Trajectoires des systèmes de production agricole en France depuis la fin du XIXe siècle : une approche biogéochimique.

Ce numéro d'Innovations Agronomiques rassemble des articles issus de communications présentées au colloque national «Les polycultures-élevages: valoriser leurs atouts pour la transition agro-écologique » organisé par le RMT SPyCE et AgroSup Dijon, à Dijon les 10 et 11 octobre 2017.Based on a territorial biogeochemical approach, the trajectories of nitrogen and phosphorus fluxesthrough the agro-food systems of 33 French regions over the 1852-2014 period are described. Atypology of farming systems is proposed, allowing to follow the gradual specialization of the agricultureof French regions, and the opening of the nutrient cycles since the middle of the 19th century whenmixed crop and livestock systems were predominating and nutrient inputs to the soil were insufficient.Massive recourse to chemical fertilizers in the second half of the 20th century leads to the tremendousincrease of N surpluses and P soil storage in cropland soils. The period is characterized by aprogressive differentiation of agro-food systems, in particular with the emergence of stocklessspecialized crop cultivation and intensive livestock farming. It is worth noting however, that someregions kept functioning as integrated crop and livestock farming systems. Reasoning of fertilization,during the last decades, resulted in the stabilization of N surplus and the slow reduction of P soil stocks.A partir d’une démarche de biogéochimie territoriale, nous retraçons ici l’évolution des flux d’azote et dephosphore à travers les systèmes agro-alimentaires de 33 régions françaises au cours de la période1852-2014. Une typologie des systèmes de production est proposée, qui permet de suivre laspécialisation progressive des régions françaises, et l’ouverture de leur cycle de nutriments, depuis lemilieu du XIXe siècle encore caractérisé par l’omniprésence de la polyculture-élevage, et l’insuffisancedes apports phosphoré aux sols. La généralisation du recours massif aux engrais chimiques dans ladeuxième moitié du XXe siècle conduit à l’explosion des surplus azotés et à la constitution de stocksconsidérables de phosphore dans les sols arables. On assiste dans le même temps à unedifférenciation progressive des systèmes agro-alimentaires territoriaux avec notamment l’émergence desystèmes de grandes cultures sans élevage d’une part et d’élevage intensif spécialisé d’autre part.Pourtant certains territoires restent caractérisés par des systèmes de polyculture élevage. Leraisonnement de la fertilisation, au cours de la dernière décennie, conduit à stabiliser les surplus azotéset à réduire lentement les stocks de phosphore

Soil organic carbon models need independent time-series validation for reliable prediction

Numerical models are crucial to understand and/or predict past and future soil organic carbon dynamics. For those models aiming at prediction, validation is a critical step to gain confidence in projections. With a comprehensive review of ~250 models, we assess how models are validated depending on their objectives and features, discuss how validation of predictive models can be improved. We find a critical lack of independent validation using observed time series. Conducting such validations should be a priority to improve the model reliability. Approximately 60% of the models we analysed are not designed for predictions, but rather for conceptual understanding of soil processes. These models provide important insights by identifying key processes and alternative formalisms that can be relevant for predictive models. We argue that combining independent validation based on observed time series and improved information flow between predictive and conceptual models will increase reliability in predictions

Strategies for GHG mitigation in Mediterranean cropping systems. A review

In this review we aimed to synthetize and analyze the most promising GHGs mitigation strategies for Mediterranean cropping systems. A description of most relevant measures, based on the best crop choice and management by farmers (i.e., agronomical practices), was firstly carried out. Many of these measures can be also efficient in other climatic regions, but here we provide particular results and discussion of their efficiencies for Mediterranean cropping systems. An integrated assessment of management practices on mitigating each component of the global warming potential (N2O and CH4 emissions and C sequestration) of production systems considering potential side-effects of their implementation allowed us to propose the best strategies to abate GHG emissions, while sustaining crop yields and mitigating other sources of environmental pollution (e.g. nitrate leaching and ammonia volatilization)

