Academic literature on the topic 'Produits agricoles – Environnement'

Cet article résume les apports du programme «Porcherie verte» dans l’évaluation globale intégrée des systèmes de production porcine, prenant en compte à différentes échelles les diverses dimensions pertinentes de la durabilité, au-delà des seuls impacts environnementaux. La comparaison multicritères de deux types de conduite d’élevage prend en compte l’ensemble des dimensions de la durabilité (environnement, société, économie) mais à une échelle restreinte à l’atelier d’élevage porcin. Comparativement aux animaux élevés sur caillebotis, les porcs élevés sur litière avec accès à une courette bénéficient d’un meilleur bien-être, ont de meilleures performances de croissance mais leurs carcasses peuvent être plus grasses. Leurs viandes peuvent avoir une moindre qualité technologique, mais une meilleure qualité sensorielle. Ce type de conduite produit nettement moins d’odeurs désagréables mais il est plus coûteux. Les produits peuvent cependant potentiellement être mieux valorisés par un label. La modélisation visant une optimisation au niveau de l’exploitation prend en compte les dimensions environnementales et économiques, mais pas sociétales, pour comparer différentes filières de gestion des effluents. L’échelle d’approche est plus large que dans l’étude précédente pour prendre en compte les interactions entre productions animales et végétales sur le territoire de l’exploitation qui correspond à un échelon décisionnel fondamental en agriculture. La filière «Lisier brut» conduit à la meilleure marge brute marginale, avec de bons bilans environnementaux, mais la production est limitée à 60 porcs à l’ha. Le traitement biologique du lisier sans séparation de phases permet d’augmenter la production de porcs mais détériore le bilan apparent de phosphore de l’exploitation et réduit significativement la marge brute par porc produit. La mise en œuvre d’un procédé de séparation de phases préalablement au traitement biologique du lisier permet d’augmenter encore la production de porcs en respectant des contraintes environnementales sur le phosphore, mais il réduit encore plus la marge brute par porc produit. Le compostage du lisier peut être une alternative au traitement biologique pour les petites exploitations, mais son bilan environnemental est médiocre. L’exportation du compost de lisier allège les bilans apparents de N et de P de l’exploitation mais ne change pas les émissions gazeuses. Il permet de maintenir une bonne marge brute, même aux chargements élevés. L’élevage de porcs sur litière permet de produire plus de porcs à l’ha mais au prix d’une dégradation de l’impact environnemental et d’une augmentation des coûts de production. Le compostage du fumier des litières permet d’augmenter la production de porcs à l’ha, mais uniquement en l’absence de contrainte environnementale sur le phosphore, et l’accroissement marginal de marge brute est faible. L’exportation du compost excédentaire permet d’augmenter encore la production de porcs en allégeant les bilans apparents de N et P, mais pas les émissions gazeuses. Parmi les filières avec traitement, qui autorisent des chargements élevés, le traitement biologique semble réaliser le meilleur compromis entre marge brute réalisée et impact sur l’environnement, si l’on néglige les transferts d’impacts hors de l’exploitation. Parmi les filières avec traitement et exportation, qui permettent des niveaux de chargement très élevés, le compostage de fumier semble cumuler les inconvénients en termes de marge brute et d’impacts environnementaux, si l’on néglige les transferts d’impacts hors de l’exploitation associés au traitement biologique. L’évaluation globale de l’impact environnemental des élevages porcins est restreinte à la dimension environnementale mais son échelle d’approche permet d’intégrer l’ensemble des impacts associés aux processus en amont de l’exploitation L’analyse de cycle de vie (ACV) est une méthode de choix pour faire cette évaluation et a été mise en œuvre pour comparer les impacts environnementaux de trois scénarios contrastés de production porcine. La production la plus intensive, suivant le scénario des bonnes pratiques agricoles, a le plus faible impact sur le changement climatique, mais le plus fort impact sur l’acidification. La production biologique, peu intensive, consomme beaucoup de surfaces, mais elle a le plus faible impact sur l’eutrophisation. De façon générale, les meilleurs compromis entre coûts de production et respect de l’environnement sont obtenus par les systèmes les plus économes en surface, qui utilisent au mieux les capacités du sol à produire de l’aliment pour les animaux et à recevoir leurs effluents. L’absence de lien au sol coûte cher en argent et en impact écologique.

