Lucie CLAVEL, Delphine LEENHARDT

Symposium “Spatial landscape modelling: from dynamic approaches to functional evaluations”
Toulouse 2008, June 3rd-5th
DECRIRE LA DISTRIBUTION DES SYSTEMES DE CULTURE AU SEIN D'UN PAYSAGE: UNE
METHODE MATRICIELLE POUR CONSTRUIRE DES SCENARIOS AVEC LES DECIDEURS
--DESCRIBING THE CROPPING SYSTEMS DISTRIBUTION IN A LANDSCAPE: A MATRICIAL
APPROACH TO BUILD SCENARIOS WITH POLICY MAKERS
Lucie CLAVEL, Delphine LEENHARDT
UMR 1248 AGIR - BP 52627 - 31326 Castanet Tolosan ([email protected])
UMR 1248 AGIR - BP 52627 - 31326 Castanet Tolosan ([email protected])
RESUME
Le rôle régulateur du paysage dans les dynamiques environnementales (ex. régulation de la biodiversité, des débits
ou de l’érosion) est aujourd’hui largement reconnu (Thenail et Baudry, 2004). La description du paysage passe
généralement par la description de la distribution spatiale des différents usages du sol (ex. agriculture, bâti, forêt). En
zone rurale, il apparaît pertinent, au sein de l’usage agricole, de préciser (de manière plus ou moins détaillée) la
distribution des différents systèmes de culture (DSC). Celle-ci n’est pas aléatoire mais est le résultat de processus
temporels se produisant à différents niveaux spatiaux (ex. champ, exploitation agricole, territoire). Pour favoriser les
fonctions régulatrices du paysage, les politiques publiques peuvent avoir pour objectif de favoriser une DSC qui
permettrait d’atteindre des objectifs environnementaux donnés. L’évaluation de distributions alternatives de systèmes de
cultures (ou scénarios de systèmes de culture) revêt ainsi un intérêt particulier pour des acteurs susceptibles
d’implémenter des politiques environnementales.
L’objectif de la présente étude n’est pas de proposer une méthode de simulation de l’évolution d’un paysage (ou
DSC) donné, mais de concevoir une méthode d’évaluation environnementale d’un paysage attendu. Partant de deux
principes, l’implication nécessaire des acteurs dans la construction et l’évaluation des scénarios de paysage (Verburg et
al., 2006) et l’importance de la modélisation pour calculer des indicateurs d’évaluation, nous avons à faire face à trois
problèmes méthodologiques. Les deux premiers, liés à la participation d’acteurs divers, nécessitent d’adopter une
approche multi-échelle et multi-critère pour construire les scénarios et de choisir des formats de restitution des résultats
de scénarios permettant leur appropriation par les acteurs. Le troisième est typique de la spatialisation de modèles
(Faivre et al., 2004) qui impose le choix d’un modèle, la caractérisation d’unité spatiales élémentaires (USE) et la
distribution des données d’entrée du modèle choisi au sein de ces USE.
Le système Neste, bassin versant du sud-ouest de la France choisi pour développer ce travail, est un territoire de 800
000 ha caractérisé par une forte agriculture irriguée. Sur 500 000 ha cultivés, 50 000 sont irrigués. Nous proposons
donc, pour cette zone, d’évaluer l’impact de scénarios de DSC sur la demande en eau d’irrigation et les revenus des
exploitations.
La spatialisation d’un modèle bio-décisionel, intégrant des règles de décision relatives à l’irrigation à un modèle de
culture standard, répond à la problématique de l’irrigation. Les USE sont définies à partir de l’intersection entre des
unités spatiales définies pour la gestion de l’eau et d’autres unités spatiales servant à la statistique agricole. Une
approche matricielle permet de répondre à la grande variabilité des entrées du modèle observée dans chaque USE. Pour
chaque USE, une matrice des situations définit la surface concernée pour chaque combinaison sol, culture, type
d’exploitation. De même, deux matrices de sorties définissent les résultats du modèle (demande en eau et production
agricole) pour chacune des combinaisons définies dans la matrice des situations.
