Environmental assessment of urban agricultural systems in West Africa: implications of the diversity of practices and the variability of nitrogen emissions for the life cycle assessment of tomato from Benin

Perrin Aurélie. 2013. Environmental assessment of urban agricultural systems in West Africa: implications of the diversity of practices and the variability of nitrogen emissions for the life cycle assessment of tomato from Benin. Montpellier : CIRAD, 218 p. Thèse : Sciences agronomiques et écologiques : AgroParisTech

Titre français : Evaluation environnementale des systèmes agricoles urbains en Afrique de l'Ouest: implications de la diversité des pratiques et de la variabilité des émissions d'azote dans l'Analyse du Cycle de Vie de la tomate au Bénin

Note générale : Introduction, Chapitre 3, Chapitre 5 en français.

Encadrement : Gabrielle, Benoit ; Basset-Mens, Claudine

Résumé : Urban agriculture provides opportunities to reduce poverty and ensure food safety for cities inhabitants in West Africa. The general objective of this thesis is producing representative inventories and a robust environmental assessment for those production systems using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology. Our case study was the tomato production in urban gardens in Benin. Our state of the art identified the integration of the diversity of systems and the variability of field emissions as two major challenges for the LCA of vegetable products. We therefore developed a typology-based protocol to collect cropping systems data that includes their diversity and an approach combining a nitrogen budget and the use of a biophysical model to estimate nitrogen field emissions. We created inventories for 6 cropping system types and one weighted mean representative for the urban tomato growers in Benin. The analysis of the agronomical performances of these systems highlighted the important yield variability and the variable and often excessive use of pesticides and fertilizers. The investigation of nitrogen fluxes variability at plot and crop cycle scales led to the identification of 4 major influencing factors: water use, nitrogen input, soil pH and field capacity. Using favorable and unfavorable scenarios for nitrogen emissions for each of these 4 factors, we demonstrated that the LCA results were sensitive to their variations. The implementation of LCA using those contrasted data showed that one hectare of tomato production in Benin was more impacting than European vegetable productions. The benefits from the favorable climate for producing out-of-season tomatoes were hampered by the low efficiency of irrigations systems, the frequent use of insecticides and large nitrogen emissions. Measured data and new knowledge on these systems are needed to validate and refine our conclusions.

Résumé (autre langue) : L'agriculture urbaine représente une opportunité de réduire la pauvreté et d'améliorer la sécurité alimentaire des habitants des villes d'Afrique de l'Ouest. L'objectif général de cette thèse est de produire des données d'inventaire représentatives ainsi qu'une évaluation environnementale robuste de ces systèmes de production par la méthodologie Analyse du Cycle de Vie (ACV). Notre cas d'étude a été la tomate des jardins urbains au Bénin. Notre état de l'art nous a permis d'identifier que prendre en compte la diversité des systèmes de production et la variabilité des émissions au champ étaient deux enjeux majeurs de l'ACV des produits maraîchers. Nous avons donc développé un protocole de collecte de données basé sur la typologie qui prend en compte la diversité des systèmes puis mis au point une méthode d'estimation des flux d'azote au champ combinant un bilan d'azote et l'usage d'un modèle biophysique. Nous avons ainsi créé des inventaires pour 6 types de systèmes et une moyenne pondérée représentative de la population étudiée. L'analyse des performances agronomiques de ces systèmes a montré une forte variabilité des rendements et une utilisation fluctuante et souvent excessive d'engrais et de pesticides. L'exploration de la variabilité des flux d'azote à l'échelle de la parcelle et du cycle de culture a permis l'identification de 4 facteurs majeurs: les volumes d'eau d'irrigation, la dose d'azote, le pH du sol et la capacité au champ. A l'aide de scénarios favorables et défavorables aux émissions pour chacun de ces 4 facteurs, nous avons montré que leurs effets sur les résultats d'ACV étaient importants. L'intégration de ces données dans une ACV finalisée a montré qu'un hectare de production de tomate au Bénin était plus impactant que les productions maraichères Européennes. Les avantages du climat favorable du sud Bénin à la production de tomate en contre saison sont annulés par les faibles performances des systèmes d'irrigation, l'usage fréquent d'insecticides et d'importantes émissions azotées. Des données mesurées et des connaissances nouvelles sont nécessaires sur ces systèmes pour valider et affiner nos conclusions.

Mots-clés Agrovoc : agriculture urbaine, analyse du cycle de vie, azote, Solanum lycopersicum, système de culture, pratique culturale, évaluation de l'impact, impact sur l'environnement, performance de culture, rendement des cultures, gaz à effet de serre, irrigation, pH du sol, engrais azoté, capacité au champ, pesticide, évaluation du risque, danger pour la santé

Mots-clés géographiques Agrovoc : Bénin, Afrique occidentale, Europe

Classification Agris : F08 - Systèmes et modes de culture
F04 - Fertilisation
F06 - Irrigation
P01 - Conservation de la nature et ressources foncières
U30 - Méthodes de recherche

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations

• Perrin Aurélie, CIRAD-PERSYST-UPR HortSys (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/577982/)

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