L’Agriculture Biologique (AB) se présente comme un mode de production agricole spécifique basé sur le respect d’un certain nombre de principes et de pratiques visant à réduire au maximum les impacts négatifs sur l’environnement. Elle est soumise à des interdictions et/ou des obligations de moyens, par exemple l’interdiction des Organismes Génétiquement Modifiés (OGM), des engrais de synthèse et des pesticides ou l’obligation de rotations pluriannuelles. Dans le cas de l’élevage, les critères portent sur l’origine des animaux, les conditions de logement et d’accès aux parcours, l’alimentation ainsi que la prévention et le traitement des maladies. Ainsi, la prévention des maladies est principalement basée sur l’utilisation de techniques d’élevage stimulant les défenses naturelles des animaux et, en cas de problème sanitaire, le recours à l’homéopathie ou à la phytothérapie ; l’emploi d’autres médicaments vétérinaires n’est pas exclu à condition de respecter des conditions réglementaires strictes1. L’AB s’inscrit dans des filières d’approvisionnement et de commercialisation incluant la transformation et la préparation des aliments, la distribution de gros et/ou de détail et le consommateur final. Dans tous les pays, agriculteurs, conditionneurs et importateurs doivent se conformer à des réglementations pour associer à leurs produits un étiquetage attestant de leur nature biologique. Les produits issus de l’AB sont certifiés et des mécanismes d’inspection assurent le respect des règlements. L’AB mondiale est aujourd’hui encore une activité marginale au regard des terres consacrées (moins de 2%), du nombre d’agriculteurs engagés ou des volumes concernés. Il s’agit toutefois d’une activité en forte croissance avec, par exemple, un triplement des surfaces mondiales dédiées entre 1999 et aujourd’hui. Le marché mondial des produits issus de l’AB était estimé à 25 milliards d’euros en 2006, soit deux fois plus qu’en 2000 (données IFOAM). La consommation est très fortement concentrée, à plus de 95% en Amérique du Nord d’une part, et en Europe de l’Ouest où les principaux marchés sont l’Allemagne, l’Italie, la France et le Royaume-Uni, d’autre part. Sur ces deux continents, les importations sont nécessaires pour pallier le déficit de l’offre domestique au regard de la demande intérieure. Ceci est particulièrement vrai en France. Selon le ministère en charge de l’agriculture (2009), «la demande [française] de produits issus de l’AB croît de 10% par an depuis 1999. Or, l’offre [nationale] de produits issus de l’AB est aujourd’hui insuffisante pour satisfaire cette demande croissante. Les surfaces des 11 970 exploitations agricoles françaises en AB ne représentent que 2% de la surface agricole. Par défaut d’organisation entre les producteurs et à cause de l’éparpillement des productions, une part significative des produits bio n’est pas valorisée». Et simultanément, 25% environ de la consommation française de produits bio est satisfaite par des importations. Cette situation a conduit le Ministre en charge de l’agriculture à proposer, dans le cadre du Grenelle de l’environnement, un plan visant le triplement à l’horizon 2012 des surfaces françaises en AB (6% de la surface agricole utile en 2012). Pour atteindre cet objectif, le plan inclut un soutien budgétaire à la structuration de la filière bio (sous la forme d’un fonds de structuration doté de 15 millions d’euros sur cinq ans), la mobilisation de la recherche (notamment sous la forme de crédits «recherche»), un soutien accru aux exploitations converties en AB (via le déplafonnement des 7 600 €/an/unité des aides agro-environnementales pour les exploitations en conversion vers l’AB et une augmentation de l’enveloppe dédiée, ainsi que la reconduction du crédit d’impôt en 2009, celui-ci étant par ailleurs augmenté) et enfin, l’obligation dès 2012 faite à la restauration collective de proposer dans ses menus 20% de produits issus de l’AB. Enfin, dans le cadre du bilan de santé de la Politique Agricole Commune (PAC) du 23 février 2009, une aide spécifique aux exploitations en AB d’un montant d’un peu moins de 40 millions d’euros a été adoptée. Le plan français en faveur de l’AB, popularisé sous le libellé «AB : objectif 2012», vise donc à développer la production domestique de produits issus de l’AB via la fixation d’un objectif quantitatif en termes de surfaces dédiées en jouant simultanément sur la demande (via une contrainte d’incorporation de produits issus de l’AB dans la restauration collective) et l’offre (via, de façon générale, un soutien augmenté aux exploitations en conversion vers l’AB et déjà converties à l’AB). Dans ce contexte, le comité éditorial de la revue Inra Productions Animales et la direction de l’Inra ont souhaité apporter un éclairage scientifique sur les acquis, les verrous et les perspectives en matière d’élevage AB. Ce numéro a été coordonné par J.M. Perez avec l’aide de nombreux relecteurs : que tous soient ici remerciés. Après une présentation du cahier des charges français et de la réglementation communautaire (Leroux et al), le numéro se décline en trois parties : une série d’articles sur différentes filières animales concernées (avicole, porcine, bovine allaitante, ovine allaitante), un focus sur deux approches à l’échelle des systèmes d’élevage (ovin allaitant et bovin laitier), et enfin des articles centrés sur les problèmes les plus aigus rencontrés dans le domaine de la gestion sanitaire et de la maitrise de la reproduction. L’article conclusif de Bellon et al fait le point sur les principales questions de recherche qui demeurent. En aviculture (Guémené et al), à l’exception de l’œuf, la production bio reste marginale, mais les filières sont bien organisées. Cette situation résulte d’une relative synergie avec les filières label rouge, avec lesquelles elles partagent plusieurs caractéristiques (types génétiques, longue durée d’élevage, parcours). Des difficultés multiples subsistent néanmoins. La production bio est pénalisée par le manque de poussins AB, des difficultés de maintien de l’état environnemental et sanitaire des parcours, la rareté de l’aliment bio et la difficulté d’assurer l’équilibre en acides aminés des rations (pas d’acides aminés de synthèse), élément susceptible d’expliquer la surmortalité constatée en pondeuse (liée à des problèmes comportementaux). Par suite, les performances sont inférieures à celles de l’élevage conventionnel (augmentation de la durée d’élevage et de l’indice de conversion) et l’impact environnemental, bien qu’amélioré quand il est rapporté à l’hectare, est moins favorable quand il est mesuré par unité produite, à l’exception notable de l’utilisation de pesticides. Prunier et al aboutissent aux mêmes conclusions dans le cas de la production de porcs AB. Relativement au conventionnel, les contraintes sont fortes sur le plan alimentaire (rareté de l’aliment AB, problème d’équilibre en acides aminés des rations) et de la conduite d’élevage (interdiction ou limitation des pratiques de convenance, âge des animaux au sevrage de 40 jours, difficultés de synchronisation des chaleurs et des mises bas, limitation des traitements vétérinaires). Ces contraintes et la grande diversité des élevages de porcs AB se traduisent par une forte variabilité des performances en termes de survie, reproduction, composition corporelle ou qualité des produits : autant de critères qu’il conviendra de mieux maîtriser à l’avenir pour assurer la pérennité de l’élevage porcin AB. Les performances zootechniques et économiques de l’élevage bovin allaitant bio sont abordées dans l’article de Veysset et al à partir d’un échantillon limité d’exploitations situées en zones défavorisées. Les caractéristiques des unités AB diffèrent peu de celles de leurs voisines en élevage conventionnel ; avec un chargement à l’hectare plus faible mais une plus grande autonomie alimentaire, les résultats techniques des élevages AB sont proches de ceux des élevages conventionnels et ce, en dépit d’une moindre production de viande vive par unité de bétail, en raison d’un cycle de production en moyenne plus long. Sur le plan économique, les charges plus faibles (pas de traitements antiparasitaires, pas de vaccinations systématiques) ne suffisent pas à compenser un moindre produit à l’hectare. Un verrou majeur est le déficit de gestion collective de la filière verticale (absence totale de débouché en AB pour les animaux maigres, en particulier) qui se traduit par un problème aigu de sous-valorisation puisque dans l’échantillon enquêté 71% des animaux sont vendus sans signe de qualité : nul doute qu’il s’agit là d’une priorité d’action. En élevage ovin (Benoit et Laignel), également sur la base d’un échantillon malheureusement restreint, les différences de performances techniques et économiques des élevages conventionnels versus bio varient sensiblement selon la localisation géographique, plaine ou montagne ; il est de ce fait difficile (et dangereux) de dégager des enseignements généraux valables pour l’élevage bio dans son ensemble. L’étude détaillée des adaptations des systèmes d’élevage aux potentialités agronomiques réalisée sur quatre fermes expérimentales montre néanmoins le rôle clé de la variable «autonomie alimentaire». Par suite, la situation économique des élevages ovins bio est plus difficile en zone de montagne où l’autonomie alimentaire, voire fourragère, est moindre (l’achat des aliments non produits sur l’exploitation représente 41% du prix de vente des agneaux dans l’échantillon enquêté). In fine, cela suggère que la variabilité des performances de l’élevage ovin bio, de plaine et de montagne, dépend plus du coût de l’aliment et de la valorisation des agneaux que de la productivité numérique. L’article de Benoit et al porte également sur l’élevage ovin biologique, plus précisément la comparaison de deux systèmes ovins allaitants AB différant par le rythme de reproduction des animaux. Cela montre que les performances de l’élevage ovin AB ne s’améliorent pas quand le rythme de reproduction est accéléré, le faible avantage de productivité numérique ne permettant pas de compenser l’augmentation des consommations d’aliments concentrés et la moindre qualité des agneaux. Au final, cela illustre la plus grande difficulté à piloter le système AB le plus intensif. L’article de Coquil et al relève aussi d’une approche systémique appliquée cette fois à l’élevage bovin laitier. Il porte sur l’analyse d’un dispositif original de polyculture-élevage mis en place à la Station Inra de Mirecourt reposant sur la valorisation maximale des ressources du milieu naturel et accordant une importance première à l’autonomie en paille et à la culture des légumineuses (protéagineux, luzerne). Le cheptel valorise les produits végétaux (prairies et cultures) et assure la fertilisation des parcelles en retour. L’autonomie alimentaire étant privilégiée, les effectifs animaux sont une variable d’ajustement, situation plutôt inhabituelle par comparaison avec des élevages laitiers conventionnels qui cherchent en premier lieu à maintenir les cheptels et les capacités de production animale. Les premiers retours d’expérience suggèrent une révision du dispositif en maximisant les synergies et les complémentarités plutôt que de considérer que l’une des deux activités, la culture ou l’élevage, est au service de l’autre. Cabaret et al proposent un éclairage sur les problèmes sanitaires en élevage biologique. Sur la base, d’une part, d’une analyse des déclaratifs des acteurs de l’élevage, et, d’autre part, d’évaluations aussi objectivées que possible, les chercheurs montrent qu’il n’y aurait pas de différence notable entre l’AB et le conventionnel sur le plan des maladies infectieuses et parasitaires (nature, fréquence). La gestion de la santé des cheptels AB repose davantage sur l’éleveur que sur les prescripteurs externes auxquels il est moins fait appel, et sur une planification sanitaire préalable privilégiant la prévention et une réflexion de plus long terme sur la santé globale du troupeau, l’ensemble des maladies qui peuvent l’affecter, etc. La planification n’est pas uniquement technique. Elle requiert aussi l’adhésion des éleveurs. De fait, l’enquête analysée dans cet article relative aux élevages ovins allaitants met en lumière l’importance de ces aspects individuels et culturels sur la gestion de la santé en élevage biologique. Les alternatives aux traitements anthelminthiques en élevage ruminant AB font l’objet de nombreux travaux (Hoste et al). Différents moyens de lutte contre les parasitoses sont mis en œuvre : gestion du pâturage de façon à limiter le parasitisme helminthique (rotations, mise au repos, assainissement), augmentation de la résistance de l’hôte (génétique, nutrition, vaccination), et traitements alternatifs des animaux infectés (homéopathie, phytothérapie, aromathérapie). Les protocoles d’évaluation objective de ces traitements alternatifs posent des problèmes méthodologiques non totalement résolus à ce jour. Mais traiter autrement, c’est aussi réduire le nombre de traitements anthelminthiques de synthèse via un emploi plus ciblé (saison, catégories d’animaux). Au total, de par la contrainte du cahier des charges à respecter, l’élevage biologique a recours à l’ensemble des moyens de lutte contre les maladies parasitaires. Dans le cadre de cette approche intégrée de la santé animale, l’élevage biologique peut jouer un rôle de démonstrateur pour l’ensemble des systèmes d’élevage concernés par le problème de la résistance et des alternatives aux anthelminthiques utilisés à grande échelle. Même si la réglementation n’impose pas de conduites de reproduction spécifiques en élevage AB, elle contraint fortement les pratiques, notamment l’utilisation des traitements hormonaux. L’impact de ces contraintes est particulièrement fort en élevage de petits ruminants (où le recours à des hormones de synthèse permet l’induction et la synchronisation des chaleurs et des ovulations) et en production porcine (où la synchronisation des chaleurs et des mises bas est très pratiquée). Néanmoins, Pellicer-Rubio et al rappellent que des solutions utilisées en élevage conventionnel peuvent également être mobilisées en élevage biologique, l’effet mâle et les traitements photopériodiques naturels notamment, et ce dans toutes les filières, en particulier celles fortement consommatrices de traitements hormonaux. De façon générale, les marges de progrès sont encore importantes et les solutions seront inévitablement multiformes, combinant diverses techniques selon une approche intégrée. Ici aussi, l’AB veut être valeur d’exemple, en particulier dans la perspective d’une possible interdiction des hormones exogènes en productions animales. L’article de Bellon et al conclut le numéro. Il met l’accent sur quatre thématiques prioritaires de recherche à développer, à savoir 1) la conception de systèmes d’élevage AB, 2) l’évaluation de l’état sanitaire des troupeaux et le développement d’outils thérapeutiques alternatifs, 3) la maîtrise de la qualité des produits et 4) l’étude des interactions entre élevage AB et environnement. A ces quatre orientations, on ajoutera la nécessité de recherches sur l’organisation des filières, la distribution, les politiques publiques, etc. dans la perspective de différenciation et de valorisation par le consommateur des produits issus de l’élevage biologique. Dans le droit fil de ces conclusions, l’Inra a lancé, ce printemps, un nouvel appel à projets de recherche sur l’AB dans le cadre du programme dit AgriBio3 (programme qui prend la suite de deux premiers programmes également ciblés sur l’AB). Les deux grandes thématiques privilégiées sont, d’une part, les performances techniques de l’AB (évaluation, amélioration, conséquences sur les pratiques), et, d’autre part, le développement économique de l’AB (caractérisation de la demande, ajustement entre l’offre et la demande, stratégie des acteurs et politiques publiques). Ce programme, associé à d’autres initiatives nationales (appel à projets d’innovation et de partenariat CASDAR du ministère en charge de l’agriculture) et européennes (programme européen CORE Organic en cours de montage, suite à un premier programme éponyme), devrait permettre, du moins nous l’espérons, de répondre aux défis de l’AB, plus spécifiquement ici à ceux de l’élevage biologique. Un enjeu important est aussi que les innovations qui émergeront de ces futurs programmes, tout comme des travaux pionniers décrits dans ce numéro, constituent une source d’inspiration pour faire évoluer et asseoirla durabilité d’autres formes d’élevage.

