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Through its latest reforms, the Common Agricultural Policy (CAP) has tried to encourage traditional agricultural systems and the originality of typical local agri-food solutions (eco-conditionality; cross-compliance; decoupling, production brands). However, the process of land concentration continues to generate increasingly large farms and increasingly uniform crop reconversion, even if the EU has explicitly denounced its negative effects (Resolution 197 of the European Parliament of 27 April 2017). However, the dramatic experience of the COVID 19 pandemic has forced us to become aware of how important it is to bring producers and consumers closer together to ensure food security, food safety and food sustainability. Using the proven survey methodology of the GECOAGRI-LANDITALY (Comparative Geography of Agricultural Areas European and non-European) Inter-University Research Group, the authors measure and interpret the process of land concentration in the European countryside and take into consideration, through eloquent simplifications, to reflect on which traditional agricultural systems and cultivation techniques, expressed in historical rural landscapes, best protect quality agro-food. Bien que les dernières réformes de la Politique Agricole Commune (PAC) tentent d’inciter au développement des systèmes agricoles traditionnels et des solutions agroalimentaires locales typiques originales (éco-conditionnalité, découplage, marques de production), le processus de concentration des terres, contre lequel l’UE s’est pourtant explicitement prononcée en dénonçant ses effets négatifs (résolution 197 du Parlement européen du 27 avril 2017), continue de générer des entreprises agricoles toujours plus grandes et des reconversions de cultures toujours plus standardisées. Cependant, l’expérience dramatique de la pandémie de COVID 19 nous a obligés à prendre conscience de l’importance de rapprocher les producteurs et les consommateurs pour garantir la sécurité alimentaire, la sûreté des aliments et la durabilité de l’alimentation. En utilisant la méthodologie d’enquête éprouvée du groupe de recherche interuniversitaire GECOAGRI-LANDITALY (Géographie comparée des zones agricoles européennes et non européennes), les auteurs mesurent et interprètent le processus de concentration des terres dans les campagnes européennes et s’interrogent, par le biais de simplifications éloquentes, sur les systèmes agricoles traditionnels et les techniques de culture qui, exprimés dans les paysages ruraux historiques, protègent le mieux les produits agroalimentaires de qualité.

Ce numéro regroupe des textes issus des projets ayant travaillé dans le cadre du Programme PSDR 4, sous l’égide d’INRAE et de 10 Régions françaises.; The present article concerns the results acquired by the TIP TOP project of PSDR4 program. The ambition was to document agricultural landscapes to account for their water related eco-functionalities, such as the closure of the large water cycle, nutrient recovery, protection of soils, water resources and wetlands. We present an overview of the OPALE (OPerational Assesment of Landscape Ecofonctionnalities) interface developed for this purpose giving the principles of the constitutive models. In particular, we were involved, through collective participation, in the production of a module related to the construction of the landscape by farms, depending on the decision-making rules and constraints of farmers involved in breeding or crops or vegetable production. We then propose a description of the functioning of the landscape by means of functions related to: (i) the pressures exerted by agricultural activities on the landscape-watershed and; (ii) their transfer to the hydrographic network, evaluated by means of particle tracking techniques. Various examples illustrate the steps of the diagnostic carried out by OPALE and its usefulness for prospective simulations related to new agricultural dynamics or new configurations of landscape structures and mosaics.; Cet article concerne les résultats acquis par le projet TIP TOP du Programme PSDR4. Il a eu pour ambition de documenter les paysages agricoles pour rendre compte d’éco-fonctionnalités liées aux écoulements d'eau, telles la fermeture du grand cycle de l’eau, la valorisation des éléments nutritifs et la protection des sols, des ressources en eau et des zones humides. Un aperçu de l’interface OPALE (OPerational Assesment of Landscape Ecofonctionnalities), développée dans cet objectif, est présenté, incluant les principes essentiels des modèles constitutifs. Il s’agit d’abord d’une construction collective, avec un module relatif à la fabrique du paysage par les exploitations, en lien avec les règles de décision et contraintes d’agriculteurs éleveurs, céréaliers ou maraîchers. On décrit ensuite le fonctionnement paysager par le biais de fonctions relatives: (i) aux pressions exercées par les activités agricoles sur le paysage-bassin versant et (ii) à leur transfert vers le réseau hydrographique par des techniques de traçage particulaire. Divers exemples illustrent les étapes du diagnostic opéré par OPALE et ses mises en perspective dans le cadre de simulations prospectives portant sur de nouvelles dynamiques agricoles ou de nouvelles configurations des structures et mosaïques paysagères.

International audience

Residual biomass (RB) (e.g. livestock effluents, crop residues, green and urban waste) plays a key role in agriculture. The modernization of agriculture since the 19th century has profoundly transformed their metabolism, leading to soil impoverishment, pollution and loss of autonomy of farms and territories in terms of fertilization.Today, solid scientific facts prove the need for an ecologization of RB management, but the nature of this ecologization is debated. Radically different visions of what should be the biophysical basis of the functioning of our societies coexist and put our human and scientific communities in tension. This thesis aims to provide an analytical framework for a dialogue between the multiple pathways of ecologization: the metabolic networks. The study was conducted in the Drôme valley, a region well knowned for the development of organic agriculture. The cartography of production and flows of RB as well as the description of the multiple values given by farmers to the metabolism of RB allow us to think the tensions and complementarities between two contrasting paths of ecologization: the engineering path of optimization and "closing the loop" (industrial ecology) and cultivating bounds with the rest of the living through multiple values, beyond economic utilitarianism (the earthbound).This thesis draws up the perspectives of a more pragmatic path towards ecologization.; Les biomasses résiduaires (BR) (ex. effluents d’élevage, résidus de cultures, déchets verts et urbains) jouent un rôle clé en agriculture. La modernisation de l’agriculture depuis le XIXe siècle a profondément transformé leur métabolisme, entraînant appauvrissement des sols, pollutions, perte d’autonomie des exploitations agricoles et des territoires en matière de fertilisation.Aujourd’hui, des faits scientifiques solides démontrent la nécessité d’une écologisation de la gestion des BR, mais la nature de cette écologisation fait débat. Des visions radicalement différentes de ce que devraient être les bases biophysiques du fonctionnement de nos sociétés coexistent et mettent en tension nos communautés humaines et scientifiques. Cette thèse vise à apporter un cadre analytique pour une mise en dialogue des multiples voies d’écologisation : les réseaux métaboliques. L’étude a été conduite dans la vallée de la Drôme, terrain emblématique du développement de l’agriculture biologique. Les productions diversifiées, les flux de BR ainsi que les multiples valeurs accordées au métabolisme par les agriculteurs offrent un terrain d’exploration permettant de penser les contradictions, les tensions mais aussi les complémentarités pour l’action entre deux voies d’écologisation contrastées : d’une part la voie ingénieuriale de l’optimisation et du “bouclage des flux” (l’écologie industrielle) et d’autre part, le fait de cultiver des attachements avec le reste du vivant au travers de multiples valeurs, au delà du seul utilitarisme économique (l’écologie des terrestres). Cette étude dresse les perspectives d’une écologisation plus pragmatique, qui ne ferait pas l’économie du pluralisme des savoirs.

