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Dernière mise à jour : Mai 2018

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LabEx BASC

Quels seraient les impacts d'une réduction de 50 % de l'utilisation d'engrais azotés minéraux dans l'agriculture européenne?

STIMUL
Comprendre ces effets et leurs interactions complexes est essentiel pour concevoir des politiques publiques pour préserver l’environnement qui permettraient d’éviter des effets indésirables et imprévus. La porteuse vous explique les résultats en vidéo.
Logo stimul

Intitulé du projet: Scénario vers l'intégration multiéchelle de modèles autour des usages des sols (en abrégé STIMUL) 

Type de projet: projet phare (2016-2019) du LabEx BASC

Porteurs: Raja CHAKIR et Jean-Christophe BUREAU (Economie Publique)

Partenaires:

  • Dans BASC : AgronomieCIRED (Centre international de recherche sur l'environnement et le développement), ESE (Ecologie, systématique, évolution), LSCE (Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement)
  • Non académiques : CEPII (Centre d'études prospectives et d'informations internationales)

L’utilisation intensive d'engrais azotés dans l'agriculture est un contributeur majeur aux émissions de GES, à la dégradation de la qualité de l'air et à l'eutrophisation des masses d’eau. L’objectif du projet STIMUL était d’évaluer les impacts d'une réduction de 50 % de l'utilisation d'engrais azotés minéraux dans l'agriculture européenne.  Il s’agit d’un problème complexe, en raison des effets induits et indirects. Ainsi il faut tenir compte des impacts agronomiques (rendements), mais aussi des changements directs et indirects d'utilisation des sols, l’impact sur la production agricole et sur les écosystèmes. Comprendre ces effets et leurs interactions complexes est essentiel pour concevoir des politiques publiques pour préserver l’environement qui permettraient d’éviter des effets indésirables et imprévus. Ceci permettra notamment de montrer que les politiques qui ont des avantages environnementaux locaux (par exemple, l'extensification des pratiques agricoles) peuvent avoir des effets indirects sur l'utilisation des terres qui se répercutent sur les marchés et les pays par le biais d'effets sur les prix mondiaux (c'est-à-dire les «fuites»).

Pour répondre à cette question, nous avons mobilisé un ensemble de modèles économiques, agronomiques et biophysiques pour analyser les impacts de la réduction de moitié de l'utilisation d'azote minéral dans l'agriculture de l'UE sur le changement d'utilisation des terres dans l'UE et dans le monde et évaluer les conséquences agricoles, économiques et sur le carbone et la biodiversité. Cette analyse est structurée autour d’un couplage soft de modèles agronomiques (STICS et LPJmL), de modèles économiques (MIRAGE, AROPAj, NLU, modèle économétrique d'utilisation des terres). Ces modèles diffèrent par leurs méthodologies, l'échelle d'intérêt et la résolution, mais ils sont très complémentaires et sont tous pertinents pour une analyse complète des impacts de la réduction de moitié de l'azote minéral en Europe en termes de changement directs et indirects des usages des sols. Les usages des sols prédits par les modèles économiques sont utilisés pour simuler l’impact sur la biodiversité via le modèle PREDICTS et sur le carbone via le modèle ORCHIDEE du scénario étudié.  

graphe STIMUL

Les bénéficiaires du projet :

  • Les décideurs publics qui s'interrogent sur les possibilités d'adaptation du secteur agricole européen dans le cadre du Green Deal et en particulier de la stratégie "Farm to Fork" qui prévoit une baisse importante des fertilisations azotées à l'horizon 2030: ministère de l'agriculture, commission européenne, parlement européen
  • Les scientifiques qui cherchent à coordonner différentes approches dans le cadre de la modélisation intégrée de la transition écologique
  • Le milieu du développement agricole qui s'interroge sur les effets des stratégies de réduction des fuites d'azote (directive nitrates) et des effets des politiques en cours (Green Deal) sur les récoltes et les revenus (conseil agricole, chambres d'agriculture, régions, coopératives).

L’utilisation de l’azote minéral dans l’agriculture a permis un formidable gain en productivité qui aujourd’hui de nourrir presque la moitié de la population mondiale (Erisman et al., 2008[1], Smil, 2002[2]). Cependant, ceci vient à un prix environnemental assez conséquent et menace la soutenabilité de l’agriculture. Un changement dans les pratiques actuelles sera forcément lié à des changements dans l’allocation des terres et ces derniers ont été jusqu’à récemment le vecteur le plus important de la perte de la biodiversité notamment par le biais de la dégradation des habitats (Foley, 2005[3]).

L’un des points forts du projet est de mobiliser un ensemble de modèles économiques, agricoles et de biodiversité nous permettant de couvrir l'échelle locale et mondiale des impacts de la réduction de moitié de l'utilisation de l'azote en Europe et d’intégrer les effets sur le reste du monde via les changements indirects des usages des sols.

Les principaux résultats obtenus:

Conclusion STIMUL

Au niveau européen, nos résultats montrent qu’une réduction de 50% de l’utilisation d’engrais azoté dans l’agriculture européenne va réduire les rendements et la production agricole. Un résultat intéressant montre que l’utilisation des effluents d’élevage va également baisser du fait de l’extensification de l’élevage et la hausse des prix des cultures fourragères. Ainsi les émissions de gaz à effets de serre d’origine agricoles en Europe baissent. Les impacts sur le carbone et la biodiversité sont mitigés entre les modèles. 