Avant-propos La demande mondiale en produits d’origine animale est en forte expansion1 et l’élevage est l’une des activités agricoles les plus fortement créatrices d’emploi et de valeur ajoutée, tant au niveau de la production et des services qu’elle utilise, que des filières de produits animaux. Mais dans le même temps, l’élevage doit faire face à des enjeux sociétaux qui nécessitent des évolutions importantes dans les modes de production : besoin de compétitivité encore accru, méthodes d’élevage contestées vis-à-vis des atteintes à l’environnement, du respect du bien-être animal et de l’usage des médicaments. Il s’agit de réfléchir ces défis au niveau européen et mondial. Produire plus, mieux et à moindre coût doit contribuer à assurer la sécurité alimentaire mondiale et à répondre aux attentes européennes en termes de systèmes de production et de marchés très diversifiés. L’Europe a ici une responsabilité toute particulière car si elle ne peut pas nourrir le monde, il est de sa responsabilité, en tant que région où la demande sociale est aujourd’hui la plus élevée, de montrer comment concilier production et environnement. Outre les innovations et les adaptations des systèmes d’élevage (cf. Numéro spécial de la revue « Quelles innovations pour quels systèmes d’élevage ? », Ingrand S., Baumont R. (Eds). INRA Prod. Anim., 27, 2), les réponses passent aussi par la recherche d’animaux qui soient d’une part, plus efficients pour transformer leur ration et plus faciles à élever dans une large gamme de conditions climatiques et de systèmes d’élevage et, d’autre part, adaptables face à des aléas climatiques, sanitaires ou économiques tout en préservant la santé, le bien-être et la qualité des produits. Par le passé, la recherche de la maximisation des performances de production (ex : vitesse de croissance, quantité de lait par lactation…) a conduit à des animaux de plus en plus spécialisés. Dans la plupart des filières, cette maximisation s’est accompagnée d’une dégradation des autres aptitudes d’élevage, aujourd’hui source d’inefficience en élevage. La recherche d’une plus grande robustesse (définie comme la capacité pour un animal d’exprimer son potentiel de production dans une large gamme d’environnements sans pour autant compromettre sa santé et son bien-être) devient une priorité. Dans le même temps,l’accès à des techniques d’exploration fonctionnelle toujours plus performantes, les innovations en cours d’appropriation ou à venir dans le domaine de la génomique ouvrent des perspectives d’investigation nouvelles plus précises. Dans ce contexte d’évolution des demandes et des possibilités d’investigation, les projets de recherche en sciences animales doivent être plus systémiques, prédictifs et permettre d’établir des relations fonctionnelles de plus en plus fines entre le phénotype des animaux, leur génotype et le milieu dans lequel il s'exprime. Face au développement spectaculaire des connaissances sur le génome, il y a un manque criant de connaissances sur l’expression des phénotypes, connaissances qui devraient permettre de répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales : i) une sélection éclairée vers des objectifs majeurs pour améliorer l’efficience de la production et la robustesse des génotypes, et ii) un élevage de précision qui valorise la variabilité individuelle des animaux pour gagner en efficience et en résilience à l’échelle du troupeau, ou pour améliorer la conduite des animaux d’un génotype donné. En effet, d’un coté les progrès réalisés par la sélection génomique permettent aujourd’hui de repenser les critères de sélection et de les diversifier tout en raccourcissant les délais entre la définition des objectifs et l’amélioration effective des cheptels, mais cette sélection entraine de nouveaux besoins de phénotypage car elle nécessite la caractérisation d’unepopulation de référence. D’un autre coté, la connaissance plus fine de l’animal associée aux technologies en émergence de l’élevage de précision permettra de mieux piloter la conduite d’élevage pour améliorer l’efficience de l’alimentation ou de la reproduction par une approche individuelle à l’animal, ainsi que par la production d’alertes à destination de l’éleveur pour un diagnostic précoce des troubles permettant d’anticiper les ajustements requis. Le phénotypage est ainsi l’un des principaux défis que doit relever les recherches en production animale et a été reconnu comme tel par l’INRA. Deux types de phénotypage peuvent être envisagés : le phénotypage des caractères d’intérêt socio-économique et le phénotypage de caractères plus élémentaires. Les phénotypes d’intérêt socio-économique constituent la finalité recherchée. Ils résultent de mécanismes faisant appel à des régulations complexes, ils sont d’autant plus onéreux à mesurer qu’il s’agit de critères zootechniques qui doivent être observés sur des pas de temps longs. La recherche de phénotypes plus élémentaires et plus proches du mécanisme causal rend plus facile l’identification des gènes responsables. Ce phénotypage fin implique de réaliser des mesures particulièrement approfondies et à des échelles élémentaires (au niveau moléculaire, cellulaire, tissulaire…) des caractéristiques biologiques de l’animal qui expliquent un phénotype complexe observé à l’échelle de l’animal. Le phénotypage à haut débit signifie qu’une méthode de mesure des phénotypes fiable, automatisable et rapide est établie de sorte que le processus de mesure permette de générer un grand nombre de données dans un laps de temps court. Le haut débit peut s’appliquer au phénotypage fin tout comme à celui des caractères d’intérêt zootechnique. Les contributions significatives qui pourront être attendues d’un phénotypage animal fin et à haut débit concernent la biologie prédictive, à savoir la prédiction des performances à partir de caractères simples observables précocement, nécessaire notamment à la gestion des produits, à la conduite de l’élevage et à la sélection animale. Ce dossier propose le fruit d’une réflexion globale des chercheurs de l’INRA sur les perspectives qu’offre le phénotypage des animaux pour répondre aux enjeux des productions animales. Cette réflexion a eu pour objectif de définir les grands enjeux de connaissance autour du phénotypage animal et de faire émerger les questions de recherches prioritaires, transversales ou spécifiques aux différentes filières animales ainsi que les verrous techniques qui sont soulevés. Cette réflexion a été conduite par un groupe de douze chercheurs2 des départements de « Génétique Animale », « Physiologie Animale et Systèmes d’Elevage » et « Santé Animale » travaillant dans des disciplines et sur des espèces variées, missionné par la Direction Scientifique Agriculture de l’INRA. La réflexion de ce groupe s’est appuyée sur celle d’un collectif plus large de chercheurs INRA travaillant sur les animaux d’élevage par le biais d’un séminaire organisé en mai 2013 ainsi que par la rédaction partagée des articles de ce dossier. L’amélioration de la robustesse des animaux d’élevage étant un objectif central, le premier article de ce dossier développe une approche systémique de la robustesse des animaux d’élevage pour répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales pour la sélection et pour la conduite de l’élevage. Les recherches sur le phénotypage doivent être accompagnées d’une ontologie générique c’est-à-dire d’une représentation et d’un langage communs pour partager les données et les connaissances, ainsi que l’explicite le second article de ce numéro. L’objet des trois synthèses suivantes est de mettre en perspective les fronts de science (phénotypage du microbiote intestinal), les enjeux de connaissance et les verrous techniques encore à lever pour permettre des productions animales de qualité (phénotypage de la qualité des produits) et en quantité (phénotypage de l’efficacité alimentaire), à moindres coûts économique et environnemental. 1 Selon la FAO et l’OCDE, la progression de la consommation de protéines d’origine animale sur la planète devrait se poursuivre au rythme de + 2 à + 3%/an au cours de cette décennie. Sur la période 2000-2050, la consommation totale des viandes devrait progresser de l’ordre de + 70% pour une population en augmentation de + 20%. Selon les mêmes sources et pour la même période la consommation de lait et produits laitiers dans les pays émergents devrait passer de 45 à 78 kg par habitant.

Tout en conservant l’hypothèse classique de la firme cherchant à maximiser ses profits, notre contribution définit et situe l’approche dite du «win-win-win» dans la littérature économique et managériale. Nous montrons que la résorption des inefficacités techniques et les opportunités de différenciation environnementale des produits peuvent permettre le développement de stratégies «win-win-win» au sein des exploitations agricoles. Nous identifions les conditions de leur réalisation et proposons quelques suggestions susceptibles de favoriser leur émergence.

