Réconcilier production et conservation dans les paysages agricoles: importance de l'hétérogénéité

International audienceHomogenisation of agrolandscapes is one of the causes of biodiversity loss. Agrolandscapes can be described by the proportion of land uses and their spatial arrangement. If the proportion of land uses has strong implications on the productive performance of farming systems, the spatial arrangement of land uses seems to be an important way to improve ecological performances at landscape scale with minor production loss. The objective of this study was to asses the relative effects of the proportion of land uses and their spatial arrangement on ecological dynamics. We focused on the conservation of lapwings (Vanellus vanellus) in grassland landscapes. We developed a modelling approach linking grass dynamics in grazed and mown grasslands to lapwing population dynamics. We tested contrasting landscapes composed of different pairs of land uses depending on whether they compensate or complement each other. Our results show that the proportion of land uses is the first driver of population dynamics. Spatial arrangement of land uses in the landscape is an important although secondary driver of bird population trends. Managing the spatial arrangement of land uses could therefore be an important target of conservation policies. We finally discuss the importance of heterogeneity in conciliating production and biodiversity conservation

Action versus Result-Oriented Schemes in a Grassland Agroecosystem: A Dynamic Modelling Approach

Effects of agri-environment schemes (AES) on biodiversity remain controversial. While most AES are action-oriented, result-oriented and habitat-oriented schemes have recently been proposed as a solution to improve AES efficiency. The objective of this study was to compare action-oriented, habitat-oriented and result-oriented schemes in terms of ecological and productive performance as well as in terms of management flexibility. We developed a dynamic modelling approach based on the viable control framework to carry out a long term assessment of the three schemes in a grassland agroecosystem. The model explicitly links grazed grassland dynamics to bird population dynamics. It is applied to lapwing conservation in wet grasslands in France. We ran the model to assess the three AES scenarios. The model revealed the grazing strategies respecting ecological and productive constraints specific to each scheme. Grazing strategies were assessed by both their ecological and productive performance. The viable control approach made it possible to obtain the whole set of viable grazing strategies and therefore to quantify the management flexibility of the grassland agroecosystem. Our results showed that habitat and result-oriented scenarios led to much higher ecological performance than the action-oriented one. Differences in both ecological and productive performance between the habitat and result-oriented scenarios were limited. Flexibility of the grassland agroecosystem in the result-oriented scenario was much higher than in that of habitat-oriented scenario. Our model confirms the higher flexibility as well as the better ecological and productive performance of result-oriented schemes. A larger use of result-oriented schemes in conservation may also allow farmers to adapt their management to local conditions and to climatic variations

Les risques environnementaux en 2020 : une feuille de route pour INRAE★

INRAE a mené une réflexion prospective collective sur les risques environnementaux dans une perspective inter- et transdisciplinaire inscrite dans le cadre des sciences de la durabilité. Les risques pour les sociétés, les écosystèmes et les milieux ont été considérés conjointement et de façon holistique. Cet article résume les quatre priorités scientifiques identifiées, exprimées de manière transverse. Une feuille de route pour atteindre ces objectifs est également proposée, incluant les ressources humaines, les infrastructures, l’animation scientifique et les partenariats. Ces conclusions devraient participer à la structuration de la recherche française et internationale, et constituer ainsi une contribution significative à l’effort requis par l’urgence environnementale actuelle

Arbitrages multi-échelles entre production agricole et biodiversité dans un agroécosystème prairial

