Dans les prairies de type 3, la part de la production de fourrage déterminée par le service de fourniture en azote est d'autant plus importante que la part de légumineuses dans la végétation est importante (Lüscher et al., 2014).

Les prairies permanentes ou temporaires intensifiées sans ou avec très peu de légumineuses (Type 4) sont des prairies à base de graminées recevant systématiquement de la fertilisation minérale et ou organique. Ces prairies sont exploitées le plus souvent en fauche (ensilage) au printemps, puis souvent, de manière combinée avec le pâturage ensuite. La part du niveau de production qui est liée aux intrants dépend du niveau des apports de ceux-ci. La production de biomasse est élevée, surtout au printemps, et peut être assez régulière du fait d'une fertilisation azotée permettant d'atteindre le potentiel climatique (Huyghe, 2009). Les couverts emblématiques de ce type 4 sont le ray-grass italien (12-18 mois) ainsi que les ray-grass anglais, dactyles, fétuques élevées (généralement en rotation avec des cultures).

Si les apports d'azote sont élevés, dans les prairies de type 4, une faible part de la production de fourrage est permise par les services de régulation des nutriments (Lobos Ortega et al., 2016).

Le tableau 10.2.3. présente une synthèse de la classification des 4 types de prairies en fonction de la part de la production de fourrage permise par les services écosystémiques de régulation de l'eau et des nutriments relativement à celle qui résulte de l'utilisation d'intrants de synthèse (essentiellement fertilisants, et parfois irrigation comme c'est le cas systématiquement pour le foin de Crau (Mérot et al., 2011). La distinction proposée repose notamment sur la part des légumineuses qui est décroissante des types 2 à 4. Les prairies (semi)naturelles peuvent se retrouver dans les types 1, 3 et 4 ; les prairies temporaires dans les types 3 et 4, les prairies artificielles correspondent au type 2, les prairies dites « peu productives » sont inclues dans le type 1.

<caption>**Tableau 10.2.3.** Définition des types de prairies selon la proportion de la production fourragère permise par les services de fourniture en eau et en nutriments, ici approximée par le niveau de nutrition azoté en l'absence de fertilisation minérale en comparaison du niveau courant de la pratique.</caption>

Les % de part de production indiqués dans ce tableau ont été établis à dire d'experts impliqués dans l'étude EFESE-écosystèmes agricoles.

<table><thead><tr><td>Types de prairies</td><td>Part de la production permise par les SE de régulation de l'eau et des nutriments</td><td>Spécificités par rapport à la classification Agreste</td></tr></thead><tbody><tr><td>1. Prairies permanentes non fertilisées, parcours et landes</td><td>++++ (100%)</td><td>Inclut les « surfaces en herbe peu productives » de la classification Agreste ainsi que les prairies permanentes (généralement prairies naturelles) ne recevant aucune fertilisation</td></tr><tr><td>2. Légumineuses semées : luzerne, sainfoin</td><td>+++ (90%)</td><td>Correspond à la catégorie « Prairies artificielles » de la classification Agreste</td></tr><tr><td>3. Associations de graminées et légumineuses (ou prairies permanentes avec bcp de légumineuses)</td><td>++ (70%)</td><td>Correspond généralement à des prairies semées depuis moins de 6 ans ou des prairies naturelles intensifiées ainsi qu'à une partie des « prairies temporaires » (celles riches en légumineuses)</td></tr><tr><td>4. Prairies permanentes intensifiées (avec peu de légumineuses); prairies temporaires de graminées</td><td>+ (30%)</td><td>Correspond généralement à des prairies semées depuis plus de 6 ans ou des prairies naturelles intensifiées ainsi qu'à une partie des « prairies temporaires (celles pauvres en légumineuses)</td></tr></tbody></table>

### 10.2.1.2. Déterminants biophysiques clefs de la production du bien

La production de fourrage peut être décrite suivant différentes caractéristiques d'intérêt (Duru et al., 2015) :

- la distribution de la biomasse au cours de la période de croissance (précocité et durée du pic de biomasse),

- la qualité de cette biomasse (digestibilité, protéines, énergie) pour alimenter les animaux,

- la flexibilité d'utilisation des prairies, c'est à dire la possibilité de changer les modalités d'utilisation sans trop modifier la valeur alimentaire de la biomasse végétale (à court terme) ou sans changer de manière irréversible la composition de la végétation (à moyen terme),
- la résilience, c'est à dire de la capacité de la prairie à conserver ses caractéristiques malgré des perturbations, notamment celles liées à des épisodes climatiques extrêmes (sécheresse).

