Maintien de la multifonctionnalité des prairies permanentes et adaptation des systèmes fourragers au changement climatique dans le Massif central

Maintaining permanent grassland multifunctionality and adapting fodder systems to climate change in Massif central

• Auteur / Autrice : Lucie Allart
• Direction : Bertrand Dumont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Gestion de l'environnement
• Date : Soutenance le 24/06/2024
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores (Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Magali Jouven
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Martel, Anne Bonis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Clélia Sirami, Sébastien Couvreur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement

Massif central (France)

Élevage

Écologie des prairies

Effets du climat

Prairies

Mots clés libres

Prairies

Élevage

Adaptation au changement climatique

Biodiversité

Services écosystémiques

Multifonctionnalité

Grasslands

Livestock farming

Adaptation to climate change

Biodiversity

Ecosystem services

Multifunctionnality

Résumé

Les prairies permanentes sont multifonctionnelles et rendent ainsi de nombreux services écosystémiques à la société. Elles sont menacées par le changement climatique et par l'intensification des pratiques agricoles qui les menacent de dégradation (i.e. baisse de biodiversité et de leur capacité à fournir des services). Elles reculent sous l'effet de la conversion de leurs surfaces au profit des cultures. Deux enjeux sont alors à concilier: i) maintenir la diversité de services que les prairies permanentes rendent à la société et ii) adapter les systèmes fourragers au changement climatique. La cadre des systèmes d'élevage qui combine un système biotechnique et un système décisionnel est ici utilisé pour analyser les effets directs et indirects du changement climatique sur les prairies permanentes. Les effets directs sont les évolutions des prairies sous l'effet de variations du climat, et les effets indirects sont les évolutions des prairies en réponse aux adaptations des éleveurs au changement climatique.Afin de comprendre les effets directs du changement climatique sur les prairies permanentes, nous avons utilisé les relevés botaniques précédemment réalisés pour établir une typologie fonctionnelle des prairies du Massif central. Leur distribution le long de gradients d'altitude et de latitude, indépendamment des facteurs de gestion, nous a permis d'étudier l'effet du changement climatique sur la multifonctionnalité des prairies permanentes selon les modes de fertilisation et leur richesse spécifique. Grâce à un modèle d'équation structurelle, nous avons identifié la richesse spécifique comme variable pivot des effets de la fertilisation et du climat. L'élévation de la température annuelle moyenne conditionne la baisse de leur biodiversité et de leur multifonctionnalité.Par la suite, nous avons interrogé 15 éleveurs bovins laitiers du Massif central sur leurs perceptions du changement climatique, de leurs prairies permanentes et analysé comment ces perceptions influencent leurs stratégies d'adaptation au changement climatique. Nous avons observé un effet marqué du contexte climatique avec un fort contraste entre les zones collinéennes du sud du Massif central, où les éleveurs font déjà face à des sécheresses prononcées et à des températures estivales élevées, et les autres zones. Dans ces dernières, la perception des prairies permanentes reste positive et leur diversité inter- et intra-parcelle est à la base des stratégies d'adaptation mises en œuvre par les éleveurs. Au sud du Massif central, les éleveurs insistent plus sur les dis-services liés à l'utilisation des prairies permanentes, et fondent leur stratégie d'adaptation sur un assolement dans lequel ils ont intégré des prairies temporaires, des cultures fourragères et des arbres.Enfin, grâce à notre modèle d'équation structurale, nous avons simulé l'effet d'une élévation de la température moyenne de 1,5°C sur l'évolution de la multifonctionnalité de prairies permanentes que les éleveurs jugeaient représentatives de leur système. Nous avons également distingué les exploitations selon la part de prairies permanentes dans la surface agricole. Cette analyse révèle que les phénomènes de dégradation et de conversion des prairies permanentes au profit des cultures ne touchent pas toutes les exploitations de la même manière. Dans certaines, la conversion de certaines parcelles préserve des prairies permanentes peu fertilisées sur une autre partie du parcellaire.Cette thèse met en évidence l'importance de combiner des approches écologiques et socio-cognitives pour comprendre les voies par lesquelles le changement climatique influence la gestion des écosystèmes prairiaux. Les apports de notre travail sur la perception qu'ont les éleveurs herbagers des prairies permanentes, et sur les freins à l'adaptation pourront être mobilisés par le conseil aux éleveurs, afin de les accompagner dans les transitions permettant de faire face aux défis climatiques et écologiques.

Permanent grasslands are multifunctional and provide many ecosystem services. They are, however, threatened by both climate change and the intensification of agricultural practices, which leads to degradation (i.e. to biodiversity losses and less ecosystem services). Conversion to arable land is another threat on biodiversity. Two issues therefore need to be reconciled: i) maintaining the diversity of services that permanent grasslands provide to society, and ii) adapting forage systems to climate change. The livestock production systems framework, which combines a production system and decision-making system, is used here to analyse the direct and indirect effects of climate change on permanent grasslands. The direct effects are changes in grassland under the effects of climate variation, and the indirect effects are changes in grassland in response to adaptations by farmers.In order to understand the direct effects of climate change on permanent grasslands, we used the botanical surveys previously carried out to establish a functional typology of grasslands in the Massif Central. Their distribution along gradients of altitude and latitude, independently of management factors, enabled us to study the effect of climate change on the multifunctionality of permanent grasslands according to fertilisation and their species richness. Using a structural equation model, we identified species richness as the pivotal variable in the effects of mineral and organic fertilisation, and climate on grassland multifunctionality. A rise in the average annual temperature is associated with a decline in grassland biodiversity and multifunctionality.We then interviewed 15 dairy farmers in the Massif Central about their perceptions of climate change and permanent grasslands, and analysed how these perceptions influenced their strategies for adapting to climate change. We observed a marked effect of the climatic context, with a contrast between the southern Massif Central lowlands, where farmers already experienced pronounced droughts and high summer temperatures, and the other areas. In the latter areas, the perception of permanent grassland remains positive, and its diversity within and between plots is the basis of the adaptation strategies implemented by farmers. In the south of the Massif Central, farmers place more emphasis on the dis-services associated with the use of permanent grassland, and base their adaptation strategy on a crop rotation in which they have integrated temporary grassland, fodder crops and trees.Finally, using our structural equation model, we simulated the effect of a 1.5°C rise in mean temperature on changes in the multifunctionality of permanent grassland that farmers considered to be representative of their system. We also distinguished between farms according to the proportion of permanent grassland in their agricultural area. This analysis shows that the degradation and conversion of permanent grassland to crops does not affect all farms in the same way. On some farms, the conversion of certain grasslands to crop rotations preserves permanent grassland that receive little fertilisation on other plots of the farm.This thesis highlights the importance of combining ecological and socio-cognitive approaches in order to understand the different ways in which climate change influences the management of grassland-based farms. The results of our work on grazing farmers' perceptions of permanent grassland and on the barriers and lock-ins to adaptation could be used by farm advisors, to help farmers make the transitions needed to adapt to current climatic and ecological challenges.