Over the last two decades, agri-environment schemes have been developed by member states of the European Union. Recent assessments reveal the lack of success of these schemes in stopping biodiversity loss. While initial schemes focused on wildlife-friendly practices at field scale, the agro-landscape scale is increasingly considered as the relevant scale of analysis and intervention. Recent studies argue that efficient schemes require modifying both management practices at field scale and their spatial arrangements at landscape scale, in order to increase the spatial heterogeneity of agro-landscapes. To date however, only a few studies quantified the relationships between agricultural production and biodiversity conservation in farmlands. The objective of this thesis is to asses, at different spatial and temporal scales the trade-offs between production and bird conservation in a grassland agroecosystem used for meat cattle breeding. The research methodology is based on several models, built within the mathematical framework of the viability theory. These models formalize the interactions between grazing and mowing practices and the ecological dynamics of two grassland bird species at three nested spatial scales (field, farm and landscape). The five major findings of this thesis are as follows: at field scale: (1) The timing and intensity of grazing are the major drivers of the trade-off between production and bird conservation. (2) The best ecological performances are obtained for intermediate levels of productive performances. (3) The inter-annual variations of management practices, made possible by result-oriented agri-environment schemes, improve ecological performances while at the same time increase grassland management flexibility. (4) At farm scale, the proportion of management regimes is a major driver of the trade-off between production and conservation, but bird conservation always implies a production cost. (5) At landscape scale, the spatial arrangement of different land uses improves the trade-off between production and conservation. Overall, these results reveal the different drivers of the production / conservation trade-offs at different scales. At each scale, the interactions between the different management regimes are the basis of the trade-off mechanisms between production and conservation. The importance of the spatial arrangement of management regimes suggests that the conciliation between production and conservation could strongly benefit from increased coordination among farms.Après une vingtaine d'année de mise en œuvre, les mesures agro-environnementales n'ont pas permis d'enrayer le déclin de la biodiversité des paysages agricoles. Des études récentes défendent l'idée que des mesures efficaces demanderaient non seulement de développer des pratiques favorables à la biodiversité à l'échelle de la parcelle mais aussi de favoriser des usages et des agencements spatiaux de ces usages qui accroissent l'hétérogénéité des paysages. Toutefois, on dispose à ce jour de peu de quantifications des relations entre production et conservation de la biodiversité en milieux agricoles. L'objectif de cette thèse est d'analyser à différentes échelles spatiales et temporelles l'arbitrage entre production agricole et conservation d'oiseaux dans un agroécosystème prairial exploité par des élevages bovins viande. La démarche de recherche s'appuie sur le développement de plusieurs modèles basés sur le cadre mathématique de la viabilité. Ces modèles formalisent à trois échelles spatiales emboitées (parcelles, exploitation, paysage) les interactions entre les pratiques de pâturage et de fauche et les dynamiques écologiques de deux espèces d'oiseaux prairiaux. Cette thèse apporte cinq résultats principaux. A l'échelle de la parcelle (1) Les périodes et les intensités de pâturage sont des déterminants majeurs de l'arbitrage entre production et conservation. (2) Les meilleures performances écologiques sont atteintes aux niveaux intermédiaires de performances productives. (3) Des variations interannuelles de modes de gestion permises par des mesures agro-environnementales à objectif de résultat améliorent les performances écologiques tout en augmentant la flexibilité de la gestion des prairies. (4) A l'échelle de l'exploitation agricole, la proportion des différents usages agricoles est un levier majeur de l'arbitrage entre production et conservation mais la conservation des oiseaux a toujours un coût en termes de production. (5) A l'échelle du paysage, l'agencement spatial des usages améliore les conditions de l'arbitrage entre production et conservation. L'ensemble de ces résultats révèle des leviers d'arbitrage spécifiques aux différentes échelles. A chacune de ces échelles, l'interaction entre une diversité de modes d'exploitation est à la base des mécanismes d'arbitrage entre production et conservation. L'importance de l'agencement spatial des modes d'exploitation suggère que la conciliation entre production et conservation pourrait fortement bénéficier de coordinations accrues entre exploitations agricoles

Modélisation des capacités des agrosystèmes diversifiés à faire face à l’incertitude

En remettant les processus écologiques au cœur des dynamiques de production, les systèmes agricoles écologisés doivent composer avec de nombreuses incertitudes. La résilience, l’adaptabilité et la flexibilité deviennent alors des propriétés clefs de ces systèmes. En m’appuyant sur les développements récents du cadre mathématique de la théorie de la viabilité que j’applique à neuf cas d’étude en productions végétales et animales, je propose ici un cadre formel pour l’évaluation de ces propriétés via des méthodes numériques. Ces travaux montrent en quoi se détacher d’une logique d’optimisation monocritère est d’autant plus pertinent que l’on s’intéresse à des systèmes écologisés, c’est-à-dire complexes, évolutifs et aux dynamiques incertaines par nature. Appréhender la viabilité de ces systèmes, demande alors non seulement de considérer leur structure (les états) mais aussi la gamme d’options de pilotage disponibles (les contrôles) permettant de se maintenir dans une gamme de situations jugées acceptables (viables) par l’agriculteur.Cela peut impliquer d’élargir le regard porté sur le système étudié en prenant en compte l’ensemble des composantes embarquées par les objectifs de l’agriculteur, quitte à dépasser le cadre agricole strict. De la même manière cet élargissement de point de vue amène à considérer le système agricole dans son environnement en intégrant les interactions avec les autres acteurs du territoire. Ces changements d’échelle, que j’envisagerai dans la suite de mes recherches, engagent des questions méthodologiques pour continuer à appliquer le cadre de la viabilité à des systèmes plus vastes (de plus grandes dimensions), mais aussi pour en transposer les concepts principaux à des approches plus qualitative

Arbitrages multi-échelles entre production agricole et biodiversité dans un agroécosystème prairial

