Analyse des compromis entre la production et l’efficience de l’eau et de l’azote dans les systèmes céréaliers méditerranéens à base de blé dur

par Yosser Ben Zekri Mghirbi

Thèse de doctorat en Sciences agronomiques

Sous la direction de Jacques Wery.


  • Résumé

    La faible efficience des ressources non renouvelables comme l’eau et l’azote, constitue un frein à un accroissement durable de la production des céréales. L’augmentation simultanée de l’efficience de l’utilisation de ces deux facteurs et des rendements constitue un défi majeur pour la production céréalière en méditerrané, principalement la production de blé dur. L'objectif de la thèse est d’analyser la variabilité des rendements de blé dur en Tunisie vis-à-vis des deux facteurs de production l’eau et l’azote et les possibilités d’augmenter conjointement la productivité et l’efficience dans les systèmes de culture à base de blé dur. Cette étude s’appuie sur des données expérimentales, de statistiques régionales et d’enquêtes entreprises auprès des agriculteurs sur 537 situations agronomiques (la combinaison d’une parcelle de blé dur, une année et un précédent cultural) de blé dur dans 4 régions qui fournissent une partie importante de la production céréalière. Les données collectées nous ont permis d’établir un cadre d’analyse des compromis entre l’efficience de l’utilisation de la ressource (eau et azote) et le rendement, en se basant sur l’approche de la décomposition de l’efficience et les concepts de facteur limitant, de frontière d’éco-efficience et d’écart de rendement. Testé avec des données expérimentales et appliqué sur les données d’agriculteurs, pour le cas de l’azote, ce cadre a démontré qu’avec un précédent non céréalier, particulièrement des légumineuses, on peut obtenir un potentiel d’absorption d’azote beaucoup plus élevé qu’en monoculture. Les précédents culturaux diversifiés ont permis aussi d’augmenter simultanément la production et l’efficience de l’utilisation d’azote. En revanche, l’augmentation de la frontière d’efficience de la captation d’azote a été marquée par un accroissement des écarts d’absorption à cette frontière, indiquant un effet plus marqué des autres facteurs limitants dans le cas de rotations diversifiées. L’eau et ses interactions avec l’azote pourraient être considérées parmi les principaux facteurs qui peuvent affecter l’absorption azotée et par conséquent les rendements de blé dur. Ce travail permettrait de combiner d’une part le diagnostic des facteurs limitant la production au niveau des parcelles d’agriculteurs et d’autre part l’analyse des scénarios de gestion des compromis production efficience avec les agriculteurs et les décideurs.

  • Titre traduit

    Analysis of trade-offs between production and efficiency of water and nitrogen in mediterranean cereal system based on durum wheat


  • Résumé

    The low efficiency of non-renewable resources such as water and nitrogen is a constraint for a sustained increase in cereal production. The simultaneous increase in water and nitrogen use efficiency and yields is a major challenge for cereal production in the Mediterranean, mainly for durum wheat production. The aim of the thesis is to analyze the variability of durum yields in Tunisia with respect to the two factors of production water and nitrogen and the opportunities of jointly increasing productivity and efficiency in a durum wheat-based cropping systems. This study is based on experimental data, regional statistics and farm surveys conducted on a sample of 537 agronomic situations (the combination of a farmer’s field, a year and a previous crop) which are representative of the diversity of farmers’ practices in four grain-producing regions that provide a major part of cereal production. Based on the efficiency decomposition approach and the concepts of limiting factor, eco-efficiency frontier and yield gap, data collected allowed us to establish a framework allowing to analyze trade-offs between the resource (water and nitrogen) use efficiency and yield. Tested with experimental data and applied to farmers' data for the case of nitrogen, this framework demonstrated that non-cereal preceding crops, especially legumes, result in a higher potential for N uptake by durum wheat than with a monoculture. Diversified rotations result also to an increase in both yield and N-use efficiency of the following durum wheat. The increase in the efficiency frontier of nitrogen capture is partly of-set by increased N uptake gaps in farmers’ fields indicating the presence of other limiting factors. Water and its interactions with nitrogen could be considered among the main factors that may affect nitrogen uptake and hence yields of durum wheat. This work would allow combining, on the one hand, the diagnosis of limiting factors at the level of farmer’s fields and on the other hand the analysis of scenarios for the management of trade-offs between production efficiency with farmers and decision-makers.


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