Dans le reste du monde et via les changements indirects des sols, nos résultats montrent que la production agricole va augmenter ainsi que l’utilisation des engrais azotés. Les prix mondiaux vont également augmenter ainsi que les émissions de gaz à effets de serre dépassant la réduction obtenue dans l’UE. Cependant, nous n’évaluons pas les gains en termes de la qualité de l’air et de l’eau. 

Ces résultats sont à interpréter avec précaution car nos modèles ne prennent pas en compte les changements structurelles notamment les réponses en termes d’innovations technologiques qui peuvent émerger en cas de restriction dans l’utilisation des engrais azotés de synthèse. Nos résultats ne prennent pas en compte non plus les ajustements possibles du côté de la demande notamment en matière de changements de régimes alimentaires vers la consommation de moins de viande.

Précisions STIMUL

Pour élargir l’analyse, une première perspective est d’évaluer l’impact de la politique proposée sur la qualité de l’eau. Par ailleurs, le travail engagé dans le cadre du projet STIMUL a permis la mise en place d’un dialogue renforcé entre les équipes des différents laboratoires partenaires ce qui ouvre la perspective vers d’autres collaborations dans le futur.

Notes de bas de page:

[1]      Erisman, J. W., Sutton, M. A., Galloway, J., Klimont, Z., and Winiwarter, W. (2008). How a century of ammonia synthesis changed the world. Nature Geoscience, 1:636.

[2]              Smil, V. (2002). Eating Meat: Evolution, Patterns, and Consequences. Population and Development Review, 28(4), 599–639. 

[3]              Foley, J. A. (2005). Global Consequences of Land Use. Science, 309(5734), 570–574.

Cover vidéo STIMUL

==> La porteuse du projet vous explique ses RESULTATS en VIDEO

(Journées scientifiques du LabEx BASC, novembre 2020)

Publications

Voici la liste des productions scientifiques associées au projet STIMUL.

Publications

  • Bayramoglu, B., Chakir, R. & Lungarska, "Impacts of Land Use and Climate Change on Freshwater Ecosystems in France" Environmental Modeling and Assessment (2019). https://doi.org/10.1007/s10666-019-09673-x **
  • Damien Beillouin, Tamara Ben-Ari, David Makowski 2019 "A dataset of meta-analyses on crop diversification at the global scale" Data in Brief, Volume 24. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.103898
  • J. Vaitkeviciute, R Chakir, S Van Passel (2019) "Climate variable choice in Ricardian studies on European agriculture". Revue Economique. vol 70. https://www.cairn.info/revue-economique-2019-3-page-375.htm# **
  • ALBERT, Isabelle and MAKOWSKI, David. (2018) "Ranking crop species using mixed treatment comparisons". Research Synthesis Methods. https://doi.org/10.1002/jrsm.1328
  • Lungarska, A. & Chakir, R. (2018), 'Climate induced land use change in France: impacts of agricultural adaptation and climate change mitigation', Ecological Economics 147 , 134--154.
  • Cernay C., Makowski D., Pelzer E. (2018). New Insights into the Yieldsof Underexploited Grain LegumeSpecies: Waste Recycling and Fertilisation in Lichtfouse E. (Ed.), Sustainable Agriculture Reviews 32, pp.77-103. doi: 10.1007/978-3-319-98914-3_4** 
  • Cernay, C.; Makowski, D. & Pelzer, E. (2017), 'Preceding cultivation of grain legumes increases cereal yields under low nitrogen input conditions', Environmental Chemistry Letters, 1--6.
  • Lesur-Dumoulin, C.; Malézieux, E.; Ben-Ari, T.; Langlais, C. & Makowski, D. (2017), 'Lower average yields but similar yield variability in organic versus conventional horticulture. A meta-analysis', Agronomy for Sustainable Development 37(5), 45.

Présentations à des conférences

  • A. Lungarska, R. Chakir et P.-A. Jayet. (2018) “Input taxation at different spatial scales : reducing nitrogen fertilizer use in Europe” 6th World Congress of Environmental and Resource Economists, Gothenburg, Sweden, June.
  • Bayramoglu, R. Chakir, A. Lungarska: 'Land use and freshwater ecosystems in France' presented at the 18th Annual BIOECON Conference, Cambridge, septembre 2016. Conference EcoMod, Lisbonne, juillet 2016. The 23rd Annual Conference of the European Association of Environmental and Resource Economists (EAERE), juin-juillet 2017, Athènes, Grèce. And at the XV EAAE Congress, août 2017, Parme, Italie
  • Rémi Prudhomme , Thierry Brunelle, Patrice Dumas, Xin Zhang.  (2017): 'Legumes production in Europe to mitigate agricultural emissions in a global perspective' Présenté à la conférence de la FAERE (French Association of Environmental and Resource Economists)

Working papers

  • Bayramoglu, R. Chakir, A. Lungarska (2018): 'Land use and freshwater ecosystems in France' submitted
  • Jayet and Ollier (2018): 'Economic tools aiming at nitrogen use reduction by the European agro-system', working paper
  • Lungarska, Chakir and Jayet (2018) : 'Input taxation at different spatial scales: reducing nitrogen fertilizer use in Europe' working paper

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