Monitoreo de servicios ecosistémicos en un observatorio de cafetales agroforestales. Recomendaciones para el sector cafetalero

Ocho años de estudio de la ecofisiología del café, a través de experimentación y de modelación y el monitoreo de los servicios del ecosistema (SE) en una gran finca cafetalera en Costa Rica, revelaron varias recomendaciones prácticas para los agricultores y los formuladores de políticas. El sistema de cultivo estudiado dentro de nuestro observatorio colaborativo (Coffee-Flux), corresponde a un sistema agroforestal (SAF) a base de café bajo la sombra de grandes árboles de Erythrina poeppigiana (16% de la cubierta del dosel). Una gran cantidad de SE y limitantes dependen de las propiedades locales del suelo (en este caso Andisoles), especialmente de la erosión/infiltración, el agua/carbono y la capacidad de almacenamiento de nutrientes. Por lo tanto, para la evaluación de SE, el tipo de suelo es crucial. Una densidad adecuada de árboles de sombra (bastante baja aquí por la condición de libre crecimiento), redujo la severidad de las enfermedades de las hojas con la posibilidad de reducir el uso de plaguicidas y fungicidas. Un inventario simple del área basal en el collar de las plantas de café permitió estimar la biomasa subterránea y la edad promedio de la plantación, para juzgar su valor de mercado y decidir cuándo reemplazarla. Las fincas de café probablemente estén mucho más cerca de la neutralidad de C que lo indicado en el protocolo actual de C-neutralidad, que solo considera árboles de sombra, no los cafetos ni el suelo. Se proponen evaluaciones más completas, que ncluyen árboles, café, hojarasca, suelo y raíces en el balance C del SAF. Los árboles de sombra ofrecen muchos SE si se gestionan adecuadamente en el contexto local. En comparación con las condiciones a pleno sol, los árboles de sombra pueden (i) reducir la erosión laminar en un factor de 2; (ii) aumentar la fijación de N y el % de N reciclado en el sistema, reduciendo así los requisitos de fertilizantes; (iii) reducir la severidad de enfermedades de las hojas; (iv) aumentar el secuestro de C; (v) mejorar el microclima y (vi) reducir sustancialmente los efectos del cambio climático. En nuestro estudio de caso, no se encontró ningún efecto negativo sobre el rendimiento del café

Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale

Respectueux de l’environnement et garantissant une sécurité alimentaire soutenue par la diversification des productions et des revenus qu’ils procurent, les systèmes agroforestiers apparaissent comme un modèle prometteur d’agriculture durable dans les pays du Sud les plus vulnérables aux changements globaux. Cependant, ces systèmes agroforestiers ne peuvent être optimisés qu’à condition de mieux comprendre et de mieux maîtriser les facteurs de leurs productions. L’ouvrage présente un ensemble de connaissances récentes sur les mécanismes biophysiques et socio-économiques qui sous-tendent le fonctionnement et la dynamique des systèmes agroforestiers. Il concerne, d’une part les systèmes agroforestiers à base de cultures pérennes, telles que cacaoyers et caféiers, de régions tropicales humides en Amérique du Sud, en Afrique de l’Est et du Centre, d’autre part les parcs arborés et arbustifs à base de cultures vivrières, principalement de céréales, de la région semi-aride subsaharienne d’Afrique de l’Ouest. Il synthétise les dernières avancées acquises grâce à plusieurs projets associant le Cirad, l’IRD et leurs partenaires du Sud qui ont été conduits entre 2012 et 2016 dans ces régions. L’ensemble de ces projets s’articulent autour des dynamiques des systèmes agroforestiers et des compromis entre les services de production et les autres services socio-écosystémiques que ces systèmes fournissent

Identification thermique de systèmes évolutifs par la théorie des modèles d'ordres non entiers associée à la notion d'impédance

BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Contribution au développement d'un calorimètre isotherme plan à large domaine d'applications (mortiers, bétons, matériaux très réactifs, hautes températures...)

BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Notion d'impédance thermique appliquée au contrôle non destructif des matériaux

Ce travail se situe dans le cadre de la caractérisation thermique et le contrôle non destructif des matériaux de construction par impédance thermique. L'approche théorique utilise la notion d'ondes thermiques et place l'identification dans le domaine fréquentiel. L'utilisation de fluxmètres à gradients tangentiels autorise la mesure du flux et de la température dans un même plan. En basses fréquences, la perturbation des capteurs est faible. Elle est toutefois intégrée dans les modèles de connaissance. La méthode permet d'exploiter des signaux aléatoires comme les sollicitations rencontrées in situ. Dans la première application, l'effusivité des matériaux de construction a été mesurée. Puis, une étude menée sur des multicouches permet de se situer dans une perspective d'application au contrôle non destructif (décollement, fissuration, ). Enfin, l'évolution des impédances thermiques d'un béton soumis à des cycles de gel-dégel est un exemple de suivi de dégradation.This work is in the framework of the thermal characterization and the non destructive testing of building materials by the thermal impedance. The theoretical approach uses the concept of thermal waves and makes the identification in the frequency domain. The use of heat flow sensors based on tangential gradients authorizes the measurement of the flow and the temperature in the same plane. At low frequencies, though the sensor disturbance is weak, it is integrated in the models of knowledge. The method makes it possible to exploit the random signals like the solicitations met in situ. As a first application, the effusivity of building materials was measured. A further study undertaken on multi-layer systems lead to results allowing us to be optimistic in perspective of the application in the non destructive testing (separation, crack, ...). Finally, the evolution of the thermal impedances of a concrete under freeze-thaw cycles is an example of the damage follow-up.BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Caractérisation thermique de matériaux poreux humides par analyse inverse dans le domaine fréquentiel

BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude du frottement d'un béton autoplaçant contre une surface métallique (application aux poussées contre les coffrages)

The main objective of this thesis is to investigate the friction of fresh concrete with metallic formwork. A specially designed tribometer was developed to investigate such friction and was adapted for various types of concrete mixtures. The originality of this work lies mainly in the fact that it concerns a commonly used material for wich the friction against the forming surface has not been sufficiently investigated. A new approach is used in this study to predict the lateral pressure induced by the fresh concrete pressure. A particular interest is the formwork pressure exerted by highly flowable concrete, or self-compacting concrete. When the concrete is cast into place, a limit interface layer reduces the frictional stresses with the formwork material. When the pressure applied on the concrete is greater than a certain critical pressure, some of the cement particles and fines come into direct contact with the formwork material, and the concrete begins to follow a granular comportment. This leads to greater increase in friction stress which varies with the flow velocity between the rising fresh concrete and formwork material. When a demoulding agent is applied at the interface, the friction stress depends mainly on the physico-chimical characteristics of the resulting film of paste at the interface. In certain cases, these agents can maintain the integrity of the limit layer near the wall surface. This allows, during the flow of the plastic concrete, to reduce the friction at the wall compared to similar situation where a demoulding agent is not used. Well established models used for silos were used to predict the formwork pressure exerted by fresh concrete. Similary between the evolution of concrete pressure and ensiled granular mediums one was observed on site, though the strains are different. From these observations, several models derived from Janssen's model, have been proposed. The model adapted in the case of fresh concrete allows the prediction with satisfaction formwork pressure. This study can therefore enable the used of the designed tribometer to test a variety of material and placement parameters to predict formwork pressure instead of large-scale and often expensive field testsBETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Modèles d'ordres non entiers appliqués à la caractérisation thermique de milieux évolutifs par méthode inverse (cas d'un sol humide)

BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Détermination de l'énergie d'activation des bétons par voie calorimétrique et mécanique (développement d'un calorimètre isotherme pour béton)

