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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Impacts du changement climatique sur les prairies - quelles alternatives? Unité de Recherche sur l’écosystème Prairial, Clermont-Ferrand P. CARRERE Remerciements : Amélie Cantarel, Marine Zwicke, K.Klumpp, J.F. Soussana

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Impacts du changement climatique sur les prairies - quelles alternatives?

Unité de Recherche sur l’écosystème Prairial, Clermont-Ferrand

P. CARRERE

Remerciements : Amélie Cantarel, Marine Zwicke, K.Klumpp, J.F. Soussana

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Partie 1 - Le changement climatique et ses conséquences probables sur la production végétale.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

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Le climat est généralement décrit en termes de moyenne et de variabilité : températures, précipitations, vent etc..

Certains gaz de l’atmosphère dits à effet de serre absorbent puis réfléchissent la plus grande partie du ce rayonnement thermique, réchauffant la surface du globe : c’est l’effet de serre

C’est l’augmentation de l’effet de serre qui est la cause du changement climatique!

Climat – Effet de serre et changement climatique

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E N V I R O N N E M E N T

4

L’agriculture contribue aux émissions de GES en France

Source: CITEPA 2009

N2O : Fertilisation, gestion des effluents d'élevage

CH4 : Fermentation entérique des ruminants, rizières

CO2 : Respiration sol plantes animal, processus fermentaires

L’agriculture contribue à hauteur de 84% du N2O émis en France 80% du CH4

3% du CO2

21,2% des GES françaises

L’élevage français contribue à hauteur de 10% des émissions de GES françaises

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E N V I R O N N E M E N T

5

Changement climatique: tendance, variabilité et extrêmes

Faire avec la variabilité S’adapter

Varia

ble

clim

atiq

ue

Tendance

Variabilité « normale »

Evènements extrême

Temps

S’adapter à une tendance ne mobilise pas les mêmes leviers que la réduction de la vulnérabilité à une forte variabilité inter annuelle ou la résistance à un événement extrême.

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Absorption racinaireEau + éléments minéraux

Photosynthèse

CO2

Température

Précipitations

Pour pousser (production primaire) les plantes ont besoin : D’ énergie lumineuseDe CO2

De températureD’ eauDe minéraux

Climat et production primaire

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E N V I R O N N E M E N T

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La sécheresse – une limitation à la croissance Comment définir la sécheresse ?

Le critère climatologique retenu est la fréquence d’épisodes avec trois mois consécutifs de pluviométrie inférieure à 50% de la normale.

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E N V I R O N N E M E N T

La gravité d’une sécheresse se définit par le déficit des réserves en eau des sols superficiels. Une des manières de l’exprimer est le rapport R/RU (le niveau du réservoir à un instant donné rapporté à la contenance du réservoir). On estime que la plante couvre ses besoins en eau de façon optimale s’il reste dans le sol au moins la moitié du réservoir (R>RU/2).

8

RU = réserve utile qui dépend, pour une culture donnée, de la hauteur du sol et de la profondeur des racinesR = quantité d’eau disponible à un instant donné R = RU + (pluies+irrigation-ruissellement-drainage) – ETRETR = évapotranspiration : consommation d’eau par la plante, qui rejette dans l’atmosphère, par les pores de ses feuilles (i.e. les stomates), la quasi-totalité de l’eau qu’elle absorbe.

Du point de vue agricole

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E N V I R O N N E M E N T

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Carte de l’indice d’humidité des sols en écart/normale (Météo France au 1er juillet 2011)

Une variabilité spatiale…

… et saisonnière forte :

La sécheresse de printemps est préjudiciable pour les productions précoces (stock herbe, céréales de printemps) .Pour l’herbe, son effet peut être contrebalancé à l’échelle annuelle si les conditions de repousse d’automne sont bonnes (ex : 2011 en zones de moyenne montagne)

En juillet 2011, la sécheresse des sols superficiels demeure critique, avec des déficits parmi les plus élevés depuis 50 ans sur le Poitou-Charentes, le Centre, le Limousin l’Aquitaine, le Tarn et l’Aveyron.

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Quel impact CC sur la production ?

Variation de rendement potentiel (%) des céréales : 2080 vs. 1980(Scénario ECHAM 4, Fischer et al., 2002)

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Le CC n’aura pas le même impact partout ! :

Exemple dans le cas de rendement du blé sous deux conditions pédo-climatiques :

D’après J.Wilcox –2012 – Projet VALIDATE

S’il lève une contrainte, le CC peut-être une opportunité

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Impacts d’un réchauffement climatique sur les rendements du blé

avec ou sans adaptation

Latitudes tempérées Zone intertropicale

IPCC 2007

Bilan de la littérature en 2007: sans prise en compte de la variabilité climatique

Une anticipation par une adaptation des systèmes permet de limiter l’impact du CC

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Modélisation de l’insécurité alimentaire en 2030 dans des régions rurales en développement

(Lobell et al., 2008, Science)

Le changement climatique entraînerait une réduction des rendements locaux,ce qui pourrait faire monter les prix alimentaires mondiaux

Culture majeure+ Impacts négatifs=> Insécurité alimentaire

(Afrique australe)

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S’adapter aux dynamiques de la biodiversité

• D’ici à la fin du siècle, la diversité des organismes du sol, des pollinisateurs, des pathogènes, des adventices et des ravageurs aura considérablement changé (perte de 15-35% des espèces).

• Les stratégies de protection sanitaire des végétaux et des animaux devront s’adapter dans un contexte règlementaire plus contraignant quant à l’utilisation de pesticides et d’antibiotiques.

• Les aires de distribution de certains agents pathogènes de plantes, actuellement limités par les basses températures hivernales, pourraient s’étendre. Le changement climatique pourrait aussi affecter la physiologie des parasites et des hôtes

• La dynamique de la végétation des prairies et des forêts sera profondément modifiée (phénologie)

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E N V I R O N N E M E N T

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• Partie 2 – Les impacts du changement climatique

Etat actuel des connaissances de l’impact à court-terme sur les prairies

Prédire pour anticiper sur le long-terme

Intérêt des indicateurs agro-climatiques

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E N V I R O N N E M E N T

Climat, contraintes et changement.

Absorption racinaireEau + éléments minéraux

Photosynthèse

CO2

Température

Précipitations

* Augmentation des [CO2] atmosphérique : 500 ppm et plus (prédiction GIEC 2007).

* Le réchauffement du système climatique est sans équivoque : Temp

* Risque de réduction des précipitations : -20 à 25%

Mais également accroissement de la variabilité et de survenue d’évènements extrêmes.