Ces caractéristiques de la production de fourrages par les surfaces en herbe dépendent (i) de la composition de la végétation, (ii) de la fertilité des sols (qui détermine la composition de la végétation), (iii) de l'intensité et de la fréquence de pâturage par les animaux et de facteurs exogènes, comme le niveau d'utilisation d'intrants (ex. fertilisation azotée) et le climat (voir section suivante).

## Composition de la végétation

La composition de la végétation peut se caractériser par la proportion d'espèces herbacées, de ligneux et de sol nu. Considérant les herbacées, il est possible de typer les prairies selon leur **composition fonctionnelle**, c'est-à-dire selon les caractéristiques fonctionnelles des espèces de l'écosystème prairial (Hooper et al., 2005). À cet effet, il est possible de définir des types fonctionnels qui regroupent les espèces végétales présentant (i) des réponses similaires aux déterminants biophysiques et facteurs exogènes et / ou (ii) des effets similaires sur les déterminants biophysiques édaphiques et, in fine, sur les services écosystémiques (Diaz et Cabido, 2001).
Pour les prairies permanentes, le filtrage de l'habitat, la complémentarité de niche et la complémentarité temporelle sont identifiés comme des processus clés qui déterminent la composition des communautés végétales. La théorie du « filtrage de l'habitat » considère que la composition d'une communauté est déterminée par l'existence de filtres biotiques et abiotiques qui conduisent à une sélection des espèces ayant des caractéristiques adaptées (Grime, 2006). Pour les communautés prairiales, les caractéristiques et propriétés du sol, le climat (voir section suivante) et les pratiques agricoles sont considérées comme des filtres. Ainsi, les effets des pratiques sur les propriétés des écosystèmes s'expriment au niveau de la composition fonctionnelle des communautés (Lavorel et Garnier, 2002 ; Figure 10-2-1 ; voir section suivante). Au sein des communautés végétales, les espèces adaptées aux pratiques de gestion et aux facteurs abiotiques peuvent présenter deux types de complémentarité (Loreau et de Mazencourt, 2013) : la complémentarité fonctionnelle (ou de niche) correspond à un processus de facilitation entre espèces<fnref n="6" />, à très court terme, pour la capture des ressources (Loreau et al., 2012), alors que la complémentarité temporelle représente l'utilisation d'une même ressource à des moments différents, ce qui suppose une asynchronie dans la période d'expression des besoins des plantes et donc souvent de croissance (Hume et al., 2016, voir aussi Section 3.2).

Pour les prairies temporaires, la composition de la végétation est largement déterminée par les espèces semées, mais cet effet s'estompe avec le vieillissement de la prairie car progressivement s'installent des espèces natives issues de la banque de graine ou des prairies adjacentes (Hopkins et al., 1988).

La composition fonctionnelle de la végétation prairiale peut être caractérisée en considérant la **nature et l'intensité des complémentarités entre plantes**. À cet effet, deux types de stratégies peuvent être distingués chez les plantes.

En premier lieu, la **stratégie d'acquisition et d'utilisation des ressources**, notamment les nutriments et la lumière, est une caractéristique clef des complémentarités fonctionnelles (Lavorel et Garnier, 2002). Les espèces à stratégie de capture de ressources se distinguent des espèces à stratégie de conservation : les premières ont une vitesse de croissance rapide, une courte durée de vie d'organes (feuilles et racines) et ont des teneurs élevées en nutriments dans leurs organes, alors que les deuxièmes ont une croissance plus lente et des organes moins riches en nutriment et plus denses en tissu de structure avec une durée de vie plus longue. Ainsi, ces deux types d'espèces sont distingués par leurs traits foliaires : teneur en N des feuilles, surface foliaire spécifique et teneur en matière sèche des feuilles, durée de vie des feuilles... Ces traits constituent des indicateurs permettant de constituer des types fonctionnels ou de situer les espèces sur un gradient capture-conservation (Wilson et al., 1999). La complémentarité fonctionnelle dans une communauté est d'autant plus élevée que les types fonctionnels sont différents.