Les impacts environnementaux liés aux productions animales sont pris en considération depuisau moins deux décennies. Mais jusqu’à une date récente, ils étaient considérés comme des «dommagescollatéraux» résultant de la nécessité de nourrir la planète. Depuis le rapport de la FAO«Livestock’s long shadow» (Steinfeld et al 2006), les préoccupations environnementales liées enparticulier aux gaz à effet de serre (GES) ont pris une importance croissante auprès des acteursdes filières animales et des décideurs politiques. Elles sont désormais au centre de la réflexion surle développement de l’élevage. En témoignent des documents dépassant le cadre de l’agriculturecomme la publication des propositions du «Grenelle 2» par le gouvernement français, ou la feuillede route de l’Union Européenne pour une baisse drastique des émissions de gaz carbonique àl’échéance de 2050. En fait, le problème est planétaire, car la consommation mondiale de produitsanimaux augmente, tendance appelée à se poursuivre en raison de l’évolution démographiqueet de l’accroissement de la part des produits animaux dans l’alimentation dans les pays endéveloppement et émergents (Gerber et al 2011). La revue INRA Productions animales a publié depuis plusieurs années de nombreux articlesrelatifs aux relations entre élevage et environnement, analysées sous divers angles. Récemmentdes articles relatifs aux polluants ou aux aspects environnementaux plus globaux ont été publiésdans le cadre de trois numéros thématiques : «Porcherie verte» avec notamment des articles surles éléments à risque et les émissions gazeuses lors de la gestion des effluents (Bonneau et al2008a, b), «Les nouveaux enjeux de la nutrition et de l’alimentation du porc» avec un article surles relations entre nutrition et excrétion de polluants (Dourmad et al 2009), et «Elevage en régionschaudes» avec un article consacré aux impacts et services environnementaux (Blanfort et al2011). Des articles ont également été publiés sur la quantification des émissions de méthane parles animaux d’élevage en France (Vermorel et al 2008) et sur la modélisation des émissions deméthane chez les ruminants (Sauvant et al 2009). Enfin, les moyens de réduire les rejets porcinset avicoles par la génétique ont été analysés (Mignon-Grasteau et al 2010). A signaler aussi lenuméro spécial «Elevage bio» en 2009, qui analysait les systèmes d’élevage biologique sans toutefoisdiscuter leurs avantages au plan environnemental. La réduction des émissions de GES par l’élevage est devenue un enjeu majeur des recherchessur les systèmes d’élevage et en nutrition animale. Ce dossier composé de quatre articles estconsacré aux GES en élevage bovin en mettant l’accent sur le méthane. En effet dans la plupartdes systèmes laitiers et à viande, le méthane est le gaz à effet de serre qui contribue le plus auxémissions, exprimées en équivalent gaz carbonique, comme le montre le premier article (Dollé etal 2011) qui replace les émissions de méthane dans l’ensemble des émissions de gaz à effet deserre. Un travail considérable a été réalisé pour évaluer et comparer les systèmes français, et lesINRA Productions Animales, 2011, numéro 5situer dans un contexte plus global : depuis quelques années les émissions induites par des systèmesd’élevage très divers sont étudiées dans le monde, principalement en Europe. Le deuxièmearticle (Sauvant et al 2011) analyse les relations étroites entre la production de méthane et les fermentationsdans le rumen selon la nature du régime alimentaire, puis discute la précision des principaleséquations empiriques de prévision de la production de méthane, ainsi que des modèlesmécanistes qui ont été développés. Des voies d’amélioration sont proposées. Dans un troisièmearticle (Popova et al 2011), les mécanismes de production de méthane dans le rumen sont analysés.Un intérêt particulier est porté au rôle des Archaea méthanogènes, microorganismes qui constituentun domaine spécifique du règne vivant et qui sont les seuls à produire du méthane à partirde l’hydrogène. La compréhension des mécanismes est un élément majeur pour prévoir les effetspossibles d’une ration, d’un additif, d’une biotechnologie sur la production de méthane. Laconnaissance actuelle de ces effets est présentée dans un quatrième article (Doreau et al 2011),centré sur les résultats obtenus in vivo. Il est en effet important de confronter les annonces faitesà partir d’essais in vitro, ou d’un seul essai in vivo mené sur le court terme, aux résultats d’étudesapprofondies reposant sur une base expérimentale solide. Ce dossier dresse un bilan des recherches et de l’état des connaissances sur le méthane entérique,et mentionne les principaux leviers d’action pour réduire les émissions des trois principauxgaz à effet de serre. Une vision plus large nécessiterait le développement d’aspects complémentaires.En premier lieu, celui des émissions de méthane et de protoxyde d’azote liées aux effluents.Elles sont toutefois très mal connues et éminemment variables, comme l’ont souligné Hassounaet al (2010) qui ont développé une méthode permettant de les évaluer en bâtiments. En deuxièmelieu, l'impact des nombreuses voies permettant de réduire les émissions de protoxyde d'azote auchamp doit être évalué. Ainsi, serait nécessaire une analyse portant sur les différents moyens permettantde limiter la fertilisation azotée minérale (fertilisation «de précision», recours aux légumineuses,inhibition des réactions de nitrification/dénitrification dans les sols, meilleure gestiondu pâturage…) qui sont seulement évoqués dans le texte de Dollé et al (2011). Enfin, la séquestrationde carbone par les prairies doit être prise en compte dans l’analyse de la contribution desélevages de ruminants au réchauffement climatique. Les valeurs actuellement retenues sont probablementsous-estimées (Soussana et al 2010), mais les résultats récents mettent en évidence unetrès grande variabilité de ce stockage de carbone, liée non seulement au type de végétation et auxconditions pédologiques, mais aussi, entre autres, au type d’exploitation par les animaux et auxaléas climatiques (Klumpp et al 2011). Le réchauffement climatique est actuellement considéré par les médias et les décideurs politiquescomme l’urgence en termes de protection de notre environnement. Cela ne doit pas faireoublier qu’il est nécessaire de prendre en compte simultanément l’épuisement de certaines ressourcescomme l’énergie fossile et les phosphates, la raréfaction des réserves en eau, la compétitionpour les surfaces agricoles, et la pollution de l’air, des sols et de l’eau par différentes moléculesminérales et organiques. L’analyse des impacts environnementaux, en tant que composantede la durabilité des systèmes d’élevage, doit donc être multifactorielle et prendre également encompte les services environnementaux et sociétaux de l’élevage, une activité qui fait vivre plusd’un milliard d’habitants de notre planète.

Dans un contexte caractérisé par l’existence de difficultés d’ordre économique, social et environnemental, cette communication a pour ambition de présenter, de façon synthétique, un état des lieux chiffré des secteurs bovins (lait et viande) français. Elle s’appuie pour ce faire sur l’utilisation de différentes sources d’informations disponibles, dont les données des douanes, du Réseau d’Information Comptable Agricole et de la Mutualité Sociale Agricole. Les deux premières parties abordent la question de la dynamique des marchés en produits laitiers et en viande bovine (production, consommation et échanges) en distinguant successivement le marché extérieur (compétitivité externe au cours de la période 2000-2019) puis le marché intérieur (adéquation entre l’offre et la demande, utilisateurs finaux des produits) ; une analyse portant sur la différenciation de l’offre permet également d’aborder la place des différents signes de qualité et de nouvelles formes de démarcations commerciales s’appuyant sur une référence au territoire. Les deux dernières parties traitent de l’évolution de l’organisation de la production, en s’intéressant d’abord à la compétitivité des exploitations françaises sur longue période (1990-2018), puis aux emplois dans les exploitations (renouvellement des générations ou plutôt des actifs, transformation des formes d’installation).

En Guyane, les questions environnementales et le besoin croissant en énergie et produits alimentaires liés à la croissance démographique exercent une pression accrue sur les ressources naturelles par le changement d’affectation des sols qu’ils engendrent. Des agriculteurs testent cependant des pratiques à faible impact conciliant objectifs de production et respect de l’environnement. Une prospection dans les systèmes de production agricoles guyanais, basée sur des enquêtes de terrain, a permis la description de ces pratiques ; parmi celles-ci, les pratiques à faible impact sur la dynamique du carbone ont été sélectionnées dans des systèmes maraîchers et arboricoles, pour des mesures spécifiques des stocks de carbone des sols. En Guyane, la pratique de la défriche est toujours active afin d’étendre les surfaces agricoles utiles. Cela induit des pertes de carbone importantes. Nous cherchons donc à identifier des pratiques qui permettent de compenser ces pertes. La place du sol dans les prises de décision des agriculteurs a été appréhendée et des mesures spécifiques des stocks de carbone des sols ont complété l’enquête, pour mieux comprendre les logiques des pratiques mises en œuvre et en cerner les effets. Nos résultats montrent que les agriculteurs maîtrisent « l’objet sol » dans ses composantes physiques ; la matière organique est un indicateur reconnu qui conditionne l’organisation des cultures sur l’exploitation. En Guyane, les agriculteurs mobilisant des pratiques à faible impact ont des systèmes de production efficients au niveau économique et environnemental (carbone et gaz à effet de serre).