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E N V I R O N N E M E N T

Production annuelleGraminées C3 : +10 %Légumineuses : +25 %

Valeur nutritive des graminées fourragèresMoins de protéines, MAT : -20 % Plus d’énergie, sucres solubles : +30 %

Besoins en eau Diminution modérée (-5 à -15 %)

Diversité végétale des prairies permanentes Augmentation des légumineuses et des diversesGraminées moins compétitives

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Doublement du CO2 atmosphérique

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E N V I R O N N E M E N T

Impacts d’un réchauffement de 3°C sur la production (sans variation des pluies)

Source: Rustad et al. 2002

Sud-Ouest,Méditerranée

Centre,Ouest

Moyennemontagne

Alpages

Levée de la contrainte thermique

Accentuation de la contrainte contrainte

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E N V I R O N N E M E N T

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Indicateur Isop : l’indicateur de rendement, à une date donnée, compare la production cumulée depuis le début 2011 et la production moyenne à la même date sur une période de 28 ans (1982-2009). Les déficits au 20 juin 2011 sont les plus importants (>25%) en Poitou-Charentes, Midi-Pyrénées, nord de l’Aquitaine, une partie du centre, Champagne-Ardenne et le sud de Rhône –Alpes.

Impacts d’une sécheresse

Les zones herbagères de montagne globalement moins touchées

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E N V I R O N N E M E N T

L’étude d’un seul facteur ne suffit pas pour prédire correctement les évolutions de la prairie

Nécessité de prendre en compte les interactions entre facteurs abiotiques et biotiques (compensations possibles)

Les espèces végétales interagissent entre elles et avec les micro-organismes du sol

De plus les différentes espèces ne réagissent pas toutes de la même manière

Mieux comprendre pour mieux prédire !

INRA, UREP

• IMAGINE (2005-2010) test in situ d’un changement climatique moyen : +3.5°C, -20% précipitations estivales, +200ppm CO2

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E N V I R O N N E M E N T

Dispositif IMAGINE

Effet température

Effet réduction des précipitations

Effet CO2

CLERMONT-FERRAND (350m)CCTémoin

St Genès (850m)

TT Température

TDTD Température Précipitations

TDCOTDCO22

Température Précipitations

CO2

+ 3.5 °C

Technologie Mini-FACE

Changement climatique multifactoriel

Source: Cantarel 2011

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Production de biomasse aérienne sous CC

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aé

rienn

e ann

uelle

(g/m

²)CTTDTDCO2**

****

Effet variable: positif à CT puis négatif

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aér

ienne

annu

elle (

g/m²)

CTTDTDCO2

**

Effet négatif en année sèche 2009

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aé

rienn

e ann

uelle

(g/m

²)

CTTDTDCO2

Effet positif du CO2, risque limitation disponibilité en azote

*

**

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aé

rienn

e ann

uelle

(g/m

²)

CTTDTDCO2

***

**

L’effet global du CC

Température Sécheresse estivale

CO2

Source: Cantarel 2011

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E N V I R O N N E M E N T

CO2 ,température et composition botanique

Enrichissement en CO2

GraminéesLégumineusesAutres dicots.

Mai

Juillet

Sept.

350 600

6 coupes

350 600

3 coupes

Température

80

85

90

95

100

2006 2007 2008 2009Années

% Gr

aminé

es

CT

* *

0

5

10

15

20

2006 2007 2008 2009Années

% le

gum

ineu

ses

CT

**

Effet positif sur leslégumineuses

Effet négatif sur les graminées

Sources: Teyssonneyre et al. 2002 Cantarel 2011

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E N V I R O N N E M E N T

Prendre en compte les extrêmes

INRA, UREP

• VALIDATE (2009-2011): dispositif in situ de réchauffement et sécheresse modérés toute l’année combinés à un extrême type « 2003 » (sécheresse marquée + vague de chaleur en été)

Eté 2003 : baisse de 30 % de la production fourragère nationale, dégradation des prairies, perte de carbone des sols, réduction de l’ingestion et de la production des ruminants

Nécessité de mieux comprendre les capacités de résistance des prairies et d’étudier leur capacité de régénération

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E N V I R O N N E M E N T

25

Changement climatique avec extrême et composition botanique

21 22

57

Avril 2009

29

71 71

29

Fréquente Lente

Changement climatique avec extrême Août 2009

63

1522

66

9 25

Avril 2010

Fréquente Lente

Repousse et régénération du couvert végétal

Témoin

Diverse (pissenlit)

Graminée

Légumineuse (trèfle)

frequent infrequent

4312

45

55

2 43

Fréquente LenteAoût 2009

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Prédire pour anticiper sur le long-termeLes réponses obtenues sur le court terme

ne peuvent être extrapolées pour appréhender les modifications sur le long terme

Une démarche de modélisation est nécessaire pour intégrer les interactions entre facteurs et tester des scénarios d’évolution sur le long terme

Le modèle PaSim simule le fonctionnement d’une prairie en tenant compte des conditions pédoclimatiques, des caractéristiques du couvert et des animaux au pâturage, et de la gestion appliquée

Climat sol végétation herbivores gestion

• Production fourragère, laitière, GMQ• Bilan hydrique• GES (CO2, CH4, N2O)• Stockage C• Pollutions azotées etc.

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E N V I R O N N E M E N T

Quels impacts du changement climatique sur les prairies en France sur le long terme?

• 10 scénarios de changement climatique (1950-2100) intégrant:• des hypothèses socio-économiques pour le futur

• des modalités de simulation du climat contrastées

• Illustration : scénario A2 2020-2049: +1.5°C, pluies equivalentes , [CO2]=450 ppm

2070-2099 : +4°C , -150 mm de pluies, [CO2]= 700 ppm

• 4 prairies ont été comparées, sans adaptation de la gestion (hormis l’irrigation)

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E N V I R O N N E M E N T

Système SI S PI PE

Type de prairie Semée (Ray-grass anglais)

Permanente

Ressources hydriques Irriguée Pluviale Pluviale Pluviale

Légumineuses - 5% 20%

Fertilisation N (kg N ha-

1an-1)320 200 200 0

Fauches Mi-avrilFin juinMi-août

Mi-octobre

Mi-avrilFin juinMi-août

Mi-octobre

Mi-avril Début juin

--

Mi-avril Début juin

--

Pâturage - - 15 jours en été puis en automne

Chargement (UGB ha-1) - - 1.5 0.8

Les systèmes de prairies simulés

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

******

Valeurs médianes

Lecture des graphiques de résultats

Variable d’intérêt

Pro

babi

lité

d’ex

céde

nce

Variabilité interannuelle

50%Augmentation de la variable d’intérêt avec le changement climatique …

• Les résultats ont analysés en comparant 3 périodes de 30 ans Passé récent (1970-1999), Futur proche (2020-2049), Futur lointain (2070-2099)

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E N V I R O N N E M E N T

Productivité printemps (avril-juin)

******

******

Productivité annuelle

******

******

Production fourragère

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Prairie

s perm

anen

tes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

Productivité hivernale (janvier-mars)