Le deuxième type de stratégie est lié à la **hauteur des plantes**. Plus précisément, le moment où la hauteur maximale des plantes est atteinte est une caractéristique majeure de la dynamique de croissance et de compétition entre espèces. Ainsi, certains auteurs caractérisent les espèces par leur trajectoire de croissance en hauteur, en relation avec la phénologie<fnref n="7" />, soit précoce ou tardive (Sun et Frelich, 2011). Là encore, la

<footnote n="6">⁶ Il y a « facilitation » (d'une espèce envers une autre) quand cette relation profite à au moins l'un des participants sans causer aucun dommage à aucun des deux.</footnote>

<footnote n="7">⁷ Dynamique des événements du cycle de vie des végétaux : floraison, la feuillaison, la chute des feuilles, etc.</footnote>
complémentarité temporelle entre espèces dans une communauté est d'autant plus élevée que les types fonctionnels sont différents pour cette caractéristique.

Pour les prairies permanentes (le plus souvent riches en espèces), les graminées ont été classées par types fonctionnels considérant leur stratégie de conservation des ressources (teneur en matière sèche des feuilles, premier axe de classification des espèces) et leur précocité (date de floraison, deuxième axe de classification) (Tableaux 10-2-3 et 10-2-4 ; Cruz *et al.*, 2010 ; Duru *et al.*, 2013a). Les prairies de type 1 (Tableau 10.2.3) sont majoritairement composées des types fonctionnels « b » et « C », voire « D » pour les parcours, alors que les prairies permanentes intensifiées de type 4 sont majoritairement composées des types fonctionnels « A » et « B » (Duru *et al.*, 2013a). Les prairies d'un niveau d'intensification intermédiaires (Type 3) combinent souvent les types fonctionnels « A », « B » et « C ». Les types fonctionnels sont en fait corrélés pour les deux axes de classification (teneur en matières sèches et phénologie) (Figure 10-2-2 ; Duru *et al.*, 2013a). Néanmoins, les types fonctionnels « b » et « D » ont une phénologie plus tardive que les autres (Figure 10-2-2).

<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>**Figure 10-2-1.** Typologie des graminées selon (i) la teneur en matière sèche (Leaf Dry Matter Content, LDMC) qui traduit la stratégie de capture ou conservation des ressources des espèces et (ii) leur phénologie (période de floraison, Flowering time) (Duru *et al.*, 2013a).</figcaption></figure>

Les légumineuses représentent un type fonctionnel particulier du point de vue de la stratégie d'acquisition de l'azote. Pour les prairies temporaires à base de mélange d'espèces, un objectif important de la conception des mélanges à semer est de combiner (i) légumineuses et graminées pour bénéficier de la complémentarité de niches pour les ressources en azote (fixation biologique de l'azote par les légumineuses), et (ii) des espèces et génotypes contrastés en termes de phénologie de façon à augmenter la complémentarité temporelle (Huyghe *et al.*, 2012). L'introduction de dicotylédones comme la chicorée permet aussi d'accroître la complémentarité temporelle (Somasiri *et al.*, 2016).

Les espèces sélectionnées les plus couramment semées dans les prairies temporaires sont en très grande majorité à stratégie de capture des ressources (types A et B). Par contre, elles peuvent présenter des différences de phénologie importante (par exemple entre un ray-grass d'Italie précoce et une fléole plus tardive). En outre, les différences de complémentarité temporelle entre espèces due à la phénologie peuvent être accentuées par des différences de seuils thermiques pour la croissance, comme c'est le cas entre graminées et légumineuses (0-20°C vs 5-25°C environ), voire de systèmes racinaires (superficiel pour les graminées et pivotant et profond pour la luzerne). Les prairies de type 3 correspondent à ces associations graminées légumineuses, possiblement basée sur une importante complémentarité fonctionnelle et temporelle. Il est possible de caractériser leur temporalité de croissance par la diversité des types fonctionnels tels que définis dans le tableau 10-2-4.