En 1988, le gouvernement vietnamien a opté pour une politique de « rénovation » qui a conduit le pays d'une économie centralisée socialiste à une économie libérale. Les fermes d'Etat et la collectivisation se sont effacées pour laisser place à un paysage agricole où les terres sont attribuées aux paysans et où l'exploitation individuelle est reconnue à part entière. L'élevage traditionnel des porcs a subsisté mais les modalités de sa commercialisation sont devenues différentes et sont en pleine recomposition. Nous montrons comment, sans aucune politique sectorielle spécifique incitant à une forme particulière d'échange, les acteurs s'organisent pour que le porc, puis la viande porcine, soient acheminés du producteur jusqu'au consommateur. Cet article met en évidence l'importance de l'accès à l'information et au crédit dans un environnement incertain où la consommation dans les grandes villes tend de plus en plus vers une viande maigre. Il montre aussi comment certains acteurs utilisent ces paramètres pour devenir les agents-clés de cette filière. Dans un contexte « libéral » (sans intervention directe de l'Etat), le marché parfait ne s'impose pas naturellement. Les modalités de l'évolution de l'organisation précédemment décrite sont analysées en fin d'article.

L’élevage et les produits animaux sont souvent examinés par domaine (environnement, économie) ou par niveau d’organisation (exploitation agricole, filière, territoire, pays) si bien qu’il est difficile d’évaluer simultanément la diversité des services et impacts issus de l’élevage dans les territoires. En cohérence avec la littérature scientifique sur les systèmes socio-écologiques, nous avons représenté l’élevage et ses produits à l’interaction de trois systèmes (écologique, technique et social). Ceci permet d’identifier la diversité des facteurs (interactions biotiques, pratiques, modes d’organisation) à l’origine des impacts et des services rendus par l’élevage. Nous en avons ensuite dérivé une représentation simplifiée, « la grange » qui permet de visualiser l’élevage (l’usage des terres, les animaux…) et ses impacts ou services sur cinq interfaces (les intrants, l’environnement et le climat, les marchés, le travail et l’emploi, et les enjeux sociaux et culturels), et les synergies/antagonismes entre services au sein d’un territoire. Nous définissons ensuite différentes formes d’élevage afin de représenter la diversité de l’élevage entre territoires, et d’identifier différentes voies d’innovation pour augmenter ses services et réduire ses impacts. Celles-ci se distinguent par l’insertion des élevages dans les systèmes alimentaires (mondialisés vs territorialisés), ainsi que par l’autonomie en intrants pour l’alimentation des animaux. Cette classification est mobilisée pour introduire les différents cas d’études analysés dans ce numéro spécial.

Le zinc et le cuivre sont des éléments-traces métalliques (ÉTM) qui peuvent présenter à plus ou moins long terme un risque environnemental pour les sols agricoles sur lesquels sont valorisées les déjections porcines. Ces ÉTM sont essentiels pour la croissance et la santé des porcs en élevage, ils sont donc ajoutés dans l’aliment sous forme de supplémentation. Cependant, du fait de leur faible taux de rétention chez le porc, ils se retrouvent très majoritairement excrétés dans les déjections. De plus, ce sont des ressources minérales naturelles limitées. Il est alors essentiel de caractériser leurs flux le long du continuum aliments-déjections-traitements-sols afin de maîtriser au mieux leur utilisation. Un état des lieux des connaissances sur ces flux montre que l’alimentation est le principal levier pour limiter les rejets de ces ETM vers l’environnement. La réglementation européenne fixe actuellement des teneurs limites des aliments en zinc et en cuivre (e.g. pour un porc en engraissement, 120 et 25 mg.kg- 1 MS respectivement). Le traitement des déjections est un second levier pour optimiser la valorisation de ces effluents d’élevage et mieux gérer la redistribution de ces ÉTM sur les sols, en les concentrant dans certains produits plus facilement exportables vers des zones en déficit. Une meilleure connaissance de leur forme chimique tout au long de la filière est aussi nécessaire pour mieux maîtriser leur devenir et préciser les risques pour l’environnement. Des recherches restent nécessaires pour affiner les stratégies d’apport dans les aliments, tout en conservant les performances et la santé des animaux et en prenant en compte les différentes modalités de gestion des effluents dans le cadre d’une bioéconomie circulaire.

L’agriculture française, pérennisant un objectif d’après-guerre selon les critères d’efficacité alors admis, a été guidée par la recherche d’une plus grande productivité. Cette orientation favorisée par la politique agricole commune et par la mondialisation des marchés, a été généralement celle des États à fort potentiel agricole, notamment en Europe, la France y jouant un rôle moteur. Cette évolution a été accompagnée et favorisée par l’innovation scientifique et technologique sous la triple impulsion de l’autorité publique, du monde agricole et des groupes industriels qui en ont été les premiers promoteurs. L’innovation scientifique dans les domaines de la protection des plantes et de la qualité des végétaux a rendu nécessaire une implication croissante de l’autorité publique face aux alertes d’acteurs de la protection environnementale et sous l’impulsion de courants d’opinion largement montés en puissance. L’essor d’une législation nationale relayée depuis vingt ans par une réglementation européenne foisonnante, visant à assurer un compromis entre sûreté alimentaire et sécurité sanitaire, protection de l’environnement et progrès industriel, conduit à faire un état des lieux et à s’interroger sur l’existence d’un système cohérent gouvernant aujourd’hui le droit applicable aux cultures et à leur conduite sur le territoire français, à s’interroger sur l’existence de lignes juridiques directrices de l’innovation scientifique en matière agricole végétale et sur l’éventualité de limites qu’elle peut rencontrer. Cette thèse a pour objet « les droits français et européen à l’épreuve de l’innovation scientifique en matière agricole végétale »
French agriculture, which perpetuated an after-war objective of established efficiency criteria, was guided by the search for a greater productivity. This direction, promoted by both the Common Agricultural Policy and the globalisation of the markets, was mostly driven by States with strong agricultural potentials, especially France playing a leading role. This evolution was guided by scientific and technology innovations, carried by three initial promoters: the public authorities, the agricultural sector and industrial groups. Scientific innovations, in an effort to protect the plants and improve the quality of vegetables, triggered a growing involvement of public authorities which faced alerts from environmental activists and increasing public opinion on the matter. The expansion of a national legislation has been followed up over the last twenty years by a growing European regulation. The latter aims at establishing a compromise between health and food safety as well as protecting the environment and industrial progress. It also questions the coherence of the existing legal framework for agricultural crops applied to the French territory, the current legislation on scientific innovations for plant agriculture and it's possible limits. This thesis deals with 'The French and European Law Facing Scientific Innovation for Plant Agriculture'

Identifier les « hotspots » environnementaux de l’agriculture est crucial dans un contexte où l’humanité doit produire plus et polluer moins. L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est un outil puissant pour évaluer les impacts environnementaux des systèmes agricoles, mais souffre encore de lacunes, notamment pour l’évaluation des impacts lies à la consommation d’eau douce et la salinisation des eaux et des sols. La complexité fondamentale réside dans le double statut de l’eau et du sol en ACV qui sont à la fois des ressources et des compartiments. Les trois questions auxquelles la thèse répond sont: Comment mieux évaluer les impacts associés aux flux d’eau et de sels? Quel modèle devrait être développé pour un inventaire pertinent des flux d’eau et de sels au champ? Le modèle développé est-il opérationnel pour une étude ACV d’une culture pérenne? La première question a été traitée grâce à une revue de la littérature sur les impacts salinisations en ACV. Cette revue détaille les principaux mécanismes environnementaux de la salinisation, les facteurs impliqués, et discute du statut du sol et de l’eau, notamment en définissant une frontière cohérente entre technosphère et écosphere. Pour répondre à la seconde question, une analyse critique des bases de données d’inventaire eau et ACV de produits agroalimentaires a montré leur inaptitude pour l’ecodesign basé sur l’ACV: elles fournissent des estimations d’eau consommée théorique, se basent sur des données et méthodes qui présentent des limites, et ne permettent pas le calcul des impacts liés à l’usage consommateur et dégradant de l’eau. Pour l’ecodesign des systèmes agricoles basé sur l’ACV, l’inventaire des flux d’eau et de sels devrait se fonder sur un modèle simulant l’évapotranspiration, la percolation profonde et le ruissèlement, prenant en compte les spécificités de la culture, les conditions pédoclimatiques et les pratiques agricoles. Le modèle Aquacrop de la FAO est un modèle pertinent et opérationnel pour les cultures herbacées, mais il n’existe pas de modèle dédié aux cultures pérennes pour le moment. Pour pallier à ce manque, un modèle simple et « sur mesure », appelé E.T., a été élaboré pour l’inventaire des flux d’eau et de sels au champ, pour les cultures annuelles et pérennes. Le modèle combine un bilan journalier de l’eau et des sels, prenant en compte le sol, le climat, les pratiques agricoles et d’éventuels stress salin ou hydrique. Un premier test du modèle a démontré son pouvoir discriminant des pratiques agricoles et sa robustesse. Son domaine de validité peut être étendu et sa précision augmentée grâce aux recommandations fournies. E.T. a aussi été appliquée dans une ACV de Mandarine cultivée au Maroc. Pour la plupart des catégories d’impacts, l’usage d’électricité pour l’irrigation était un contributeur majeur, révélant une forte connexion entre l’eau et l’énergie. L’usage d’eau avait une contribution majeure aux dommages sur les trois aires de protection. Dans l’ensemble, pour améliorer davantage la prise en compte des impacts liés à l’usage de l’eau (dont la salinisation) nous recommandons d’adopter une approche plus mécaniste et hydrologique
Identifying the environmental hot spots of agriculture is crucial in a context where humanity has to produce more food and pollute less. Life Cycle Assessment (LCA) is a powerful tool to evaluate the environmental impacts of agricultural systems, but is still fraught with shortcomings, notably for the evaluation of impacts of freshwater use and of salinisation of water and soil. The core complexity lies in the double status of water and soil resources in LCA which are both a resource and a compartment. The three questions answered by the thesis were: How to better assess the impacts associated with water and salts fluxes? What model should be developed for a relevant inventory of field water and salts fluxes? Is the developed model operational for an LCA study on a perennial crop? The first question was answered through a literature review on salinisation impacts in LCA. It revealed the main environmental mechanisms of salinisation, the factors involved, and discussed the soil and water status, notably through a consistent definition of the technosphere and ecosphere boundary. To answer the second question, a critical analysis of water inventory and agri-food LCA databases showed their inadequacy for the LCA-based ecodesign of cropping systems: they provide estimates of theoretical water consumed, rely on data and methods presenting limitations, and do not support the calculation of both consumptive and degradative water use impacts. For the LCA-based ecodesign of cropping systems, the inventory of water flows should be based on a model simulating evapotranspiration, deep percolation and runoff accounting for crop specificities, pedo-climatic conditions and agricultural managements. For herbaceous crops, the FAO Aquacrop model constitutes a relevant and operational model, but no dedicated model is available to-date for perennials. To fill this gap, a tailored and simple model, so called E.T., was elaborated for the inventory of field water and salt flows for annual and perennial crops. The model combines daily water and salts balances, accounting for soil, climate, agricultural practices and possible crop water and salinity stresses. A first testing of the E.T. model demonstrated its discriminating power for agricultural practices and its robustness. Its validity domain can be extended and its accuracy increased thanks to the recommendations provided. E.T. was also tested in the LCA of a Mandarin grown in Morocco. For most impact categories, electricity use for irrigation was the main contributor revealing a water-energy nexus. Water use had a major contribution to damages for all areas of protection. Overall, to further improve the assessment of impacts due to water use (including salinization impacts) we recommend using a more mechanistic and hydrological approach

