-Pyrénées dans le courant de la campagne 2006. En 2007, la politique d’ouverture a été poursuivie pour proposer aux partenaires des réseaux, techniciens du développement des organismes publics ou privés mais aussi viticulteurs participant aux observations, d’accéder aux informations délivrées via le Système d’Information Géographique (SIG) : cartes d’évolution de risques simulés par les modèles et des dégâts réellement observés, saisie des observations sur réseau de témoins non traités.
Fin 2006, les premiers contacts ont été établis pour introduire dans notre système de données des mesures de la pluviométrie issues de données radar. Une première maquette, élaborée à l’aide d’un jeu de données issues du radar Hydrix de la société Novimet est élaborée à partir de séquences pluvieuses enregistrées sur la région parisienne. Cette approche montre l’aptitude du modèle Potentiel Système à déceler de fortes variations d’attaque du mildiou dans une dalle de 100 km², nous confortant ainsi dans l’idée que nous avions de l’intérêt de ces outils pour améliorer la spatialisation des risques.
Fort de cette expérience, un partenariat est engagé en 2007 avec Météo France pour mesurer sur la Gironde, l’impact de ces données de météo de précision, définies à la maille de 1 km, sur l’évaluation des risques, comme illustré dans la figure ci-après.

L’effet structurant de ces méthodes sur l’organisation et le fonctionnement de nos réseaux de prévision des risques apparaît indéniable, même si ces études mériteront d’être poursuivies et approfondies dans les années à venir pour mieux apprécier la portée des améliorations rendues possibles par ces nouvelles technologies.

Bibliographie

• Raynal M. et Debord, C., 2005, Elaboration de systèmes régionaux de prévision de risque d’épidémies sur la vigne, Conférence ESRI SIG 2005.
• Debord, C., 2005, Systèmes d’information géographique : application à la représentation régionale d’un risque d’épidémie sur le vignoble, Actes du colloque Euroviti 2005, 5p.
• Guittard, S., 2005, Contribution à l’élaboration d’un système d’information interrégional dédié à la prévision des risques épidémiques sur la vigne, Mémoire de fin d’étude, ENITAB MSI, 55p.
• Raynal M., (2004) Prévision de risques et systèmes d’information géographique. Colloque AFPP Cietap, Orléans mars 2004.
• Raynal, M. (2006). Epicure, a geographic information system applied on downy and powdery mildew risks of epidemics on the Bordeaux vineyard. Proceedings of the 5th International Workshop on Grapevine Downy and Powdery Mildew.
• Raynal, M. Debord, C. Griaud, K.Strizyk, S. Boisgontier, D.  Congnard, J. Grimal, D. (2007).Impact de l’estimation des pluies par radar sur la représentation spatiale de la modélisation du risque d’épidémie de mildiou sur le vignoble de Bordeaux, Actes du colloque OILB – Marsala Oct. 2007 sous presse, 9.

Système d’information géographique (SIG) appliqué à la protection raisonnée du vignoble

Contact : Christian Debord

Intérêts pour la filière viti-vinicole

L’IFV a créé son système d’information géographique (SIG) sur la modélisation des maladies cryptogamiques de la vigne. Il permet de générer à la fois des cartes du risque de développement de ces maladies sur le vignoble aquitain et des cartes d’observation du développement de ces mêmes maladies afin d’estimer le crédit que l’on peut accorder aux modèles. L’animation d’un réseau de plus en plus vaste nécessite de s’orienter vers des outils internet.
C’est pourquoi, l’IFV met à disposition son infrastructure pour d’autres centres partenaires via un site intranet. Basé sur les technologies de cartographie web et de géostatistique, il s’intègre dans la gamme logicielle existante et permet de mutualiser des informations de vignobles voisins. L’IFV en Charentes dispose aujourd’hui d’un site web, intégrant un serveur cartographique fournissant un outil de diagnostic de la situation sanitaire régionale.

Partenaires techniques et scientifiques

SESMA, GEOVALOR, ENITAB.

Derniers résultats acquis

L’IFV Aquitaine a créé son SIG qui se compose des éléments suivants :
- une base de données EPICURE (Oracle)
- des logiciels de représentations cartographiques (ArcView + Isatis)
- un site intranet (site interactif dynamique)
L’IFV Aquitaine se positionne comme centre de compétence cartographique pour les unités distantes qui veulent partager leurs données et disposer des logiciels hébergés en Aquitaine. Il s’articule autour de :
- L’élaboration d’une étude géostatistique pour améliorer les interpolations du moteur cartographique. Cette étude a abouti à l’établissement d’une méthodologie pour améliorer et quantifier la précision des sorties cartographiques.
- La diffusion des informations de la base de données par un site web de type intranet. A partir d’un même site, un utilisateur identifié a accès à un panel de cartes sur sa région (Bordelais, Cognaçais). Basé sur les technologies standard, il s’intègre dans la gamme logicielle existante et permet de mutualiser des informations de vignobles voisins. Des outils permettent de consulter et d’alimenter à distance la base de données. Des actions similaires sont en cours de finalisation pour les stations IFV de Midi-Pyrénées et Val de Loire.
- L’acquisition de SIG nomades pour l’intégration en base des observations réalisées sur le terrain. Ces appareils permettront d’automatiser et d’uniformiser la collecte des informations. Ce point fera l’objet de développement pendant la campagne 2008.  

Bibliographie

• DEBORD, C., 2005, Systèmes d’information géographique : application à la représentation régionale d’un risque d’épidémie sur le vignoble, Actes du colloque Euroviti 2005, 5p.
• RAYNAL, M. et DEBORD, C., 2005, Elaboration de systèmes régionaux de prévision de risque d’épidémies sur la vigne, Conférence ESRI SIG 2005.
• GUITTARD, S., 2005, Contribution à l’élaboration d’un système d’information interrégional dédié à la prévision des risques épidémiques sur la vigne, Mémoire de fin d’étude, ENITAB MSI, 55p.
• DEBORD, C., 2004, Mise en place du système d’information géographique dédié à la modélisation des maladies cryptogamiques de la vigne, Mémoire de Validation des Acquis de l’Expérience, Université Jean Monnet/ENISE, 54p.