Symbolic landscapes of the countryside of the West of France, the bocage landscapes have undergone a series of transformations these last forty years : decrease in hedgerow density, land uses changes, plots extension, normalization and enlargement of farm buildings, spatial extension of wilderness… The intensity of landscape transformations highlights the contradiction between these landscape forms produced by a long agrarian history and the contemporary evolutions of farming systems. The transformation of hedgerow landscapes is generally attributed to the "productivist" turn of the French agricultural model. However, the socio-technical processes behind these changes are more rarely explained.The first purpose of this geography work is to study the effects of changing agricultural systems on agricultural spatial structures, based on a statistical analysis at the scale of the West of France. In a second step, the landscape and land dynamics of four study areas (Bessin, Bocage Virois, Sud Manche, Pays d'Auge), located in the dairy and bocage domain, have been studied between 2003 and 2016. This work is based on an original methodological device, set up in a geographical information system. This structuration of geographic information makes possible to (1) monitor the landscape dynamics (evolution of the hedgerow density, land cover and plot morphology changes) at a fine spatial and temporal scale and (2) to reconstruct the evolution of the mosaic of farm plots, by matching land-parcell identification systems across the time (2007, 2011, 2013). From this spatio-temporal database, we characterized the coevolution of landscape structures and farm territories across the time, in order to better understand the landscape consequences of farm enlargment.Finally, a field survey was carried out among 150 farmers equitably distributed in the four study areas, in order to apprehend the social, technical and productive consequences of the farms enlargment, which differ singularly according to the type of land trajectory followed.; Paysages emblématiques des campagnes de l’Ouest, les bocages ont connu une série de transformations rapides et importantes ces quarante dernières années : érosion du linéaire de haies, changements des usages du sol, rationalisation et agrandissement du parcellaire, banalisation et massification des bâtiments agricoles, enfrichement des secteurs les plus difficiles à exploiter. L’ampleur des ajustements observés souligne le décalage entre ces formes paysagères héritées d’une longue histoire agraire, et l’évolution des systèmes agricoles qui contribuent à les produire.Si la transformation des paysages de bocage est généralement attribuée au tournant « productiviste » du modèle agricole français, les processus socio-techniques à l’origine de ces évolutions sont plus rarement explicités. L’objet de ce travail est d’évaluer plus spécifiquement la contribution de l’agrandissement des exploitations agricoles à la dynamique d’évolution des paysages bocagers de l’Ouest de la France.Ce travail de géographie s’appuie dans un premier temps sur une analyse statistique à l’échelle du grand Ouest de la France, visant à étudier l’effet des transformations foncières sur les structures spatiales agricoles (assolements, parcellaire, linéaires boisés…). Dans un second temps, les dynamiques paysagères et foncières de quatre espaces d’étude (Bessin, Bocage Virois, Sud Manche, Pays d’Auge), situés en domaine laitier et bocager mais présentant des configurations agricoles variées, ont été étudiées entre 2003 et 2016. Ce travail s’appuie notamment sur un dispositif méthodologique original, articulant au sein d’un système d’information géographique à échelle parcellaire (1) la construction d’un suivi à échelle spatio-temporelle fine des dynamiques paysagères (évolution du maillage bocager, de la trame parcellaire et de l’occupation du sol) et (2) la reconstitution de l’évolution de la mosaïque des parcellaires d’exploitations par appariement de plusieurs millésimes du registre parcellaire graphique. L’exploitation de cette base de données spatio-temporelle a permis de mieux comprendre le rôle de la transformation foncière des exploitations agricoles dans la dynamique des paysages bocagers. Enfin, une enquête de terrain a été réalisée auprès de 150 agriculteurs équitablement répartis dans les quatre espaces d’étude, afin d’appréhender les conséquences sociales, techniques et productives de l’agrandissement à l’échelle des exploitations agricoles, qui diffèrent singulièrement selon le type de trajectoire foncière suivie.

Today, in an increasing number of initiatives in the R&D agricultural sector, we want to learn from farmer’s innovative practices to foster change in agriculture toward agroecology. These initiatives, still poorly known, emerge in a context where agronomists explore new ways to produce knowledge to face current issues and answer new questions such as : while designing agroecological farming systems, how to deal with natural regulations, partly unknown and poorly predictable? What kind of models of agroecosystems allow to imagine chemical-free cropping systems? Or, what knowledge should we produce to design technical options adapted to every farmer’s expectations? … In this thesis, we assume that studying farmer’s innovative practices would be one way, taken by certain actors, to explore innovative farming systems today. More precisely, we explore how and in which conditions the study of farmer’s innovative practices could foster the design of agricultural systems.First, by exploring the history of agronomy, we show that since the foundation of the discipline, in the 18th century, agronomists draw inspiration from farmer’s practices; then, with the evolution of the discipline, the study of farmer’s practices marginalised. Today, new ways to study farmer’s practices emerge, in relation with contemporaneous challenges and we then propose to focus on ways to study ‘farmer’s innovative practices’. Through the analysis of a panorama of 14 initiatives from the agricultural R&D sector we show that it exists various ways to study farmer’s innovative practices, and we propose to organize this diversity. First, we shed light on what people get from the study of innovative practices depending on their own situation (to federate a designer’s community, to renew agronomic models, to get knowledge on unknown technical systems…). We then shed light on common traits in agronomist’s reasoning underlying the study of farmer’s innovative practices (ex. They all spot innovative practices formulating desirable unknown), and we show variants in ways to analyse them (ex. various systemic analysis). We finally show that studying innovative practices allows to enrich collective design dynamics: by fostering the emergence of new technical systems on farm, and by contributing to the emergence of original prescriptions aiming to support the design on farm of innovative systems (contextualised testimonies, generic action logics…)These initiatives illustrate the emergence of original forms of contributions, in agronomy, in a distributed design organisation, spread in territories. This thesis contribute to the understanding of what’s studying farmer’s innovative practices in relation to a design activity, and it gets to the formulation of reflexive keys to study farmer’s practices while designing in agronomy.; Aujourd’hui, dans un nombre croissant d’initiatives de la R&D agricole, on cherche à apprendre de pratiques ‘innovantes’ d’agriculteurs, pour soutenir l’évolution des systèmes agricoles, souvent dans le projet de l’agroécologie. Ces initiatives émergent dans un contexte où, en agronomie, on explore de nouveaux itinéraires de production de connaissance pour faire face aux enjeux contemporains qui induisent des questions inédites comme : Comment prendre en compte, dans la conception de systèmes agroécologiques, des équilibres naturels peu prédictibles et en partie inconnus ? Quelles représentations des processus agronomiques permettent d’imaginer des systèmes affranchis des intrants de synthèse? Ou encore, quelles connaissances produire pour concevoir des solutions techniques propres aux situations et attentes de chaque agriculteur ?… Dans cette thèse, nous faisons l’hypothèse que l’étude de pratiques innovantes d’agriculteurs serait une voie, empruntée par certains acteurs, pour explorer de nouvelles manières de produire dans le contexte actuel. En particulier, nous explorons comment et à quelles conditions l’étude de pratiques jugées innovantes d’agriculteurs peut stimuler la conception de systèmes agricoles aujourd’hui.Un détour par l’histoire de l’agronomie nous permet de mettre en perspective cette dynamique contemporaine avec les façons dont des agronomes ont, par le passé, étudié des pratiques d’agriculteurs pour générer des prescriptions visant à faire évoluer les pratiques en ferme. Dès les fondements de l’agronomie, au 18ème siècle, certains s’inspiraient de pratiques d’agriculteurs ; puis, en lien avec l’évolution de la discipline, ce lien aux pratiques est devenu marginal dans de nombreux travaux. Nous montrons que le rapport aux pratiques d’agriculteurs se renouvelle face aux enjeux contemporains de l’agriculture et c’est ce renouvellement que nous approfondissons ensuite avec un focus sur l’étude de pratiques innovantes d’agriculteurs. Par l’étude d’un panorama d’initiatives contemporaines, nous montrons qu’il existe différentes manières d’étudier des pratiques innovantes d’agriculteurs et nous proposons une manière d’organiser cette diversité. D’abord, nous montrons ce qu’apporte l’étude de ‘pratiques innovantes’ à ceux qui la réalise (fédérer une communauté de concepteurs, renouveler les représentations agronomiques, acquérir des connaissances sur des systèmes techniques inconnus…). Nous identifions des traits communs dans les raisonnements sous-jacents à l’étude de pratiques innovantes (ex. s’orienter vers des pratiques innovantes en formulant un inconnu désirable), et des variantes dans leurs réalisations (ex. différents types d’analyses systémiques) qui, parfois, influent sur ce qu’en apprennent leurs initiateurs. Enfin, nous montons que ce travail permet d’enrichir de différentes façons des dynamiques collectives de conception de systèmes agricoles innovants : à la fois en stimulant, par l’étude de pratiques, l’émergence de nouveaux systèmes techniques en ferme ; et en contribuant à la génération de prescriptions agronomiques originales venant soutenir la conception par les agriculteurs (témoignages contextualisés, logiques d’action génériques ...).Ces initiatives illustrent l’émergence, en agronomie, de formes originales de contributions à des dynamiques de conception distribuée dans les territoires agricoles. Cette thèse éclaire des ressorts et des modalités de réalisation de l’étude de pratiques innovantes d’agriculteurs et ses relations à des activités de conception, et elle contribue à la formulation de repères pour penser leur articulation dans l’action.