Two contrasted future scenarios for the French agro-food system

Narratives of two prospective scenarios for the future of French agriculture were elaborated by pushing several trends already acting on the dynamics of the current system to their logical end. The first one pursues the opening and specialization characterizing the long-term evolution of the last 50 years of most French agricultural regions, while the second assumes a shift, already perceptible through weak signals, towards more autonomy at the farm and regional scales, a reconnection of crop and livestock farming and a more frugal human diet. A procedure is proposed to translate these qualitative narratives into a quantitative description of the corresponding nutrient fluxes using the GRAFS (Generalized Representation of Agro-Food Systems) methodology, thus allowing a comprehensive exploration of the agronomical and environmental performance of these two scenarios. The results show that the pursuit of the opening and specialization of French agriculture, even complying with regulations regarding reasoned fertilization, would result in considerable environmental burdens namely in terms of water pollution. The scenario generalizing organic farming practices, reconnection of crop and livestock farming systems and a demitarian human diet makes it possible to meet the future national food demand while still exporting significant amounts of cereals to the international market and ensuring better groundwater quality in most French regions

L’agriculture française dans le bilan énergétique : hier, aujourd’hui et demain

National audienceIl est d’usage de présenter le bilan énergétique d’un pays en termes de consommation directe d’énergie par les grands secteurs économiques. Dans cette approche, l’agriculture, avec moins de 3% de consommation directe apparaît jouer un rôle marginal. Pourtant le simple fait que l’agriculture soit vue comme un secteur de consommation d’énergie n’est pas anodin : elle a longtemps constitué une des principales ressources d’énergie ! Pourtant aussi, si l’on comptabilise les consommations indirectes liées au fonctionnement des systèmes agro-alimentaires dans leur ensemble, leur contribution au bilan énergétique apparaît beaucoup plus significative. La littérature sur l’analyse énergétique des systèmes agricoles a été très florissante dans les années 1970 après le premier choc pétrolier. Elle a connu une éclipse ensuite, mais connaît un regain d’intérêt depuis quelques années avec le développement de l’écologie territoriale. Nous résumerons certains de ces travaux parmi les plus significatifs et tenterons d’appliquer les concepts qui en sont issus à l’analyse de l’agriculture française actuelle. Au regard de cette analyse, l’agriculture apparaît avoir une place centrale dans la transition énergétique, avec trois grands enjeux : Comment consommer moins d’énergie fossile dans la chaîne agro-alimentaire ? Comment l’agriculture peut-elle contribuer à l’approvisionnement en énergie renouvelable ? L’agriculture peut-elle tout à la fois nourrir le monde et le fournir en énergie ? On montrera que les deux principaux leviers en la matière consistent (1) à favoriser une agriculture diversifiée, associant la culture et l’élevage et recherchant l’autonomie maximale vis-à-vis des intrants; (2) à orienter la consommation alimentaire vers un régime réduisant la part de protéines animales, et les pertes liées à la transformation et à la distribution. Divers scénarios prospectifs ont été établis dans ce sens. Le scénario Afterres 2050, couplé au scénario NegaWatt, en est un bon exemple. Sur les mêmes prémisses nous avons construit un scénario d’autonomie de l’agriculture vis-à-vis des intrants, et de modification du régime alimentaire pour la France en 2050, dont nous comparerons le bilan énergétique avec celui du système actuel