Les données de la littérature permettent de constituer des groupes d'espèces présentant des similitudes en termes de stratégies de croissance (tableau 10-2-4) et de phénologie (sensu lato) (tableau 10-2-5) ; (Duru *et al.*, *in press*).
<caption>**Tableau 10-2-4.** Classification des types fonctionnels de plantes selon la teneur en matière sèche des feuilles (LDMC in (g/1000g) pour caractériser l'acquisition et l'utilisation des ressources.</caption>

Les graminées et légumineuses les plus fréquemment associés sont sur une même ligne.

<table><thead><tr><th colspan="2">Graminées</th><th colspan="2">Légumineuses</th><th rowspan="2">Type fonctionnel de plante (PFT)</th></tr><tr><th>Exemples</th><th>LDMC</th><th>Exemples (b)</th><th>LDMC (b)</th></tr></thead><tbody><tr><td>E (raygrass italien)</td><td>210</td><td></td><td></td><td rowspan="3">PFT-1 **</td></tr><tr><td>A (raygrass anglais)</td><td>230</td><td>Trèfle blanc</td><td>205</td></tr><tr><td>B (dactyle)</td><td>260</td><td>Trèfle violet, luzerne</td><td>240</td></tr><tr><td>b (agrostide)</td><td>270</td><td></td><td></td><td rowspan="2">PFT-2</td></tr><tr><td>C (fétuque rouge)</td><td>290</td><td>Lotier</td><td>260</td></tr><tr><td>D (canche flexueuse)</td><td>370</td><td></td><td></td><td>PFT-3</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td>PFT-4</td></tr></tbody></table>

Sources : adapté de Duru *et al.*, 2013a (b): Ansquer, non publié

<table><caption>**Tableau 10-2-5.** Classification des types fonctionnels de plantes selon leur saisonnalité de croissance selon trois critères</caption><thead><tr><th rowspan="2">Types fonctionnels</th><th>Date de floraison</th><th colspan="4">Notation pour</th></tr><tr><th>(degré.jour)</th><th>Date de floraison</th><th>Seuils de température</th><th>Système racinaire</th><th>Somme</th></tr></thead><tbody><tr><td>Graminées très tardives (type D)</td><td>2000a</td><td>3</td><td>1</td><td>1</td><td>5</td></tr><tr><td>Graminées tardives (type b)</td><td>1700a</td><td>2.5</td><td>1</td><td>1</td><td>4.5</td></tr><tr><td>Graminées très tardives (type C)</td><td>1400a</td><td>2</td><td>1</td><td>1</td><td>4</td></tr><tr><td>Graminées tardives (type B)</td><td>1250a</td><td>1.5</td><td>1</td><td>1</td><td>3.5</td></tr><tr><td>Graminées précoces (type A)</td><td>850a</td><td>1</td><td>1</td><td>1</td><td>3</td></tr><tr><td>Graminées très précoces (type E)</td><td>600a</td><td>0.5</td><td>1</td><td>1</td><td>2.5</td></tr><tr><td>Légumineuses précoces avec enracinement superficiel</td><td>600b</td><td>0.5</td><td>2</td><td>1</td><td>3.5</td></tr><tr><td>Légumineuses précoces avec enracinement intermédiaire</td><td>600b</td><td>0.5</td><td>2</td><td>1.5</td><td>4</td></tr><tr><td>Légumineuses tardives avec enracinement profond</td><td>1100b</td><td>1.5</td><td>2</td><td>2</td><td>5.5</td></tr><tr><td>Dicotylédones précoces</td><td>600 b</td><td>0.5</td><td>1</td><td>1</td><td>2.5</td></tr></tbody></table>

Sources : a: Cruz *et al.*, 2010 ; b: Cruz, com. cers.

### Relation entre composition fonctionnelle de la prairie, temporalité (saisonnalité) de production et flexibilité d'utilisation

La dynamique d'accumulation de biomasse à l'échelle de la communauté au cours de l'année dépend de la composition fonctionnelle moyenne de la prairie en termes de saisonnalité de croissance. Ainsi, on peut distinguer les prairies dont la production est plutôt centrée sur le printemps (prairies composées de graminées à floraison précoce) de celles qui ont une production mieux répartie sur la période de croissance (par exemple prairies composées de graminées et de luzerne) (Duru *et al.*, 2010a; Michaud *et al.*, 2012). En outre, la diversité des types fonctionnels composant la prairie permet de caractériser sa flexibilité d'utilisation : plus grande est cette diversité, plus large est la fenêtre d'utilisation permettant de faire varier la date de récolte sans changer beaucoup pour autant la quantité pâturée ou récoltée et sa qualité (Duru *et al.*, 2010a).

