Modelling of olive-tree based agroforestry systems to evaluate ex-ante the multifunctionality of systems co-designed with stakeholders. | Modélisation de systèmes agroforestiers oléicoles pour évaluer ex-ante la multifonctionnalité de systèmes co-conçus par des acteurs.

英语. The thesis project focuses on the evaluation of olive- tree based agroforestry systems, examining their capacity to enhance the environmental performance of olive orchards while maintaining their agronomic performance. Modeling is employed to address this complex issue due to the multitude of variables required for this multi-criteria assessment throughout the lifespan of olive-centered systems.The thesis work is structured around four scientific questions:1.How can the Hi-sAFe agroforestry model be adapted to simulate fruit trees, especially olive trees?2.What olive-based agroforestry systems can be co-designed with stakeholders to improve the agronomic and environmental performance of olive orchards?3.What are the agronomic and environmental performances of the two systems co-designed with stakeholders: one involving olive trees and legumes, and the other involving olive trees, lettuce, and a three-year rotation of wheat, barley, and winter peas?4.Faced with climate change, what will be the resilience of traditional olive-growing systems and agroforestry systems?To address these questions, the Hi-sAFe model was selected as the modeling tool. However, it was initially adapted to simulate olive trees and other fruit trees. This adaptation involved several modeling steps, including the implementation of formalisms, parameterization, calibration, sensitivity analysis, and model validation. This work resulted in the new version of the model: version 4.2.Concurrently, a network of stakeholders involved in the olive industry was established to co-design innovative agroforestry systems. These systems were tailored to the modeling capabilities of the model and were evaluated in terms of agronomic and environmental performance under current climatic conditions.Two specific systems were studied:1.A system combining olive trees and legumes, aimed at assessing the potential to replace nitrogen fertilization of olive trees with legumes.2.A system combining olive trees, lettuce, and a three-year rotation of crops (wheat, barley, winter peas), designed to study the performance of a diversified system.The results showed promising agronomic and environmental performance of agroforestry systems but posed challenges such as managing water competition among crops and adapting agricultural practices to agroforestry constraints.Lastly, an assessment of the resilience of traditional olive-growing systems and agroforestry systems to climate change was conducted under the RCP 4.5 scenario of the IPCC. The results indicated that, under future climatic conditions and depending on pedoclimatic conditions, olive tree yields could increase.In conclusion, this thesis has facilitated the development of a simulation model adapted to olive trees and the evaluation of the performance of olive-tree based agroforestry systems. The results highlight the potential of these systems to improve both the environmental and agronomic aspects of olive orchards while underlining the challenges to be addressed.

法语. Le projet de thèse se concentre sur l'évaluation des systèmes agroforestiers à base d'oliviers, en se penchant sur leur capacité à améliorer les performances environnementales des oliveraies tout en maintenant leurs performances agronomiques. La modélisation est utilisée pour aborder cette problématique complexe, en raison du grand nombre de variables nécessaires à cette évaluation multicritère sur toute la durée de vie des systèmes centrés sur les oliviers.Le travail de thèse se décompose en quatre questions scientifiques :oComment adapter le modèle agroforestier Hi-sAFe pour simuler les arbres fruitiers, notamment les oliviers ?oQuels systèmes agroforestiers à base d'oliviers peuvent être co-conçus avec des acteurs pour améliorer les performances agronomiques et environnementales des oliveraies ?oQuelles sont les performances agronomiques et environnementales des deux systèmes co-conçus avec les acteurs : l'un associant oliviers et légumineuses, et l'autre associant oliviers, laitues et une rotation triennale de blé, d'orge et de pois d'hiver ?oFace au changement climatique, quelle sera la résilience des systèmes oléicoles traditionnels et agroforestiers ?Pour répondre à ces questions, le modèle Hi-sAFe a été choisi comme outil de modélisation. Cependant, il a d'abord été adapté pour simuler les oliviers et d'autres arbres fruitiers. Cette adaptation a impliqué plusieurs étapes de modélisation, telles que l'implémentation de formalismes, la paramétrisation, la calibration, l'analyse de sensibilité, et la validation du modèle. Ce travail a abouti à la nouvelle version du modèle : version 4.2.En parallèle, un réseau d'acteurs impliqués dans la filière oléicole a été constitué pour co-concevoir des systèmes agroforestiers innovants. Ces systèmes ont été adaptés aux capacités de simulation du modèle et ont été évalués en termes de performances agronomiques et environnementales sous les conditions climatiques actuelles.Deux systèmes ont été spécifiquement étudiés :oUn système associant des oliviers et des légumineuses, visant à évaluer la possibilité de remplacer la fertilisation azotée des oliviers par des légumineuses.oUn système combinant des oliviers, des laitues et une rotation triennale de cultures (blé, orge, pois d'hiver), visant à étudier les performances d'un système diversifié.Les résultats ont montré que les performances agronomiques et environnementales des systèmes agroforestiers étaient prometteuses, mais comportaient des défis tels que la gestion de la compétition hydrique entre les cultures et la nécessité d'adapter les pratiques agricoles aux contraintes de l'agroforesterie.Enfin, une évaluation de la résilience des systèmes oléicoles traditionnels et agroforestiers face au changement climatique a été effectuée sous le scénario RCP 4.5 du GIEC. Les résultats ont montré que, sous climat futur et en fonction des conditions pédoclimatiques, le rendement des oliviers pouvait augmenter.En conclusion, cette thèse a permis de développer un modèle de simulation adapté aux oliviers et d'évaluer les performances des systèmes agroforestiers à base d'oliviers. Les résultats mettent en lumière le potentiel de ces systèmes pour améliorer à la fois les aspects environnementaux et agronomiques des oliveraies, tout en soulignant les défis à relever.