En l'absence d'harmonisation, les Etats membres sont autorisés à interdire ou restreindre la libre circulation des produits présentant un risque pour la santé publique ou l'environnement tels les médicaments, les OGM, ou des produits phytopharmaceutiques. Pour surmonter cet antagonisme entre libre circulation et risque pour la santé publique ou l'environnement, la Communauté a suivi différentes voies, souvent simultanément, telles l'harmonisation des conditions d'évaluation des risques et de délivrance des AMM nationales, la mise en place d'autorisations centralisées au niveau communautaire et la reconnaissance mutuelle des autorisations nationales. Si cette politique a globalement réussi en ce qui concerne les médicaments, et dans une certaine mesure les produits phytopharmaceutiques, c'est un échec s'agissant des OGM, de nombreux Etats membres refusant les cultures d'OGM autorisés sur leur territoire au mépris du droit communautaire
In the absence of harmonization, Member States are authorized to prohibit or restrict the free movement of products presenting a risk to public health or to the environment such as drugs, GMOs, or plant protection products. To overcome this antagonism between freedom of movement and risk to public health or environment, the Community has followed different paths, often simultaneously : harmonization of conditions of risk assessment and issuance of national marketing authorizations, centralized authorization procedures at EU level, mutual recognition of national authorizations. This policy generally has succeeded in regard to drugs, and, to some extent, plant protection products. It is a failure in the case of GMOs, as many Member States refuse GM crops still authorised in their territory, in defiance of Community law

L'activité agricole est, depuis toujours, une source de pollution pour l'eau. Ce lien s'est intensifié avec la mise en place d'une Politique agricole commune à l'échelle de l'Union européenne. En effet la Politique agricole commune s'est construite sur le productivisme en optimisant le rendement des terres, notamment par l'utilisation d'intrants chimiques et naturels, ce qui fut particulièrement préjudiciable pour la ressource hydrique.Cependant, un certain nombre de réformes ainsi qu'une législation et une fiscalité spécifiques se sont érigées dans le but de limiter les effets néfastes de l'agriculture sur la ressource hydrique ; or ces instruments juridiques et institutionnels se sont avérés peu efficaces. Dès lors, les pouvoirs publics se sont employés à responsabiliser les auteurs de telles pollutions à travers un régime de responsabilité approprié. En dépit de ces efforts, le caractère diffus de la pollution de l'eau a constitué un obstacle majeur à l'application d'un tel régime aux pollutions d'origine agricole.Aussi, les pouvoirs publics n'ont d'autre choix que celui de se tourner vers des instruments juridiques plus souples qui permettent d'associer le pollueur aux différentes mesures de lutte contre la pollution de l'eau, notamment à travers la participation et la contractualisation
Farming has always been a source of pollution for water. This link has been reinforced by establishing a common Agricultural control Policy in the EU. In fact the common Agricultural Policy is based on productivisme optiminzing the yield of land by using manure as well as fertilizers, polluting water to a High degree.However some reforms and a specific tax legislation have been created in order to reduce harmful effects on agriculture and on water ressources unfurtunately these legal and institutionnal instruments have proved ineffective.Therefore governements have sought to make farmers aware of there responsabilities with regards to pollution. Despite these efforts, the diffuse nature of water pollution has been obstacle to the implementation of such a regime agricultural pollution.Consequently goverments have no choice but to turn to more flexible instruments that allow polluters to be associated to the various mesasures taken to avoid the pollution of water, particurly by getting polluters involved in the procès and making them signe contracts

Dans le contexte actuel de diminution des pollutions d’origine agricole, laréduction des apports d’intrants devient un enjeu primordial. En France, laviticulture est l’activité qui possède le taux le plus important de traitementsphytosanitaires par unité de surface. Elle représente, à elle seule, 20% de laconsommation annuelle de pesticides. Par conséquent, il est nécessaire d’étudierle devenir des pesticides appliqués afin de réduire les quantités perduesdans l’environnement. Dans le cadre de la réduction d’apport de produitsphytosanitaires dans les vignes, de nombreux travaux ont été effectués sur lamodélisation du comportement d’un spray de gouttelettes et sa répartitionau niveau de la parcelle et de l’air environnant. Cependant, il est égalementimportant de s’intéresser au comportement de la gouttelette directement auniveau de la feuille. Les progrès dans le domaine de l’imagerie et la diminutiondu coût des systèmes ont rendus ces systèmes beaucoup plus attractifs.Le travail de cette thèse consiste en la mise en place d’un système d’imagerierapide qui permet l’observation du comportement à l’impact de gouttelettesrépondant aux conditions de pulvérisation. Les caractéristiques ainsi que lecomportement associé de chaque gouttelette sont extraits grâce à une méthodede suivi d’objets. Une analyse statistique basée sur un nombre représentatifde résultats permet ensuite d’évaluer de manière robuste le devenir d’unegoutte en fonction de ses caractéristiques. Parallèlement, un paramètre décrivantl’état de surface de la feuille est également étudié grâce à l’imagerie : larugosité qui joue un rôle prédominant dans la compréhension des mécanismesd’adhésion
In the domain of vineyard precision spraying research, one of the most importantobjectives is to minimize the volume of phytosanitary products ejected bya sprayer in order to be more environmentally respectful with more effectivevine leaf treatments. Unfortunaltely, even if lot of works have been carriedout at a parcel scale, mainly on losses caused by drift, less works have beencarried out at the leaf scale in order to understand which parameters influencethe spray quality. Since few years, recent improvements in image processing,sensitivity of imaging systems and cost reduction have increased the interestof high-speed imaging techniques. Analyzing the behavior of droplets afterimpact with the leaf thanks to high speed imaging technology is a relevantsolution. By this way, we propose a droplets behavior analyzing process invineyard spraying context based on high-speed acquision system combinedwith image processing techniques. This process allows us to extract dropletsparameters. Therefore, a statistical study is processed in order to determinethe effects of droplets parameters on leaf impact or to predict behavior of asingle droplet. Since this behavior is strongly related to leaf surface, we alsopropose to validate a natural leaf roughness characterization method basedon texture analysis