*****

******

De nouvelles opportunités pour la production fourragère annuelle et saisonnière mais une variabilité interannuelle et saisonnière accrue

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E N V I R O N N E M E N T

Stockage C

nsns

nsns

Bilan de GES de la prairie

ns ns

nsns

Prairie

s perm

anen

tes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

puits sourcesource puits

Stockage de carbone et bilan de GES des prairies

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Pas de modification significative du stockage de carbone et du bilan de GES

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

nsns

Productivité estivale (juillet-septembre)

**nsPra

iries p

erman

entes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

Ratio C:N

******

nsns

**

ns

***

ns

Restitutions nettes (drainage –irrigation)

Production fourragère estivale, qualité des fourrages et réalimentation des nappes en eau,

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Des réductions significatives de la restitution nette d’eau aux nappes, de la qualité des fourrages et de la production estivale (15% des cas seulement)

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E N V I R O N N E M E N T

Conclusions sur les impacts à long terme du changement climatique

Plus forte variabilité interannuelle et saisonnière de la production

Nouvelles opportunités pour la production fourragère qui peut atteindre :

25% de la production printanièredans 25% des cas dans un avenir proche (37% dans un avenir lointain)

25% de la production hivernaledans 70% des cas en Hiver tous « futurs » confondus

Risques accrus pour la qualité des fourrages, la restitution d’eau aux nappes et la production estivale (se maintient dans la plupart des cas – effet CO2 augmente l’efficience d’utilisation de l’eau)

Pas de changements significatifs du stockage de C et du bilan de GES

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E N V I R O N N E M E N T

Les prédictions actuelles montreraient que…

Les prairies disposant actuellement d’une forte disponibilité en eau (climat local, RU) sont celles qui enregistreraient les plus forts impacts négatif du changement climatique. [Toutefois leur niveau de production resterait supérieur à celui des zones sèches]

Les prairies permanentes extensives (avec légumineuses) offrirait le meilleur compromis entre la continuité d’une production de fourrages de qualité et la maximisation de l’atténuation des émissions de GES

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

35

Partie 3 – Quelles alternatives possibles ?

Adaptation – à quelle échelle ?

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E N V I R O N N E M E N T

Une réduction anticipée des émissions réduira les adaptations nécessaires pour

limiter les impacts résiduels du CC

Source: GIEC 2007

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptation Ensemble des stratégies, initiatives et mesures individuelles ou collectives (entreprises, associations, collectivités, etc.) visant, par des mesures adaptées, à réduire la vulnérabilité des systèmes naturels et humains contre les effets réels ou attendus des changements climatiques (Glossaire GIEC)

Flexibilité : « aptitude à changer durablement de structure sans changer de finalité (et inversement) » (Alcaras et Lacroux, 1999)

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Savoir innover en utilisant la biodiversitéMieux utiliser la diversité génétique : diversité intra-espèce (végétale ou animale), mélanges d’espèces, remplacements d’espèces pour accompagner la transformation des systèmes de production.

Face à une variabilité climatique accrue, la plasticité des génotypes, des populations, ou des mélanges constitue un atout.

L’adaptation concerne en effet selon la saison une gamme étendue de stress : d’une forte limitation en eau durant l’été à un engorgement des sols durant l’hiver.

Des démarches de phénotypage reproduisant au mieux les conditions du climat futur seront nécessaires.

Agro-écologie une voie conciliant performances économique et écologique pour adapter les agro-écosystèmes

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Quelle approche pour l’adaptation?

Que peut-on adapter ?

• 1. Occupation du sol : adéquation des systèmes agricoles au pédoclimat

• 2. Génétique (variété ou espèce)

• 3. Pratiques (implantation / pilotage)

Dans quel contexte de politique environnementale ?

• 1. Objectif de production uniquement, sans limitation des intrants

• 2. Production “sous contraintes environnementales” (pollution diffuse, limitation des émissions de GES, stockage de carbone)

• 3. Valorisation de la multifonctionnalité des services

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations Biologique : Cultures fourragères

* Privilégier des cultures fourragères résistantes à la sécheresse et économes en eau.

Substituer, le sorgho fourrager au maïs fourrager ; le dactyle au ray-grass anglais,

* Mieux utiliser les légumineuses :

Valoriser le potentiel de production qui sera accru grâce à l’augmentation du CO2 atmosphérique et au réchauffement,

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations Biologique : Cultures fourragères

41

•Favoriser des prairies permanentes à biodiversité élevée (assurance vis-à-vis de la variabilité du climat ; flexibilité)•Valoriser la complémentarité des surfaces (phénologie, temporalité)

* Favoriser les animaux à plus faible besoin à même de mieux valoriser les ressources (réserve corporelle, choix)

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations décisionnelles

Dépendant du type de système fourrager

Changement prévisible et récurrent :

Esquive par ajustements en cours de campagne (atténuation des conséquences négatives)• Utilisation des stocks/ achat de fourrages• Sevrage/tarissement/vente précoce

Alea non prévisible

Evitement par anticipation (adaptations planifiées)• Dimensionnement des surfaces de base/ de sécurité• Stocks de fourrages conservés

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations des fermes d’élevageAdaptations des pratiques d’élevage

• Utilisation des réserves corporelles des animaux allaitants durant les épisodes secs;

• traite des vaches laitières une seule fois par jour • modifications de la saisonalité des vêlages

Adaptations du système fourrager– Réduction du chargement animal– Modification du ratio du pâturage aux fourrages conservés

(foin/ensilage)– Extension de la saison de pâturage au printemps et à l’automne,

voire pâturage hivernal;– Utilisation plus importante des stocks d’herbe sur pied – Augmentation de la diversité des types de prairies

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-40

-20

0

20

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4/1 3/2 5/3 4/4 4/5 3/6 3/7 2/8 1/91/10

31/10

30/11

Croiss

ance

net

te:

Kg M

S/ha

/j

1980-2009

2035-2065

TempératurePortance=> 10 jours

TempératureStress hydrique=> Arrêt de croissance

TempératureCO2=> +30% biomasse

Les prairies poussent plus au printemps et moins en été

Détermination des quantités théoriques annuelles de fourrages en « déficit » ou en « surplus ».

