Soutenance de thèse de Paul Boitard – Mercredi 29 Mai 2024 à 10h: « Impact des pratiques agricoles sur le bilan radiatif et la température de brillance du maïs à fine échelle par modélisation physique 3D »

English version below…     

J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse qui aura lieu le mercredi 29 mai 2024 à 10h amphithéâtre B , site IUT Paul Sabatier à Auch (32000), 24 Rue d’Embaquès.               

Composition du jury: 

Mme Agnès BEGUE, Rapporteure, CIRAD Montpellier-Occitanie, UMR TETIS
M. Stéphane JACQUEMOUD, Rapporteur, Université Paris Cité, IPGP
M. Lionel JARLAN, Examinateur, IRD Occitanie, CESBIO 
M. Jérôme DEMARTY, Examinateur, IRD Occitanie, HydroSciences Montpellier 
M. Mark IRVINE, Examinateur, INRAE Nouvelle-Aquitaine Bordeaux 
M. Jean-Philippe GASTELLU-ETCHEGORRY, Directeur de thèse, CESBIO, IUT Paul Sabatier, Université Toulouse III 
M. Benoit COUDERT, Co-directeur de thèse, CESBIO, IUT Paul Sabatier, Université Toulouse III 

Membre invité: 
M. Xavier Briottet, ONERA Toulouse, DOTA 

Résumé: 
L’analyse du bilan radiatif du maïs, céréale la plus produite au monde, revêt une importance considérable pour la gestion de sa culture dans un contexte de réchauffement climatique. Son microclimat, déterminé par la température et les flux d’eau et d’énergie à l’interface Sol-Végétation-Atmosphère, est dépendant des pratiques de gestion des cultures. 

La question de l’apport des pratiques agroécologiques (AE) sur le bilan radiatif, thermique et hydrologique des couverts agricoles par rapport aux pratiques conventionnelles (CA) constitue un enjeu stratégique. 

Ce travail propose d’évaluer l’impact de ces pratiques agricoles sur le bilan radiatif et la température du couvert à l’échelle parcellaire. Pour mener cette comparaison, nous exploitons le potentiel de la modélisation physique 3D et des observations de télédétection à très haute résolution spatiale. 

Nous avons étudié deux parcelles agricoles de maïs voisines dans le sud-ouest de la France, menées respectivement avec des pratiques AE et CA. Le modèle de transfert radiatif DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer) a été appliqué en s’appuyant sur des données in situ et acquises par télédétection drone multispectrale et thermique et également satellite (Sentinel 2). Le travail a d’abord consisté à proposer des modèles 3D réalistes des champs CA et AE validés par une méthodologie basée les réflectances et des indices de végétation. Les séries temporelles de rayonnement photosynthétiquement actif absorbé (APAR) par les plantes et le sol ont alors permis de mettre en évidence des distributions différentes entre les 2 modalités. Une étude de sensibilité de différents paramètres géométriques et optiques sur les bilans radiatifs dans le PAR et dans le thermique et également sur la température de brillance a notamment permis de quantifier l’effet de l’espacement des plantes, de l’usage ou non des résidus de culture laissés au sol (mulch) ou de l’orientation des rangs. 

La présentation sera également disponible à distance, un lien zoom est à venir ! 

A bientôt, 
Paul Boitard

———– English Version 

Dear all, 

I am pleased to invite you to my PhD defense entitled  » Impact of agricultural practices on the radiative budget and brightness temperature of maize at fine scale by 3D physical modeling ». The defense will take place on Wednesday, 29th of May at 10 a.m. amphitheatre B, IUT Paul Sabatier, 24 Rue d’Embaques, 32000 Auch. 

Jury members: 
   Ms. Agnès BEGUE, Reviewer, CIRAD Montpellier-Occitanie, UMR TETIS 
   Mr. Stéphane JACQUEMOUD, Reviewer, Université Paris Cité, IPGP 
   Mr. Lionel JARLAN, Examiner, IRD Occitanie, CESBIO 
   Mr. Jérôme DEMARTY, Examiner, IRD Occitanie, HydroSciences Montpellier 
   Mr. Mark IRVINE, Examiner, INRAE Nouvelle-Aquitaine Bordeaux 
   Mr. Jean-Philippe GASTELLU-ETCHEGORRY, Thesis Director, CESBIO, IUT Paul Sabatier, Université Toulouse III 
   Mr. Benoit COUDERT, Co-Thesis Director, CESBIO, IUT Paul Sabatier, Université Toulouse III 

Invited Member: 
   Mr. Xavier Briottet, ONERA Toulouse, DOTA 

Abstract: 
Quantifying the radiative budget of maize, the world’s most produced cereal, is of considerable importance for managing its cultivation within the context of climate change. Its microclimate, determined by temperature and water and energy fluxes at the Soil-Vegetation-Atmosphere interface, depends on crop management practices. The question of the contribution of agroecological practices (AE) to the radiative, thermal, and hydrological balance of agricultural covers compared to conventional practices (CA) is a strategic issue. 

This work aims to assess the impact of these agricultural practices on the radiative balance and temperature of the cover at the field scale. To conduct this comparison, we leverage the potential of 3D physical modeling and high spatial resolution remote sensing observations. 

We studied two neighboring maize agricultural plots in southwestern France, managed respectively with AE and CA practices. The Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART) radiative transfer model was applied, utilizing in-situ data and data acquired by multispectral and thermal drone remote sensing as well as satellite (Sentinel 2). The work initially involved proposing realistic 3D models of CA and AE fields validated by a methodology based on reflectances and vegetation indices. Temporal series of absorbed photosynthetically active radiation (APAR) by plants and soil then allowed highlighting different distributions between the 2 modalities. A sensitivity study of different geometric and optical parameters on radiative balances in the PAR and thermal, as well as on brightness temperature, particularly quantified the effect of plant spacing, the use or non-use of crop residues left on the ground (mulch), or row orientation. 

The defense will be conducted in French. We apologize for any inconvenience this may cause to non-French speakers. 

Best regards, 

Paul Boitard