Sujet de thèse Abies - Montpellier SupAgro

Sujet de thèse
Ecole doctorale ABIES
Ce sujet a été retenu par l’ED ABIES. Le candidat doit envoyer son CV accompagné d’une
lettre de motivation au directeur de thèse Jean-Christophe POUSSIN. Pour bénéficier de la
bourse de thèse ABIES, le candidat devra être sélectionné après audition début juillet devant
un jury à l’AgroParisTech. Voir le site d’ABIES :
http://www.agroparistech.fr/abies/index.php/fr/futur-etudiant/appel-a-candidatures-2012
1. Titre de la thèse
Français : Comment rendre compte des impacts des politiques d’économie d’eau à l’échelle du
territoire irrigué – Application en Beauce
Anglais : How to represent the impacts of water management policies at irrigated basin scale Application in Beauce
2. Directeur de thèse
Nom : POUSSIN
Prénom : Jean-Christophe
Adresse : IRD, UMR G-Eau, BP5095, 34196 Montpellier cedex 05
Téléphone : +33 4 67 16 64 81
Mail : [email protected]
Doctorat (année) : HDR (année) : 2008, CNU 23, Université Champagne - Ardenne
Si non HDR date de la demande d’encadrement
Organisme de rattachement : IRD
Nombre de thèses en cours encadrées par le directeur de thèse (au moment de la demande) : 1
Préciser le nom des doctorants, l’année d’inscription, et le financement : Thomas HERTZOG, Mars
2010, financement Agence Française de Développement pour moitié, et Cirad pour moitié.
3. Nom de l’unité – laboratoire d’accueil
Adresse complète : UMR G-Eau, axe 3 : les agricultures irriguées
IRD, 361, rue Jean-François Breton, BP5095, 34196 Montpellier cedex 05
Coordonnées du responsable d’unité : Patrice Garin, Irstea, UMR G-Eau, BP5095, 34196 Montpellier
cedex 05, tel : 04 67 04 63 39, e-mail : [email protected]
4. Les 5 dernières publications du directeur de thèse
Furlan A., Poussin J.C., Mailhol J.C., Le Bissonnais Y., Gumiere S.J., 2012. Designing erosive runoff management
with farmers at the watershed scale: an experiment in South Western France. Journal of Environmental
Management, 96: 74-85.
Hertzog T., Tangara B., Dicko M., Jamin J.Y., Poussin J.C., 2011. Prospective participative sur le système irrigué
de l’Office du Niger. 3rd African Conference on Irrigation & Drainage, Bamako (nov. 29 – dec. 05, 2011).
Cecchi P., Poussin J.C., Abunyewa A., Kaboré S., Karambiri H., Ofori J., Jamin J.Y., 2011. Integrated management
of small reservoirs for multiple uses. Volta Basin Development Challenge / CPWF phase 2. 3rd African
Conference on Irrigation & Drainage, Bamako (nov. 29 – dec. 05, 2011).
Hanafi S., Mailhol J.C., Poussin J.C., Zaïri A., 2011. Estimating water demand at irrigation scheme scale using
several levels of knowledge. Application to Northern Tunisia. Irrigation and Drainage, DOI: 10.1002/ird.652.
Poussin J.C., Pouget J.C., D’Hont R.L., 2010. ZonAgri: a modeling environment to explore agricultural activities
and water demands on a regional scale. Land-Use Policy, 27 (2): 600-611.
5. Résumé de la proposition
(10-15 lignes maximum destiné à être publié sur le site pour l’appel à candidature)
Français : En France, les exploitations irrigantes sont soumises à des restrictions croissantes des
prélèvements en eau pour l’irrigation imposées par la Directive Cadre européenne sur l’Eau.
Comment ces restrictions influence-t-elles leurs choix d’assolement et leurs stratégies d’irrigation, et
quels sont en retour les impacts de ces adaptations individuelles sur l’économie régionale à l’échelle
du territoire irrigué ? Comment adapter en conséquence les politiques de gestion de l’eau de
manière à ? En partant d’une analyse des pratiques et des décisions des irrigants, nous proposons
d’aborder ces questions au travers de la co-construction avec les acteurs d’un modèle multi-agent
rendant compte de la diversité des exploitations et des firmes agro-alimentaires et de leurs
interactions avec l’hydro-système. La thèse s’appuiera sur le cas d’étude de la Beauce.
