Tesi sul tema "Produits agricoles – Environnement"

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

La fonction de reproduction est connue pour être sensible aux effets de xénobiotiques. Aux Antilles francaises,l'activité agricole est génératrice d'une forte utilisation de pesticides et les professionnels exposés sont particulièrement à risque. Par ailleurs, l'usage antérieur du chlordécone est à la source d'une pollution des milieux naturels et de contamination ressources alimentaires qui interrogent sur les effets sur la population générale. Nous avons évalué, en Guadeloupe, les conséquences de l'usage des pesticides, sur la fertilité des ouvriers agricoles de la banane et,parallèlement, sur celle des rats mâles issus d'écosystèmes contrastés sur le plan de la pollution aux pesticides. Nous avons mesuré les niveaux d'mprégnation de la population (ouvriers agricoles, femmes enceintes et nouveau-nés) par le chlordécone et divers polluants persistants. Finalement, nous avons déterminé l'incidence des cancers gynécologiques. La fertilité des ouvriers agricoles (qualité séminale, niveaux d'hormones de la reproduction), n'est pas modifiée de manière significative par les pesticides actuellement employés, ni correlée aux concentrations sanguines aux chlordécone. Le chlordécone est le polluant le plus frequemment détecté mais néanmoins à des concentrations très inférieurs à celles ayant entrainé des effets délétères lors de l'exposition accidentelle de Hopewell. Létude réaliseé chez le rat a montré les difficultés et les limites de ce modèle comme espèce sentinelle. L'incidence des cancers gynécologiques, apparait conforme à ce qui est attendu au vu des caractéristiques socioculturelles, économiques, ethno-géographiques et sanitaires de la population
Reproductive function is known to be sensitive to the effects xenobiotics. The agricultural activies of the French West indies lead to a very hight rate of pesticide use. Individuals professionally exposed to pesticides are at risk. Moreover, the use of chlordecone in the past has caused persistent pollution of the natural environment and the contamination of food products. This raises questions and concerns regarding the potential effects on health in the population as a whole. We investigated, in Guadeloupe, the consequences of pesticide use for the fertility of individuals working on banana plantations. We stutied reproductive function in male ship rats from two ecosystems with different levels of pesticide pollution. We also stutied the level contamination of the population (agricultural workers, pregnant women and neonates) with chlordecone and other persistent pollutants. Finally, we evaluated the incidence of gynaecological cancers. The fertility of agricultural workers (sperm analyses and reproductive hormones) did not seem to be affected by the pesticides currently in use, and were not correlated with blood chlordecone concentration. Chlordecone was the persistent pollutant most frequently detected but concentrations were lower than those associated to toxic effects at Hopewel. The study of wild shpi rats showed the potential problems and limitation of the use of this model as a sentinel species. The incidence gynaecological cancers appears to be consistent with expectations, taking into account the socio-cultural, economic, ethno-geographic and health characteristics of Guadeloupe

Les problèmes d'accumulation des déchets solides dans l'environnement ont provoqué un intérêt croissant pour les polymères biodégradables. Afin de vérifier leur innocuité sur l'écosystème nous avons analysé les produits de dégradation de 3 matériaux tests. Pour cela, nous avons dévelppé un nouveau test de biodégradation en simulation de sol, sur support inerte. Puis nous avons mis au point une méthode d'extraction quantitative et rapide par ultra-sons nous permettant de récupérer les produits et résidus de dégradation. L'utilisation de la chromatographie par perméation de gel, de la spectroscopie IR et IRMN, de l'analyse enthalpique différentielle et de la microscopie électronique à balayage, sur les porduits extraits, nous a permis d'étudier le comportement de ces matériaux vis-à-vis de la dégradation dans différentes conditions : simulation de sol et de compost et enfouissement in situ. Parallèlement, des tests d'écotoxicité terrestre, aquatique et agronomiques ont été menés.