National audience

Tradução de Anna Carolina Teles (UFRGS) e revisão de Patrícia Reuillard (UFRGS) Este artigo é uma tradução do: Systèmes agricoles et système d’indicateurs: évaluation de l’impact du changement climatique sur la sécurité alimentaire dans un bassin d’inondation amazonien Na Amazônia, a mudança climática se traduz principalmente pelo desregramento do regime de cheias, que perturbam os sistemas agrícolas de suas populações ribeirinhas e que as tornam potencialmente sensíveis à insegurança alimentar. A fim de facilitar a análise dos sistemas agrícolas da zona estudada (Lago Grande do Curuai), uma tipologia foi elaborada através da matriz ordenável de Bertin para identificar quatro sistemas típicos: agroflorestal, agropastoril, de agricultura especializada e de piscicultura diversificada. A partir de informações relativas aos sistemas agrícolas e tendo como eixo principal dois pilares da segurança alimentar (disponibilidade e acesso aos gêneros alimentícios), um sistema de indicadores foi criado segundo o método Princípio, Critérios, Indicadores. Um princípio, três critérios e sete indicadores avaliaram a segurança alimentar dos sistemas agrícolas típicos, segundo dois cenários: com ou sem ocorrência de eventos extremos. Observa-se uma degradação do estado de segurança alimentar após a ocorrência de eventos extremos, afetando principalmente o sistema agropastoril. In Amazonia, climate change mainly involves discorder of the floods. It disturbs the agricultural systems of the waterside population of the Amazon and exposes those populations to food insecurity. In order to facilitate the analysis of the study area farming systems (Lago Grande de Curuaï), a typology was made using Bertin’s matrix, allowing the identification of four typical systems: agri-forestry, agricultural, agro-pastoral and fish-pastoral. A system of indicators was made following the « Principle, Criteria, Indicators » method, using the information on the agricultural systems and the two pillars of food security (availability and access) as a main base for analysis. One principle, three criteria and seven indicators estimated food security on the scale of the typical agricultural systems depending of two scenarios: with and without the emergence of extreme events. A degradation of food security is observed with the emergence of extreme events, and the agro-pastoral system is the most affected by these crisis. En Amazonie, le changement climatique se traduit principalement par un dérèglement du régime des crues, perturbant les systèmes agricoles des populations riveraines de l’Amazone et les rendant potentiellement sensibles à l’insécurité alimentaire. Afin de faciliter l’analyse des systèmes agricoles de la zone étudiée (le Lago Grande de Curuaï), une typologie a été effectuée via la matrice de Bertin, permettant d’identifier quatre systèmes types : les systèmes agro-forestier, agricole spécialisé, agro-pastoral et pisci-pastoral. A partir des informations relatives aux systèmes agricoles et ayant pour principale base deux piliers de la sécurité alimentaire (la disponibilité et l’accès aux denrées alimentaires), un système d’indicateurs a été créé suivant la méthode « Principe, Critères, Indicateurs ». Un principe, trois critères et sept indicateurs ont évalué la sécurité alimentaire à l’échelle des systèmes agricoles types et ce, suivant deux scénarios : avec ou sans survenance d’évènements extrêmes. Une dégradation de l’état de la sécurité alimentaire est observée avec la survenance d’évènements extrêmes et c’est le système agro-pastoral qui est le plus affecté par ces crises.

In a context of regional land-use planning, agricultural systems’ mapping - crop types and cropping practices – allows monitoring of what is being produced, where and how, and therefore represents a key element for regional assessment of the agricultural production and its environmental impact. The production of information on agricultural systems generally requires a lot of data and expertise. This information is thus very heterogeneous in quantity and quality in space and time, the availability and updates being extremely variable between countries and regions. Remote sensing, through its ability to retrieve synoptic spatial information on the state and dynamics of vegetation from satellite images, represents a valuable tool for agricultural monitoring. However, the conversion of images into regional-scale map products remains a field of research for many applications. This thesis presents original methodological developments in a semi-automatic multiscale approach based on the processing and analysis of optical satellite imagery for the mapping and characterization of agricultural systems at regional scale. The approach is composed of two main methods: (i) regional stratification into landscape units and classification of these units to produce a map of agricultural land-use systems; (ii) field-level segmentation and unsupervised classification of the segments by a “landscape-clustering” method to produce a cropping systems’ map. The methods were developed on a region of intensive agriculture, the Brazilian state of Tocantins, where the cultivated area, as well as the main agricultural land-use systems and cropping systems were successfully mapped from an annual NDVI-MODIS time series and a mosaic of Landsat images. The reproducibility of the approach was then assessed in Burkina Faso, where landscapes are shaped by the smallholder agriculture. Only the cultivated area could be mapped with satisfactory results, highlighting the limitations of these methods and the current offer in satellite imagery given the challenging specificities of this type of agriculture for remote sensing. The resulting maps were assessed with ground-truth data and agricultural statistics, and compared to other existing maps. The results of this thesis show the potential of the new method of regional stratification into landscape units which, based on NDVI time series and combined to the unsupervised “landscape-clustering” classification method, contributes to significantly improve discrimination of crop types and agricultural practices, and allows representing the agricultural systems at different levels of spatial organization. The originality of the developed methods lies mainly in the simplicity of their implementation. They are almost exclusively based on satellite data and require little “expert” intervention and external data, which gives them a high reproducibility potential. Thereupon, this thesis contributes, with these novel methods, to the development of generic tools to support large-scale monitoring of agriculture and to provide decision-support products for reasoned land-use planning; Dans un contexte de planification de l’utilisation des terres à l’échelle régionale, la cartographie des systèmes agricoles - espèces cultivées et pratiques culturales - permet de suivre ce qui est produit, où et comment, et constitue donc un élément essentiel d’évaluation régionale de la production et de son impact sur l’environnement. La production d’information sur les systèmes agricoles nécessite généralement beaucoup de données et d’expertise. Cette information est donc très hétérogène en quantité et en qualité dans l'espace et le temps, la disponibilité et les mises à jour étant extrêmement variables selon les pays et les régions. La télédétection, de par sa capacité à fournir une information spatiale synoptique sur l’état et la dynamique de la végétation à partir des images satellitaires, constitue un outil précieux pour le suivi de l’agriculture. Toutefois, la conversion des images en produits cartographiques à l’échelle régionale reste encore du domaine de la recherche pour de nombreuses applications. Cette thèse propose des développements méthodologiques originaux dans une approche multiscalaire semi-automatique basée sur le traitement et l’analyse d’imagerie satellitaire optique pour la cartographie et la caractérisation des systèmes agricoles à l’échelle régionale. L’approche est composée de deux méthodes principales : (i) stratification régionale en unités de paysage et classification de ces unités pour produire une carte de systèmes d’utilisation agricole des terres ; (ii) segmentation à l’échelle de la parcelle et classification non supervisée des segments par une méthode de « landscape-clustering » pour produire une carte de systèmes de culture. Les méthodes ont été développées sur une région d’agriculture intensive, l’État brésilien du Tocantins, où le domaine cultivé, ainsi que les principaux systèmes d’utilisation agricole des terres et systèmes de culture ont été cartographiés avec succès à partir d’une série annuelle d’images NDVI-MODIS et d’une mosaïque d’images Landsat. La reproductibilité de l’approche a ensuite été évaluée au Burkina Faso, où les paysages sont façonnés par la petite agriculture familiale. Seul le domaine cultivé a pu être cartographié avec des résultats satisfaisants, mettant en évidence les limites de ces méthodes et de l’offre actuelle en imagerie satellitaire face aux spécificités contraignantes de ce type d’agriculture pour la télédétection. Les cartes résultantes ont été évaluées avec des données de vérité terrain et des statistiques agricoles, et comparées à d’autres produits cartographiques existants. Les résultats de cette thèse montrent le potentiel de la nouvelle méthode de stratification régionale en unités de paysage qui, à partir de séries temporelles de NDVI et combinée à la méthode de classification de « landscape-clustering », contribue à améliorer de façon significative la discrimination des espèces cultivées et des pratiques agricoles, et permet de représenter les systèmes agricoles à différents niveaux d’organisation spatiale. L’originalité des méthodes développées réside principalement dans la simplicité de leur mise en œuvre. Elles sont presque exclusivement basées sur des données satellitaires et nécessitent peu d’intervention « experte » et de données externes, ce qui leur confère un fort potentiel de reproductibilité. Cette thèse contribue ainsi, avec ces nouvelles méthodes, au développement d'outils génériques pour soutenir le suivi de l’agriculture à grande échelle et fournir des produits d’aide à la décision pour une planification raisonnée de l'utilisation des terres.

