ANALYSE DU METABOLISME AGRAIRE EN FRANCE DE 1850 A 2050

Introduction

Cette page présente et documente les travaux que je réalise durant ma thèse. Celle-ci a débuté en octobre 2023 et est co-encadrée par Lauriane Mouysset au CIRED et Olivier Vidal à isterre. Dans le cadre des mes recherches, je participe aux travaux de l'équipe Agriculture du Shift Project.

Contexte

Mon projet de thèse, mené en collaboration avec le Shift Project, a pour but d’étudier les échanges de matière et d’énergie entre les systèmes humains tel que l’agriculture et l’environnement afin de comprendre les modèles de développement des sociétés et de déterminer comment construire un avenir viable et durable. Plus précisément, je m'intéresse à l'économie physique, c'est à dire aux flux de matière et d'énergie dans les systèmes socio-économiques et en particulier en agriculture. L'analyse de ces flux est ce que l'on appelle le métabolisme. Cela a permis d'analyser d'importantes transitions métaboliques dans nos sociétés comme le passage de la poly-culture élevage du début du XXe siècle à l'agriculture industrielle et intensive actuelle via par exemple le remplacement de la traction animale par les tracteurs.

GRAFS-E

Représenter les flux physique d'azote dans les systèmes agricoles

Le modèle

GRAFS-E (pour Generalized Representation of Agro-Food Systems – Extended) est une version enrichie du modèle GRAFS qui suivait déjà les flux d’azote dans l’agriculture française. Alors que GRAFS se limitait à quatre grands compartiments (céréales–prairies, ruminants, monogastriques, population), GRAFS-E décompose désormais le système en 66 objets distincts : 35 cultures (céréales, légumineuses, fourrages, etc.), 6 types de bétail, 2 catégories de population, le processus industriel Haber-Bosch, plusieurs secteurs extérieurs et sept réservoirs environnementaux. Pour chaque année et pour chacune des 33 régions métropolitaines françaises étudiées entre 1852 et 2014, il produit ainsi une matrice 66 × 66 qui quantifie, en kilotonnes d’azote par an, tous les transferts entre ces objets. Cette résolution fine permet de distinguer, par exemple, la part de l’azote bovin recyclée vers les prairies, la dépendance d’un blé fortement fertilisé au procédé Haber-Bosch ou encore les pertes atmosphériques et aquatiques associées à chaque culture.

Pour générer ces flux détaillés, le modèle s’appuie sur de nouvelles données (surfaces, rendements, diètes animales et humaines) et sur un module d’optimisation qui alloue dynamiquement la production végétale entre alimentation humaine, alimentation animale et export/import, tout en respectant des régimes alimentaires cibles et les bilans commerciaux régionaux. Cette approche conserve la simplicité d’utilisation du GRAFS original (peu de paramètres, données facilement accessibles) tout en offrant une vision beaucoup plus nuancée des boucles de recyclage, des dépendances extérieures ou des points de fuite de l’azote. GRAFS-E devient ainsi un outil de choix pour analyser rétrospectivement la métabolisation de l’azote dans les agro-systèmes français, comparer des régions, tester des scénarios de changement de régime alimentaire ou de pratiques agricoles, et, plus largement, alimenter les réflexions sur la durabilité et la circularité de l’agriculture.

Papier méthodologie soumis. Me contacter pour obtenir le pre-print.