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The impact of global drivers on agriculture and land-use

Brunelle Thierry. 2012. The impact of global drivers on agriculture and land-use. Paris : AgroParisTech, 166 p. Thèse de doctorat : Economie : AgroParisTech

Thesis
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Encadrement : Hourcade, Jean-Charles

Abstract : Dans un contexte de tensions à venir sur la ressource foncière, l'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence des déterminants globaux, que sont la mondialisation et le changement climatique, sur l'agriculture et les changements d'usages des sols. Pour mener cette étude, un nouveau modèle d'usage des sols, appelé ''Nexus Land-Use", est développé afin de permettre une vision cohérente du système socio-biosphérique. Les modèles existants sont d'abord examinés, avec pour objectif d'évaluer leur capacité à estimer les changements indirects d'affectation des terres liés aux biocarburants (CIAT). Les CIAT constituent un symptôme caractéristique de l'influence des déterminants globaux en ce qu'ils résultent des flux internationaux d'échanges. Leur estimation représente un défi pour les modélisateurs car elle nécessite une vision intégrée du système agricole, avec une prise en compte au niveau global des côtés offre et demande du secteur agricole. Il apparaît que malgré des progrès significatifs sur la représentation de l'offre de terres et du secteur de la bioénergie, les modèles existants ne parviennent pas encore à fournir une évaluation robuste des CIAT, du fait notamment d'estimations divergentes des élasticité-prix des rendements agricoles et de la demande alimentaire. Pour répondre au défi posé par la modélisation des déterminants globaux, cette thèse présente le modèle Nexus Land-Use. Fondé sur une représentation des mécanismes d'intensification agricole, à la fois au niveau de la production végétale et animale, ce modèle a pour caractéristiques de combiner au sein d'un seul outil l'économie et la biophysique, et de représenter les effets multi-échelles en intégrant l'hétérogénéité locale dans une architecture globale. La spécificité de ce modèle est également de calculer la rente foncière de manière endogène, ce qui permet, en particulier, de représenter l'effet de la substitution terre-engrais sur les usages des sols, compte tenu de scénarios exogènes de prix des intrants chimiques. A l'aide de ce modèle, l'influence de la mondialisation sur l'agriculture est ensuite étudiée au travers du prisme des régimes alimentaires. A partir de trois scénarios de consommation alimentaire représentatifs, l'analyse démontre l'importance de la convergence des régimes alimentaires comme facteur de tensions sur les usages des sols. Nos résultats révèlent qu'une convergence de l'ensemble du monde sur le régime alimentaire des Etats-Unis d'ici 2050 ne serait pas possible avec les tendances actuelles en matières d'expansion agricole. Les interactions entre le scénario alimentaire et les autres politiques affectant les usages des sols - soutien aux biocarburants et réduction de la déforestation - sont aussi mises en lumière, et certaines options permettant de réduire les tensions sur la ressource foncière testées. Dans un dernier chapitre, deux perspectives de développement du modèle sont présentées afin d'analyser la question du changement climatique. Elles concernent en premier lieu le couplage avec Imaclim-R, dont l'objectif est d'intégrer une valeur cohérente de la rente foncière dans le prix agricole et les courbes d'offre de biomasse énergie. Il s'agit également d'inclure dans le Nexus Land-Use les variations de rendement des cultures simulées par le modèle de végétation ORCHIDEE sous un scénario de changement climatique. Sur ce dernier point, les premiers résultats montrent que le changement climatique conduirait à une relocalisation partielle de la production agricole des pays du Sud (Afrique, Amérique Latine) vers les pays du Nord (principalement Canada et Russie). (Résumé d'auteur)

Résumé (autre langue) : In a context of future tensions on the land resource, the objective of this thesis is to study the impact of global drivers, which are globalisation and climate change, on agriculture and land-use. To conduct this study, a new global land-use model, called \Nexus Land-Use", is developed, to allow for a consistent vision of the sociobiospheric system. Existing land-use models are firstly reviewed, with the objective of assessing their capacity to estimate indirect land-use changes (ILUC). Because they result from international exchanges, ILUC can be viewed as characteristic symptoms of the influence of global drivers. Their estimation is a challenge for modellers as they require an integrated vision of the agricultural system, incorporating at the global scale a representation of both the supply- and demand-side. In spite of significant progress in the modelling of the land supply and the bioenergy sector, existing models do not manage yet to provide a robust assessment of ILUC, due especially to divergences on the price-elasticity of agricultural yields and food demand. To meet the challenge of modelling global drivers, this thesis presents the Nexus Land-Use model. Based on a representation of agricultural intensification mechanisms, its basic characteristics are to combine economics and biophysics into a single modelling framework and to represent multi-scale effects by incorporating local heterogeneity into a global architecture. The specificity of the model is also to endogenously calculate the land rent, which makes it possible, with exogenous scenarios of chemical inputs, to model the land-fertiliser substitution and its effect on land-use. With this modelling framework, the influence of globalisation on agriculture is studied through the lens of the food diets. Using three representative food scenarios, we show the critical role of diet convergence as driver of tensions on land-use. Our results reveal that a global convergence towards US diet to 2050 is not feasible with ongoing trends of agricultural expansion. Interactions between food scenarios and other land-use policies -support to biofuel production and reduction of deforestation - are enlightened, and some options for mitigating tensions on land-use are tested. Two prospects for the model development are finally presented to analyse the influence of climate change on land-use. The first one is the coupling to Imaclim-R with the aim of incorporating consistent values of the land rent into the agricultural price and the biomass supply curves. The second prospect is to include in the Nexus Land-Use crop yields variations simulated by the vegetation model ORCHIDEE under a climate change scenario. On this latter point, first results show that climate change induces a partial relocation of agricultural production from Southern regions - Africa and Latin America - to Northern ones, mainly Canada and Former Soviet Union.

Mots-clés Agrovoc : Utilisation des terres, Économie foncière, Changement climatique, Biocarburant, Intensification, Déboisement, Développement agricole, Politique foncière, gestion des ressources naturelles, Facteur climatique, Facteur de production, Rente foncière, Fixation des prix

Classification Agris : E11 - Land economics and policies
A01 - Agriculture - General aspects
P40 - Meteorology and climatology
E14 - Development economics and policies

Axe stratégique Cirad : Axe 6 (2005-2013) - Agriculture, environnement, nature et sociétés

Auteurs et affiliations

  • Brunelle Thierry, AgroParisTech (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/586141/)

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