National audience; L’agroécologie est mise en avant comme un nouveau paradigme pour la production agricole. Son implémentation pose question car elle invite à une co-construction des innovations avec les agriculteurs localement. Les tenants d’une vision politiques de l’agroécologie mettent en avant les enjeux démocratiques de tels processus d’innovation qui doivent réhabiliter les agriculteurs en tant que concepteurs autonomes de leurs propres changements. Si des démarches d’innovations ouvertes dans une perspective de transition agroécologique se développent en France, les méthodes et les modes de conception qui permettent de garantir une participation démocratique des agriculteurs dans la décision et la construction de leur propre changement restent questionnées. Nous présentons ici le cas d’une recherche-intervention menée avec un collectif d’éleveurs, porteurs de leur propre projet de transition agroécologique dans le Sud-Aveyron (SALSA), dont l’objectif principal est de co-concevoir un outil de diagnostic agroécologique des fermes du territoire, afin d’identifier des leviers d’action à diffuser dans les fermes pour engager des changements de pratique. Nous proposons tout d’abord un cadre d’analyse des processus de travail collectifs et locaux pour la transition des systèmes agricoles, puis nous analysons l’ensemble de la démarche du projet SALSA. L’analyse dece cas met en avant un résultat principal: le rapprochement progressif des différents espaces de travail collectifs développés au cours du projet a conduit à un ajustement réciproque entre l’outil de diagnostic co-conçu et le dispositif d’utilisation dans lequel il existe. Cette expérience nous amène à identifier des conditions importantes pour le succès de la conception de dispositifs d’accompagnement au changement de pratique en agriculture dans une perspective agroécologique: 1/ Construire les conditions d’une expérience démocratique; 2/ Faire l’apprentissage de nouveaux paradigmes de production et gestion des connaissances; 3/ Reconnaître l’importance de la fonction d’intermédiation; 4/ Penser la conception des outils de l’accompagnement chemin faisant en lien avec leur dispositif d’usage

En Amazonie, le changement climatique se traduit principalement par un dérèglement du régime des crues, perturbant les systèmes agricoles des populations riveraines de l’Amazone et les rendant potentiellement sensibles à l’insécurité alimentaire. Afin de faciliter l’analyse des systèmes agricoles de la zone étudiée (le Lago Grande de Curuaï), une typologie a été effectuée via la matrice de Bertin, permettant d’identifier quatre systèmes types : les systèmes agro-forestier, agricole spécialisé, agro-pastoral et pisci-pastoral. A partir des informations relatives aux systèmes agricoles et ayant pour principale base deux piliers de la sécurité alimentaire (la disponibilité et l’accès aux denrées alimentaires), un système d’indicateurs a été créé suivant la méthode « Principe, Critères, Indicateurs ». Un principe, trois critères et sept indicateurs ont évalué la sécurité alimentaire à l’échelle des systèmes agricoles types et ce, suivant deux scénarios : avec ou sans survenance d’évènements extrêmes. Une dégradation de l’état de la sécurité alimentaire est observée avec la survenance d’évènements extrêmes et c’est le système agro-pastoral qui est le plus affecté par ces crises. Na Amazônia, as mudanças climáticas são principalmente traduzidas por uma desordem dos períodos de cheias, perturbando os sistemas agrícolas das populações ribeirinhas e podendo ter importantes repercussões na segurança alimentar dessas populações. Afim de analisar esses impactos e possibilitar a análise dos sistemas agrícolas da zona estudada (Lago Grande de Curuaí), foi feita, através matriz de Bertin, uma tipologia dos sistemas agrícola típicos, sendo possível identificar quatro : o agroflorestal, o agrícola especializado, o agropastoril e o pisci-pastoral. Através das informações levantadas para cada sistema agrícola e dos dois pilares principais da segurança alimentar (disponibilidade e acesso), foi então elaborado um sistema de indicadores de acordo com o método “Princípio, Critérios, Indicadores”. Através de um princípio, três critérios e sete indicadores foi avaliado a segurança alimentar da região de estudo na escala de cada sistema agrícola e de acordo com dois cenários : com ou sem ocorrência de eventos extremos. Foi observada uma degradação do estado da segurança alimentar no cenário com ocorrência de eventos extremos, sendo o sistema agropastoril o mais afetado pelas alterações. In Amazonia, climate change mainly involves discorder of the floods. It disturbs the agricultural systems of the waterside population of the Amazon and exposes those populations to food insecurity. In order to facilitate the analysis of the study area farming systems (Lago Grande de Curuaï), a typology was made using Bertin’s matrix, allowing the identification of four typical systems: agri-forestry, agricultural, agro-pastoral and fish-pastoral. A system of indicators was made following the « Principle, Criteria, Indicators » method, using the information on the agricultural systems and the two pillars of food security (availability and access) as a main base for analysis. One principle, three criteria and seven indicators estimated food security on the scale of the typical agricultural systems depending of two scenarios: with and without the emergence of extreme events. A degradation of food security is observed with the emergence of extreme events, and the agro-pastoral system is the most affected by these crisis.

Dans les années à venir, l’agriculture sera confrontée à des défis sans précédent et devra se transformer radicalement. Des solutions très contrastées commencent à apparaître, parfois dans des directions radicalement opposées, entre l’agriculture 3.0. et la permaculture. Dans ce contexte, cet article vise à montrer l’intérêt d’une approche évolutive du concept de « visions du monde » (worldview) pour penser les transformations de l’agriculture. La première partie présente ce qu’est une vision du monde : un système structurant de signification qui informe comment les humains interprètent et co-créent la réalité. Quatre grands types de vision du monde ont été distingués dans la littérature : Traditionnelle ; Moderne ; Postmoderne ; Intégrale. Selon une approche évolutive, ces grands types peuvent être vus comme des stades successifs dans le développement individuel et collectif, bien qu’aucun type ne puisse être considéré comme intrinsèquement « meilleur » qu’un autre. Dans la deuxième partie de l’article, je propose une déclinaison des quatre visions dans le domaine de l’agriculture. Les visions Moderne et Postmoderne sont distinguées notamment par la mise en avant des notions de sécurité alimentaire pour la première, et de souveraineté pour la seconde. La vision Intégrale, encore très peu répandue, correspond à des formes d’agriculture intégrant des dimensions scientifiques et spirituelles. Selon l’approche proposée, les transformations de l’agriculture peuvent être pensées en lien avec l’évolution dynamique des visions du monde des acteurs. Cela invite à développer une réflexivité sur sa propre vision du monde, mieux prendre en compte celle des autres, et s’engager dans des dynamiques de transformations mutuelles. De cette manière, la coexistence des systèmes peut être envisagée de façon constructive, à la fois bienveillante et engagée., In the coming years, agriculture will have to face unprecedented challenges and to transform itself radically. Today already, contrasted solutions are emerging, from 3.0. agriculture to permaculture. In this context, this paper aims to show the interest of an evolutionary approach of worldviews to think the transformations of agriculture. In the first part, a worldview is defined as a structuring system of meaning, informing how humans interpret and co-create reality. Four major types of worldviews have been identified in literature: Traditional; Modern; Postmodern; Integral. Following an evolution approach, these four types can be seen as successive stages of individual and collective development, although no type can be considered as intrinsically “better” than another. In the second part of the paper, I propose an application of the four types to the agricultural domain. Modern and Postmodern worldviews put an emphasis rather on food security for the first one, and on food sovereignty for the second. The Integral worldview, still very uncommon nowadays, integrates both scientific and spiritual dimensions. The evolutionary approach enables to think differently about agricultural systems technical and organizational transformations, as coevolving with worldviews. It can also be useful to develop self-reflexivity on our own vision, better integrate those of others and engage in mutual transformations. Finally, agricultural systems coexistence can be considered in a constructive, benevolent and committed way.