Les propriétés mécaniques du béton évoluent au cours du temps. Ceci est la conséquence des réactions chimiques ayant lieu lors de l'hydratation du liant. Celle-ci étant globalement exothermique, le suivi de la chaleur dégagée permet de rendre compte de la cinétique de réaction. Les dispositifs adaptés au béton étant peu nombreux, nous avons développé un calorimètre isotherme acceptant des éprouvettes cylindriques normalisées 11x22 cm. Après avoir étalonné et validé le dispositif, la deuxième phase de notre travail consistait à étudier la cinétique de réaction et les paramètres influençant l'hydratation. Pour cela, cinq compositions de bétons et trois compositions de Mortiers de Béton Equivalent ont été retenues. La dernière phase de notre travail concerne l'introduction des mesures calorimétriques dans les études maturométriques. Les enjeux économiques liés à la prévision in situ de la résistance du béton au jeune âge sont importants. La maturométrie est une techniques permettant l'estimation de cette grandeur. Elle est basée sur les concepts de " maturité " et " d'âge équivalent ", et sur la loi d'Arrhénius qui introduit un paramètre, l'énergie d'activation apparente. Elle peut être déterminée par la méthode de " superposition " des courbes de résistance à la compression obtenues pour différentes températures. Cependant ce mode de détermination est fastidieux. Pour différentes compositions de béton et de MBE, représentatives de celles étudiées en maturométrie, nous avons comparé les approches calorimétriques et mécaniques de détermination de Ea, et montré que la voie calorimétrique peut avantageusement remplacer la voie mécanique pour la détermination de ce paramètre.The mechanical properties of concrete evolve in the course of time. This is the consequence of the chemical reactions which proceed during the hydration of the binder. As this one is overall exothermic, the follow-up of the quantity of released heat makes it possible to account for the kinetics of reaction. The devices adapted to concrete being very few, we developed our own isothermal calorimeter accepting 11x22 cm standardized cylindrical samples. After the calibration and the validation of the device, we passed to the second phase of our work which consisted in studying the reaction kinetics and parameters influencing the hydration. We thus studied five compositions of concretes and three compositions of Equivalent Concrete Mortars.The last phase of our work relates to the introduction of calorimetric measurements into maturity measurement studies. Indeed, the economic stakes related to the in situ forecast of young concrete strength are important. The maturity measurement is one of the techniques allowing to estimate this size. It is based on the concepts of "maturity" and "equivalent age", and on the Arrhenius' law which introduces the apparent activation energy parameter. It can be determined by the method of "superposition" from the curves of compressive strength obtained for various temperatures. However, this mode of determination is tiresome. For compositions of concrete and MBE, representative of those concerned with maturity measurement studies, we have compared the calorimetric and mechanical approaches of determination of Ea, and have shown that the calorimetric way can advantageously replace the mechanical way for the determination of this parameter.BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceF

Auscultation des ouvrages en béton par thermographie infrarouge active et passive

Dans un premier temps, nous proposons, à partir d un dispositif électrique qui permet par effet Joule d élever en température les aciers de construction, de détecter le tracé des câbles de précontrainte et des vides d injection ainsi que de caractériser la diffusivité thermique du béton d enrobage par thermographie infrarouge active. Dans un deuxième temps, nous présentons une étude sur la localisation géo-référencée de cavités sous un ouvrage en béton par thermographie infrarouge passive. Tout d abord, sur la base d un modèle numérique en différences finies utilisant un schéma ADI , une étude comparative est réalisée sur la détection des câbles par contraste et par thermographie à phase pulsée (TPP). Dans l étude expérimentale réalisée sur des spécimens de poutre précontrainte, nous montrons que la TPP améliore, grâce à l analyse des images des déphasages fréquentielles, la détection des câbles lorsque le béton d enrobage est dégradé ainsi qu en présence de vides d injection. A partir des mêmes données expérimentales, la caractérisation du béton d enrobage sain et un béton dégradé est réalisée à l aide d une méthode inverse. Les résultats montrent que les diffusivités thermiques estimées sont proches de celles mesurées en laboratoire. En ce qui concerne la démarche d une localisation géo-réféncée de cavités dans un ouvrage de grande taille, une méthodologie basée sur une étude bi-temporelle est présentée. Les résultats montrent une concordance importante des anomalies thermiques relevées en surface et la présence de cavités observées en sous face de l ouvrage.This work deals with the study of infrared thermography as a non destructive testing method in order to detect defect in concrete buildings. First time, the aim is to detect tendons and empty duct and characterise the thermal diffusivity of reinforced concrete by active thermography. Pulsed Phase Thermography (PPT) is used to increase the detection by the analyse of phase images in low frequencies. The thermal diffusivity is identified by iterative inverse method Gauss Seidel and numerical model. This method minimise the sum of a least square function defined as the difference between measurements and a model results. Based on an exhaustive study of sensitive coefficients, the experimental mode is optimally designed. Second time, by passive thermography, we try to detect flaws under concrete slabs using time sequential thermography. To obtain accuracy location, the thermal images are associated to a topographical reference.BETHUNE-BU Sci. appli. et éco. (621192101) / SudocSudocFranceCanadaFRC