Des 85 000 hectares de terres agricoles à l'île Maurice, prés de 85% est occupé par la canne à sucre, le reste étant composé de maraîchage et des cultures fruitières. Pour assurer sa pérennité et sa viabilité économique à long terme, l'industrie cannière s'appuie dans son programme de réforme sur une revalorisation de ses sous produits en développant une industrie d'éthanol à partir de la mélasse et en utilisant plus efficacement la bagasse durant la période de récolte pour produire l'électricité. Cependant ces deux filières génèrent beaucoup de déchets (400 000 T/an de vinasse durant la distillation d'éthanol, et 40 000 T/an de la cendre de charbon/bagasse durant la production d'énergie électrique), qu'il faudrait valoriser et gérer avec le moins d'effet néfaste possible sur l'environnement. Parmi les moyens disponibles pour la gestion de ces déchets, le recyclage agricole semble être le plus attrayant du point de vue agronomique et également sous l'aspect de protection de l'environnement. Dans ce contexte pour valider cette pratique de recyclage agricole à l'Île Maurice, une étude a été entreprise pour connaître les effets de l'épandage de fortes doses de vinasse et des cendres de bagasse/charbon sur les sols, la culture de la canne à sucre et sur la qualité des ressources en eau. L'analyse de la vinasse et de la cendre de charbon et de bagasse échantillonnées à intervalle régulier de trois mois entre 2005 et 2008 a montré que leur composition chimique est très variable. Néanmoins la caractérisation de la vinasse a confirmé qu'avec sa teneur en K (moyenne de 9.37 g/L), elle est utile principalement comme engrais potassique quoiqu'à un taux de 100 m3/ha son apport en termes d'azote (moyenne de 122 kg N/ha) et en matière organique (8-15% de matière sèche) sera aussi appréciable. Des métaux lourds (Cu, Zn, Ni, Mn, Pb) étaient également présents dans la vinasse mais leurs concentrations étaient négligeables et ne dépassaient souvent pas la limite de détection du spectrophotomètre d'absorption atomique utilisé pour la mesure (5 mg/kg pour le Cu, Zn, Ni, Pb, 10 mg/Kg pour le Mn) A l'opposé de la vinasse qui est acide (pH de 4.5 en moyenne), la cendre de bagasse ou de charbon possède un pH alcalin variant entre 7.5 à 11.5, et peut de ce fait, être utilisée comme amendement pour corriger l'acidité dans les sols. Appliquée à un taux de 100 T/ha, la cendre de charbon représenterait une source importante de potassium (moyenne de 139 kg K/ha) et surtout de phosphore (moyenne de 298 kg P/ha) à la canne à sucre. Contenant très peu de métaux lourds (Cu, Zn, Ni, Mn, Pb et Hg) et en général pas de micropolluants organiques, la cendre de charbon ne risque pas d'accentuer la présence de ces polluants organiques ou inorganiques dans le sol, dans la canne à sucre ou dans la nappe phréatique. Les études au laboratoire ont par contre démontré que la cendre de bagasse/charbon était capable de fortement immobiliser par adsorption, les herbicides atrazine et hexazinone avec des valeurs de Km (coefficients de sorption) de 0.13 pour atrazine et 0.32 pour hexazinone, rendant minime le risque de transfert de ces herbicides vers la nappe souterraine. Les analyses de sol ont confirmé que l'apport de la vinasse baissait le pH (de 5.9 à 5.4 en moyenne), mais cette baisse n'était que temporaire et pas assez significative pour affecter la croissance de la canne. Le pH du sol retournait à sa valeur initiale peu de temps après l'épandage de 100 m3/ha de la vinasse. La cendre de charbon avait eu un effet inverse en augmentant le pH du sol quoique cette hausse ne fût également pas significative pour la culture de la canne. Epandues à 100 m3/ha et à 100 T/ha la vinasse et la cendre de charbon, respectivement, avaient tendance à hausser la salinité du sol qui restait toutefois bien en dessous du seuil de 1700 RS/cm acceptable pour la culture de la canne à sucre. Si la vinasse à 100 m3/ha augmentait le carbone organique dans certains sols, tel ne fut cependant pas le cas pour la cendre de charbon à 100 T/ha. La vinasse comme la cendre de charbon avait un effet positif sur le niveau de calcium et de magnésium échangeables dans le sol. Ainsi à 100 T/ha la cendre de charbon augmentait dans le sol de Pamplemousses le Ca échangeable de 3.40 à 6.61 cmol+/kg après 12 mois, tandis que durant cette même période la vinasse à 100 m3/ha, et malgré sa forte teneur en potassium, portait le Ca échangeable de 1.66 à 1.83 cmol+/kg dans le sol de Union Park. Les essais aux champs établis dans quatre localités avec des doses croissantes de vinasse (25, 50 et 100 m3/ha) ont montré que le rendement de la canne à sucre que ce soit sous forme de canne ou de sucre n'était pas affecté de façon négative par ce déchet. Au contraire les résultats obtenus durant les trois années d'étude, qui ont permis de récolter une canne vierge et deux repousses, ont démontré que la vinasse avait donné un meilleur rendement en canne (moyenne de 84.9 T/ha annuellement pour les quatre sites) que le traitement recevant NPK uniquement sous forme d'engrais minéraux (moyenne de 77.3 T/ha annuellement pour les quatre sites). Puisque tous les traitements avaient reçu le même taux d'azote et de phosphate, ce rendement plus élevé de la vinasse était A part une meilleure nutrition potassique, probablement dû à une amélioration de la qualité du sol grâce aux matières organiques apportées par la vinasse. D'autre part, la cendre de charbon à 100 T/ha était définitivement néfaste à la canne à sucre comme indiqué par le rendement en canne plus faible (moyenne de 67.5 T/ha annuellement pour les quatre sites). A 50 T/ha, l'effet de la cendre de charbon sur le rendement dépendait du type de sol, étant plus affecté dans les sols lessivés comme à Belle Rive que dans les sols moins lessivés de la zone sous humide comme à Pamplemousses. En raison de leur faible teneur en métaux lourds, la vinasse aussi bien que la cendre de charbon n'ont pas d'effet sur la concentration des métaux lourds présents dans la canne à sucre. Pour connaître l'effet de l'épandage de 100 m3/ha de vinasse et de 100 T/ha de cendre de bagasse sur la qualité des eaux souterraines, l'eau percolant après chaque grosse pluie à un mètre de profondeur sous des lysimètres établis sur deux sites avec une pluviométrie différente (1500 mm/an à Réduit et plus de 3500 mm/an à Belle Rive) avait été recueillie et analysée durant la période 2005 à 2008. Les résultats ont montré que la vinasse à 100 m3/ha n'accentuait pas les pertes d'azote sous forme de nitrate. Les métaux lourds les plus mobiles en l'occurrence le cuivre, le zinc et le nickel ont également été retrouvés dans les percolâts mais leurs teneurs restaient bien en dessous des seuils recommandés pour l'eau potable préconisé par l'Organisation Mondiale de la Santé , c'est-à-dire, 1mg Cu/L, 5mg Zn/L et 0.02 mg Ni/L. Les résultats de quenching de fluorescence de la matière organique dissoute de la vinasse et de ses fractions (issues de la dialyse) avec le cuivre ont confirmé une bonne complexation entre cette matière organique dissoute et le cuivre. La cendre de bagasse n'avait pas engendré une présence plus prononcée des métaux lourds et des micropolluants organiques dans les eaux drainant à un mètre de profondeur des lysimètres. La seule différence remarquée entre la vinasse et la cendre de bagasse, était une capacité accrue de cette dernière à mobiliser le nitrate dans le sol. Ainsi suite à l'apport de 100 T/ha de cendre de bagasse, la concentration du nitrate dans les percolâts avait durant la période de novembre 2005 à février 2008 dépassé en de nombreuses occasions à Belle Rive et Réduit respectivement, le seuil de 10 mg N-NO3- /L recommandé pour l'eau potable par l'Organisation Mondiale de la Santé. En conclusion, cette étude a donné des résultats forts intéressants et valables qui indiquent que si l'épandage des fortes doses de vinasse peut être accepté, celle de la cendre de charbon est à éviter puisqu'elle n'est pas sans conséquence nuisible pour les sols ou les cultures et même les eaux souterraines. En effet, les fortes doses de cendre de charbon dans les champs de canne à l'île Maurice, conduiraient à une baisse de production et à une pollution plus accentuée de la nappe souterraine par le nitrate

Les pesticides sont présents à des degrés divers dans les compartiments de l'environnement et les denrées alimentaires. Des pathologies sont attribuées à leurs expositions chroniques. Mais, les études épidémiologiques conduisent à des résultats souvent divergents, en raison des effets différés et de la difficulté à évaluer précisément les expositions. L'objectif de ce travail est d'estimer l'exposition des professionnels par inhalation, la voie la moins renseignée. Les concentrations au voisinage de l'applicateur lors de la manipulation des produits sont de l'ordre du µg. M-3. Ceci conduit à des expositions annuelles variant d'une dizaine de µg à plusieurs centaines de mg en fonction des pratiques agricoles. Seuls ceux qui traitent fréquemment et sans équipement de protection présentent une surexposition professionnelle qui les distinguent de la population générale. La contamination des denrées alimentaires doit être renseignée afin de mieux caractériser l'exposition des populations.