Anglais : In France, irrigation farmers are subjected to increasing restrictions of water withdrawals
imposed by the European Water framework Directive. How is this influencing farmers’ cropping
choices and irrigation strategies and what are the impacts on regional economy at irrigated territory
scale? How to adapt water management policies accordingly? Starting from an analysis of the
practices and decision process of irrigation farmers, we propose to address these questions through
the co-construction, with stakeholders, of an agent-based model representing the diversity of farms
and agri-business firms and of their interactions with the hydro-system. The research will be based
on the Beauce case study.
6. Champs disciplinaires de la thèse et mots-clés (français et anglais)
Français :
Géographie ; agronomie ; économie ; gestion de l’eau ; modélisation des décisions ; stratégies
d’adaptation ; filières ; territoire irrigué ; agronomie du paysage
Anglais:
Geography; agronomy; economics; water management; decision modeling ; adaptive strategy;
commodity supply chains; irrigated territory ; landscape agronomy
7. Introduction et contexte permettant de cadrer le sujet
(préciser la valeur ajoutée du sujet sur le plan scientifique et l’intérêt économique ou sociétal ainsi
que sa place au regard des autres sujets du laboratoire)
En France, les exploitations irrigantes sont soumises à des restrictions croissantes des prélèvements
en eau pour l’irrigation sous l’effet de la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE) et de la Loi sur
l’Eau et les Milieux Aquatiques (LEMA). Dans la Beauce par exemple, qui est la principale région
française irriguée, la nappe constitue la ressource en eau pour l’irrigation et fait l’objet d’une gestion
volumétrique depuis 1999. Cette gestion est renégociée actuellement entre la profession agricole, les
services de l’Etat et les agences de l’eau.
La demande en eau agricole à l’échelle d’un territoire résulte de l’agrégation de décisions
individuelles qui obéissent à un faisceau de contraintes biophysiques (sols, cultures, climat)),
économiques (prix, normes de qualité) et politiques (agricole, environnement) dans un univers de
plus en plus incertain (volatilité croissante des prix agricoles, évolution des politiques, changement
climatique). Ces contraintes ne sont pas homogènes sur tout le territoire. Les exploitations agricoles
diversifiées contractualisent avec les opérateurs de filières (depuis les coopératives locales jusqu’à
des grands groupes agro-industriels multinationaux) ; ces contrats dépendent de l’irrigation qui
assure le rendement et la qualité de la production.
La profession agricole et les services déconcentrés de l’Etat interpellent de plus en plus la recherche
sur le développement de méthodes d’élaboration et d’évaluation ex ante des politiques de gestion
de l’eau, qui puissent tenir compte de l’impact des restrictions d’eau non seulement sur l’économie
des exploitations agricoles, mais aussi sur l’ensemble du bassin d’approvisionnement intégrant les
filières agricoles, ainsi que sur la localisation des productions et des prélèvements en eau. Diverses
questions doivent être abordées :
- Comment peuvent évoluer les choix d’assolement et les relations contractuelles avec les
opérateurs d’aval dans les exploitations qui sont soumises à des baisses structurelles de
l’eau disponible?
- Quelles sont les conséquences (effets de seuils) pour les opérateurs d’aval en termes de
fermeture et de délocalisation de leurs infrastructures de collecte et de transformation ?
- Comment, et selon quels critères, peut-on adapter les instruments de gestion de l’eau, en
particulier des règles d’allocation de l’eau souterraine à l’agriculture, pour limiter les baisses
de production et les conséquences sur l’économie régionale (valeur ajoutée globale et
emploi) ?
Sur le plan scientifique, les principaux verrous pour répondre à cette demande sociale concernent :
- La compréhension des décisions des acteurs (agriculteurs et entreprises agro-alimentaires)
intégrant en particulier les aléas et les incertitudes auxquels ils sont soumis ; cette
compréhension et sa formalisation dans des outils d’aide à la décision publique ou d’aide à la
négociation collective est indispensable à la conception de politiques de gestion de l’eau
efficaces et efficientes.
- L’intégration de la diversité des stratégies des filières d’une part et des exploitations
agricoles d’autre part, et des conditions biophysiques de production (sols, climat) ;
- L’articulation des échelles des territoires irrigués, de gestion de la ressource en eau et des
zones d’action des filières.