Affouragement nécessaire

Récolte possible

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

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1 2 3 4 5

6080

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Duree_EA

Classe années Passées

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Duree_H

Classe années Passées

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AUC_Print

Classe années Passées

1 2 3 4 5

-200

010

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030

0AUC_EA

Classe années Passées

3 Les types d’années pour le passéDurée (jours) été automne Durée (jours) hiver

Exemple de Saint Girons (Ariège)

Récolte au printemps Récolte en été

3 mois et demi

4 mois et demi

3 mois

5 mois

5 t/ha

3 t/ha

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

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1 2 3 4 5 6 7 8

5010

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0Duree_EA

Classe années passé et futur CO2

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Duree_H

Classe années passé et futur CO2

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AUC_Print

Classe années passé et futur CO2

1 2 3 4 5 6 7 8

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0

AUC_EA

Classe années passé et futur CO2

Durée été automne (jours)

Récolte au printemps (g/m²)

Durée hiver (jours)

Bilan été automne (g/m²)

Changement de types d’années (1980-2065)

passé mixte futur passé mixte futur

passé mixte futur passé mixte futur

Favorable

Défavorable

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Conclusions Le changement du climat est sans équivoque, mais il ne se traduira pas de la même manière en tout points du territoire.

Il s’accompagne d’une variabilité climatique accrue qui se traduit par des évènements extrêmes plus fréquents et plus intenses

Le changement climatique peut être source d’opportunités

S’adapter c’est aussi mieux connaître les potentiels de son système et valoriser ses atouts

En zone herbagère, les prairies permanentes présentent de réels potentiels. Leur diversité permet : - de valoriser les complémentarités entre parcelles (souplesse)- de réduire les vulnérabilités (risques)

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Merci de votre attention

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Impacts du changement climatique sur les prairies - quelles alternatives?

Unité de Recherche sur l’écosystème Prairial, Clermont-Ferrand

P. CARRERE

Remerciements : Amélie Cantarel, Marine Zwicke, K.Klumpp, J.F. Soussana

Bonjour,Je travaille à l’INRA de Clermont-Ferrand au sein de l’unité de recherche sur l’écosystème prairial. Mon intervention vise à vous présenter succinctement un aperçu des impacts du changement climatique sur les prairies ainsi que les leviers d’adaptation possibles pour les systèmes d’élevage pour faire face à ces changements, sur la base des recherches qui sont menées par notre équipe.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Partie 1 - Le changement climatique et ses conséquences probables sur la production végétale.

Et tout d’abord qu’est que le changement climatique?

Comment le climat change-t-il? OU BIEN comment le changement climatique s’opère-t-il? Quelles sont ses origines et ses formes?Quelle est l’implication des systèmes dans le changement climatique? Quelles sont les conséquences probables de ces changements?

2

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

3

Le climat est généralement décrit en termes de moyenne et de variabilité : températures, précipitations, vent etc..

Certains gaz de l’atmosphère dits à effet de serre absorbent puis réfléchissent la plus grande partie du ce rayonnement thermique, réchauffant la surface du globe : c’est l’effet de serre

C’est l’augmentation de l’effet de serre qui est la cause du changement climatique!

Climat – Effet de serre et changement climatique

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

4

L’agriculture contribue aux émissions de GES en France

Source: CITEPA 2009

N2O : Fertilisation, gestion des effluents d'élevage

CH4 : Fermentation entérique des ruminants, rizières

CO2 : Respiration sol plantes animal, processus fermentaires

L’agriculture contribue à hauteur de 84% du N2O émis en France 80% du CH4

3% du CO2

21,2% des GES françaises

L’élevage français contribue à hauteur de 10% des émissions de GES françaises

L’agriculture/sylviculture contribue à hauteur de de 84% des émissions françaises de N2O, 80% des émissions de CH4 et 3% des émissions de CO2 et soit à hauteur de 21.2% aux émissions de GES de la France (13.5% à l’échelle mondiale, GIEC 2007)L’agriculture est le 3ème secteur le plus émetteur derrière les transports et l’industrie

Les émissions de N2O proviennent essentiellement des pratiques de fertilisation et de la gestion des effluents d’élevageLes émissions de CH4 proviennent de la fermentation entérique des ruminants et de la décomposition des MO dans les zones humides tels que les rizièresLe CO2 est issu de la respiration du sol (racinaire et microbienne), des plantes et des animaux au pâturage

L’élevage, qui a été récemment incriminé pour son implication dans les émissions de GES et dans le réchauffement climatique, participe à hauteur de 10% des émissions de GES françaises

Following a Life Cycle Analysis approach, the report evaluates "that livestock are responsible for 18 percent of greenhouse gas emissions, a bigger share than that of transport

4

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

5

Changement climatique: tendance, variabilité et extrêmes

Faire avec la variabilité S’adapterVa

riabl

e cl

imat

ique

Tendance

Variabilité « normale »

Evènements extrême

Temps

S’adapter à une tendance ne mobilise pas les mêmes leviers que la réduction de la vulnérabilité à une forte variabilité inter annuelle ou la résistance à un événement extrême.

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Absorption racinaireEau + éléments minéraux

Photosynthèse

CO2

Température

Précipitations

Pour pousser (production primaire) les plantes ont besoin : D’ énergie lumineuseDe CO2

De températureD’ eauDe minéraux

Climat et production primaire

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

7

La sécheresse – une limitation à la croissance Comment définir la sécheresse ?

Le critère climatologique retenu est la fréquence d’épisodes avec trois mois consécutifs de pluviométrie inférieure à 50% de la normale.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

La gravité d’une sécheresse se définit par le déficit des réserves en eau des sols superficiels. Une des manières de l’exprimer est le rapport R/RU (le niveau du réservoir à un instant donné rapporté à la contenance du réservoir). On estime que la plante couvre ses besoins en eau de façon optimale s’il reste dans le sol au moins la moitié du réservoir (R>RU/2).

8

RU = réserve utile qui dépend, pour une culture donnée, de la hauteur du sol et de la profondeur des racinesR = quantité d’eau disponible à un instant donné R = RU + (pluies+irrigation-ruissellement-drainage) – ETRETR = évapotranspiration : consommation d’eau par la plante, qui rejette dans l’atmosphère, par les pores de ses feuilles (i.e. les stomates), la quasi-totalité de l’eau qu’elle absorbe.

Du point de vue agricole

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

9

Carte de l’indice d’humidité des sols en écart/normale (Météo France au 1er juillet 2011)

Une variabilité spatiale…

… et saisonnière forte :

La sécheresse de printemps est préjudiciable pour les productions précoces (stock herbe, céréales de printemps) .Pour l’herbe, son effet peut être contrebalancé à l’échelle annuelle si les conditions de repousse d’automne sont bonnes (ex : 2011 en zones de moyenne montagne)

En juillet 2011, la sécheresse des sols superficiels demeure critique, avec des déficits parmi les plus élevés depuis 50 ans sur le Poitou-Charentes, le Centre, le Limousin l’Aquitaine, le Tarn et l’Aveyron.

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Quel impact CC sur la production ?