Over the last two decades, agri-environment schemes have been developed by member states of the European Union. Recent assessments reveal the lack of success of these schemes in stopping biodiversity loss. While initial schemes focused on wildlife-friendly practices at field scale, the agro-landscape scale is increasingly considered as the relevant scale of analysis and intervention. Recent studies argue that efficient schemes require modifying both management practices at field scale and their spatial arrangements at landscape scale, in order to increase the spatial heterogeneity of agro-landscapes. To date however, only a few studies quantified the relationships between agricultural production and biodiversity conservation in farmlands. The objective of this thesis is to asses, at different spatial and temporal scales the trade-offs between production and bird conservation in a grassland agroecosystem used for meat cattle breeding. The research methodology is based on several models, built within the mathematical framework of the viability theory. These models formalize the interactions between grazing and mowing practices and the ecological dynamics of two grassland bird species at three nested spatial scales (field, farm and landscape). The five major findings of this thesis are as follows: at field scale: (1) The timing and intensity of grazing are the major drivers of the trade-off between production and bird conservation. (2) The best ecological performances are obtained for intermediate levels of productive performances. (3) The inter-annual variations of management practices, made possible by result-oriented agri-environment schemes, improve ecological performances while at the same time increase grassland management flexibility. (4) At farm scale, the proportion of management regimes is a major driver of the trade-off between production and conservation, but bird conservation always implies a production cost. (5) At landscape scale, the spatial arrangement of different land uses improves the trade-off between production and conservation. Overall, these results reveal the different drivers of the production / conservation trade-offs at different scales. At each scale, the interactions between the different management regimes are the basis of the trade-off mechanisms between production and conservation. The importance of the spatial arrangement of management regimes suggests that the conciliation between production and conservation could strongly benefit from increased coordination among farms.Après une vingtaine d'année de mise en œuvre, les mesures agro-environnementales n'ont pas permis d'enrayer le déclin de la biodiversité des paysages agricoles. Des études récentes défendent l'idée que des mesures efficaces demanderaient non seulement de développer des pratiques favorables à la biodiversité à l'échelle de la parcelle mais aussi de favoriser des usages et des agencements spatiaux de ces usages qui accroissent l'hétérogénéité des paysages. Toutefois, on dispose à ce jour de peu de quantifications des relations entre production et conservation de la biodiversité en milieux agricoles. L'objectif de cette thèse est d'analyser à différentes échelles spatiales et temporelles l'arbitrage entre production agricole et conservation d'oiseaux dans un agroécosystème prairial exploité par des élevages bovins viande. La démarche de recherche s'appuie sur le développement de plusieurs modèles basés sur le cadre mathématique de la viabilité. Ces modèles formalisent à trois échelles spatiales emboitées (parcelles, exploitation, paysage) les interactions entre les pratiques de pâturage et de fauche et les dynamiques écologiques de deux espèces d'oiseaux prairiaux. Cette thèse apporte cinq résultats principaux. A l'échelle de la parcelle (1) Les périodes et les intensités de pâturage sont des déterminants majeurs de l'arbitrage entre production et conservation. (2) Les meilleures performances écologiques sont atteintes aux niveaux intermédiaires de performances productives. (3) Des variations interannuelles de modes de gestion permises par des mesures agro-environnementales à objectif de résultat améliorent les performances écologiques tout en augmentant la flexibilité de la gestion des prairies. (4) A l'échelle de l'exploitation agricole, la proportion des différents usages agricoles est un levier majeur de l'arbitrage entre production et conservation mais la conservation des oiseaux a toujours un coût en termes de production. (5) A l'échelle du paysage, l'agencement spatial des usages améliore les conditions de l'arbitrage entre production et conservation. L'ensemble de ces résultats révèle des leviers d'arbitrage spécifiques aux différentes échelles. A chacune de ces échelles, l'interaction entre une diversité de modes d'exploitation est à la base des mécanismes d'arbitrage entre production et conservation. L'importance de l'agencement spatial des modes d'exploitation suggère que la conciliation entre production et conservation pourrait fortement bénéficier de coordinations accrues entre exploitations agricoles

Arbitrages multi-échelles entre production agricole et biodiversité dans un agroécosystème prairial