### Relation entre types fonctionnels de plantes et caractéristiques alimentaire du fourrage (digestibilité, valeur aromatique)

La digestibilité des espèces au stade feuillu est une caractéristique qui est bien corrélée au type fonctionnel : pour les graminées, elle décroît des types A à D (cf. tableau 10-2-4) ; à date égale, la digestibilité des dicotylédones est en moyenne supérieure à celle des graminées auxquelles elles sont associées (Duru *et al.*, 2009). Il est alors possible de classer les prairies quant à leur digestibilité en tenant compte de leur composition en termes de types fonctionnels de graminées et de leurs proportions par rapport aux dicotylédones, en particulier les légumineuses (Duru *et al.*, 2010a). Les prairies diversifiées (ex. Type 1) peuvent fournir des rations très variées en termes de composition (types de plantes, parties de plante et qualités nutritives) selon la période d'utilisation et le mode de prélèvement.

<footnote>**: regroupement des espèces à stratégie de capture</footnote>
La valeur aromatique de certains produits animaux est due à certaines dicotylédones riches en polyphénols (Scehovic et al., 1998 ; Farruggia et al., 2008 ; Botreau et al., 2014) dont la présence est favorisée par des milieux peu fertiles favorisant des espèces à stratégies de conservation de ressources dans les situations où le potentiel floristique est élevé (Duru et al., 2014. Des typologies régionales, par exemple la typologie des prairies AOC du massif central, prennent en compte de telles caractéristiques (Carrère et al., 2012).

Relation entre diversité fonctionnelle des prairies et stabilité de la production

Quel que soit le type de prairies, de nombreuses recherches ont montré qu'il y a une plus grande stabilité interannuelle de la production pour des prairies diversifiées en termes fonctionnels et / ou spécifiques (Küchenmeister et al., 2012 ; Finn et al., 2013 ; Sanderson, 2013). Plus les prairies sont diverses, plus le niveau de production interannuel est stable, et moins on observe de renouvellement des espèces entre les années. Mais, ces prairies ont tendance à être dominées par les espèces à stratégie de conservation, donc adaptées aux conditions de milieux peu fertiles.

D'une manière générale, les propriétés décrites ci-dessus (temporalité, flexibilité et stabilité de la production) sont maximales pour les niveaux d'intensification intermédiaires à faible (Duru et al., 2012).

Fertilité des sols

La fertilité des sols a plusieurs composantes, et peut être approchée de plusieurs manières (Cf. section 8.4). Nous la définissons ici comme la capacité des sols à fournir les éléments nutritifs nécessaires à l'alimentation des plantes qu'ils portent (Recous et al, 2015). Une composante importante de la fertilité des sols concerne la fourniture et la disponibilité en eau, azote et phosphore qui dépend de processus biologiques mais aussi des caractéristiques du climat (température, ressource en eau) qui vont influer sur les dynamiques de minéralisation/réorganisation de l'azote ou de fixation/solubilisation du phosphore (Cf. sections 8.7, 8.8 et 8.9). C'est tout particulièrement le cas en zone méditerranéenne où le climat combiné à une faible profondeur de sol limite considérablement la ressource en eau (Mérot et al, 2011). La fertilité du sol détermine les nutriments et l'eau fournis par l'écosystème aux plantes de la prairie et donc son niveau de production.
Dans les écosystèmes prairiaux, les cycles du C et de l'N sont fortement couplés (Soussana et Lemaire, 2014). Ces couplages s'opèrent: (i) dans les plantes où N et P sont liés au C via la synthèse de la biomasse, et (ii) dans le sol via la capacité des microorganismes à capturer et à recycler les formes minérales de N et P (Soussana et Lemaire, 2014). La composition fonctionnelle des prairies relativement à l'acquisition et à l'utilisation des ressources (premier axe de classification) est le principal facteur de contrôle de ces processus car ils déterminent la dynamique et la nature de la biomasse végétale (verte et de la litière) ainsi que les processus de la rhizosphère. Par exemple, les litières des types fonctionnels de plantes à stratégie de capture (type A et B) sont plus rapidement décomposables que celles des plantes à stratégie de conservation (type b, C et D). Par ces modifications, la qualité des litières influence l'activité microbienne du sol, de l'eau et de la disponibilité du C labile ainsi que le pH et le cycle des éléments nutritifs (Crotty et al, 2015 ; Grigulis et al, 2013). Autrement dit, la composition de la végétation influe sur la biodiversité du sol qui elle-même à des effets possibles sur le fonctionnement de la végétation (Grigulis et al, 2013).