Variation de rendement potentiel (%) des céréales : 2080 vs. 1980(Scénario ECHAM 4, Fischer et al., 2002)

10

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Le CC n’aura pas le même impact partout ! :

Exemple dans le cas de rendement du blé sous deux conditions pédo-climatiques :

D’après J.Wilcox –2012 – Projet VALIDATE

S’il lève une contrainte, le CC peut-être une opportunité

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Impacts d’un réchauffement climatique sur les rendements du blé

avec ou sans adaptation

Latitudes tempérées Zone intertropicale

IPCC 2007

Bilan de la littérature en 2007: sans prise en compte de la variabilité climatique

Une anticipation par une adaptation des systèmes permet de limiter l’impact du CC

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Modélisation de l’insécurité alimentaire en 2030 dans des régions rurales en développement

(Lobell et al., 2008, Science)

Le changement climatique entraînerait une réduction des rendements locaux,ce qui pourrait faire monter les prix alimentaires mondiaux

Culture majeure+ Impacts négatifs=> Insécurité alimentaire

(Afrique australe)

30% of farmers in developing countries are food-insecure; the work of Lobell et al. suggests that climate change may impact these undernourished communities by decreasinglocal yields while contributing to a global increase in commodity prices through significant global reduction in the production of corn, wheat, and rice. Despite these challenges,the very low agricultural productivity of food-insecure countries presents a great opportunity. Transform these agricultural systems through improved seed, fertilizer, landuse, and governance, and food security may be attained by all. Since the 1990s, rising commodity prices and declining per capita cultivated area have led to decreases in food production, eroding food security in many communities (2). Manyregions that lack food security rely on local agricultural production to meet their food needs. Primarily tropical and subtropical, these regions are substantially affected by both global climate variations and global commodity price fluctuations. Warming in the Indian Ocean (3) and an increasingly “El Nino–like” climate (4) could reduce main-season precipitation across parts of the Americas, Africa, and Asia (see the figure).

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S’adapter aux dynamiques de la biodiversité

• D’ici à la fin du siècle, la diversité des organismes du sol, des pollinisateurs, des pathogènes, des adventices et des ravageurs aura considérablement changé (perte de 15-35% des espèces).

• Les stratégies de protection sanitaire des végétaux et des animaux devront s’adapter dans un contexte règlementaire plus contraignant quant à l’utilisation de pesticides et d’antibiotiques.

• Les aires de distribution de certains agents pathogènes de plantes, actuellement limités par les basses températures hivernales, pourraient s’étendre. Le changement climatique pourrait aussi affecter la physiologie des parasites et des hôtes

• La dynamique de la végétation des prairies et des forêts sera profondément modifiée (phénologie)

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

15

• Partie 2 – Les impacts du changement climatique

Etat actuel des connaissances de l’impact à court-terme sur les prairies

Prédire pour anticiper sur le long-terme

Intérêt des indicateurs agro-climatiques

Quels impacts ces modifications climatiques peuvent-elles avoir sur les prairies

Je brosserai tout d’abord l’état actuel des connaissances sur les impacts à CTdu CC sur les prairies

Puis nous verrons comment prédire, grâce aux modèles, pour anticiper les impacts sur le long-terme ainsi que l’intérêt des indicateurs agro-climatiques pour compléter l’information acquise

15

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Climat, contraintes et changement.

Absorption racinaireEau + éléments minéraux

Photosynthèse

CO2

Température

Précipitations

* Augmentation des [CO2] atmosphérique : 500 ppm et plus (prédiction GIEC 2007).

* Le réchauffement du système climatique est sans équivoque : Temp

* Risque de réduction des précipitations : -20 à 25%

Mais également accroissement de la variabilité et de survenue d’évènements extrêmes.

Le climat c’est quoi ? Du point de vue fonctionnement végétation prairiale, les facteurs climatiques majeur sont Températures et Précipitations. La concentration atmosphérique en CO2 agit également de façon globale sur le potentiel de croissance.

Dans le cadre du Changement climatique, Contraintes ou opportunités ?Une augmentation du CO2 devrait favoriser la photosynthèse ; Une augmentation des températures devrait favoriser la croissance dans les climats plutôt froids et la limiter dans les climat plutôt chaud.Une réduction des précipitations devrait réduire la croissance en limitant l’eau disponible dans le sol ;

De plus risques sont surtout l’accroissement de la variabilité et de l’impredictibilité du climat court terme avec accroissement des évènements extrêmes.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Production annuelleGraminées C3 : +10 %Légumineuses : +25 %

Valeur nutritive des graminées fourragèresMoins de protéines, MAT : -20 % Plus d’énergie, sucres solubles : +30 %

Besoins en eau Diminution modérée (-5 à -15 %)

Diversité végétale des prairies permanentes Augmentation des légumineuses et des diversesGraminées moins compétitives

17

Doublement du CO2 atmosphérique

Différentes expérimentations ont mis en évidence qu’un doublement de la concentration atmosphérique en CO2 était susceptible de:

Stimuler la production annuelle de fourrages de l’ordre de 10% chez des graminées tempérées (voie photosynthétique en C3) de l’ordre de 25% chez les légumineuses et de l’ordre de 5% chez les graminées tropicales (voie photosynthétique en C4)

Modifier la valeur nutritive des fourrages en diminuant la teneur en matières azotées totales de l’ordre de 20% et en augmentant leur contenu en sucres solubles de +30%

Diminuer les besoins en eau du couvert de 5 à 15% du fait d’une meilleure efficience de l’utilisation de l’eau liée à une fermeture des stomates et donc à une transpiration moindre sous CO2 élevé

De modifier la diversité végétales des prairies permanentes en favorisant les légumineuses et autres dicotylédones au dépends des graminées moins compétitives

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Impacts d’un réchauffement de 3°C sur la production (sans variation des pluies)

Source: Rustad et al. 2002

Sud-Ouest,Méditerranée

Centre,Ouest

Moyennemontagne

Alpages

Levée de la contrainte thermique

Accentuation de la contrainte contrainte

Rustad et ses collaborateurs ont étudié l’impact d’un réchauffement de 3°C (sans variations des pluies) sur la production fourragère annuelle d’alpages, de prairies de moyenne montagne, de prairies du Centre-Ouest et de prairies du Sud-Ouest et méditerranéennes

ET VOILA CE QU’ILS TROUVENTSi la température moyenne annuelle est relativement basse (cas des alpages et des moyennes montagnes), l’augmentation de la température de 3°C permet de se rapprocher de l’optimum photosynthétique et donc de stimuler la production fourragère annuelle.

Si a contrario, la température annuelle est déjà élevée (cas des plaines du Centre-Ouest et du Sud-Ouest méditerranéen) l’augmentation de température de 3°C fait que l’on dépasse l’optimum photosynthétique et que l’on se trouve dès lors dans une gamme de températures limitante pour la production fourragère.

On pourrait donc observer dans le futur des différences régionales de la réponse des prairies à la température, les prairies d’altitude étant potentiellement favorisées par rapport aux prairies de plaine.