Après avoir étudié le bitume et son utilisation en technique routière, nous avons cherché à substituer les fluxants pétroliers par des composés issus des agroressources. L’ajout au bitume chaud d’une émulsion d’huile végétale stabilisée par l’oléate de sodium permet une formation de mousse de liant bitumineux. En optimisant le taux de tensioactif, le rapport eau/huile et la quantité d’eau, nous avons mis au point une formulation de l’émulsion adaptée au moussage et qui permet d’augmenter le coefficient d’expansion de la mousse de bitume. Ce liant sous forme de mousse est utilisé, à une température de 120°C, pour l’enrobage de granulats neufs ou à recycler. L’huile végétale présente dans le liant devrait permettre une régénération du bitume. Des tests effectués sur les granulats d’enrobé ont montré le potentiel de ce nouveau liant. Une étude analytique poussée du bitume par spectrométrie de masse à haute résolution a également été réalisée
Bitumen and its use in road engineering have been studied to substitute flux oil by biomass byproducts. Adding vegetable oil emulsion stabilized by natrium oleat to hot bitumen enables bituminous binder foam expansion. By optimizing surfactant rate, water to oil ratio and water quantity, we formulated an emulsion allowing formation of bituminous foam and expansion ratio increase. This binder in foaming form, was used at a lower than 120°C temperature to prepare bituminous coatings or to reuse old bituminous coatings. The vegetable oil, part of the binder, should reactivate old bitumen. Some experiments carried out on old bituminous coatings have shown the potential of this new binder. An advanced analytical study with high resolution mass spectrometry have been carried out

Les engrais minéraux jouent un rôle crucial pour assurer la sécurité alimentaire mondiale. Cependant, la production de ces engrais est fortement tributaire de ressources non renouvelables, et leur utilisation excessive peut entraîner divers problèmes environnementaux et sanitaires. Le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en agriculture peut améliorer la fertilité des sols et substituer les engrais minéraux. Ce travail de thèse vise à évaluer les impacts à long terme d'applications répétées de PRO en agriculture sur la production agricole et la fertilité du sol, ainsi que les déterminants de ces effets. À cette fin, nous avons mobilisé les résultats de deux essais au champ de longue durée situés en France et qui testent différents PRO représentatifs de ceux fréquemment utilisés en zone périurbaine (composts urbains, fumier bovin, boue d'épuration), dans deux conditions de sol, climat et système de culture différentes. Plus précisément, nous avons étudié i) la dynamique des rendements des cultures et des propriétés des sols, ii) les facteurs déterminants des changements dans les rendements des cultures et les propriétés des sols, et iii) les différences d'effet entre les différents types de PRO et les sites. Dans l'ensemble, notre étude a montré les avantages et les limites potentiels de l'utilisation de PRO en agriculture. Les applications à long terme de PRO améliorent principalement la fertilité chimique du sol, sans avoir d'impact négatif sur l'activité biologique du sol. L'amélioration des propriétés du sol par les PRO peut être limitée dans les sols qui sont déjà très fertiles. Une substitution partielle des engrais minéraux par les PRO est possible sans diminuer les rendements. Cependant, l'application de PRO seuls aux doses réglementaires européennes peut ne pas être suffisante pour atteindre des rendements optimaux. De plus, l'influence de l'application de PRO sur les propriétés du sol et le rendement des cultures dépend fortement de plusieurs facteurs, notamment des flux d'apport de carbone et de nutriments dépendant eux-mêmes du type de PRO et de la dose d'application, et des propriétés initiales du sol. Néanmoins, l'intégration du recyclage des PRO dans un plus large éventail de pratiques agricoles durables peut constituer une stratégie judicieuse pour renforcer la fertilité des sols et améliorer la productivité des cultures
Fertilizers play a crucial role in ensuring global food security. However, mineral fertilizer production relies on non-renewable resources, and their excessive use result in environmental and health issues. Recycling organic waste (OW) in agriculture can improve soil fertility and substitute mineral fertilizers. This work aims to assess the long-term effects of repeated applications of OW in agriculture and their driving factors. We used two French long-term field experiments testing various OW representative of frequently used OW in periurban agriculture (urban composts, farmyard manure and sewage sludge) with two different cropping system, soil and climate conditions. Specifically, we investigated i) the dynamics of crop yields and soil properties, ii) the driving factors behind changes in crop yields and soil properties, and iii) the differences of the effects between the different types of OW and the two sites. Overall, our study has shown the potential benefits and limitations of using OW in agriculture. Long-term applications of OW mainly improve soil chemical fertility without negatively impacting soil biological activity. The extent to which OW can improve soil properties may be constrained in soils that are already fertile. A partial substitution of mineral fertilizers is possible without decreasing crop yields. However, applying OW alone at European regulatory rates may not be sufficient for achieving optimal yields. Additionally, the influence of OW application on soil properties and crop yield heavily depends on several factors, especially on the input fluxes of carbon and nutrients related to the type of OW and to the application rate, and on the initial soil properties. Nevertheless, integrating OW recycling into a wider range of sustainable agricultural practices can be a judicious strategy for enhancing soil fertility and improving crop productivity