Effets du pâturage sur la production de fourrage

Au pâturage, les prélèvements de biomasse végétale et les déjections des animaux se répartissent de manière très variable selon le comportement des animaux. L'éleveur peut agir en choisissant le mode et la conduite du pâturage, notamment le chargement animal qui peut être calculé par rapport à la surface (nombre d'animaux par ha) ou l'herbe offerte (quantité de matière sèche par animal), et ce à différentes échelles de temps, de la journée (on parle de chargement instantané) à l'année (chargement moyen annuel). En fauche ou en ensilage, les prélèvements, de même que les restitutions (via épandage d'effluents d'élevage) sont homogènes dans l'espace et pilotés par l'éleveur.

Le maintien de l'état de l'écosystème pâturé passe par l'absence de sous-utilisation conduisant à de la litière accumulée sur le tapis herbacé ou à de l'embroussaillement, tout autant qu'à une sur-utilisation pouvant favoriser des espèces envahissantes de faible intérêt, d'où l'importance du choix d'un niveau de chargement instantané ad hoc. Néanmoins, entre ces extrêmes, il existe une diversité de modes d'exploitation permettant
de répondre à différents objectifs, sans mettre en péril la reproductibilité du système (Hubert et al, 2014). Il est cependant difficile d'obtenir des connaissances génériques valables pour la diversité des situations concernées (alpages, parcours méditerranéen, zones humides....).

### Type 1 (prairies peu productives et parcours)

Le pâturage est tout particulièrement déterminant de la production de fourrage par les prairies de type 1 (parcours). Les facteurs importants pour ce type de prairies sont le chargement instantané (nombre d'animaux par ha), les périodes de pâturage (durant ou après la pousse de l'herbe) et le mode de prélèvement (pâturage complet ou partiel de la végétation pâturable). Ce type de couvert, composé de types fonctionnels à stratégie de conservation des ressources (types « b » ou « D ») est souvent utilisé dans un deuxième temps, après l'exploitation des prairies composées de types fonctionnels à stratégie de capture des ressources et précoces des types 4, voire 3, qui ont une végétation plus précoce.

Lorsque les prairies et parcours sont utilisés avec un pâturage en parcs, le choix de périodes d'utilisation combiné à un chargement instantané ad hoc permet de valoriser la ressource fourragère tout en assurant son renouvellement (voir travaux de Guérin et al., 2009 sur parcours). Dans le cas d'un pâturage guidé par un berger, à cette planification saisonnière s'ajoute l'organisation de circuits de pâturage journaliers associant différents secteurs de végétation, en vue de stimuler l'ingestion par les animaux (Meuret et Provenza, 2015).

### Type 3 (prairies de graminées et légumineuses) et types 4 (prairies productives à base de graminées)

À l'échelle de la saison, le niveau de production de fourrage est dépendant de la pression/fréquence de pâturage. Il est pénalisé par une intensité de pâturage trop forte (quantité d'herbe résiduelle faible qui limite la capture de la lumière) ou trop faible (hauteur haute en pâturage continu ou temps de retour longs en pâturage tournant qui accroissent la proportion de feuilles passant en sénescence et litière avant d'être prélevées) (Duru et al, 2001). De ce fait, les couverts de type ray-grass anglais-trèfle blanc sont plus adaptés au pâturage que des couverts à port plus érigés (ex dactyle) du fait d'une hauteur de végétation moindre.

