Modélisation intégrée et pluri-niveaux des stock-flux de matière et d'énergie dans les systèmes agricoles pour l'évaluation multicritère et l'accompagnement de transitions en élevage

Vayssières Jonathan. 2021. Modélisation intégrée et pluri-niveaux des stock-flux de matière et d'énergie dans les systèmes agricoles pour l'évaluation multicritère et l'accompagnement de transitions en élevage. Montpellier : Université de Montpellier, 122 p. Habilitation à diriger des recherches : Université de Montpellier

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Résumé : L'objectif principal de mes travaux de recherche, réalisés en partenariat et dans un cadre inter-disciplinaire, est de construire des modèles permettant de mieux comprendre et évaluer la diversité des systèmes agricoles, que ce soient des exploitations, des ménages, des filières ou des territoires agricoles. La finalité est d'aider à imaginer et mieux choisir entre de multiples scénarios d'évolution possibles de ces systèmes tels que les changements de pratiques, d'organisations, et de paysages. Ma démarche est avant tout ascendante, exploratoire, et itérative. En effet, elle part de besoins concrets et de questions d'acteurs de terrain et elle consiste en un enchainement d'étapes non nécessairement conduites de façon linéaire : i) définir l'objectif de modélisation-évaluation, ii) inventorier la connaissance disponible et la compléter si nécessaire, iii) la synthétiser et l'intégrer sous la forme de modèles, iv) implémenter et évaluer les modèles et enfin v) utiliser ces modèles pour évaluer les systèmes réels et alternatifs. J'ai eu la chance de pouvoir travailler dans deux contextes contrastés où l'élevage est omniprésent : - L'océan indien : l'île de La Réunion plus particulièrement (2004-2011 puis 2018-2020) et ses systèmes de production agricole à haut niveau d'intrants, dans un contexte caractérisé par un climat humide tropical, des sols volcaniques riches, une forte densité de population, une agriculture proche des villes et des industries, des filières structurées et un cadrage politique et réglementaire fort ; - L'Afrique de l'Ouest (2012-2017) et ses systèmes de production agricole à bas niveau d'intrants dans un contexte marqué par un climat tropical sec, des sols sableux pauvres, une population humaine en forte croissance démographique et encore largement rurale, des filières informelles, une intervention de l'état plus réduite et de faibles contraintes réglementaires. Mon expérience passée concerne quatre domaines de recherche nécessitant de modéliser les flux de matières et d'énergie à différents niveaux d'organisation : - L'évaluation de scénarios de meilleure recyclage des biomasses pour le bouclage du cycle de l'azote et la valorisation d'énergies renouvelables en fermes d'élevage bovin viande et lait, - L'évaluation de l'impact environnemental des productions animales et l'exploration de scénarios alternatifs à l'échelle de filières animales de ruminants et monogastriques, - L'évaluation du bilan carbone de territoires sylvo-pastoraux selon une approche écosystémique, - L'évaluation pluri-niveaux des effets de transitions agraires sur la réorganisation du cycle de l'azote (dont transferts de fertilité) en terroirs villageois (i.e. des territoires agro-sylvo-pastoraux). La modélisation stock-flux et l'évaluation multicritère sont au coeur de mes travaux de recherche en réponse au caractère complexe et dynamique des systèmes agricoles. L'ensemble de mes travaux de modélisation souligne l'importance de la considération des pratiques et de leur diversité pour la compréhension de la gestion et du fonctionnement des systèmes étudiés et l'identification de leviers d'action et de progrès réalistes. L'intégration d'un système décisionnel agissant sur les flux du système est donc un aspect important de mes travaux. À cette fin, divers formalismes peuvent être retenus : modèle dynamique hybride, système multi-agent ou système orienté interactions. Mon projet de recherche vise à étendre ces travaux aux autres systèmes agricoles (e.g. communautés et économies agricoles) et les généraliser dans divers contextes dans le monde afin de : - proposer et éprouver un cadre de modélisation conceptuel à vocation générique applicable à différents niveaux d'organisation (exploitation, ménage, filière et territoire) et permettant d'étudier les flux de différentes natures (biomasses, nutriments, carbone, énergie, trésorerie, information, etc.) pour réaliser des évaluations multicritères des systèmes réels et alternatifs ; - l'appliquer dans une démarche d'accompagnement de transitions. Ce cadre de modélisation se prête particulièrement bien à trois transitions majeures dans lesquelles doit s'inscrire l'élevage : la transition agro-écologique, l'atténuation des impacts environnementaux des productions animales en particulier vis-à-vis du changement climatique, et la transition d'économies linéaires vers des économies circulaires inclusives de l'élevage.

Mots-clés libres : Systèmes complexes, Modèle stock-flux, Simulation, Évaluation multicritère, Cycles biogéochimiques, Autonomie énergétique, Analyse de réseaux, Analyse de cycle de vie, Impacts environnementaux, Bilan carbone, Bilan gaz à effet de serre, Efficience, Changement climatique, Agroecologie, Écologie Industrielle

Auteurs et affiliations

• Vayssières Jonathan, CIRAD-ES-UMR SELMET (REU) ORCID: 0000-0003-3127-7208

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/599992/)

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