18

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

19

Indicateur Isop : l’indicateur de rendement, à une date donnée, compare la production cumulée depuis le début 2011 et la production moyenne à la même date sur une période de 28 ans (1982-2009). Les déficits au 20 juin 2011 sont les plus importants (>25%) en Poitou-Charentes, Midi-Pyrénées, nord de l’Aquitaine, une partie du centre, Champagne-Ardenne et le sud de Rhône –Alpes.

Impacts d’une sécheresse

Les zones herbagères de montagne globalement moins touchées

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

L’étude d’un seul facteur ne suffit pas pour prédire correctement les évolutions de la prairie

Nécessité de prendre en compte les interactions entre facteurs abiotiques et biotiques (compensations possibles)

Les espèces végétales interagissent entre elles et avec les micro-organismes du sol

De plus les différentes espèces ne réagissent pas toutes de la même manière

Mieux comprendre pour mieux prédire !

INRA, UREP

• IMAGINE (2005-2010) test in situ d’un changement climatique moyen : +3.5°C, -20% précipitations estivales, +200ppm CO2

20

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Dispositif IMAGINE

Effet température

Effet réduction des précipitations

Effet CO2

CLERMONT-FERRAND (350m)CCTémoin

St Genès (850m)

TT Température

TDTD Température Précipitations

TDCOTDCO22

Température Précipitations

CO2

+ 3.5 °C

Technologie Mini-FACE

Changement climatique multifactoriel

Source: Cantarel 2011

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Production de biomasse aérienne sous CC

0

100

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2006 2007 2008 2009Années

Prod

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n aé

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e ann

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(g/m

²)

CTTDTDCO2**

****

Effet variable: positif à CT puis négatif

0

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2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aéri

enne

annu

elle (

g/m²)

CTTDTDCO2

**

Effet négatif en année sèche 2009

0

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900

2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aé

rienn

e ann

uelle

(g/m

²)

CTTDTDCO2

Effet positif du CO2, risque limitation disponibilité en azote

*

**

0

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800

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2006 2007 2008 2009Années

Prod

uctio

n aé

rienn

e ann

uelle

(g/m

²)

CTTDTDCO2

***

**

L’effet global du CC

Température Sécheresse estivale

CO2

Source: Cantarel 2011

22

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

CO2 ,température et composition botanique

Enrichissement en CO2

GraminéesLégumineusesAutres dicots.

Mai

Juillet

Sept.

350 600

6 coupes

350 600

3 coupes

Température

80

85

90

95

100

2006 2007 2008 2009Années

% Gr

aminé

es

CT

* *

0

5

10

15

20

2006 2007 2008 2009Années

% le

gum

ineu

ses

CT

**

Effet positif sur leslégumineuses

Effet négatif sur les graminées

Sources: Teyssonneyre et al. 2002 Cantarel 2011

23

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Prendre en compte les extrêmes

INRA, UREP

• VALIDATE (2009-2011): dispositif in situ de réchauffement et sécheresse modérés toute l’année combinés à un extrême type « 2003 » (sécheresse marquée + vague de chaleur en été)

Eté 2003 : baisse de 30 % de la production fourragère nationale, dégradation des prairies, perte de carbone des sols, réduction de l’ingestion et de la production des ruminants

Nécessité de mieux comprendre les capacités de résistance des prairies et d’étudier leur capacité de régénération

24

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

25

Changement climatique avec extrême et composition botanique

21 22

57

Avril 2009

29

71 71

29

Fréquente Lente

Changement climatique avec extrême Août 2009

63

1522

66

9 25

Avril 2010

Fréquente Lente

Repousse et régénération du couvert végétal

Témoin

Diverse (pissenlit)

Graminée

Légumineuse (trèfle)

frequent infrequent

4312

45

55

2 43

Fréquente LenteAoût 2009

A CONFIRMER AUPRES DE MARINE

associé à un extrême représenté par une sécheresse estivale marquée avec une vague de chaleur au milieu

25

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Prédire pour anticiper sur le long-termeLes réponses obtenues sur le court terme

ne peuvent être extrapolées pour appréhender les modifications sur le long terme

Une démarche de modélisation est nécessaire pour intégrer les interactions entre facteurs et tester des scénarios d’évolution sur le long terme

Le modèle PaSim simule le fonctionnement d’une prairie en tenant compte des conditions pédoclimatiques, des caractéristiques du couvert et des animaux au pâturage, et de la gestion appliquée

Climat sol végétation herbivores gestion

• Production fourragère, laitière, GMQ• Bilan hydrique• GES (CO2, CH4, N2O)• Stockage C• Pollutions azotées etc.

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Quels impacts du changement climatique sur les prairies en France sur le long terme?

• 10 scénarios de changement climatique (1950-2100) intégrant:• des hypothèses socio-économiques pour le futur

• des modalités de simulation du climat contrastées

• Illustration : scénario A2

2020-2049: +1.5°C, pluies equivalentes , [CO2]=450 ppm

2070-2099 : +4°C , -150 mm de pluies, [CO2]= 700 ppm

• 4 prairies ont été comparées, sans adaptation de la gestion (hormis l’irrigation)

• 10 scénarios de changement climatique de 150 années, couvrant la période 1950-2100 et différant par:

• Les hypothèses quant au développement socio-économique futur

• La simulation du climat

Ont été utilisés pour forcer PaSim

• 4 prairies ont été comparées, sans adaptation de la gestion (hormis l’irrigation qui a été ajustée au plus près des besoins de la végétation pour l’un des systèmes)

• Les résultats ont analysés en comparant 3 périodes de 30 années

• Passé récent (1970-1999), Futur proche (2020-2050), Futur lointain (2070-2099)

Noter le code couleur qui sera repris dans la suite de la présentation

• J’ai choisi de vous illustrer les résultats sur la base des résultats obtenus pour les 2 sites contrastant des conditions climatiques différentes à la fois dans le présent mais aussi dans le futur

• J’ai également choisi de vous illustrer les résultats pour le scénario le plus pessimiste en termes d’évolution du climat mais sans doute le plus probable pour l’avenir

• Ce scénario fait l’hypothèse d’une augmentation de température de +1.5°C dans le FP, un cumul de pluies equivalent à celui de la période actuelle, une concentration de 450 ppm ; Dans le FL, le réchauffement atteint +4°C, le cumul de précipitations chute de -150 mm, et la concentration en CO2 atteint 700 ppm

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Système SI S PI PE

Type de prairie Semée (Ray-grass anglais)