L’agroécologie est mise en avant comme un nouveau paradigme pour la production agricole. Son implémentation pose question car elle invite à une co-construction des innovations avec les agriculteurs localement. Les tenants d’une vision politiques de l’agroécologie mettent en avant les enjeux démocratiques de tels processus d’innovation qui doivent réhabiliter les agriculteurs en tant que concepteurs autonomes de leurs propres changements. Si des démarches d’innovations ouvertes dans une perspective de transition agroécologique se développent en France, les méthodes et les modes de conception qui permettent de garantir une participation démocratique des agriculteurs dans la décision et la construction de leur propre changement restent questionnées. Nous présentons ici le cas d’une recherche-intervention menée avec un collectif d’éleveurs, porteurs de leur propre projet de transition agroécologique dans le Sud-Aveyron (SALSA), dont l’objectif principal est de co-concevoir un outil de diagnostic agroécologique des fermes du territoire, afin d’identifier des leviers d’action à diffuser dans les fermes pour engager des changements de pratique. Nous proposons tout d’abord un cadre d’analyse des processus de travail collectifs et locaux pour la transition des systèmes agricoles, puis nous analysons l’ensemble de la démarche du projet SALSA. L’analyse dece cas met en avant un résultat principal: le rapprochement progressif des différents espaces de travail collectifs développés au cours du projet a conduit à un ajustement réciproque entre l’outil de diagnostic co-conçu et le dispositif d’utilisation dans lequel il existe. Cette expérience nous amène à identifier des conditions importantes pour le succès de la conception de dispositifs d’accompagnement au changement de pratique en agriculture dans une perspective agroécologique: 1/ Construire les conditions d’une expérience démocratique; 2/ Faire l’apprentissage de nouveaux paradigmes de production et gestion des connaissances; 3/ Reconnaître l’importance de la fonction d’intermédiation; 4/ Penser la conception des outils de l’accompagnement chemin faisant en lien avec leur dispositif d’usage

In watersheds under strong agricultural pressure, manuring activities, particularly animal farming, are the main source of dissolved organic matter (DOM). However, the composition, the role and the fate of this DOM have been poorly studied. This study focuses on the sources, dynamics and transformation of the DOM and its constituents in riverine and estuarine systems affected by different agricultural practices. The analysis of DOM was performed using two recent and innovative analytical techniques: (i) an electrochemical method (DP-CSV), allowed us to characterize simultaneously three dissolved organic compounds: glutathione (GSH-like), thioacetamide (TA-like), and fulvic acids (FA-like), (ii) a size exclusion liquid chromatography coupled to an carbon, nitrogen and UV detector (LC-OCD-OND-UVD) allowed the DOM pool to be subdivided into 6 major sub-fractions. Relative to the pristine river, concentrations of organic compounds were found to be 1.5 to 4 times higher in impacted systems. These anomalies are related to the agricultural pressure and also to the type of livestock. Our results also showed that the seasonal variations were controlled by different processes: soil washing-out during high precipitation events for FA-like compounds which represent the major part of DOM, formation in deep horizons then rising of groundwater for TA-like compounds and a pedogenic and aquatic origin for GSH-like compounds. Along the salinity gradient, GSH-like and FA-like displayed a conservative behaviour whereas TA-like do not behave conservatively with important removals., Dans les systèmes fluviaux-estuariens soumis à de fortes pressions agricoles, la matière organique dissoute (MOD) présente une origine liée essentiellement à l’amendement des sols. Cependant, il existe un manque d’information concernant la composition, le rôle et le devenir de cette MOD. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments nouveaux sur l’identification des sources et du comportement de la MOD de façon globale et sélective dans des systèmes fluviaux-estuariens soumis à des impacts agricoles. L'analyse de la MOD a été réalisée à l'aide de 2 techniques analytiques récentes et originales: (i) une méthode électrochimique (DP-CSV), pour caractériser simultanément la glutathione (GSH-like), le thioacétamide (TA-like), et les acides fulviques (FA-like), (ii) une chromatographie liquide d’exclusion stérique couplée aux détecteurs de carbone, azote et UV (LC-OCD-OND-UVD), séparant la MOD en 6 fractions de taille et de nature différentes. Par rapport au système de référence, nos résultats ont montré des teneurs en composés organiques 1,5 à 4 fois plus fortes dans les systèmes agricoles. Ces anomalies sont liées à la pression agricole et au type d’élevage. Ces travaux ont aussi montré des variations saisonnières contrôlées par différents processus: un lessivage des sols en période de fortes précipitations pour les FA-like représentant la fraction majoritaire de la MOD, une purge des horizons profonds par la remontée des nappes phréatiques pour les TA-like et un apport à la fois terrestre et aquatique pour les GSH-like. Le long du gradient salé, les GSH-like et FA-like ont un comportement conservatif alors que d’importantes pertes ont été observées pour les TA-like.

Identifying the environmental hot spots of agriculture is crucial in a context where humanity has to produce more food and pollute less. Life Cycle Assessment (LCA) is a powerful tool to evaluate the environmental impacts of agricultural systems, but is still fraught with shortcomings, notably for the evaluation of impacts of freshwater use and of salinisation of water and soil. The core complexity lies in the double status of water and soil resources in LCA which are both a resource and a compartment. The three questions answered by the thesis were: How to better assess the impacts associated with water and salts fluxes? What model should be developed for a relevant inventory of field water and salts fluxes? Is the developed model operational for an LCA study on a perennial crop? The first question was answered through a literature review on salinisation impacts in LCA. It revealed the main environmental mechanisms of salinisation, the factors involved, and discussed the soil and water status, notably through a consistent definition of the technosphere and ecosphere boundary. To answer the second question, a critical analysis of water inventory and agri-food LCA databases showed their inadequacy for the LCA-based ecodesign of cropping systems: they provide estimates of theoretical water consumed, rely on data and methods presenting limitations, and do not support the calculation of both consumptive and degradative water use impacts. For the LCA-based ecodesign of cropping systems, the inventory of water flows should be based on a model simulating evapotranspiration, deep percolation and runoff accounting for crop specificities, pedo-climatic conditions and agricultural managements. For herbaceous crops, the FAO Aquacrop model constitutes a relevant and operational model, but no dedicated model is available to-date for perennials. To fill this gap, a tailored and simple model, so called E.T., was elaborated for the inventory of field water and salt flows for annual and perennial crops. The model combines daily water and salts balances, accounting for soil, climate, agricultural practices and possible crop water and salinity stresses. A first testing of the E.T. model demonstrated its discriminating power for agricultural practices and its robustness. Its validity domain can be extended and its accuracy increased thanks to the recommendations provided. E.T. was also tested in the LCA of a Mandarin grown in Morocco. For most impact categories, electricity use for irrigation was the main contributor revealing a water-energy nexus. Water use had a major contribution to damages for all areas of protection. Overall, to further improve the assessment of impacts due to water use (including salinization impacts) we recommend using a more mechanistic and hydrological approach.; Identifier les « hotspots » environnementaux de l’agriculture est crucial dans un contexte où l’humanité doit produire plus et polluer moins. L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est un outil puissant pour évaluer les impacts environnementaux des systèmes agricoles, mais souffre encore de lacunes, notamment pour l’évaluation des impacts lies à la consommation d’eau douce et la salinisation des eaux et des sols. La complexité fondamentale réside dans le double statut de l’eau et du sol en ACV qui sont à la fois des ressources et des compartiments. Les trois questions auxquelles la thèse répond sont: Comment mieux évaluer les impacts associés aux flux d’eau et de sels? Quel modèle devrait être développé pour un inventaire pertinent des flux d’eau et de sels au champ? Le modèle développé est-il opérationnel pour une étude ACV d’une culture pérenne? La première question a été traitée grâce à une revue de la littérature sur les impacts salinisations en ACV. Cette revue détaille les principaux mécanismes environnementaux de la salinisation, les facteurs impliqués, et discute du statut du sol et de l’eau, notamment en définissant une frontière cohérente entre technosphère et écosphere. Pour répondre à la seconde question, une analyse critique des bases de données d’inventaire eau et ACV de produits agroalimentaires a montré leur inaptitude pour l’ecodesign basé sur l’ACV: elles fournissent des estimations d’eau consommée théorique, se basent sur des données et méthodes qui présentent des limites, et ne permettent pas le calcul des impacts liés à l’usage consommateur et dégradant de l’eau. Pour l’ecodesign des systèmes agricoles basé sur l’ACV, l’inventaire des flux d’eau et de sels devrait se fonder sur un modèle simulant l’évapotranspiration, la percolation profonde et le ruissèlement, prenant en compte les spécificités de la culture, les conditions pédoclimatiques et les pratiques agricoles. Le modèle Aquacrop de la FAO est un modèle pertinent et opérationnel pour les cultures herbacées, mais il n’existe pas de modèle dédié aux cultures pérennes pour le moment. Pour pallier à ce manque, un modèle simple et « sur mesure », appelé E.T., a été élaboré pour l’inventaire des flux d’eau et de sels au champ, pour les cultures annuelles et pérennes. Le modèle combine un bilan journalier de l’eau et des sels, prenant en compte le sol, le climat, les pratiques agricoles et d’éventuels stress salin ou hydrique. Un premier test du modèle a démontré son pouvoir discriminant des pratiques agricoles et sa robustesse. Son domaine de validité peut être étendu et sa précision augmentée grâce aux recommandations fournies. E.T. a aussi été appliquée dans une ACV de Mandarine cultivée au Maroc. Pour la plupart des catégories d’impacts, l’usage d’électricité pour l’irrigation était un contributeur majeur, révélant une forte connexion entre l’eau et l’énergie. L’usage d’eau avait une contribution majeure aux dommages sur les trois aires de protection. Dans l’ensemble, pour améliorer davantage la prise en compte des impacts liés à l’usage de l’eau (dont la salinisation) nous recommandons d’adopter une approche plus mécaniste et hydrologique.