La demande sociale
Les questions scientifiques
Evolution des choix
d’assolement et relations
contractuelles des
exploitations soumises aux
restrictions d’eau
Conséquences pour les
opérateurs de filières
Comprendre et formaliser
les décisions des acteurs
•Exploitants
•Opérateurs des filières
Elaborer des outils d’aide à la
décision publique en gestion
de l’eau
Adaptation des instruments
de gestion de l’eau
Articulation
des
échelles
Diversité
spatiale
Exploitations
Filières
Milieu
biophysique
8. Méthodologie
(Présenter et justifier le choix des méthodes utilisées)
En économie, les modèles permettant d’évaluer la demande en eau des irrigants et l’impact des
politiques publiques font très souvent appel à des couplages de modèles agronomiques de
croissance des plantes et de modèles d’optimisation sous contraintes et aléatoires (Reynaud 2009).
Outre qu’ils sont gourmands en données agronomiques et économiques, ils reposent sur l’hypothèse
peu réaliste de connaissance parfaite de toutes les alternatives techniques (notamment en termes de
choix de doses d’eau) et de leurs conséquences économiques pour tous les états possibles de la
nature. Ceci est sans commune mesure avec la quantité d’information manipulée par les irrigants et
disponible dans la réalité. Même lorsqu’ils sont intégrés dans des systèmes sophistiqués d’aide à la
décision à l’échelle régionale (van Ittersum et al. 2008 ), ces modèles tiennent rarement compte de
façon explicite des stratégies des firmes agro-alimentaires fournisseurs et clientes des exploitations.
Il y a donc besoin de renouveler les modes de représentation des comportements des irrigants
incluant explicitement ces acteurs majeurs.
La modélisation à base de systèmes multi-agents a fait ses preuves pour rendre compte des
dynamiques conjointes d’acteurs hétérogènes en interaction avec leur environnement (Bousquet et
al. 1999). Par ailleurs, la co-construction des modèles avec les acteurs est de plus en plus adoptée
dans les démarches d’accompagnement de la décision collective (Etienne 2010 ; Collectif ComMod
2009 ; Le Bars and Le Grusse 2008). La principale innovation consistera ici à prendre en compte de
façon explicite les stratégies des firmes agro-alimentaires. Co-construit avec les acteurs de la nappe
de Beauce (exploitants agricoles, gestionnaires de la ressource, opérateurs des filières), le modèle
pourra servir pour simuler avec les acteurs et tester des adaptations de leurs stratégies. Cette
construction s’appuiera sur les travaux en cours au sein de l’UMR G-EAU sur la construction d’un
modèle multi-agent générique pour la gestion quantitative de l’eau d’un bassin (Abrami et al. 2010).
Pour construire ce modèle, il faudra acquérir des connaissances sur :
- La façon dont les politiques de gestion de l’eau et les relations avec les filières influencent les
décisions (d’irrigation mais aussi d’assolement) à l’échelle de l’exploitation ;
- Les modes d’articulation des échelles exploitation, gestion de la ressource, et filière.
Pour comprendre les décisions d’irrigation à l’échelle des exploitations et la façon dont les politiques
de gestion de l’eau et les relations avec les filières interagissent avec ces décisions, on mobilisera les
méthodes de l’agronomie des pratiques (Le Gal 2012) en intégrant les apports de la théorie du
Concept-Knowledge (Hatchuel and Weil 2003). Il s’agira notamment d’effectuer un suivi des
pratiques et des stratégies d’adaptation à un contexte en constante évolution, afin d’en identifier les
logiques et déterminants, puis de les formaliser. Ce suivi serait complété par des ateliers participatifs
associant les principaux acteurs de la gestion de l’eau d’irrigation pour identifier quelles pourraient
être les stratégies d’adaptation à de nouveaux contextes de politique de l’eau ou agricole. Ce type
d’ateliers a déjà été expérimenté par l’UMR G-EAU en Beauce (Bouarfa et al. 2011; Lejars et al. under
review).
Pour rendre compte de l’articulation entre les diverses échelles (exploitation agricole, gestion de la
ressource, filière de production), on mobilisera les méthodes développées en agronomie du paysage
(landscape agronomy) (Therond et al. 2011 ; Turner II et al. 2007). Celle-ci vise en effet à étudier
l’organisation spatiale des activités agricoles aux faibles échelles géographiques, en combinant la
modélisation multi-échelle des changements d’usages du sol et des méthodes d’analyse des
systèmes agricoles régionaux (construction et spatialisation des typologies d’exploitations) (Lazrak et
al. 2010 ; Mignolet et al. 2007).