Les produits phytopharmaceutiques, communément appelés pesticides, sont utilisés pour lutter contre les organismes nuisibles aux plantes et, ce faisant, assurer les rendements agricoles et les approvisionnements alimentaires. L'encadrement juridique français de ces produits s'est donc d'abord intéressé à garantir leur efficacité. Dans un second temps seulement, il a cherché à limiter les risques qu'ils présentent pour la santé et l'environnement. Depuis la stratégie thématique communautaire sur l'utilisation durable des pesticides, l'objectif qui lui est assigné est plus ambitieux, car il s'agit de réduire la dépendance de l'agriculture aux pesticides. Au-delà de la réduction des quantités de produits utilisées, il devient alors nécessaire d'adopter de nouvelles pratiques de lutte et, plus encore, de nouvelles méthodes agronomiques permettant de prévenir l'apparition et le développement des nuisibles. Or, les règles relatives à la mise sur le marché des produits phytopharmaceutiques, coeur du dispositif juridique, si elles réduisent le niveau de risque acceptable pour la santé et l'environnement des pesticides, peinent à atteindre cet objectif. Il en va de même du nouvel encadrement de l'utilisation des pesticides, pourtant plus prometteur. Pour réorienter les pratiques agricoles, il s'avère nécessaire de faire appel aux ressources de l'ensemble du droit agricole. Or, qu'il s'agisse du recours aux instruments de marché ou du cadre très structurant de la politique agricole commune, l'intégration, certes croissante, des préoccupations sanitaires et environnementales reste à un niveau encore insuffisant pour modifier substantiellement les pratiques
Plant protection products, also known as pesticides, are used to fight against offensive organisms on plants. By doing so, they also guarantee crop yield and food supplying. French legal framework has been genuinely built to ensure market efficiency to these products even before trying to limit their impact on health and environment. With the community thematic strategy on sustainable use of pesticides, its objective gets more aspiring as it now concerns the reduction of farming dependency on pesticides. But more than reducing the use of these products, it becomes necessary to implement new practices. Moreover, new agronomical methods have to be set up against pest emergence and its uncontrolled growth. Although market rules on plant protection products, which are in the core of the legal package, do lower the risk on health and environment, they hardly reach this goal. It is the same analysis with the yet promising legal framework on pesticides use. Calling on the entire resources of agricultural law becomes necessary in order to redirect farming practises. In spite of the help from both market instruments and the very structuring framework of the common agricultural policy, the growing integration of health and environmental concern stays at an unsufficient level to substantially change these practices

Les sols agricoles contribuent à fournir de nombreux services écosystémiques (SE) aux agriculteurs et à la société. Stockage et restitution d'eau verte et bleue, fourniture de nutriments, régulation de la qualité de l'eau, séquestration du carbone, etc. Or, la majeure partie des écosystèmes agricoles est encore cultivée de manière intensive via l'utilisation d'intrants de synthèse, sans réelle considération des effets négatifs de ces pratiques sur l'environnement et sur la capacité des sols à fournir ces SE. Un des enjeux de la transition agroécologique est de parvenir à concevoir des systèmes de production plus durables, qui limitent l'utilisation des intrants de synthèse, en favorisant notamment une agriculture basée sur la biodiversité et les SE supports de la production. Cela nécessite d'approfondir nos connaissances sur les interactions spatio-temporelles qui existent entre pratiques agricoles, production agricole, SE et impacts environnementaux. Ce manuscrit présente une synthèse des travaux de recherche réalisés dans le cadre d'un partenariat INRAE - ANDRA et qui avait pour but de répondre, du moins en partie, à cet enjeu. Ils furent structurés en deux grandes phases. La première consistait en une revue systématique de la littérature sur les relations qui existent entre la production agricole, les SE et les impacts liés au fonctionnement du sol, dans les systèmes de grandes cultures en climat tempéré. Afin de pouvoir comparer et synthétiser les résultats des 40 études sélectionnées, nous avons développé une nouvelle ontologie des SE et des impacts liés au fonctionnement du sol. Cette revue a permis de mettre en évidence que les relations entre la production de biomasse et les autres SE et impacts étaient majoritairement non significatives, confirmant qu'il n'y a pas d'antagonisme systématique entre production agricole et SE de régulation. Elle a également permis d'identifier des relations qui n'ont pas été étudiées dans les études synthétisées, comme celles entre la séquestration du C et la régulation de la qualité physique du sol ou le maintien de sa biodiversité. En outre, une analyse des effets des déterminants de ces services a révélé que les trois piliers de l'agriculture de conservation et la fertilisation organique semblent être des pratiques prometteuses pour promouvoir l'expression de bouquets équilibrés de SE. La seconde phase a été basée sur la modélisation et simulation de systèmes de culture actuels et agro-écologiques au sein du territoire de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement de l'ANDRA. Elle avait comme objectifs d'évaluer les effets de systèmes visant une plus grande autonomie en azote et une atténuation du changement climatique sur les relations temporelles qui existent entre la production agricole, 5 SE et 3 impacts environnementaux liés au fonctionnement du sol. Ces systèmes de culture ont été conçus en mobilisant trois leviers agronomiques : a) les couverts intermédiaires avec légumineuse (trèfle incarnat), b) les légumineuses à grain (pois) et c) les légumineuses fourragères (luzerne). Pour évaluer les performances de ces systèmes, nous avons mobilisé le modèle de culture STICS, qui simule le fonctionnement du système sol-plante au pas de temps journalier. Cette analyse a été réalisée sur deux périodes de 20 ans : une première simulation en climat passé récent (2000-2021), et une seconde simulation, sous projection climatique RCP 8.5 (2036-2057). Si la plupart des relations temporelles analysées ressortent non significatives, il apparait que la mise en place de couverts intermédiaires longs dans la rotation permet de fournir les plus hauts niveaux de séquestration de carbone et de fourniture en azote minéral et parmi les plus bas niveaux de lixiviation d'azote
Agricultural soils provide many ecosystem services (ES) to farmers and Society such as green and blue water provision, nutrient provision to crops, water quality regulation, carbon sequestration etc. However, most cropping systems are still intensively managed, based on chemical inputs, with little to no consideration of the possible effects of such practices on the environment and the ability of soils to provide these ES. One issue of agroecological transition is to design more sustainable production systems, with limited use of chemical inputs, that provide and benefit from biodiversity and the ES support of agricultural production. We thus need to improve our knowledge on the spatio-temporal relationships that may exist between management practices, agricultural production, ES and environmental impacts. This manuscript synthesizes the results of a three years INRAE-ANDRA collaboration that aimed at providing key information on soil-crop functioning while facing this challenge. This work was structured into two parts. We first conducted a systematic literature review of the relationships between agricultural production, the ES and the impacts linked to soil functioning, within temperate annual production systems. In order to be able to compare the results of the 40 studies selected, we developed a new ontology of soil-based ES and impacts. This review evidenced mainly non-significant relationships between Biomass production and the ES and impacts investigated suggesting that there is no systematic trade-off between agricultural production and regulating ES. We also identified key relationships that have never been investigated in the studies selected as those between C sequestration and Physical soil quality regulation or Soil biodiversity. Also, an analysis of the effects of drivers of these ES revealed that the three pillars of conservation agriculture, as well as organic fertilization, seem promising practices to provide balanced bundles of ES. We then performed simulation analyses of actual and agroecological cropping systems of the French long-term Environmental Observatory of ANDRA. The objectives were to assess the effects of more N self-sufficient cropping systems, with a climate change mitigation purpose, on the temporal relationships between agricultural production, 5 ES and 3 impacts linked to soil functioning. These cropping systems were designed by implementing three agroecological management practices: a) long cover crops with legume (crimson clover), b) grain legumes (pea) and c) fodder legumes (alfalfa). To assess the performances of these systems, we used the STICS model, that simulates the functioning of the soil-crop system at a daily time-step. Simulations were run over two 20-years time periods: a first one for recent past climate (2000-2021) and a second one for future climate projection using RCP 8.5 (2036-2057). If most of the temporal relationships analysed were non-significant, results highlighted that the use of long cover crops in the rotation provided the highest values of N provision to crops and C sequestration and the lowest values of NO3 lixiviation

Le recyclage agricole de Produits Résiduaires Organiques (PROs) bruts ou après un traitement tel que la méthanisation et/ou le compostage est une pratique répandue. Il est indispensable d’évaluer l’impact environnemental de l’épandage des PROs après méthanisation, technologie en essor, en particulier vis-à-vis du zinc (Zn). La spéciation du Zn dans le PRO est un paramètre crucial pour établir le risque. Nous avons pu mettre en évidence que la méthanisation favorise la formation de nanoparticules de sulfures de Zn (nano-ZnS), qui est donc la forme majoritaire du Zn dans les digestats de méthanisation (>70%). Cette forme du Zn est instable car elle se transforme lors du compostage des digestats. Les paramètres structuraux des nano-cristaux (taille, contrainte) peuvent expliquer leur réactivité. Nos résultats montrent que plus les nano-ZnS sont petites et plus leur contrainte est importante. De plus, l’interaction avec les groupements thiols de certaines molécules organiques, potentiellement présentes dans un digesteur de méthanisation, relâche la contrainte des nano-ZnS et contrôle leur croissance. Enfin, les caractéristiques du sol amendé ont un rôle majeur pour le devenir des nano-ZnS: les composants de sols argileux riches en oxydes de fer sont capables de retenir le Zn issu de la dissolution des nano-ZnS, contrairement à ceux d’un sol sableux. Ce travail apporte une meilleure compréhension de la dynamique du Zn dans les écosystèmes cultivés soumis à l’épandage de PROs
Agricultural recycling of organic waste (OW), raw or after a treatment like anaerobic digestion (AD) and/or composting is common. It is necessary to assess the environmental impact of OW agricultural recycling after anaerobic digestion since this technology is gaining interest, particularly regarding zinc, an abundant element in OW. In order to properly evaluate the risk, zinc speciation must be known. First, we have shown that AD promote the formation of nano-ZnS that is therefore the main species of Zn (> 70%) in AD digestates. This unstable species is transformed during composting of 1 to 3 months. Size and strain are parameters that can explain nanocrystals reactivity. We showed that the more nano-ZnS are small and the higher the strain is. Interaction with thiol containing organic molecules, potentially present in anaerobic digesters, release nano-ZnS structural strain and control its growth. Finally, amended soil characteristics have a key role for nano-ZnS fate: the components of clayey and iron-oxide-rich soils are able to immobilize Zn released by nano-ZnS dissolution, unlike sandy soils components. This work gives a better understanding of zinc dynamics in cultivated ecosystems subject to spreading of organic waste