L’agriculture française dans le bilan énergétique : hier, aujourd’hui et demain

National audienceIl est d’usage de présenter le bilan énergétique d’un pays en termes de consommation directe d’énergie par les grands secteurs économiques. Dans cette approche, l’agriculture, avec moins de 3% de consommation directe apparaît jouer un rôle marginal. Pourtant le simple fait que l’agriculture soit vue comme un secteur de consommation d’énergie n’est pas anodin : elle a longtemps constitué une des principales ressources d’énergie ! Pourtant aussi, si l’on comptabilise les consommations indirectes liées au fonctionnement des systèmes agro-alimentaires dans leur ensemble, leur contribution au bilan énergétique apparaît beaucoup plus significative. La littérature sur l’analyse énergétique des systèmes agricoles a été très florissante dans les années 1970 après le premier choc pétrolier. Elle a connu une éclipse ensuite, mais connaît un regain d’intérêt depuis quelques années avec le développement de l’écologie territoriale. Nous résumerons certains de ces travaux parmi les plus significatifs et tenterons d’appliquer les concepts qui en sont issus à l’analyse de l’agriculture française actuelle. Au regard de cette analyse, l’agriculture apparaît avoir une place centrale dans la transition énergétique, avec trois grands enjeux : Comment consommer moins d’énergie fossile dans la chaîne agro-alimentaire ? Comment l’agriculture peut-elle contribuer à l’approvisionnement en énergie renouvelable ? L’agriculture peut-elle tout à la fois nourrir le monde et le fournir en énergie ? On montrera que les deux principaux leviers en la matière consistent (1) à favoriser une agriculture diversifiée, associant la culture et l’élevage et recherchant l’autonomie maximale vis-à-vis des intrants; (2) à orienter la consommation alimentaire vers un régime réduisant la part de protéines animales, et les pertes liées à la transformation et à la distribution. Divers scénarios prospectifs ont été établis dans ce sens. Le scénario Afterres 2050, couplé au scénario NegaWatt, en est un bon exemple. Sur les mêmes prémisses nous avons construit un scénario d’autonomie de l’agriculture vis-à-vis des intrants, et de modification du régime alimentaire pour la France en 2050, dont nous comparerons le bilan énergétique avec celui du système actuel

Carbon Dioxide Emission and Soil Sequestration for the French Agro-Food System: Present and Prospective Scenarios

International audienceFrance is a major agricultural power, characterized by a high degree of regional specialization, either in stockless cash crop farming, exporting most of its intensive cereal production, or in intensive livestock farming highly dependent on foreign feed imports. This agricultural model is characterized by wide nutrient and carbon cycle opening and severe environmental pollution. Based on the nutrient accounting GRAFS model, two contrasted scenarios for the French agricultural system at the 2050 horizon have recently been designed and evaluated for their capacity to meet both the national population's food demand and environmental standards in terms of water pollution. The first scenario (O/S, for opening and specialization) assumes the continuation of the current trends of intensification, specialization, and opening to international markets. The second one (A/R/D, for autonomy, reconnection, and demitarian diet) assumes a radical change toward organic farming with diversification of crop rotations, reconnection of crop and livestock farming, and reduction of the proportion of animal proteins in the human diet. Herein we calculate the budget of CO2 emissions and C sequestration in soils of these two scenarios compared with the current situation of the French agro-food system, by coupling the GRAFS and AMG models. These simulations reveal that the overall CO2 emissions balance of the O/S scenario is far higher than those of the A/R/D, namely because of the emissions associated with mineral fertilizer manufacture, and imported feed and mechanization of land management requiring a large amount of fossil fuel. As the organic carbon content of the soil is known to be highly path-dependent (in the sense that it is the inheritance of previous land use practices), we tested the effect of two rates of implementation of the two scenarios and evaluated the response time of the C soil store, which is of the order of two decades or more. This reveals that after about two-three decades following the implementation of a scenario, an equilibrium is reached with no more net soil C emission nor sequestration

Polyculture-élevage ou hyper-spécialisation territoriale ? Deux scénarios prospectifs du système agro-alimentaire français