Face à l’instabilité des cours agricoles et à ses conséquences notamment pour les pays en développement, la première partie de cette thèse est consacrée à la présentation des déterminants des cours des matières premières alimentaires, incluant les évolutions récentes en matière d’offre, en tenant compte des conséquences du réchauffement climatique, et de demande, considérant notamment les biocarburants. Il est également question de présenter la financiarisation en cours des économies, et les doutes qui planent sur le rôle que peuvent avoir la spéculation sur les marchés à terme ou encore la mise en œuvre des politiques monétaires, sur les cours au comptant observés sur les marchés physiques des produits agricoles. Suite aux réflexions et éléments de littérature avancés, la seconde partie procède de deux études empiriques. La première est axée sur l’impact de la spéculation sur les marchés financiers à terme sur le cours des sous-jacents (agricoles), alors que la seconde questionne le rôle des marchés monétaires, abordé à travers la capacité du banquier central à stabiliser les taux d’intérêt à court terme. Sur cette base, des conclusions mais également des pistes de recherche sont établies, du fait du prolongement en cours du processus de financiarisation des économies
Faced with instability of agricultural commodities’ prices and its consequences especially for developing countries, the first part of this thesis is devoted to the presentation of food commodities’ prices, including recent developments with respect to the offering, taking into account the consequences of global warming and demand, as well as the importance of biofuels. It is also question to present the financialization of economies, and the doubts that take over the role of speculation on the futures markets or the implementation of monetary policies, on the spot prices observed on physical agricultural commodities markets. Following the advanced literature reflections and elements, the second part proceeds of two empirical studies, the first one focused on the impact of speculation about the financial futures markets on the underlying asset’s price (agricultural), while the second one examines the role of money markets through the capacities of the central banker to stabilize short-term interest rates. On this basis, conclusions but also future research are established due to the continuation of the economies financialization process

Le protoxyde d'azote (N2 O) est un gaz atmosphérique impliqué dans l'effet de serre anthropique et dans la destruction de l'ozone stratosphérique. Une fraction non négligeable des émissions de N2 O proviendrait des sols et de leur utilisation agricole. La dénitrification semble être le processus prédominant d'émissions de N2 O dans les sols des pays tempérés. Dans ce contexte, ce travail de thèse a permis d'apporter des données chiffrées sur les émissions de N2 O dans deux situations pédologiques soumises à des pratiques culturales différentes, et sur les paramètres agroclimatiques de régulation. Les flux se sont montrés faibles en raison des conditions climatiques défavorables aux processus dénitrifiant. Les flux sous blé et colza sont comparables in situ. Parallèlement a ce travail de terrain, des études expérimentales sur le rôle de la teneur en NO3 et de l'effet de la température sur la régulation de N2 O ont été réalisées. L'aptitude des sols a dénitrifier et réduire le N2 O varie fortement avec le sol. Un couplage modèle-expériences nous a permis de définir les constantes de cinétiques enzymatiques. Une inhibition de type non compétitive de la teneur en NO3 sur la réduction de N2 O a été démontrée et il existe un effet de la réduction de N2 O sur celle des NO3. Par ailleurs, une rupture de pente a été mise en évidence de l'effet de la température sur l'activité dénitrifiante. Nous avons établi et utilisé des relations entre les vitesses de ces transformations et de la température dans un modèle empirique de dénitrification. Ces résultats sont à intégrer dans des modèles d'émissions de N2 O et permettent des conseils de gestion des pratiques agricoles afin de diminuer les flux.