Face à l’érosion de la biodiversité en milieu agricole, les principes de l’agro-écologie sont de plus en plus mobilisés. Il s’agit de développer des modes de gestion intégrée des milieux agricoles conciliant production et conservation de la biodiversité tout en intégrant les connaissances locales pour s’adapter à la réalité des contextes régionaux. Notre travail de thèse s’intéresse aux représentations que les agriculteurs – en tant que principaux producteurs des paysages agricoles – se font des réseaux d’interdépendances qui façonnent ces socio-agro-écosystèmes. Pour cela, dans le cadre du projet ERA-Net BiodivERsA FarmLand, nous étudions et comparons les représentations sociales du paysage et les modèles mentaux que les agriculteurs ont de son fonctionnement et de son évolution dans quatre régions françaises à dominante agricole (Camargue, Plaine et Val de Sèvre, Armorique, Coteaux de Gascogne). Nous utilisons pour cela une approche associant des méthodes d’analyse quantitative et qualitative. Nous nous interrogeons sur l’influence de l’institutionnalisation de la conservation de la biodiversité (ICB) sur les représentations. Dans les régions où l’ICB est la plus forte (Camargue et Plaine et Val de Sèvre), nous comparons les modèles mentaux du fonctionnement du paysage agricole chez les agriculteurs et les scientifiques de la conservation. Nous explorons également les liens entre modèles mentaux et pratiques agricoles au sein de la région des Coteaux de Gascogne. Nos résultats mettent en évidence la forte variabilité des représentations chez les agriculteurs, mais une conception partagée de leur rôle d’intendants des paysages agricoles. Nous montrons que l’ICB joue un rôle contrasté sur la place accordée à la biodiversité dans les représentations du paysage agricole selon les sites. Nous discutons des apports de ces résultats et du type d’approche utilisé, pour aller vers une gestion concertée et intégrée des paysages agricoles et de leur biodiversité. Nous proposons un continuum méthodologique, à l’interface entre plusieurs disciplines, pour l’étude des représentations des systèmes socio-écologiques complexes et une réflexion sur la mise en œuvre de l’interdisciplinarité dans l’étude des socio-écosystèmes

Shifting cultivation is often described as “traditional”, inflexible and outdated, in contrast with “modern”, mechanised and chemical agriculture. This belief leads to overlooking farmer know-how, accumulated over generations to exploit natural resources while adapting itself to the mutations of the physical, social and economic environment.Research conducted in Phongsaly provides an idea about how complex and consistent a shifting cultivation system can be and how farmers optimise family labour but also limit their risks. External interventions—policies, projects, etc.—are aimed at improving the farmers’ livelihood by converting their farming practices. When these interventions overlook how diversified slash-and-burn agriculture is, they often lead to oversimplifying the farming systems, impoverishing people and exposing them to natural and economic risks. These actions are then counterproductive. In the interest of the Lao nation, as a community, the policies and their implementation should be rethought so as to hold highland farmers of ethnic minorities in higher esteem and to widen the viewpoint, currently limited to a caricature of the mountains and forest, upheld by the culturally and politically dominant lowland inhabitants.

Diese Veröffentlichung konzentriert sich auf die Einordnung der in der ländlichen Wirtschaft der Gallia Nabonensis. Die neuen Erkenntnisse aus der vergangenen zehn Jahren bestätigen eine Korrektion ihrer Bedeutung nach unten im Vergleich zu derjenigen, die ihr einmal beigemessen wurde. Der Höhepunkt der meridionalen Ölbaumzucht ist mittelalterlich und neuzeitlich. Die erlangten Fortschritte im Bereich der Paläo-Umweltforschung (hochaufgelöster Pollenanalysen, Anthrakologie) lassen hoffen, dass neue Erkenntnisse erlauben werden, die Ölbaumzucht genauer in das landwirtschaftliche System einzuordnen ( landwirtschaftliche Spezialisierung und Polykulturen, trockener oder bewässerter Anbau)., This article reports on current research into the role of olive growing in the rural economy of Narbonese Gaul. New data over the last ten years confirm that olive growing was less important than has previously been acknowledged. The main development of olive growing in the south occurs in fact in medieval and modern times. Progress achieved in the palaeo-environmental field (high resolution pollen analysis, anthracology) should improve understanding of the part played by olive growing in the agricultural system (agricultural specialization and mixed farming, dry or irrigated culture)., Cette communication fait le point sur la place de l'oléiculture dans l'économie rurale de la Gaule Narbonnaise. Les données nouvelles obtenues durant les dix dernières années confirment une révision à la baisse de son importance par rapport à celle qui lui était attribuée autrefois. L'apogée de l'oléiculture méridionale est bien médiéval et moderne. Les progrès accomplis dans le domaine paléoenvironnemental (analyses polliniques à haute résolution, anthracologie) laissent espérer de nouveaux progrès permettant de mieux situer l'oléiculture dans le système agricole (spécialisation agricole et polyculture, culture sèche ou irriguée)., Leveau Philippe. L'oléiculture en Gaule Narbonnaise : données archéologiques et paléoenvironnemtales. Présentation - Interprétation. In: Revue archéologique de Picardie, n°1-2, 2003. Cultivateurs, éleveurs et artisans dans les campagnes de Gaule romaine., sous la direction de Sébastien Lepetz et Véronique Matterne. pp. 299-308.