9. Résultats attendus et perspectives
(Préciser l’originalité et la situation par rapport au contexte international)
Le renouvellement de la formalisation des décisions d’irrigation à l’échelle des exploitations
(Attonaty et al. 1991), à plusieurs échelles temporelles (choix d’assolement et stratégies d’irrigation ;
Leroy et al. 1996), intégrant mieux les contraintes techniques et économiques dans un contexte
incertain.
Un outil de simulation des politiques de gestion de l’eau à l’échelle d’un bassin irrigué intégrant non
seulement la diversité des exploitations (Poussin et al. 2008), mais aussi celle des entreprises agroalimentaires et leur impact sur l’hydro-système. La prise en compte explicite des stratégies des
filières dans l’outil est un aspect innovant.
10. Calendrier prévu
M1-M6 : Revue de littérature sur l’agronomie des pratiques d’irrigation ; l’application des méthodes
de landscape agronomy aux questions de gestion de l’eau et les approches de modélisation des
territoires irrigués intégrant les filières. Elaboration d’un protocole de suivi des pratiques d’irrigation
des exploitations et de révélation des déterminants des décisions ; identification d’un échantillon
d’exploitations à suivre.
M6-M12 : Suivi des pratiques d’irrigation d’un échantillon d’irrigants ; entretiens semi-directifs
auprès de représentants des filières et des organisations en charge de la gestion de l’eau d’irrigation
en Beauce.
M13-M18 : Mise en œuvre d’ateliers participatifs avec des exploitants, des représentants des filières
et des gestionnaires de la ressource en eau ; formalisation des processus de décision des différents
acteurs dans un modèle permettant la gestion multi-échelle d’un territoire irrigué.
M19-M24 : Suivi des pratiques d’irrigation (2eme saison) ; révision du modèle multi-échelle avec les
acteurs.
M25-M30 : Utilisation du modèle en simulation lors d’ateliers participatifs pour explorer différentes
politiques de gestion de l’eau d’irrigation.
M31-M36 : rédaction de la thèse
11. Collaborations nécessaires pour le sujet
INRA-SAD, UR 55 ASTER pour l’analyse de l’organisation territoriale des activités agricoles et les
approches participatives pour la gestion de la ressource en eau
Réseau COMMOD pour la modélisation participative
UMR AGIR pour ses travaux en modélisation des agro-systèmes appliquée à la gestion quantitative
des ressources en eau
Acteurs de la gestion de l’eau en Beauce
12. Conditions de réalisation de la thèse (moyens financiers ou techniques ou humains)
et opportunité de professionnalisation pour le doctorant (débouchés
professionnels prévisibles)
Prise en charge des frais de recherche sur fonds propres de l’UMR G-EAU (Irstea)
Accès à la littérature académique et à la littérature grise de recherche-intervention de l’UMR G-EAU
et de l’UR 055 ASTER
Accès à des partenariats de terrain bien établis avec les services de l’Etat, les agences de l’eau et les
organisations professionnelles agricoles en Beauce ; accès aux bases de données de ces organismes.
Liens avec le programme PIREN-Seine
Encadrement associant des agronomes (Jean-Christophe Poussin, UMR G-EAU) agronome-géographe
(Marc Benoit, UR 055) et économiste (Sylvie Morardet, UMR G-EAU), des modélisateurs (Géraldine
Abrami, UMR G-EAU ; Olivier Thérond, UMR AGIR).
Opportunités professionnelles dans les services de l’Etat, les agences de l’eau, les organismes
uniques, et les bureaux d’études spécialistes de l’ingénierie territoriale agricole
13. Proposition d’experts
Marianne Le Bail, AgroParisTech, UMR SADAPT, [email protected]
Pascal Leroy, INRA, UR ALISS, [email protected]
Pierre Janin, IRD, UMR Développement & Sociétés, [email protected]
15. Bibliographie annexe (1 page maxi)
Abrami, G.; O. Barreteau; F. Cernesson and K. Erdlenbruch (2010): A generic model of interdependences
between agents and water. Proceedings of the Landmod - International Conference on Integrative Landscape
Modelling, 03/02/2010 - 05/02/2010. Montpellier, FRA.
Attonaty, J.-M.; M.-H. Chatelin; J.-C. Poussin and L.-G. Soler (1991): Advice and decision support systems in
agriculture: new issues. International Federation of Operational Research Societies, Special Conference on
Decision Support Systems (IFORS - SPC 1), Bruges.