Permanente

Ressources hydriques Irriguée Pluviale Pluviale Pluviale

Légumineuses - 5% 20%

Fertilisation N (kg N ha-

1an-1)320 200 200 0

Fauches Mi-avrilFin juinMi-août

Mi-octobre

Mi-avrilFin juinMi-août

Mi-octobre

Mi-avril Début juin

--

Mi-avril Début juin

--

Pâturage - - 15 jours en été puis en automne

Chargement (UGB ha-1) - - 1.5 0.8

Les systèmes de prairies simulés

28

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

******

Valeurs médianes

Lecture des graphiques de résultats

Variable d’intérêt

Pro

babi

lité

d’ex

céde

nce

Variabilité interannuelle

50%Augmentation de la variable d’intérêt avec le changement climatique …

• Les résultats ont analysés en comparant 3 périodes de 30 ans Passé récent (1970-1999), Futur proche (2020-2049), Futur lointain (2070-2099)

Les résultats ont analysés en comparant 3 périodes de 30 ans:

Passé récent (1970-1999), Futur proche (2020-2050), Futur lointain (2070-2099)

Voici comment se présentent les résultats:

Chacune des 3 courbes représente la distribution des 30 valeurs pour chacune des 3 périodes climatiques

L’axe des Y indique la probabilité d’excéder chacune des ces valeurs

Ce type de graphique permet de visualiser les valeurs médianes qui correspondent à une probabilité de 50%

… mais également de visualiser rapidement l’étendue de la variabilité des valeurs annuelles qui je vous ai figurées par les flèches horizontales

Si l’on compare les 3 distributions on constate une augmentation de la variable d’intérêt avec le changement climatique qui est hautement significative d’après les statistiques Plus il y a d’étoiles plus l’évolution est significative. Ns signifie « non  significatif »

A titre d’exemple, la probabilité d’excéder une valeur de 2.0 est de 10% dans le PR, 60% dans le FP et 90% dans le FL 29

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Productivité printemps (avril-juin)

******

******

Productivité annuelle

******

******

Production fourragère

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Prairie

s perm

anen

tes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

Productivité hivernale (janvier-mars)

*****

******

De nouvelles opportunités pour la production fourragère annuelle et saisonnière mais une variabilité interannuelle et saisonnière accrue

Le modèle prévoit des opportunités pour la production fourragère future à l’échelle annuelle et spécialement au printemps et en hiver

Mais également une plus grande variabilité de la production, en particulier dans un avenir lointain

30

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Stockage C

nsns

nsns

Bilan de GES de la prairie

ns ns

nsns

Prairie

s perm

anen

tes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

puits sourcesource puits

Stockage de carbone et bilan de GES des prairies

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Pas de modification significative du stockage de carbone et du bilan de GES

En revanche et de manière générale, le modèle ne prévoit pas de modifications significatives du stockage de C et du bilan de GES des prairies dont le bilan reste pos

31

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

nsns

Productivité estivale (juillet-septembre)

**nsPra

iries p

erman

entes

exten

sives

(PE)

Prairie

s sem

ées

irrigu

ées (

SI)

Ratio C:N

******

nsns

**

ns

***

ns

Restitutions nettes (drainage –irrigation)

Production fourragère estivale, qualité des fourrages et réalimentation des nappes en eau,

Mirecourt ARPEGE A2 CV sol profond

Des réductions significatives de la restitution nette d’eau aux nappes, de la qualité des fourrages et de la production estivale (15% des cas seulement)

Au-delà de ces opportunités, le modèle prévoit l’apparition de risques :

- pour la productivité estivale (uniquement pour les systèmes non irrigués), pouvant se traduire par une baisse de la production de lait à cette période et une baisse de la résilience des systèmes d’élevage

- une dégradation de la qualité des fourrages (avec un déséquilibre du ratio énergie:protéines), en particulier pour les systèmes irrigués,

- une baisse significative de la restitution nette d’eau aux nappes, plus importantes pour les systèmes irrigués.

In summer, GPP in the near and far futures is estimated, in most cases, to be similar or to slightly increase (but not significantly) compared to current values, with exceptions for combinations of warming and aridity levels, for which summer GPP decreases. For instance, for rainfed systems under humid to semi-arid conditions in near future (+0.6 to +1.7 °C), 50% of simulations show a “likely” chance to be 10% lower than current values. Under the same aridity conditions and a greater warming in far future (+1.8 to +2.8 °C), this percentage reaches 100%. A large interannual variability of summer GPP values across all time slices may explain the lack of significance of K-S tests between time horizons 32

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Conclusions sur les impacts à long terme du changement climatique

Plus forte variabilité interannuelle et saisonnière de la production

Nouvelles opportunités pour la production fourragère qui peut atteindre :

25% de la production printanièredans 25% des cas dans un avenir proche (37% dans un avenir lointain)

25% de la production hivernaledans 70% des cas en Hiver tous « futurs » confondus

Risques accrus pour la qualité des fourrages, la restitution d’eau aux nappes et la production estivale (se maintient dans la plupart des cas – effet CO2 augmente l’efficience d’utilisation de l’eau)

Pas de changements significatifs du stockage de C et du bilan de GES

De nvelles opportunités pour la PF avec une augmentation de la production printanière de 25% dans ¼

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Les prédictions actuelles montreraient que…

Les prairies disposant actuellement d’une forte disponibilité en eau (climat local, RU) sont celles qui enregistreraient les plus forts impacts négatif du changement climatique. [Toutefois leur niveau de production resterait supérieur à celui des zones sèches]

Les prairies permanentes extensives (avec légumineuses) offrirait le meilleur compromis entre la continuité d’une production de fourrages de qualité et la maximisation de l’atténuation des émissions de GES

Adapter ces conclusions au contexte des systèmes de l’OrneDans vos systèmes, il va falloir faire attention à vos prairies productives implantées dans sur des sols profonds car elles vont enregistrer les variation de production les plus fortes et la qualité de leurs fourrages risque de se dégraderMaintenez vos prairies permanentes car elles vont continuer de produire et de bien produire et vont permettre de limiter l’impact du CC via le stockage de C

34

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

35

Partie 3 – Quelles alternatives possibles ?

Adaptation – à quelle échelle ?

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Une réduction anticipée des émissions réduira les adaptations nécessaires pour

limiter les impacts résiduels du CC

Source: GIEC 2007

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptation Ensemble des stratégies, initiatives et mesures individuelles ou collectives (entreprises, associations, collectivités, etc.) visant, par des mesures adaptées, à réduire la vulnérabilité des systèmes naturels et humains contre les effets réels ou attendus des changements climatiques (Glossaire GIEC)

Flexibilité : « aptitude à changer durablement de structure sans changer de finalité (et inversement) » (Alcaras et Lacroux, 1999)

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Savoir innover en utilisant la biodiversitéMieux utiliser la diversité génétique : diversité intra-espèce (végétale ou animale), mélanges d’espèces, remplacements d’espèces pour accompagner la transformation des systèmes de production.

Face à une variabilité climatique accrue, la plasticité des génotypes, des populations, ou des mélanges constitue un atout.

L’adaptation concerne en effet selon la saison une gamme étendue de stress : d’une forte limitation en eau durant l’été à un engorgement des sols durant l’hiver.

