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Soutenance de thèse d'Antonin Pépin

Campus de Rennes, Amphi Moule

Performance environnementale de fermes maraichères en Agriculture Biologique

Thèse dirigée par Hayo Van der Werf, UMR Sol Agro et hydrosystème Spatialisation (SAS)

Résumé 

En France, le maraichage en agriculture biologique est un secteur dynamique, composé de fermes présentant différents niveaux d’agroécologie laissant supposer une potentielle bifurcation entre des fermes biologiques « conventionnalisées » reposant sur l’utilisation d’intrants, et des fermes « agroécologiques » valorisant les ressources de l’écosystème. Cette hétérogénéité interroge sur la diversité potentielle des impacts environnementaux associés. S’appuyant sur des données essentiellement qualitatives collectées auprès de 165 fermes et sur un cadre d’analyse conceptuel, la thèse propose une caractérisation de la diversité des fermes et identifie quatre types : 1) les microfermes diversifiées et utilisant peu d’intrants ; 2) les maraîchers diversifiés de taille moyenne ; 3) les producteurs spécialisés dans la culture sous abri ; et 4) les maraîchers spécialisés dans la culture de plein champ. Les caractéristiques des fermes et leur variabilité confirment l’existante de deux pôles « conventionnalisées » et « agroécologiques », tout en montrant qu’il s’agit d’une vision simplificatrice, la majorité des fermes se trouvant entre ces deux pôles.
Afin d’évaluer les performances environnementales de ces systèmes maraichers, l’analyse du cycle de vie (ACV) a été mobilisée. Les fermes complexes, cultivant une grande diversité de légumes en les associant sur de petites surfaces dans une approche agroécologique systémique, posent des défis à cette méthode dans la prise en compte de leurs impacts sur la biodiversité et les interactions spatiales et temporelles sur lesquelles elles reposent. En adaptant le système expert SALCA-BD, j’ai comparé des fermes par rapport à leur impact sur la biodiversité, et mis en évidence l’importance des habitats semi-naturels pour la biodiversité. SALCA-BD permet une évaluation détaillée de l’impact sur la biodiversité qui peut servir de base pour développer des méthodes d’évaluation combinant impacts globaux et locaux dans un cadre d’ACV.
Une approche système de l’ACV a été employée. Cette approche aborde la ferme comme un tout produisant différents produits et où tous les intrants, opérations, et émissions sont rapportés à la production annuelle totale. Cette optique correspond à la logique de l'agroécologie, où beaucoup d’intrants sont raisonnés à l’échelle de la ferme et non à la culture, et où les cultures sont complémentaires les unes des autres. Préférée à une ACV par culture, l’approche système prend en compte les interactions au sein du système, et permet de comparer les systèmes entre eux. D’un point de vue pratique, elle est adaptée au format des données souvent disponibles dans les fermes diversifiées et évite des allocations. 
L’application de cette approche de l’ACV à trois fermes contrastées a permis l’analyse des forces et faiblesses de ces fermes vis-à-vis de l’environnement, faisant apparaître de grandes différences entre les systèmes dans leurs principaux postes d’impact. Avec l’utilisation de plusieurs catégories d’impact et unités fonctionnelles, aucune ferme ne ressort clairement meilleure qu’une autre pour l’environnement. Exprimé par unité de surface, la ferme de plein champ, plus extensive, a le moins d’impact et la ferme spécialisée sous tunnel a le plus d’impact, quelle que soit la catégorie d’impact. En revanche, quand les impacts sont exprimés par kg de produit ou par la valeur des produits (en Euro) les différences entre les trois fermes sont plus faibles. La comparaison des systèmes doit se faire en gardant à l’esprit que les fermes ont des productions différentes et complémentaires. Les interactions et complémentarités entre ces modèles méritent d’être étudiées. 
Enfin, l’application de l’ACV système a permis d’identifier des perspectives de développement méthodologiques pour mieux estimer les émissions de nitrate, pour harmoniser l’évaluation des impacts environnementaux des fertilisants organiques et pour intégrer la question de la pollution par les (micro)plastiques.

Mots-clés : analyse du cycle de vie, agroécologie, maraichage, agriculture biologique, biodiversité, diversité agricole

Abstract

In France, the organic vegetable production sector is dynamic, composed of farms with different levels of agroecology, suggesting a bifurcation between "conventionalized" organic farms based on input use, and "agroecological" farms using the resources of the ecosystem. This heterogeneity raises questions about the potential diversity of associated environmental impacts. Based on qualitative data collected on 165 farms and a conceptual analysis framework, this thesis proposes a characterization of farm diversity and identifies four types: 1) diversified, low-input microfarms; 2) diversified, medium-sized market gardeners; 3) producers specialised in cultivation under shelter; and 4) large market gardeners specialised in open field cultivation. The characteristics of the farms and their variability confirm the existence of two poles, "conventionalized" and "agro-ecological", which should be considered as a conceptual perspective with two poles and a gradient of farms between them.
To assess the environmental performance of these vegetable systems, life cycle assessment (LCA) was used. Complex farms, growing a wide variety of vegetables by combining them on small areas in a systemic agroecological approach, challenges this method regarding their impacts on biodiversity and the spatial and temporal interactions on which they rely. By adapting the SALCA-BD expert system, I compared the farms’ impact on biodiversity, and highlighted the importance of semi-natural habitats for biodiversity. SALCA-BD allows a detailed assessment of the impact on biodiversity which can serve as a basis for developing assessment methods that combine global and local impacts in an LCA framework.
A system LCA approach was used. This approach considers the farm as a whole producing different products, all inputs, operations, and emissions are related to the total annual production. It corresponds to the logic of agroecology, where many inputs are reasoned at the farm scale rather than the crop level, and where crops complement each other. The system LCA approach, which is preferred to a crop LCA, considers the interactions occurring within the system and allows the comparison of systems. From a practical point of view, it is adapted to the data format often available on diversified farms and avoids allocation. 
The application of system LCA to three contrasting farms allowed the analysis of their strengths and weaknesses with respect to their environmental impacts, revealing large differences between the systems in their main impact contributors. Using of several impact categories and functional units, no one farm stood out as clearly better for the environment. Expressed per unit area, the extensive open-field farm had the lowest impact, and the specialized tunnel farm had the highest impact, regardless of impact category. However, when impacts were expressed per kg product or per product value (Euro), differences between the three farms were smaller. The comparison of the systems must be done keeping in mind that the farms have different and complementary productions. The interactions and complementarities between these models deserve to be studied. 
Finally, the application of the system LCA allowed to identify prospects for methodological development to better assess nitrate emissions, to harmonize the assessment of the environmental impacts of organic fertilizers and to integrate the issue of pollution by (micro)plastics.

Keywords: life cycle assessment, agroecology, horticulture, organic farming, biodiversity, farming diversity