Modélisation de systèmes agricoles - Analyse prospective de l'évolution face au changement climatique des performances agronomiques, environnementales et alimentaires de systèmes de production agricole contrastés

Abstract

Ce mémoire s’attache à comparer trois systèmes agricoles contrastés, dans un premier temps par rapport à leurs performances agronomiques, environnementales et alimentaires (période 1985-2009), puis dans un second temps par rapport à l’évolution de toutes ces performances face au changement climatique (périodes 2045-2069 et 2075-2099 sous les scénarios climatiques RCP4.5 et RCP8.5). Cette comparaison s’appuie sur les résultats de simulations effectuées grâce à la modélisation de ces systèmes agricoles avec le modèle de culture STICS, qui prend en entrées des variables pédoclimatiques, des itinéraires techniques et des caractéristiques initiales et pérennes du système et donne en sorties des variables agronomiques et environnementales. Les trois systèmes agricoles comparés sont simulés avec l’enchaînement de trois rotations de 8 ans chacune. Le premier système est le système Business-as-usual (BAU), dans lequel on retrouve les cultures majoritaires en zone limoneuse wallonne et où on utilise du fumier ; le deuxième est le système Vegan qui simule une agriculture sans élevage et donc sans fumier ; et le troisième est le système Intégré Cultures-Elevage (ICLS), utilisant l’élevage de manière fonctionnelle avec notamment des prairies temporaires. Les principaux résultats indiquent que le système BAU est relativement performant en termes de rendement et de nombre de personnes nourries, mais plus fragile face aux stress hydrique et thermique et avec une dépendance plus élevée aux imports de produits externes à la rotation. Le système Vegan obtient des performances médianes, comprises entre celles des deux autres systèmes, mais avec un faible stockage de carbone organique dans le sol dû notamment à l’absence de fumier animal. Le système ICLS fournit un rendement relatif un peu plus faible, mais avec une bien plus grande auto-suffisance, une forte résistance aux stress (surtout hydrique) et un stockage de carbone très élevé. Cette forte résilience du système ICLS est confirmée face au changement climatique : les trois systèmes verraient à l’avenir leurs rendements globaux augmenter mais c’est le système ICLS qui connaîtrait la plus forte augmentation, et ce dernier verrait ses émissions totales de CO2 diminuer, à l’inverse des deux autres systèmes. Finalement, le contraste entre les différents types de performances évaluées souligne la pertinence d’analyser des systèmes agricoles avec un regard le plus large possible.