Après une vingtaine d'année de mise en œuvre, les mesures agro-environnementales n'ont pas permis d'enrayer le déclin de la biodiversité des paysages agricoles. Des études récentes défendent l'idée que des mesures efficaces demanderaient non seulement de développer des pratiques favorables à la biodiversité à l'échelle de la parcelle mais aussi de favoriser des usages et des agencements spatiaux de ces usages qui accroissent l'hétérogénéité des paysages. Toutefois, on dispose à ce jour de peu de quantifications des relations entre production et conservation de la biodiversité en milieux agricoles. L'objectif de cette thèse est d'analyser à différentes échelles spatiales et temporelles l'arbitrage entre production agricole et conservation d'oiseaux dans un agroécosystème prairial exploité par des élevages bovins viande. La démarche de recherche s'appuie sur le développement de plusieurs modèles basés sur le cadre mathématique de la viabilité. Ces modèles formalisent à trois échelles spatiales emboitées (parcelles, exploitation, paysage) les interactions entre les pratiques de pâturage et de fauche et les dynamiques écologiques de deux espèces d'oiseaux prairiaux. Cette thèse apporte cinq résultats principaux. A l'échelle de la parcelle (1) Les périodes et les intensités de pâturage sont des déterminants majeurs de l'arbitrage entre production et conservation. (2) Les meilleures performances écologiques sont atteintes aux niveaux intermédiaires de performances productives. (3) Des variations interannuelles de modes de gestion permises par des mesures agro-environnementales à objectif de résultat améliorent les performances écologiques tout en augmentant la flexibilité de la gestion des prairies. (4) A l'échelle de l'exploitation agricole, la proportion des différents usages agricoles est un levier majeur de l'arbitrage entre production et conservation mais la conservation des oiseaux a toujours un coût en termes de production. (5) A l'échelle du paysage, l'agencement spatial des usages améliore les conditions de l'arbitrage entre production et conservation. L'ensemble de ces résultats révèle des leviers d'arbitrage spécifiques aux différentes échelles. A chacune de ces échelles, l'interaction entre une diversité de modes d'exploitation est à la base des mécanismes d'arbitrage entre production et conservation. L'importance de l'agencement spatial des modes d'exploitation suggère que la conciliation entre production et conservation pourrait fortement bénéficier de coordinations accrues entre exploitations agricoles.Over the last two decades, agri-environment schemes have been developed by member states of the European Union. Recent assessments reveal the lack of success of these schemes in stopping biodiversity loss. While initial schemes focused on wildlife-friendly practices at field scale, the agro-landscape scale is increasingly considered as the relevant scale of analysis and intervention. Recent studies argue that efficient schemes require modifying both management practices at field scale and their spatial arrangements at landscape scale, in order to increase the spatial heterogeneity of agro-landscapes. To date however, only a few studies quantified the relationships between agricultural production and biodiversity conservation in farmlands. The objective of this thesis is to asses, at different spatial and temporal scales the trade-offs between production and bird conservation in a grassland agroecosystem used for meat cattle breeding. The research methodology is based on several models, built within the mathematical framework of the viability theory. These models formalize the interactions between grazing and mowing practices and the ecological dynamics of two grassland bird species at three nested spatial scales (field, farm and landscape). The five major findings of this thesis are as follows: at field scale: (1) The timing and intensity of grazing are the major drivers of the trade-off between production and bird conservation. (2) The best ecological performances are obtained for intermediate levels of productive performances. (3) The inter-annual variations of management practices, made possible by result-oriented agri-environment schemes, improve ecological performances while at the same time increase grassland management flexibility. (4) At farm scale, the proportion of management regimes is a major driver of the trade-off between production and conservation, but bird conservation always implies a production cost. (5) At landscape scale, the spatial arrangement of different land uses improves the trade-off between production and conservation. Overall, these results reveal the different drivers of the production / conservation trade-offs at different scales. At each scale, the interactions between the different management regimes are the basis of the trade-off mechanisms between production and conservation. The importance of the spatial arrangement of management regimes suggests that the conciliation between production and conservation could strongly benefit from increased coordination among farms.PARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF

A robustness-based viewpoint on the production-ecology trade-off in agroecosystems

International audienceThe intrinsic variability of the ecological functions underlying agroecological fanning systems calls for a discussion on their robustness, i.e. their ability to maintain their performances in spite of environmental uncertainties. In this study, we apply the mathematical framework of the viability theory to assess three dimensions of robustness in relation with the production and ecological objectives in three contrasted case studies. Our results first show that robustness towards production and ecological constraints follows similar patterns across case-studies. We moreover show that robustness does not conflict with the production-ecological trade-off for the 3 case studies. From the management standpoint, this means that including the robustness criterion in the analysis helps reducing the set of possible options while ensuring the highest probability of success of the management scenarios chosen

UNE APPROCHE DE MODÉLISATION POUR RECHERCHER DES SOLUTIONS DE COMPENSATION À L'ÉCHELLE D'UN TERRITOIRE

CompAg Projet de recherche interdisciplinaire Compensation écologique et transition agro-écologique Fiche