Cette thèse étudie la relation entre le commerce mondial agricole et les normes destinées à protéger l'environnement qui interviennent en amont et en aval des échanges. Notre travail est structuré autour de trois chapitres. Dans le premier, nous analysons les caractéristiques du réseau des mesures non tarifaires liées à l'environnement. Le deuxième chapitre mesure et examine les déterminants de l’efficacité agro-environnementale d’un large panel de 108 pays au cours de la période 2003-2013. Le dernier chapitre traite les effets commerciaux de la rigueur des politiques agro-environnementales ainsi que l’impact de l’hétérogénéité des réglementations sur les flux commerciaux bilatéraux. À cette fin, nous avons utilisé différentes approches non paramétriques et économétriques, notamment l'analyse des réseaux dans le premier chapitre, un modèle de frontière non paramétrique dans le deuxième chapitre et un modèle de gravité théoriquement justifié dans le chapitre trois.Nos résultats indiquent que la croissance des exportations agricoles des pays du Sud a été propice à la montée des conflits commerciaux liés à l'environnement. Alors que les pays d'Amérique latine et d'Asie du Sud-Est s'affirment de plus en plus comme des fournisseurs majeurs pour de nombreuses régions, nos résultats révèlent une nouvelle relation conflictuelle liée à l’environnement, ciblant les pays en développement et émergents d'un côté et se répandant de plus en plus au sein des pays du Sud de l'autre. Les résultats montrent aussi que, globalement, le secteur agricole a enregistré une hausse des scores d'efficacité agro-environnementale. Toutefois, de fortes disparités sont constatées entre les pays. Nous constatons également que l’ouverture commerciale et la spécialisation dans les exportations agricoles entravent l’inefficacité, confirmant ainsi l'hypothèse des «gains environnementaux du commerce». En outre, nous montrons que les mesures non tarifaires liées à l'environnement s'avèrent être des leviers pour améliorer la performance agro-environnementale des pays émergents, développés et à revenu intermédiaire, induisant ainsi un phénomène de «nivellement par le haut» dans leurs normes environnementales. Par ailleurs, nos résultats indiquent que la rigueur des réglementations environnementales réduit la capacité d'exporter du groupe des CAIRNS, confirmant ainsi l'hypothèse du « paradis des pollueurs ». En revanche, les politiques environnementales rigoureuses augmentent les exportations agricoles de l'Union Européenne et des États-Unis. Étonnamment, les exportateurs en voie de développement soutiennent également l'hypothèse de Porter, suggérant que des réglementations environnementales strictes peuvent renforcer leur capacité d'exportation. Enfin, nous concluons que l'hétérogénéité agro-environnementale entre les pays est plus déterminante pour la marge intensive des échanges agricoles que les accords commerciaux. Cependant, ses effets varient selon les groupes de revenus des pays exportateurs et importateurs
This thesis investigates the relationship between international agricultural trade and standards intended to protect the environment, considering both upstream and downstream measures. The work is structured around three chapters. In the first one, we analyze the network of environmentally-related non-tariff measures. Chapter 2 investigates the stringency and the determinants of agri-environmental regulations by measuring their efficiency in a large panel of 108 countries during the period 2003-2013. The last chapter examines the effects of agri-environmental regulations’ stringency and heterogeneity on the intensive margin of trade between 108 countries over the same period. To this end, we used non-parametric and econometric approaches. We employ the network analysis in the first chapter whereas we use a non-parametric frontier model and the double bootstrapped truncated regression in chapter two. In chapter three, we use a theoretically justified gravity model of trade.Our findings indicate that trade growth of southern countries has been conducive to rising environmentally-related trade conflicts. While Latin American and Southeast Asian countries are increasingly asserting themselves as major suppliers for many regions of the world, our results reveal new environmentally-related conflictual relation targeting developing and emerging countries on one side and increasingly spreading within southern agro-producers on the other. Further results show that the sector of crops has witnessed globally an increasing trend in average agri-environmental efficiency. An intriguing finding is that agricultural trade openness and the specialization in crop commodities’ exports hamper the inefficiency, supporting therefore the “environmental gains-from-trade” hypothesis. In addition, our results show that environmentally-related NTMs turn out to be levers for enhancing the agri-environmental performance of exporters, especially in the BRICS and high as well as middle-income countries. Nonetheless, low income countries react differently and record a deteriorating agri-environmental performance due to environmentally-related NTMs. We also show that the stringency of environmental regulations turns out to be trade reducing in the CAIRNS group, supporting thereby the pollution haven hypothesis. By contrast, rigorous agri-environmental policies have a significant trade-enhancing effect on bilateral agricultural exports of the EU and the USA. Surprisingly, low and middle income countries support also the Porter hypothesis, suggesting that strict environmental regulations can enhance their competitive advantage against foreign rivals. Finally, we conclude that difference in exporter and importer environmental regulations is more relevant to agricultural trade than trade agreements. However, trade effects vary according to the income groups of exporting and importing countries