For food security systems, data on cultivated surfaces and yields are a prerequisite for agricultural production forecast. Moderate resolution satellite remote-sensing systems offer a synoptic vision that makes them a particularly appropriate information source for the estimation of such data. However, the estimation of cultivated surfaces is still challenging in West Africa, because of highly fragmented farmland, specific weather conditions resulting in high regional variability in terms of agricultural systems and practices, and synchronized phenology of crops and natural vegetation due to the rainfall regime. In this context, this thesis presents three original methodological approaches for the characterization of agricultural systems in West Africa by remote sensing. These methods were developed using MODIS time series (from 250 to 500 m spatial resolution) acquired for Mali. (i) The mapping of cultivated areas was carried out with spectral, spatial and textural indices derived from the images. Two approaches were chosen: one of ISODATA type following a segmentation of the territory based on MODIS imagery, and the other of data mining type based on ‘sequential patterns'. The crop map obtained showed a better precision than that of the existing land cover global products (70% vs 50% in average). Furthermore, it was shown that a significant part of user and producer errors (20 to 40%) could not be compressed due to farmland fragmentation. (ii) The mapping of agricultural system types first required the definition of a typology derived from an IER (Institute of Rural Economy in Mali) field survey data base on 100 villages. Three types of agricultural systems were determined at the village scale: mainly cereals (millet, sorghum), mainly intensive crops (maize, cotton) and a mixture of sorghum and cotton. The classification of agricultural systems using the aforementioned remote sensing indicators was carried out by a Random Forest type algorithm with an overall accuracy of 62%. Results bring to light the important part played by temporal NDVI and texture in agricultural system characterization. (iii) Finally, for crop monitoring, the MODIS phenological product was tested and assessed using phenological variables obtained from agro-meteorological simulations made by the SARRA-H plant model. Results show that this product contains inconsistencies due to the significant cloud cover linked with the start of the raining season. After the suppression of incongruous data, the phenological transition dates for crop land derived from MODIS were shown to be earlier by 20 days than the SARRA-H-simulated transition dates, due mainly to the ‘agro-ecosystem' mixed nature of surfaces at MODIS pixels scale. The results of this thesis highlight new possibilities for the combinination of remote sensing, field data and agro-meteorological modelling, delivering nonstop information in time and space on the characterization of “Sahel” farmland.; Pour prévoir la production, les systèmes de surveillance de la sécurité alimentaire doivent être renseignés par des données sur les surfaces cultivées et sur le rendement. Ces données peuvent être estimées par les systèmes d'observations satellitaires à moyenne résolution spatiale, qui, par leur vision synoptique, constituent une source d'information particulièrement adéquate. En Afrique de l'Ouest, l'estimation des surfaces cultivées par télédétection reste cependant problématique en raison d'un domaine cultivé fragmenté, d'une grande hétérogénéité spatiale due aux conditions environnementales et aux pratiques culturales, et de la synchronisation des phénologies des agrosystèmes et des écosystèmes liée au régime des précipitations. Dans ce contexte, cette thèse présente, en trois volets, des développements méthodologiques originaux pour la caractérisation des systèmes agricoles d'Afrique de l'Ouest par télédétection. Les méthodes ont été développées à partir de séries temporelles MODIS (250 m à 500 m de résolutionspatiale) acquises sur le Mali. (i) La cartographie des surfaces cultivées a été réalisée à partir d'indices spectraux, spatiaux, texturaux et temporels dérivés des images. Deux approches ont été appliquées : une approche de type ISODATA consécutive à une segmentation du territoire basée sur les images MODIS et une approche de fouille de données basée sur des « motifs séquentiels ». Les produits cartographiques obtenus présentent une meilleure précision que les produits globaux « occupation du sol » existants (70% vs 50% en moyenne). Cependant, une part importante des erreurs d'omission et de commission (de 20% à 40%) reste incompressible en raison de la fragmentation du domaine cultivé. (ii) La cartographie des types de systèmes agricoles a nécessité un premier travail de typologie effectué à partir d'une BD d'enquêtes de terrain de l'Institut d' Economie Rurale de Bamako sur 100 villages. Trois types de systèmes agricoles ont été déterminés à l'échelle du village : céréales dominantes (mil, sorgho), cultures intensives dominantes (maïs, coton) et mélange de sorgho et de coton. La classification des systèmes agricoles à partir des indicateurs de télédétection précédemment cités a été produite par un algorithme de type Random Forest avec une précision globale de 60%. Les résultats mettent en évidence une combinaison optimale d'indicateurs comprenant le NDVI ainsi que la texture pour la caractérisation des systèmes agricoles. (iii) Enfin, pour le suivi des cultures, le produit phénologique MODIS a été testé et évalué à partir de variables phénologiques obtenues par simulations agro-météorologiques du modèle de plante SARRA-H. Les résultats montrent que ce produit comporte des incohérences dues au fort ennuagement de début de saison des pluies. Après suppression des données aberrantes, on montre que les dates de transition phénologique des surfaces cultivées issues de MODIS sont plus précoces de 20 jours comparées aux sorties du modèle de culture, en raison notamment de la nature mixte « agro-écosystème » des surfaces à l'échelle du pixel MODIS. Les résultats de cette thèse permettent de dégager de nouvelles pistes de couplage entre télédétection, données de terrain et modélisation agro-météorologique en apportant une information continue dans le temps et dans l'espace sur la caractérisation du domaine cultivé au « Sahel ».

For food security systems, data on cultivated surfaces and yields are a prerequisite for agricultural production forecast. Moderate resolution satellite remote-sensing systems offer a synoptic vision that makes them a particularly appropriate information source for the estimation of such data. However, the estimation of cultivated surfaces is still challenging in West Africa, because of highly fragmented farmland, specific weather conditions resulting in high regional variability in terms of agricultural systems and practices, and synchronized phenology of crops and natural vegetation due to the rainfall regime. In this context, this thesis presents three original methodological approaches for the characterization of agricultural systems in West Africa by remote sensing. These methods were developed using MODIS time series (from 250 to 500 m spatial resolution) acquired for Mali. (i) The mapping of cultivated areas was carried out with spectral, spatial and textural indices derived from the images. Two approaches were chosen: one of ISODATA type following a segmentation of the territory based on MODIS imagery, and the other of data mining type based on ‘sequential patterns'. The crop map obtained showed a better precision than that of the existing land cover global products (70% vs 50% in average). Furthermore, it was shown that a significant part of user and producer errors (20 to 40%) could not be compressed due to farmland fragmentation. (ii) The mapping of agricultural system types first required the definition of a typology derived from an IER (Institute of Rural Economy in Mali) field survey data base on 100 villages. Three types of agricultural systems were determined at the village scale: mainly cereals (millet, sorghum), mainly intensive crops (maize, cotton) and a mixture of sorghum and cotton. The classification of agricultural systems using the aforementioned remote sensing indicators was carried out by a Random Forest type algorithm with an overall accuracy of 62%. Results bring to light the important part played by temporal NDVI and texture in agricultural system characterization. (iii) Finally, for crop monitoring, the MODIS phenological product was tested and assessed using phenological variables obtained from agro-meteorological simulations made by the SARRA-H plant model. Results show that this product contains inconsistencies due to the significant cloud cover linked with the start of the raining season. After the suppression of incongruous data, the phenological transition dates for crop land derived from MODIS were shown to be earlier by 20 days than the SARRA-H-simulated transition dates, due mainly to the ‘agro-ecosystem' mixed nature of surfaces at MODIS pixels scale. The results of this thesis highlight new possibilities for the combinination of remote sensing, field data and agro-meteorological modelling, delivering nonstop information in time and space on the characterization of “Sahel” farmland.; Pour prévoir la production, les systèmes de surveillance de la sécurité alimentaire doivent être renseignés par des données sur les surfaces cultivées et sur le rendement. Ces données peuvent être estimées par les systèmes d'observations satellitaires à moyenne résolution spatiale, qui, par leur vision synoptique, constituent une source d'information particulièrement adéquate. En Afrique de l'Ouest, l'estimation des surfaces cultivées par télédétection reste cependant problématique en raison d'un domaine cultivé fragmenté, d'une grande hétérogénéité spatiale due aux conditions environnementales et aux pratiques culturales, et de la synchronisation des phénologies des agrosystèmes et des écosystèmes liée au régime des précipitations. Dans ce contexte, cette thèse présente, en trois volets, des développements méthodologiques originaux pour la caractérisation des systèmes agricoles d'Afrique de l'Ouest par télédétection. Les méthodes ont été développées à partir de séries temporelles MODIS (250 m à 500 m de résolutionspatiale) acquises sur le Mali. (i) La cartographie des surfaces cultivées a été réalisée à partir d'indices spectraux, spatiaux, texturaux et temporels dérivés des images. Deux approches ont été appliquées : une approche de type ISODATA consécutive à une segmentation du territoire basée sur les images MODIS et une approche de fouille de données basée sur des « motifs séquentiels ». Les produits cartographiques obtenus présentent une meilleure précision que les produits globaux « occupation du sol » existants (70% vs 50% en moyenne). Cependant, une part importante des erreurs d'omission et de commission (de 20% à 40%) reste incompressible en raison de la fragmentation du domaine cultivé. (ii) La cartographie des types de systèmes agricoles a nécessité un premier travail de typologie effectué à partir d'une BD d'enquêtes de terrain de l'Institut d' Economie Rurale de Bamako sur 100 villages. Trois types de systèmes agricoles ont été déterminés à l'échelle du village : céréales dominantes (mil, sorgho), cultures intensives dominantes (maïs, coton) et mélange de sorgho et de coton. La classification des systèmes agricoles à partir des indicateurs de télédétection précédemment cités a été produite par un algorithme de type Random Forest avec une précision globale de 60%. Les résultats mettent en évidence une combinaison optimale d'indicateurs comprenant le NDVI ainsi que la texture pour la caractérisation des systèmes agricoles. (iii) Enfin, pour le suivi des cultures, le produit phénologique MODIS a été testé et évalué à partir de variables phénologiques obtenues par simulations agro-météorologiques du modèle de plante SARRA-H. Les résultats montrent que ce produit comporte des incohérences dues au fort ennuagement de début de saison des pluies. Après suppression des données aberrantes, on montre que les dates de transition phénologique des surfaces cultivées issues de MODIS sont plus précoces de 20 jours comparées aux sorties du modèle de culture, en raison notamment de la nature mixte « agro-écosystème » des surfaces à l'échelle du pixel MODIS. Les résultats de cette thèse permettent de dégager de nouvelles pistes de couplage entre télédétection, données de terrain et modélisation agro-météorologique en apportant une information continue dans le temps et dans l'espace sur la caractérisation du domaine cultivé au « Sahel ».