## Interactions communautés végétales, fertilité des sols

Tant pour les prairies (semi)naturelles que semées, la composition fonctionnelle de la végétation est façonnée par les pratiques agricoles et les caractéristiques du milieu (traits de réponse). À cela s'ajoute le choix des espèces semées dans le cas des prairies temporaires. Mais en retour, la composition fonctionnelle oriente aussi les processus au niveau du sol, notamment pour l'acquisition des nutriments (traits d'effet). Les caractéristiques du sol (sa fertilité), ainsi que les caractéristiques de la végétation déterminent la composition végétale de l'écosystème prairial et par voie de conséquence les caractéristiques de la production de fourrage et aussi les services écosystémiques fournis par celui-ci et (figure 10-2-2).

### 10.2.1.3. Facteurs exogènes clefs de la production du bien

Nous examinons ci-dessous les effets du climat et du changement climatique ainsi que des pratiques agricoles d'entretien, de fertilisation et de fauche sur le niveau de production de fourrage. Les effets des caractéristiques du climat et des pratiques sont soit directs, soit indirects, selon qu'ils influent directement sur la production ou via leurs effets sur l'état de l'écosystème (figure 10-2-2).

#### Effets du climat et des changements climatiques

Le climat (température, pluviométrie, rayonnement) influe sur le niveau de production de fourrage directement par ses effets sur la photosynthèse, l'allocation des assimilats entre les parties aériennes et souterraines et la morphogénèse (apparition et elongation des organes comme les feuilles), et indirectement par des changements qu'il induit dans la fourniture de l'azote (minéralisation et fixation symbiotique) et de l'eau (Gonzalez-Dugo et al, 2010; Durand et al, 2013). D'une manière générale, la température et la pluviométrie (sauf excès) ont un effet favorable sur le niveau de production (Thornley et Cannell, 1997).
Les changements climatiques, en termes de fréquences et d'intensité des sécheresses et des températures extrêmes, mais aussi de par l'élévation des teneurs en CO2, peut influer sur le niveau de production de fourrage directement (modification du régime de la photosynthèse) et indirectement par diminution de la fourniture d'azote, au travers de modifications des flux de minéralisation et de réorganisation. À l'échelle de la France, il est attendu une augmentation de la production de biomasse du fait de l'augmentation des températures (Ruget et al, 2013), mais avec une amplification des contrastes entre saisons et de la variabilité inter annuelle (Sautier et al, 2013).

Pour les prairies permanentes, les observations de terrain (y compris celles réalisées l'année de sècheresse 2003 ; Jouany et al, 2009), de même que les expérimentations dans lesquelles sont simulées des conditions extrêmes, n'ont pas mis en évidence d'effet majeur du climat sur la composition fonctionnelle des prairies (Picon-Cochard et al, 2013). La littérature disponible est peu abondante et ne présente pas un niveau de précision suffisant pour permettre une représentation fine de l'effet des stress abiotiques sur la dynamique de végétation (Chollet et al, 2014). Cependant, les caractéristiques du climat, notamment la température et le déficit hydrique (pluie + état de la réserve - évapotranspiration potentielle) favorisent certains types fonctionnels de plantes. Ainsi, des températures moyennes annuelles élevées associées à des déficits hydriques faibles ou modérés favorisent les espèces à stratégie de capture de ressources (Duru et al, 2014) ; le développement des espèces à stratégie de conservation étant observé dans le cas contraire. Une situation pédoclimatique donnée détermine une plage de types fonctionnels qui lui est adaptée.

Pour les prairies semées, la question se pose dans les zones méditerranéennes de remplacer les variétés tempérées par des variétés méditerranéennes, plus adaptées au sud des régions intermédiaires, voire de sélectionner des espèces à dormance estivale (Volaire et al, 2013).

