Évaluation de la résilience de systèmes agricoles européens à des conséquences du pic pétrolier mondial à l'aide d'un modèle dynamique de flux d'azote

Assessing the resilience of European farming systems to consequences of global peak oil using a dynamic nitrogen flow model

• Auteur / Autrice : Corentin Pinsard
• Direction : François Léger, Sophie Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 20/05/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour l'Action et le Développement : Activités, Produits, Territoires (SADAPT)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Martin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Nesme, Josette Garnier, Magali Jouven, Xavier Poux, Petros Chatzimpiros, Jean-Denis Mathias
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Nesme, Josette Garnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Engrais azotés

Sécurité alimentaire

Aliments pour animaux

Écologie agricole

Transition écologique

Europe

Systèmes agraires

Écologie -- Résilience

Mots clés libres

Résilience

Systèmes agricoles européens

Contraintes sur l'import d'intrants

Modèle dynamique de flux d'azote

Analyse multi-Mode

Transition agroécologique

Resilience

European farming systems

Input import constraints

Dynamic nitrogen flow model

Multi-Mode analysis

Agroecological transition

Résumé

Les systèmes agricoles (SA) européens sont actuellement dépendants des énergies fossiles, entre autres pour la synthèse des engrais azotés et l’import de nourriture animale (intrants). Or le pic pétrolier mondial pourrait être atteint d’ici 2030, et entrainer un renchérissement de ces intrants, et une diminution de la capacité des agriculteurs à les acheter. Ainsi, cette dépendance questionne la résilience de ces SAs, c’est-à-dire leur capacité à maintenir la production de nourriture. L’objectif de cette thèse était d’évaluer la résilience de SAs européens à des contraintes sur l’import en intrants. Pour y répondre, j’ai développé un macro-modèle dynamique de bilan d’azote d’un SA constitué de 3 compartiments (cheptel, plante et sol) et de deux usages des sols (prairies permanentes et cultures). J’ai exploré ce modèle pour des SAs en France (élevages de bovins viande extensifs, grandes cultures ou élevages de monogastriques intensifs) et au Portugal (élevages de bovins viande extensifs). J’ai exploré 2 composantes de la résilience: (1) la robustesse, c’est-à-dire leur capacité à maintenir la production de nourriture face à une baisse progressive de l’import en intrants, en mode simulation, et (2) et le potentiel d’adaptabilité, c’est-à-dire les changements de compositions cultures-cheptel envisageables pour augmenter la robustesse, en mode optimisation multi-objectif. J’ai trouvé que les SAs français spécialisés (grandes cultures ou élevages de monogastriques intensifs) sont moins robustes à court terme que les SAs mixtes. A long terme, les SAs dont la compétition alimentation animale-alimentation humaine (CAH) est élevée sont les plus robustes. En mode optimisation, j’ai montré que la baisse de la CAH est un changement de compositions qui maximise la production de nourriture en l’absence d’import d’intrants. Dans le SA Portugais, j’ai identifié un compromis entre la robustesse de la production de viande et l'atténuation du changement c limatique, qui peut être atténué avec la combinaison de pratiques agroécologiques. Ces changements de compositions devraient être mis en place au plus tôt pour prévenir l’insécurité alimentaire face à des contraintes sur l’import en intrants.

European farming systems (FS) are currently dependent on fossil fuels, among other things for the nitrogen fertiliser’s synthesis and the feed import (inputs). However, the global peak oil could be reached by 2030, leading to a price increase of these inputs and a decrease in the capacity of farmers to buy them. This dependence raises questions about the resilience of these FSs, i.e. their ability to maintain food production. The aim of this thesis was to assess the resilience of European FSs to constraints on input imports. To address it, I developed a dynamic nitrogen balance macro-model of a FS with 3 compartments (livestock, plant and soil) and 2 land-uses (permanent grassland and cropland). I explored this model for FSs in France (extensive beef farms, field crops or intensive monogastric farms) and in Portugal (extensive beef farms). I investigated two components of resilience: (1) robustness, i.e. their ability to maintain food production in the face of a progressive decline in input imports, in simulation mode, and (2) adaptability potential, i.e. the changes in crop-livestock compositions that can be envisaged to increase robustness, in multi-objective optimisation mode. I found that specialised French FSs (field crops or intensive monogastric farms) are less robust in the short-term than mixed FSs. In the long-term, the FSs with high feed-food competition (FFC) are the most robust. In optimisation mode, I showed that a decrease in FFC is a compositional change that maximises food production without imported inputs. In the Portuguese FS, I identified a trade-off between beef production robustness and climate change mitigation, which can be alleviated with the combination of agroecological practices. These compositional changes should be implemented as soon as possible to prevent food insecurity in the face of input constraints.