Evaluation du rôle de l’élevage dans le bouclage du cycle de l’azote et la fertilité des sols au sein des exploitations de polyculture-polyélevage

Une agriculture et une alimentation plus durables requièrent plus que jamais une prise en compte des enjeux environnementaux. En effet, le dépassement de la limite planétaire concernant les cycles de l’azote (N) et du phosphore menace la production agricole et plus largement l'habitabilité de la Terre. L'élevage est un acteur majeur dans ces perturbations mais il joue aussi un rôle crucial dans le bouclage de ces cycles et la fourniture de services écosystémiques. Le développement d’un élevage durable constitue donc un objectif incontournable pour l’agriculture.

Ainsi, dans le cadre de la transition agroécologique, les approches de métabolisme appliquées aux filières agricoles et s’intéressant à l’ensemble des processus de prélèvement, de production, de transformation et de pertes de matières en vue de la production de bioressources (denrées alimentaires, énergie, matériaux) sont largement utilisées pour évaluer les scénarios prospectifs (Chatzimpiros & Harchaoui 2023 ; Beline et al. 2025). Toutefois, ces approches encore récentes et basées sur l’analyse de flux de matière ignorent la plupart du temps les dynamiques spatiales et temporelles, et les compartiments considérés pour modéliser les systèmes agricoles divergent d’une étude à l’autre. Or une meilleure compréhension du rôle de l’élevage dans le bouclage des cycles biogéochimiques et la fertilité des sols, notamment à l’échelle de l’exploitation, nécessite de développer en complément un cadre conceptuel et méthodologique pour affiner la prise en compte de ces dynamiques spatiales et temporelles et pour mieux appréhender la circularité des flux à travers une compartimentation adaptée.

Dans ce cadre, ce travail de thèse vise à concevoir ce cadre conceptuel et méthodologique d’analyse de flux de matière en se focalisant sur l’N, élément majeur pour son rôle dans la production agricole mais également pour son impact sur l’environnement. Il s’agira de développer des méthodes de modélisation des flux d’N à l’échelle de l’exploitation prenant en compte, d’une part, des compartiments relativement fins tels que les parcelles agricoles, les ateliers d’élevage et les effluents associés et, d’autre part, les dynamiques temporelles concernant l’N dans les sols et les émissions vers l'environnement et les dynamiques spatiales entre les parcelles. Ces nouvelles méthodes sont nécessaires pour identifier les déterminants d’un élevage durable et efficient et donc pour proposer des transitions agricoles, notamment dans les régions d'élevage.

Votre mission consistera donc à :

- A l’issue d’un état de l’art scientifique, consolider la problématique et les questions de recherche et hypothèses de la thèse

- Définir un cadre conceptuel et méthodologique en termes de granularité du système et de résolutions spatiales et temporelles pour l’analyse des flux d’azote au sein des systèmes de polyculture-polyélevage à travers un état de l’art approfondi.

- Définir et/ou affiner les indicateurs permettant de rendre compte du bouclage des cycles et de la fertilité des sols dans le cadre de la problématique de la thèse

- Développer une méthodologie d’analyse de flux matière basée sur une modélisation permettant de prendre en compte les dynamiques temporelles et spatiales, particulièrement importantes pour mieux comprendre le rôle de l’élevage. Cette modélisation s’appuiera notamment sur le modèle Syst’N® (Parnaudeau et al, 2012 ; Bedu et al, 2023). Ce développement méthodologique s’appuiera sur les données de l'expérimentation « système » OaSys réalisées au sein de l’INRAE (https://ferlus.isc.inrae.fr/dispositifs-experimentaux/oasys).

- Appliquer la méthodologie développée à différents systèmes de production agricole, notamment en agriculture biologique, afin de faire émerger les déterminants de l’élevage durable. Ces applications seront réalisées dans le cadre d’un projet de recherche financé par l’ADEME intitulé « Freins, atouts et complémentarités de la méthanisation et du compostage pour la transition agroécologique », en partenariat avec des acteurs de l’agriculture biologique.

- Valoriser vos résultats dans des communications écrites et orales (articles dans des journaux internationaux, congrès), rédiger le manuscrit et soutenir la thèse.

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Ce travail de recherche se fera en étroite collaboration avec vos encadrant.e.s de thèse et autres collègues des équipes impliquées dans le projet. Vous serez accueilli-e au sein de l’UMR INRAE Institut-Agro Sol Agro-hydrosystème Spatialisation, située à Rennes (UMR SAS : https://umrsas.rennes.hub.inrae.fr/) et spécialiste des interactions agriculture-environnement en contexte avec élevage. L’unité est internationalement reconnue pour ses travaux sur les cycles biogéochimiques carbone, azote et phosphore et l’évaluation environnementale, de l’échelle de la parcelle ou du bâtiment d’élevage jusqu’à celle des paysages.

Master ou équivalent en agronomie, agroscience ou agroécologie - Connaissances appréciées : agronomie, systèmes d’élevage et systèmes de culture, modélisation des systèmes, traitement de données, analyse et évaluation des systèmes agricoles. - Aptitudes recherchées : organisation, autonomie, bonnes capacités rédactionnelles en anglais et français, rigueur, intérêt pour le travail en équipe pluridisciplinaire. - Bonne pratique des langues française et anglaise souhaitée