Bouarfa, S.; L. Brunel; J. Granier; J.-C. Mailhol; S. Morardet and P. Ruelle (2011): Évaluation en partenariat des
stratégies d’irrigation en cas de restriction des prélèvements dans la nappe de Beauce (France) Cahiers
Agricultures 20(1 (Quels nouveaux défis pour les agricultures irriguées ?)): 124-129.
Bousquet, F.; O. Barreteau; C. Le Page; C. Mullon and J. Weber (1999): An environmental modelling approach.
The use of multi-agent simulations. In Advances in Environmental and Ecological Modelling, Blasco, F. and A.
Weill (Ed.^Eds). Paris, France: Elsevier: 113-122.
Collectif ComMod (2009): La posture d'accompagnement des processus de prise de décision : les références et
les questions transdisciplinaires. In Modélisation de l'environnement: entre natures et sociétés, Herve, D. and F.
Laloe: Editions Quae: 71-89.
Etienne, M., (Ed. (2010): La modélisation d'accompagnement : une démarche participative en appui au
développement durable. Update Sciences & Technologies. Versailles: Editions QUAE.
Hatchuel, A. and B. Weil (2003): A new approach of innovative design: An introduction to C-K theory.
International Conference on Engineering Design, ICED 03 Stockholm.
Lazrak, E.; J.-F. Mari and M. Benoît (2010): Landscape regularity modelling for environmental challenges in
agriculture. Landscape Ecology 25(2): 169-183.
Le Bars, M. and P. Le Grusse (2008): Use of a decision support system and a simulation game to help collective
decision-making in water management. Computers and Electronics in Agriculture 62(2): 182-189.
Le Gal, P.-Y. (2012): De l'analyse des pratiques gestionnaires à l'aide à la conception de systèmes de production
agricole. Contribution à une agronomie de l'exploitation agricole et des territoires. Mémoire présenté en vue
d’obtenir L’Habilitation à Diriger des Recherches, Université de Montpellier.
Lejars, C.; J.-L. Fusillier; S. Bouarfa; C. Coutant; G. Rucheton and L. Brunel (under review): Limitation of
agricultural groundwater uses in Beauce (France): What are the impacts on farms and on the food-processing
sector? Irrigation and Drainage: 22.
Leroy, P.; B. Balas; J.-M. Deumier; C. Jacquin and F. Plauborg (1996): Water management at farm level. Final
Report 1991-1995 of EU CAMAR 8001-CT91-0109 Project: The Management of Limited Resources in Water and
their Agroeconomical Consequences, Chapter IV.
Mignolet, C.; C. Schott and M. Benoît (2007): Spatial dynamics of farming practices in the Seine basin: Methods
for agronomic approaches on a regional scale. Science of the Total Environment 375(1-3): 13-32.
Poussin, J. C.; A. Imache; R. Beji; P. Le Grusse and A. Benmihoub (2008): Exploring regional irrigation water
demand using typologies of farms and production units: An example from Tunisia. Agricultural Water
Management 95: 973-983.
Reynaud, A. (2009): Adaptation à court et à long terme de l'agriculture au risque de sécheresse : une approche
par couplage de modèles biophysiques et économiques. Revue d'Etudes en Agriculture et Environnement 90(2):
121-154.
Therond, O.; H. Hengsdijk; E. Casellas; D. Wallach; M. Adam; H. Belhouchette; R. Oomen; G. Russell; F. Ewert; J.
E. Bergez; S. Janssen; J. Wery and M. K. Van Ittersum (2011): Using a cropping system model at regional scale:
Low-data approaches for crop management information and model calibration. Agriculture, Ecosystems and
Environment 142(1-2): 85-94.
Turner II, B. L.; E. F. Lambin and A. Reenberg (2007): The emergence of land change science for global
environmental change and sustainability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States
of America 104(52): 20666-20671.
van Ittersum, M. K.; F. Ewert; T. Heckelei; J. Wery; J. Alkan Olsson; E. Andersen; I. Bezlepkina; F. Brouwer; M.
Donatelli; G. Flichman; L. Olsson; A. E. Rizzoli; T. van der Wal; J. E. Wien and J. Wolf (2008): Integrated
assessment of agricultural systems - A component-based framework for the European Union (SEAMLESS).
Agricultural Systems 96(1-3): 150-165.