L’approche matricielle combinée à la division du territoire en USE se montre assez souple pour intégrer les acteurs à
la construction et l’évaluation de scénarios de DSC. D’autres fonctionnalités du paysage que la demande en eau
d’irrigation pourraient être évaluées grâce à cette approche. Par exemple, en intégrant la présence de haies aux entrées
de la matrice (ex. en l’associant au type d’exploitation) on peut en évaluer l’impact sur l’environnement. Il faudra
néanmoins adapter en conséquence le choix du modèle et la définition des USE.
ABSTRACT
Landscape organisation is commonly accepted as playing regulatory functions for the environment (e.g. regulation
of biodiversity, water flows or erosion) (Thenail and Baudry, 2004). In rural areas, one way to describe landscapes
would be to describe the spatial distribution of agricultural and non-agricultural land use, and, within the agricultural
part of the landscape, the distribution of cropping systems. By “cropping systems distribution” (CSD), we refer to a
more or less detailed description of the location of various cropping systems within the concerned area. This
distribution results from several dynamics/processes that occur at different spatial levels (e.g. field, farm, territory). As
it plays environmental functions, CSD can be the target of policies that encourage the evolution of CSD from one
configuration to another for responding to environmental issues. To design new policies or cope with new
environmental issues, stakeholders may be interested in evaluating alternative CSDs.
Symposium “Spatial landscape modelling: from dynamic approaches to functional evaluations”
Toulouse 2008, June 3rd-5th
Our approach does not aim at simulating the evolution of a given landscape (or CSD) but its objective is to evaluate
the impact of intended modifications of a landscape (“scenarios”) on the environment by using a spatialised model. The
present study aims at designing a method to build these scenarios with stakeholder participation (Verburg et al., 2006),
which raised three key issues. The first is relative to stakeholder participation for defining and evaluating intended
alternative CSD, or scenario: the proposed method should be multi-scale and multi-criteria. The second key issue is the
spatialisation of an adequate model (Faivre et al., 2004) for evaluating CSs: once the model is chosen, the study area
must be divided in elementary spatial units (ESU), which must then be characterised in term of model inputs. The third
key issue concerns the restitution of scenarios’ evaluation: model outputs must be shaped in a way that facilitates
stakeholders understanding.
The area that was chosen for developing this method is an 800 000 ha rural catchment located in South-Western
France: the Neste System where 500 000 ha are cultivated from which 50 000 are irrigated. In this situation, it is of
particular interest to evaluate the impact of alternative CSD on the water demand for irrigation and farms income.
Since irrigation is a key issue, we decided to spatialise a bio-decisional model, which integrates decision rules
relative to irrigation to standard crop model. ESUs were defined as the intersection of two existing territorial
stratifications used (i) for water management and (ii) for agricultural statistics. It resulted in a great within ESU
variability for model input data and farm structure variables. To overcome this, we decided to use a matrix approach.
Each box of a “situation” matrix includes the area of a single combination of soil, crop, farm type. After a model run,
two “output” matrices are produced, the one with water demand estimates, the other with crop production estimates for
the given area.
This methodology, based on the use of matrices and on the division of the catchment in ESUs, allows for flexibility
in defining and evaluating alternative CSD. Here, the main landscape function evaluated was the water demand for
irrigation, but the same methodology could be used to evaluated other indicators and account for different specificities
of landscape patterns. For example, a farm type could be associated to a linear of hedges to assess potential runoff.
REFERENCES
Faivre,R., D.Leenhardt, M.Voltz, M.Benoit, F.Papy, G.Dedieu, and D.Wallach. 2004. "Spatialising crop models."
Agronomie. 24:205-217.
Thenail,C. and J.Baudry. 2004. "Variation of farm spatial land use pattern according to the structure of the
hedgerow network (bocage) landscape: a case study in northeast Brittany." Agriculture, Ecosystems & Environment.
101:53-72.
Verburg,P.H., M.D.A.Rounsevell, and A.Veldkamp. 2006a. "Scenario-based studies of future land use in Europe."
Agriculture, Ecosystems & Environment. 114:1-6.