Fate of pesticides at the landscape level

Scientific leaders: Cécile Dagès <cecile.dages@inrae.fr> (INRAE, UMR LISAH, Montpellier) and Marc Voltz <marc.voltz@inrae.fr> (INRAE, UMR LISAH, Montpellier).

A model is developed in the VSoil platform in the context of the MIPP (Integrated Modelling of the fate of Pesticides in Agricultural Landscapes) and RIPP-Viti (Reducing the Impact of Phytosanitary Products in southern Viticulture on a regional scale) projects to simulate the fate of pesticides at the landscape level. This model is instancied on each parcel composing the landscape managed by the OpenFLUID platform.

Details of the work carried out under this theme are presented below.

As part of the MIPP (Integrated Modelling of the fate of Pesticides in Agricultural Landscapes) and RIPP-Viti (Reducing the Impact of Phytosanitary Products in southern Viticulture on a regional scale) projects, a model was developed in VSoil using existing modules but also developing modules for the fate of pesticides on leaves (runoff, volatilization, degradation, photodegradation, etc.), and in the plant, the physico-chemical water-liquid-solid equilibrium in the soil for the partitioning of the pesticide between the liquid, solid and gas phases. These modules are in C++ language. A root uptake module with two types of root profiles belonging to different vegetations has been implemented to account for situations encountered in a vineyard basin (grassing or not of the inter-rows). In the same way, a simple module takes into account the work of the soil and its compaction during rainfall, and the impact it has on the variation of hydraulic conductivity at saturation over time, which plays an essential role in predicting runoff. The model uses inputs provided by the OpenFLUID platform for plant characteristics, energy balance, runoff from neighbouring plots and water concentration. The inputs provided by the FIDES (Flux Interpretation by Dispersion and Exchange over the Short-range) model concern the deposition of pesticides and the conditions allowing the calculation of gaseous pesticide emission fluxes to the atmosphere. The developed model is encapsulated in a C++ class that allows the OpenFLUID platform to have an instantiation of the model on each parcel composing the landscape. This complex model was developed with colleagues from ECOSYS (Grignon) and LISAH (Montpellier). Thanks to this project, the export of VSoil models has been greatly improved. It is now much easier to integrate a VSoil model into another host model or platform, such as OpenFLUID. In the figure below, the developed model takes care of the mechanisms contained in the two areas surrounded by a green line.

French version:

Dans le cadre des projets MIPP (Modélisation Intégrée du devenir des Pesticides dans les Paysages agricoles) et RIPP-Viti (Réduire les Impacts des Produits Phytosanitaires en Viticulture méridionale à l'échelle territoriale), un modèle a été développé dans VSoil utilisant des modules existants mais aussi en développant des modules pour le devenir des pesticides sur les feuilles (ruissellement, volatilisation, dégradation, photo-dégradation, etc.), et dans la plante, l’équilibre physico-chimique eau-liquide-solide dans le sol pour le partitionnement du pesticide entre les phases liquide, solide et gazeuse. Ces modules sont en langage C++. Un module de prélèvement racinaire avec deux types de profils racinaires appartenant à des végétations différentes a été mis en place pour rendre compte des situations rencontrées dans un bassin viticole (enherbement ou pas des inter-rangs). De même, un module simple rend compte du travail du sol et de son tassement au cours des pluies, et de l'impact sur la variation de la conductivité hydraulique à saturation au cours du temps qui joue un rôle essentiel pour prédire les ruissellements. Le modèle utilise en entrée des grandeurs fournies par la plateforme OpenFLUID pour ce qui est des caractéristiques de la plante, du bilan d’énergie, des flux de ruissellement provenant de parcelles voisines, de la concentration de cette eau. Les entrées fournies par le modèle FIDES (Flux Interpretation by Dispersion and Exchange over the Short-range) concernent la déposition de pesticides et les conditions permettant le calcul des flux d’émission de pesticides gazeux vers l’atmosphère. Le modèle développé est encapsulé dans une classe C++ qui permet à la plateforme OpenFLUID d’avoir une instanciation du modèle sur chaque parcelle composant le paysage. Ce modèle complexe a été développé avec des collègues de ECOSYS (Grignon) et du LISAH (Montpellier). Grâce à ce projet, l’export de modèles VSoil a été grandement amélioré. Il est bien plus facile désormais d’intégrer un modèle VSoil dans un autre modèle hôte ou une plateforme, comme OpenFLUID. Dans la figure ci-dessous, le modèle développé s’occupe des mécanismes contenus dans les deux zones entourées d’un trait vert.