Agricultural systems are constantly evolving driven by technical and organizational innovations and changes in their socio-economical context. At regional scale local stakeholders can encourage and accompany foreseen changes if they can have clear visions of their potential impacts. The objective of the PhD thesis was to develop and test a framework to assist farmers and local stakeholders of a region in the building and assessment of scenarios related to agricultural systems. This framework is based on different modeling approaches for a participative, integrated, multi-scale and prospective assessment of agricultural systems. It was implemented in the Camargue region, South-East of France, with cereal farmers and local stakeholders involved in agricultural production and territorial management. Scenarios assessed were related to the reform of the common agricultural policy (CAP) of the European Union in 2012-2014, and to national objectives of reduction in pesticide use and extension of organic farming (OF). Several data and expert knowledge have been formalized and used in these simulations of scenarios. Two modeling tools have been used for scenario assessment with stakeholders: an agent-based model allowed interactive simulation sessions with farmers, and a bio-economic model was co-developed and used with local stakeholders such as the French Union of Rice Producer and Industry and the Regional Natural Park, both important stakeholders influencing local agricultural systems. Assessing scenarios related to the CAP reform showed the strong dependency of rice farms to EU subsidies. Farmers involved in the sessions tested several adaptation strategies for their farms in response to the disappearance of the rice coupled payment. These strategies often implied a diversification of production and/or the conversion to OF, but they did not allowed to compensate the economic loss due to the suppression of the rice coupled payment. At the regional level, these strategies would lead to an important decrease on the area cultivated with rice, and therefore have an impact on other related activities in the region. Diversification of production is also a key strategy in scenarios related to governmental objectives of reducing pesticide use and conversion to OF. Therefore, in Camargue, there is room for maneuver for conciliating environmental and economic objectives related to agricultural production. This thesis proposed and applied a framework for participatory integrated assessment of agricultural systems. This framework associates closely farmers and other stakeholders in all phases of scenario assessment (scenario definition, data gathering and analysis, the building and use of models). The way different modeling tools are used in this framework could contribute for collective assessment of future farming systems and support collective actions for sustainable agricultural development.; Les systèmes agricoles sont en constante évolution sous les effets conjugués d'innovations techniques et organisationnelles et de changements du contexte socio-économique. A l'échelle d'un territoire, des acteurs locaux peuvent encourager et accompagner des changements de ce type s'ils ont une vision claire de leurs impacts potentiels. L'objectif de cette thèse est d'élaborer et d'appliquer une démarche permettant d'assister agriculteurs et autres acteurs locaux d'un territoire dans la construction et l'évaluation de scénarios d'évolutions des systèmes agricoles. Une démarche basée sur des approches permettant une analyse prospective, multicritères, multi-échelles et participative d'évaluation des systèmes agricoles a été développée. Elle a été mise en oeuvre en Camargue (sud-est de la France), avec des exploitants céréaliers et des acteurs de la production agricole et de la gestion du territoire. Des scénarios portant sur la réforme de la politique agricole commune (PAC) en 2012-2014, ainsi que sur des objectifs nationaux de réduction de la consommation de pesticides et de développement de l'agriculture biologique ont été développés. Ces perspectives d'évolution des systèmes agricoles camarguais ont été évaluées, via la formalisation de nombreuses données et connaissances. Deux outils de modélisation ont été utilisés : un modèle multi-agent a permis la mise en place de séances de simulation interactives avec des agriculteurs, et un modèle bioéconomique a été développé et utilisé avec des acteurs locaux tels que le syndicat des riziculteurs et le parc naturel régional. Les scénarios portant sur la réforme de la PAC ont confirmé la dépendance des exploitations rizicoles aux subventions. Des agriculteurs ont testé différentes stratégies d'adaptation de leurs exploitations à la suppression de l'aide couplée à la production rizicole. Ces stratégies, souvent basées sur la diversification des activités ou sur la conversion à l'agriculture biologique, ne permettaient pas de compenser les pertes économiques liées à la disparition de l'aide couplée. A l'échelle du territoire, ces stratégies réduiraient fortement la surface cultivée en riz, avec des impacts importants sur d'autres activités en lien avec la production agricole. Cependant ces stratégies vont dans le sens des objectifs gouvernementaux de réduction des impacts de l'agriculture sur l'environnement. Des scénarios portant spécifiquement sur ces objectifs ont permis d'identifier des marges de manoeuvre importantes au niveau des exploitations céréalières camarguaises. Cette thèse propose un cadre pour la mise en oeuvre de démarches d'évaluation des systèmes agricoles dans un territoire, qui associe les agriculteurs et les acteurs locaux à différentes étapes, depuis leur engagement pour le choix des scénarios, l'acquisition et l'analyse des données, la construction des outils de simulation et l'évaluation de scénarios. La combinaison de différents outils de modélisation pour la réalisation de réflexions collectives, pourrait contribuer à la mise en place d'actions pour un développement durable de l'agriculture.

International audience

International audience; The recent fluctuations in prices of agricultural commodities have distinct impacts on agricultural systems at global, continental, regional, farm and field level. They not only affect the economy of agricultural systems, but can also have substantial environmental and social implications. These price fluctuations underpin two main requirements for ‘integrated assessment (IA) of agricultural systems’ in general: IA must provide integrated analysis at multiple scales and of economic, environmental and social factors. The dynamics in food prices and, for instance, the rise and decline in popularity of using biomass for biofuel also point at a third requirement: research tools must be flexible, as issues can change within short time periods, and research tools fit for only one purpose can become outdated rapidly. These three requirements challenge research for integrated assessment of agriculture and point at the need for generic and flexible tools. This contribution will illustrate some of the advances achieved over the past four years in a large integrated and EU-funded research project (SEAMLESS), involving 30 institutes and a large group of scientists with an agronomic, environmental, economic, information technology or sociological background (Van Ittersum et al., 2008). We present key methodological features of a computerized framework for integrated assessment of agricultural systems. The paper demonstrates an application, and reflects on some research challenges for interdisciplinary science. Finally, it discusses the positioning of science-based IA frameworks and derived information in the science-policy interface

This paper is part of the Special Issue entitled "Gasesous emissions from Agricultural Systems" , Guest Edited by Dr Tom Misselbrook, Dr. José Martinez and Dr. Jan Huijsmans. It was issue of the Conference RAMIRAN 2004., Co-édition de ce numéro spécial de la revue Biosystems Engineering sur le thème "Emissions gazeuses des systèmes agricoles" issu de la Conférence RAMIRAN 2004.