Impact du changement climatique sur les rendements du mil et de l'arachide au Sénégal : Approche par expérimentation virtuelle

Garcia Leo. 2015. Impact du changement climatique sur les rendements du mil et de l'arachide au Sénégal : Approche par expérimentation virtuelle. Montpellier : Montpellier SupAgro, 69 p. Mémoire de master 2 : Ingénieur agronome. Production végétale durable : Montpellier SupAgro

Titre anglais : Climate change impacts on millet and peanut yields in Senegal

Encadrement : Affholder, François ; Marrou, Hélène

Résumé : Au Sénégal, l'agriculture est caractérisée par des cultures pluviales, de faibles revenus agricoles et des moyens de production (intrants, mécanisation) très limités par la faible accessibilité du marché des produits, intrants agricoles et instruments financiers pour les paysans. D'autre part, la durée de la saison des pluies (3-4 mois par an) est courte, ces caractéristiques rendent ainsi l'agriculture du Sénégal très vulnérable aux aléas climatiques, et particulièrement à la variabilité de la ressource en eau. La caractérisation du changement climatique et l'adaptation de l'agriculture aux changements futurs sont des problématiques importantes pour ce pays. Le travail présenté dans ce mémoire propose d'évaluer l'impact du changement climatique sur les rendements de deux cultures du Sénégal, le mil et l'arachide, par modélisation. L'utilisation de données météorologiques issues des projections des modèles de climat CMIP5 a permis de construire cinq scénarios d'évolution du climat sénégalais selon deux sous-ensembles de modèles climatiques sélectionnés parmi l'ensemble CMIP5, et de proposer une méthode pour la construction de ces scénarios. En parallèle, un modèle de culture (CELSIUS) a été paramétré afin de simuler les rendements limités par l'eau et l'azote des deux espèces étudiées, à l'aide de données de suivis agronomiques réalisés au Sénégal entre 1989 et 1999. Enfin, une expérimentation virtuelle a été réalisée afin d'étudier l'impact des scénarios climatiques sur les rendements des cultures et leur variabilité interannuelle, sous 4 niveaux de fertilisation azotée. Les données disponibles pour la culture de l'arachide n'ont pas permis de réaliser un calage suffisant du modèle CELSIUS pour cette espèce : la RRMSE pour les rendements biomasse et grain est de 25 % et 57 % respectivement, et l'efficience du modèle atteint 23 % et 8 % respectivement. Les indicateurs de performance sont meilleurs pour le mil, avec une RRMSE (rendements biomasse et grain) de 23 % et 34 % respectivement, et une efficience de 71 % et 60 % respectivement. Seul le mil a été simulé pour l'analyse d'impact du changement climatique sur les rendements. Les principaux résultats semblent montrer que l'augmentation du niveau de fertilisation augmente les rendements simulés et leur variabilité interannuelle, pour chaque scénario climatique (futur et historique). La baisse des précipitations combinée à l'augmentation des températures dans les scénarios futurs provoque une baisse des rendements simulés de 5 % à 25 % selon les scénarios et niveaux de fertilisation, une augmentation de leur variabilité interannuelle et de l'occurrence de rendements nuls. En revanche, lorsque les précipitations augmentent conjointement à la température, les rendements simulés et leur variabilité interannuelle augmentent également. Cependant, les valeurs des écarts de rendement simulés sont presque systématiquement inférieures à la RRMSE du modèle. Lorsque le niveau de fertilisation augmente dans le(s) scénario(s) futur(s) par rapport au scénario historique, les écarts de rendements simulés sont systématiquement positifs, et supérieurs à la RRMSE du modèle. En conclusion, les variations de rendement simulé résultant du changement climatique, positives ou négatives, sont très inférieures aux variations positives de rendement qui pourraient résulter du recours à la fertilisation. Le risque économique encouru par les paysans à l'intensification des systèmes de culture par la fertilisation devrait être analysé afin de proposer des politiques offrant aux agriculteurs les moyens de s'adapter au changement climatique, notamment via la facilitation de l'accès aux intrants, dont le coût rend leur utilisation impossible pour certains aujourd'hui.

Résumé (autre langue) : On the one hand, Senegalese agriculture is characterized by rainfed crops, poor farm incomes and production means (inputs, mechanization) limited by the low accessibility to agricultural products and inputs market and financial instruments for the farmers; on the other hand, the rain season is very short (3-4 months a year). Consequently, those characteristics make Senegalese agriculture very vulnerable to climate hazards, particularly to water supply variability. Climate change characterization and agriculture adaptation to future changes are important issues for this country. The present study suggests assessing climate change impacts on two Senegalese crop yields, millet and peanut, using a crop model. Meteorological data from CMIP5 climate models projections was used to build five Senegalese climate evolution scenarios, according to two climatic models subsets chosen among the CMIP5 ensemble, and a scenario-building method was proposed. At the same time, a crop model (CELSIUS) was calibrated to simulate water and nitrogen-limited yields of the two studied species, using experimental data from agronomic experiments realized in Senegal between 1989 and 1999. Finally, a virtual experimentation was run to assess climatic scenarios impacts on crops yields and their interannual variability, with four nitrogen fertilization levels. Available data for peanut crop didn't enable to realize a sufficient model calibration for this specie: the RRSME for biomass and grain yields reach 25 % and 57 %, respectively, and model efficiency reach 23 % and 8 %, respectively. Performance indicators are better for millet, with a RRMSE (biomass and grain yield) of 25 % and 34 % respectively, and an efficiency of 71 % and 60 % respectively. Only millet was simulated to assess climate change impacts on yields. Principal results showed that increasing nitrogen fertilization level increases simulated yields and their interannual variability, for each climatic scenario (future and historical). Rainfall decrease combined to temperature increase in future scenarios cause a yield decline of about 5 % to 25 % depending on the scenario and fertilization level, an increase of yield interannual variability and yield failure occurrence. On the other hand, rainfall increase in the future causes a yield increase, and it causes a yield interannual variability increase, even when temperatures increase too. However, simulated yield differences values are almost systematically lower than the model RRMSE. When the nitrogen fertilization level increases in future scenario(s), differences in simulated yield are systematically positives and superiors to the model RRMSE. In conclusion, simulated yield variations resulting from climate change, positives or negatives, are much lower than positive variations resulting from fertilization recourse. The economical risk faced by farmers when intensifying crop systems with fertilization should be analyzed to suggest policies that can give to the farmers means for climate change adaptation, including inputs access facilitation whose costs make their use impossible for some of them nowadays.

Mots-clés libres : Changement climatique, Modélisation, Agriculture pluviale, Intensification écologique, Sahel, Mil

Auteurs et affiliations

• Garcia Leo, Montpellier SupAgro (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/590889/)

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