Face à l’instabilité des cours agricoles et à ses conséquences notamment pour les pays en développement, la première partie de cette thèse est consacrée à la présentation des déterminants des cours des matières premières alimentaires, incluant les évolutions récentes en matière d’offre, en tenant compte des conséquences du réchauffement climatique, et de demande, considérant notamment les biocarburants. Il est également question de présenter la financiarisation en cours des économies, et les doutes qui planent sur le rôle que peuvent avoir la spéculation sur les marchés à terme ou encore la mise en œuvre des politiques monétaires, sur les cours au comptant observés sur les marchés physiques des produits agricoles. Suite aux réflexions et éléments de littérature avancés, la seconde partie procède de deux études empiriques. La première est axée sur l’impact de la spéculation sur les marchés financiers à terme sur le cours des sous-jacents (agricoles), alors que la seconde questionne le rôle des marchés monétaires, abordé à travers la capacité du banquier central à stabiliser les taux d’intérêt à court terme. Sur cette base, des conclusions mais également des pistes de recherche sont établies, du fait du prolongement en cours du processus de financiarisation des économies
Faced with instability of agricultural commodities’ prices and its consequences especially for developing countries, the first part of this thesis is devoted to the presentation of food commodities’ prices, including recent developments with respect to the offering, taking into account the consequences of global warming and demand, as well as the importance of biofuels. It is also question to present the financialization of economies, and the doubts that take over the role of speculation on the futures markets or the implementation of monetary policies, on the spot prices observed on physical agricultural commodities markets. Following the advanced literature reflections and elements, the second part proceeds of two empirical studies, the first one focused on the impact of speculation about the financial futures markets on the underlying asset’s price (agricultural), while the second one examines the role of money markets through the capacities of the central banker to stabilize short-term interest rates. On this basis, conclusions but also future research are established due to the continuation of the economies financialization process