Des démarches de phénotypage reproduisant au mieux les conditions du climat futur seront nécessaires.

Agro-écologie une voie conciliant performances économique et écologique pour adapter les agro-écosystèmes

38

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Quelle approche pour l’adaptation?

Que peut-on adapter ?

• 1. Occupation du sol : adéquation des systèmes agricoles au pédoclimat

• 2. Génétique (variété ou espèce)

• 3. Pratiques (implantation / pilotage)

Dans quel contexte de politique environnementale ?

• 1. Objectif de production uniquement, sans limitation des intrants

• 2. Production “sous contraintes environnementales” (pollution diffuse, limitation des émissions de GES, stockage de carbone)

• 3. Valorisation de la multifonctionnalité des services

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations Biologique : Cultures fourragères

* Privilégier des cultures fourragères résistantes à la sécheresse et économes en eau.

Substituer, le sorgho fourrager au maïs fourrager ; le dactyle au ray-grass anglais,

* Mieux utiliser les légumineuses :

Valoriser le potentiel de production qui sera accru grâce à l’augmentation du CO2 atmosphérique et au réchauffement,

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations Biologique : Cultures fourragères

41

•Favoriser des prairies permanentes à biodiversité élevée (assurance vis-à-vis de la variabilité du climat ; flexibilité)•Valoriser la complémentarité des surfaces (phénologie, temporalité)

* Favoriser les animaux à plus faible besoin à même de mieux valoriser les ressources (réserve corporelle, choix)

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations décisionnelles

Dépendant du type de système fourrager

Changement prévisible et récurrent :

Esquive par ajustements en cours de campagne (atténuation des conséquences négatives)• Utilisation des stocks/ achat de fourrages• Sevrage/tarissement/vente précoce

Alea non prévisible

Evitement par anticipation (adaptations planifiées)• Dimensionnement des surfaces de base/ de sécurité• Stocks de fourrages conservés

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Adaptations des fermes d’élevageAdaptations des pratiques d’élevage

• Utilisation des réserves corporelles des animaux allaitants durant les épisodes secs;

• traite des vaches laitières une seule fois par jour • modifications de la saisonalité des vêlages

Adaptations du système fourrager– Réduction du chargement animal– Modification du ratio du pâturage aux fourrages conservés

(foin/ensilage)– Extension de la saison de pâturage au printemps et à l’automne,

voire pâturage hivernal;– Utilisation plus importante des stocks d’herbe sur pied – Augmentation de la diversité des types de prairies

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-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

4/1 3/2 5/3 4/4 4/5 3/6 3/7 2/8 1/91/10

31/10

30/11

Croiss

ance

net

te:

Kg M

S/h

a/j

1980-2009

2035-2065

TempératurePortance=> 10 jours

TempératureStress hydrique=> Arrêt de croissance

TempératureCO2=> +30% biomasse

Les prairies poussent plus au printemps et moins en été

Détermination des quantités théoriques annuelles de fourrages en « déficit » ou en « surplus ».

Affouragement nécessaire

Récolte possible

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

Simplement commenté les deux courbes (les 3 étapes)

Le point 1 c’est disponibilité herbe : plus printemps moins été

Pointillés verticaux, longueur des saisons = arret de l’affouragement ou redémarrage pour courbes roge avancé à la fois pour été et pour printemps.

Vert continu : le disponible par jour c’est la annuelle moyenne sur une longue série d’année ramenée à 1 jour ex : 10 tonnes /365 j = s’il y a une disponibilité de 20 kg par jour permet de nourrir 1.2 vache par jour/hectare

Ce qui est au dessus c’est récolte possible, besoin quotidien en pâturage (excédent récolte)

Vert pointillé : plus de fourniture

Entre les deux traits affourragement total ou partiel

44

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1 2 3 4 5

6080

100

120

140

160

Duree_EA

Classe années Passées

1 2 3 4 5

120

130

140

150

160

170

Duree_H

Classe années Passées

1 2 3 4 5

200

300

400

500

600

700

AUC_Print

Classe années Passées

1 2 3 4 5

-200

010

020

030

0

AUC_EA

Classe années Passées

3 Les types d’années pour le passéDurée (jours) été automne Durée (jours) hiver

Exemple de Saint Girons (Ariège)

Récolte au printemps Récolte en été

3 mois et demi

4 mois et demi

3 mois

5 mois

5 t/ha

3 t/ha

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

Climat passé

Pour le site de 600 m altitude

Sur base 30 années passé, typologie d’anéne sur base de durée des différentes saison. 5 classes

Durée été automne = affourragement partiel nécessaire (pour partie) Variabilité qui peut être importante entre 3 à 5 mois.Durée

Année de type 3 année difficile durée été automne important, risque déficit printempsÀ la différence année type 4 ou indicateurs plus favorables. d’hivers

Peut –être sautée.

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1 2 3 4 5 6 7 8

5010

015

020

0

Duree_EA

Classe années passé et futur CO2

1 2 3 4 5 6 7 8

120

140

160

180

Duree_H

Classe années passé et futur CO2

1 2 3 4 5 6 7 8

200

300

400

500

600

700

AUC_Print

Classe années passé et futur CO2

1 2 3 4 5 6 7 8

-400

-200

010

030

0

AUC_EA

Classe années passé et futur CO2

Durée été automne (jours)

Récolte au printemps (g/m²)

Durée hiver (jours)

Bilan été automne (g/m²)

Changement de types d’années (1980-2065)

passé mixte futur passé mixte futur

passé mixte futur passé mixte futur

Favorable

Défavorable

M.Duru, Com.pers., (ANR Validate, PSDR Climfourel ) – UMR AGIR - INRA / INP ENSAT – Toulouse.

Mêm chose mais mixte passé et futur

Il y a des anénes passé et du fiutur « des anénes typiques du passé et typique du futur

En rouge les situation défavorables et en rouge les situations favorables

Bilan été automne a pu être positif dans le passé, modèle montre qu’il sera plutôt négatif à très négatif dans le futur

Sur les récltes de printemps : soit excellentes (effet temp et co2) mais peuvent être aussi cata du à sécheresse précoces (ie 2011)

46

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Conclusions Le changement du climat est sans équivoque, mais il ne se traduira pas de la même manière en tout points du territoire.

Il s’accompagne d’une variabilité climatique accrue qui se traduit par des évènements extrêmes plus fréquents et plus intenses

Le changement climatique peut être source d’opportunités

S’adapter c’est aussi mieux connaître les potentiels de son système et valoriser ses atouts

En zone herbagère, les prairies permanentes présentent de réels potentiels. Leur diversité permet : - de valoriser les complémentarités entre parcelles (souplesse)- de réduire les vulnérabilités (risques)

Complémentarité de précocité, de potentiel de production, de résistance à la sécheresse tralala

47

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A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Merci de votre attention

48