Le système agricole français est aujourd'hui caractérisé par une forte spécialisation territoriale, soit vers les grandes cultures déconnectées de l'élevage et basées sur une fertilisation par des engrais de synthèse, soit vers un élevage intensif très dépendant d'importations de fourrage. L'ouverture des cycles de nutriments qui en résulte est cause de nombreux problèmes environnementaux. Nous présentons un scénario radical qui viserait à accroître l'autonomie protéique des territoires, et à reconnecter la production agricole avec une consommation alimentaire moins riche en protéines animales. Ce scénario comparé à un autre, poursuivant les tendances d'ouverture et de spécialisation à l’œuvre depuis les dernières décennies. Les résultats montrent que le scénario de reconnexion, quoique moins productif, permet de nourrir la population nationale et d'exporter encore des produits agricoles, avec de bien meilleures performances environnementales.Current French agro-food system is characterized by a high level of territorial specialization, either towards stockless crop farming, or towards specialized animal farming highly dependent on feed imports. The resulting opening of nutrient cycles causes severe environmental concern. Here we present a radical scenario aiming at increasing territorial protein autonomy and reconnecting agricultural production to food consumption with a lower animal protein content. This scenario is compared to another one pursuing the opening and specialization trends observed since the last decades. Results show that the reconnected scenario makes it possible to meet the futur national food demand while still exporting significant amounts of cereals to the international market with much better environmental performances

Polyculture-élevage ou hyper-spécialisation territoriale? Deux scénarios prospectifs du système agro-alimentaire français. Innovations

Ce numéro d'Innovations Agronomiques rassemble des articles issus de communications présentées au colloque national «Les polycultures-élevages: valoriser leurs atouts pour la transition agro-écologique » organisé par le RMT SPyCE et AgroSup Dijon, à Dijon les 10 et 11 octobre 2017.Current French agro-food system is characterized by a high level of territorial specialization, eithertowards stockless crop farming, or towards specialized animal farming highly dependent on feedimports. The resulting opening of nutrient cycles causes severe environmental concern. Here wepresent a radical scenario aiming at increasing territorial protein autonomy and reconnecting agriculturalproduction to food consumption with a lower animal protein content. This scenario is compared toanother one pursuing the opening and specialization trends observed since the last decades. Resultsshow that the reconnected scenario makes it possible to meet the future national food demand while stillexporting significant amounts of cereals to the international market with much better environmentalperformances.Le système agricole français est aujourd’hui caractérisé par une forte spécialisation territoriale, soit versles grandes cultures déconnectées de l’élevage et basées sur une fertilisation par des engrais desynthèse, soit vers un élevage intensif très dépendant d’importations de fourrage. L’ouverture descycles de nutriments qui en résulte est cause de nombreux problèmes environnementaux. Nousprésentons un scénario radical qui viserait à accroître l’autonomie protéique des territoires, et àreconnecter la production agricole avec une consommation alimentaire moins riche en protéinesanimales. Ce scénario est comparé à un autre, poursuivant les tendances d’ouverture et despécialisation à l’œuvre depuis les dernières décennies. Les résultats montrent que le scénario dereconnexion, quoique moins productif, permet de nourrir la population nationale et d’exporter encoredes produits agricoles, avec de bien meilleures performances environnementales

Polyculture-élevage ou hyper-spécialisation territoriale ? Deux scénarios prospectifs du système agro-alimentaire français

Le système agricole français est aujourd'hui caractérisé par une forte spécialisation territoriale, soit vers les grandes cultures déconnectées de l'élevage et basées sur une fertilisation par des engrais de synthèse, soit vers un élevage intensif très dépendant d'importations de fourrage. L'ouverture des cycles de nutriments qui en résulte est cause de nombreux problèmes environnementaux. Nous présentons un scénario radical qui viserait à accroître l'autonomie protéique des territoires, et à reconnecter la production agricole avec une consommation alimentaire moins riche en protéines animales. Ce scénario comparé à un autre, poursuivant les tendances d'ouverture et de spécialisation à l’œuvre depuis les dernières décennies. Les résultats montrent que le scénario de reconnexion, quoique moins productif, permet de nourrir la population nationale et d'exporter encore des produits agricoles, avec de bien meilleures performances environnementales