L’agriculture moderne utilise depuis plus de cinquante ans de nombreux produits phytosanitaires de traitement dans le but d’assurer les meilleurs rendements et de limiter les pathogènes néfastes pour la santé humaine ou animale. Jusqu’à peu, la quantité de résidus phytosanitaires présents dans les denrées alimentaires (fruits, légumes, céréales, plantes fourragères, produits transformés…) était certes contrôlée mais en règle générale, ne soulevait que très peu d’interrogation en terme de conséquences à plus ou moins long terme. A l’heure actuelle, des exigences de plus en plus drastiques apparaissent et se généralisent. Les produits issus des industries agricole et agroalimentaire doivent répondre à des normes de plus en plus strictes en terme de résidus pour rester compétitives. En particulier, dans le cas des pommes, dont le nombre de traitements par saison est l’un des plus élevé en France, les exigences tendent vers le zéro résidu détectable. La stratégie de cette étude repose, dans un premier temps, sur la compréhension des phénomènes de transfert à la surface du fruit. Une caractérisation physico-chimique de l’épiderme de différentes variétés de pommes a conduit à l’identification des structures impliquées dans l’interaction molécule bioactivematrice biopolymérique. Le fludioxonil a été choisi comme molécule modèle en raison de sa fréquence d’utilisation comme fongicide de conservation et de sa composition atomique (présence de fluors). Les épidermes de pommes Fuji ont servi de matrice modèle. Dans un second temps, un procédé de traitement par voie chimique des pommes a été mis au point et développé pour extraire les résidus de 12 molécules de phytosanitaires parmi les plus couramment utilisées dans les vergers de pommiers du Midi-Pyrénées. Trois variétés de pommes populaires en France ont été sélectionnées pour leurs différentes périodes de récolte correspondant à des risques de contamination variables. Les résultats ont conduit à la proposition d’un schéma de désorption des molécules bioactives dans la matrice biopolymérique, basé sur les théories de la solubilité de Hildebrandt et de Hansen. En complément, le développement d’une méthode analytique de quantification par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse trappe d’ions (GC/MS2) des molécules phytosanitaires dans la matrice épidermique des pommes a mis en évidence que : 1- l’augmentation de la concentration des analytes d’intérêt au-dessus des limites de détection de la technique analytique appliquée favorisait la quantification des très faibles traces, voire des ultratraces ; 2- les analytes d’intérêt subissaient en parallèle des effets matrice négatifs. Une forte interaction entre certains analytes de la matrice et les phytosanitaires a été démontrée et une méthode de purification basée sur un couplage chromatographie sur couche mince haute performance avec la GC/MS2 (CCMHP/GC/MS2) a été proposée afin de minimiser les effets matrice négatifs dans
For more than fifty years, the modern agriculture uses lots of products for crop protection in order to ensure optimum yields and to limit pathogens harmful for human or animal health. Until recently, the levels of pesticides in foodstuffs (fruits, vegetables, cereals, forage crops, processed food…) were controlled but usually not problematic regarding the effects over time. Nowadays, more and more drastic requirements are appearing and becoming widespread. The products from farming and food industries must satisfy stricter and stricter standards in terms of residues for maintaining competitiveness. Particularly, for apples, whose treatments per season are among the highest in France, requirements tend to the zero detectable residue. The strategy of this work deals with, on one hand, the understanding of the transfert stages involved at the outer surface of the fruit. A physicochemical characterizations of epiderms of different apples led to the identification of the structures involved in the relationship between bioactive molecule and biopolymeric matrix. Fludioxonil was chosen for modelization for its frequency of use and for its atomic composition (fluorine). The epiderms of Fuji apples were selected as the matrix-model. On the other hand, a chemically treatment process of apples was studied and developed to release the residues of 12 pesticides among the most currently used in apple orchards of Midi-Pyrenees. Three varieties of apples among the most popular in France were selected for their different periods of harvest corresponding to variable pests risks. The results led to a possible scheme of desorption of bioactive molecules in the biopolymeric matrix, based on the theory of solubility developed by Hildebrandt and Hansen. In addition, the development of an analytical mehtod of quantitation of pesticides in the epidermal matrix of apples by gas chromatography coupled with mass spectrometry ion trap (GC/MS2) highlighted that : 1- the increase of the concentrations of the analytes of interest over the limits of detection of the applied analytical method promoted the quantitation of very low traces, even ultratraces ; 2- the analytes of interest concurrently underwent negative matrix effects. A strong interaction between some matrix analytes with pesticides was demonstrated and a mehtod of cleanup based on the hyphenation of high performance thin layer chromatography with GC/MS2 (HPTLC/GC/MS2) was suggested to minimize the negative matrix effects in that kind of concentrated matrix extracts

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

Malgré l'impact économique et les enjeux environnementaux liés à la production d'énergie renouvelable par combustion de la biomasse de canne à sucre, les systèmes de culture canniers ne sont optimisés que pour maximiser la production de sucre. Ce travail contribue à l'élaboration d'un module de simulation de l'évolution des composantes du rendement énergétique (CRE) de la biomasse de canne à sucre qui à terme servira à la conception et l'optimisation de systèmes de culture innovants visant une production multi-usages. Les deux critères retenus dans le cadre de ces systèmes de culture sont les rendements énergétique (MJ m-2) et sucrier (kg m-2). En préalable à la formalisation des dynamiques d'évolution des CRE(fractions anatomiques, structures et lignocelluloses) dans la biomasse de canne à sucre, l'influence de facteurs de variations agro-climatiques sur ces dynamiques d'évolution a du être testé. La vérification de cette hypothèse supposant la collecte massive de données au champ, un modèle proche infrarouge de prédiction des CRE dans la biomasse de canne à sucre a été développé. Ce modèle a permis de quantifier les CRE et de suivre leurs évolutions pour 3 cultivars de canne à sucre (R570, R579 et R585) cultivés dans des environnements contrastés (4 sites) durant deux cycles de culture (vierge et première repousse). Cette étude a révélé des différences significatives entre cycles de culture, sites, cultivars, méthodes coupe et composantes anatomiques pour les CRE et le rendement énergétique. Cependant, lerendement en biomasse aérienne de canne à sucre explique 97% de la variabilité du rendement énergétique à la récolte. La maximisation du rendement en biomasse aérienne s'avère être le principal paramètre à optimiser pour maximiser le rendement énergétique de la production. Toutefois, ces nouveaux objectifs de production peuvent être à l'origine de diminution importantes des rendements en sucre par pertes lors du procédé d'extraction. Ces antagonismes doivent être quantifiés et pris en compte dans l'évaluation de performances de système de culture tant que le sucre sera la principale source de rémunération.

Les biosolides papetiers (BP) sont des matières organiques résiduelles générées lors du traitement des eaux de procédés de l’industrie des pâtes et papiers. Cette industrie génère près du quart des matières organiques résiduelles au Québec. Le gouvernement du Québec vise l’interdiction de l’enfouissement de la matière organique d’ici 2020 et la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) de 20% par rapport au niveau de 1990, ce qui affectera probablement le portrait de gestion des BP. Or, les émissions de GES des différents modes de la gestion des BP sont peu documentées dans la littérature scientifique, ce qui rend incertain l’impact des changements de pratiques sur le bilan de l’industrie papetière. L’objectif de cette étude est de quantifier les émissions de GES provenant de deux modes de gestion des BP : l’enfouissement et l’épandage agricole. Ces informations contribueront à produire des bilans comparatifs d’émissions de GES de fin de vie, « de la barrière au tombeau » (gate to grave), soit des outils d’aide à la décision pour réaliser une gestion responsable des BP dans le cadre de la lutte aux changements climatiques. L’étude a été réalisée à la ferme expérimentale du collège d’Alma, dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean (Québec, Canada). Les émissions de l’enfouissement de BP primaires et de BP mixtes ont été mesurées à l’échelle pilote dans des fosses aménagées qui ont été suivies au cours de deux saisons consécutives (2013-2014) sans couvert nival. Les émissions de l’épandage agricole de BP ont été mesurées sur un sol à texture fine où les apports en azote fournis par des BP mixtes substituaient les apports d’azote d’un engrais minéral dans les proportions suivantes : témoin, 0%, 25%, 50%, 75% et 100%. Les doses d’azote appliquées respectaient les recommandations agronomiques locales de 120 kg N ha-1 disponible pour la culture du blé Touran (Triticum aestivum var. Touran). Deux dispositifs d’épandage agricole ont été aménagés et suivis au cours d’une saison sans couvert nival (2013 et 2014) pour prendre en compte la variabilité des conditions saisonnières. Les émissions de protoxyde d’azote (N2O), de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) ont été mesurées par la méthode de chambres statiques fermées, plus de 25 fois par saison. Des suivis des concentrations d’azote minéral, de pH et de contenu en eau dans les BP et dans les sols ont été réalisés, ainsi qu’un suivi du rendement et du prélèvement d’azote de la culture. D’une part, l’enfouissement des BP mixtes a émis davantage de GES (0,22 ± 0,02 t éq CO2 t-1 BP secs) que l’enfouissement de BP primaires (0,004 ± 0,001 t éq CO2 t-1 BP secs) pour la période de suivi de deux ans. Les émissions mesurées des BP mixtes étaient aussi principalement sous forme de N2O (0,152 ± 0,009 t éq CO2 t-1 BP secs), alors que les émissions de N2O des BP primaires étaient négligeables. D’autre part, les émissions de N2O de surface de la fertilisation agricole avec de l’engrais minéral (4,3 ± 0,7 kg N2O-N ha-1) étaient moindres que celles des BP (100% BP; 11,2 ± 1,0 kg N2O-N ha-1) et elles augmentaient avec la substitution progressive de l’engrais minéral par les BP. Les émissions de N2O des traitements de fertilisation agricole ont été significativement corrélées avec l’exposition aux nitrates en 2014 et avec les émissions cumulées de CO2 en 2013 et en 2014. Les émissions de N2O au rendement de blé ont aussi été négativement corrélées avec le coefficient d’utilisation de l’azote en 2013. Finalement, l’enfouissement des BP mixtes a émis davantage de GES que leur épandage agricole (0,12 ± 0,01 t éq CO2 t-1 BP secs). L’épandage agricole de BP serait potentiellement une bonne alternative à l’enfouissement pour atténuer les émissions de GES de la gestion des BP, dépendamment des émissions des processus de gestion en amont de leur épandage (transport) et des facteurs d’émissions indirectes considérés, tels les émissions évitées par substitution des engrais minéraux. Toutefois, une multiplication des mesures des émissions de GES serait nécessaire pour en augmenter leur précision et assurer des scénarios de comparaison robustes des émissions de GES évitées par un changement de gestion.