## Effet des pratiques d'entretien, fertilisation et de fauche sur les divers types de prairies

### Type 1 (prairies peu productives et parcours)

Ces prairies ne sont que très rarement fauchées et fertilisées. Notons que le débroussaillage mécanique total ou partiel d'une parcelle permet de réutiliser par le pâturage des surfaces abandonnées, en permettant l'accès aux animaux. La gestion du pâturage doit alors être gérée de manière raisonnée de façon à laisser le couvert ouvert et empêcher ou limiter les repousses des espèces indésirables. L'écobuage (par exemple dans les estives pyrénéennes) est un feu léger et dirigé qui permet d'éliminer les broussailles et les résidus végétaux secs qui occupent l'espace et ralentissent le démarrage des plantes herbacées au printemps ; les cendres ont un effet fertilisant. Cette pratique est souvent la seule méthode d'entretien des espaces pastoraux en terrain accidenté lorsque leur utilisation est imparfaite.

### Types 2 (légumineuses)

Dans les prairies artificielles de légumineuses, les pratiques visent à atteindre un compromis entre une récolte précoce pour l'obtention d'un fourrage de qualité et la reconstitution des réserves dans les pivots racinaires (cas de la luzerne), qui suppose ne pas récolter trop précocement. La fixation d'azote atmosphérique n'est pas la seule voie d'acquisition des légumineuses. Elles peuvent aussi absorber l'azote minéral disponible dans le sol, qu'il soit issu de la minéralisation de l'azote organique ou de la fertilisation minérale. Plus cet azote minéral est présent, plus les légumineuses en profitent et moins elles fixent d'azote atmosphérique (Liu et al, 2011). Les pratiques de fertilisation azotée doivent donc être raisonnées avec précision, par exemple lors du semis ou en fin d'hiver. Dans le cas contraire, l'azote prélevé par la plante peut ne pas provenir de la fixation symbiotique (Unkovich, 2012).

### Types 3 (Prairies graminées-légumineuses)

Pour un climat donné, les pratiques de fauche et de fertilisation renforcent la proportion d'espèces à stratégie de capture, à floraison tardive et à fort développement vertical (l'inverse s'observe pour le pâturage). C'est la raison pour laquelle des espèces à port érigé (type dactyle ou fétuque élevée seule, ou en association avec de la luzerne) se prêtent le mieux à l'utilisation par la fauche, du moins en premier cycle.
L'équilibre entre graminées et légumineuses est très sensible à la fertilisation azotée compte-tenu de la compétition possible face à l'azote minéral disponible (Cf. ci-dessus). La volonté d'introduire et de bénéficier de
la présence des légumineuses dans les prairies justifie de limiter la fertilisation exogène, afin de stimuler la fixation symbiotique et favoriser le développement de ces légumineuses, en vue d'obtenir une contribution annuelle à la biomasse de 30 à 40 % (Delaby et al, 2016). Il s'agit alors de positionner ces apports d'azote exogènes au moment opportun, pour les rendre les plus efficaces possible, sans nuire au maintien des légumineuses. Selon le potentiel de croissance permis par le climat, les espèces de graminées et de légumineuses associées, les apports d'azote permettant d'exprimer ce potentiel varient de 0 à 225 kg d'N par ha (cas extrême d'une association raygrass anglais trèfle violet au Danemark avec une fertilisation organique) (Elgersma et Soeggard, 2016) ; ceci traduit le caractère fortement contextualisé de la fertilisation azotée des associations graminées-légumineuses.

Types 4 (Prairies productives à base de graminées)

Les prairies à base de graminées productives correspondent presque toujours à des prairies semées. Pour les prairies semées de courte durée, il y a peu d'effet des modes d'exploitation sur la structure de la végétation. Pour les prairies de longue durée, la composition fonctionnelle est susceptible de se modifier selon les mêmes bases que celles décrites pour les prairies de type 3.

Relations entre caractéristiques climatiques, pratiques agricoles et composition fonctionnelle des prairies

La composition fonctionnelle des prairies, quel qu'en soit le type, est façonnée à la fois par les facteurs abiotiques (température et bilan hydrique principalement) et par les pratiques (fauche et fertilisation). D'une manière générale, le stress (température moyenne journalière basse, stress hydrique) et les perturbations (pâturage) favorisent les espèces à stratégie de conservation des nutriments (vitesse de croissance faible, digestibilité faible au stade feuillu) alors que l'inverse est observé pour des conditions contraires. La fauche tardive tend en outre à augmenter la proportion de types fonctionnels de plantes à floraison tardive. Les situations de stress et de perturbations « intermédiaires » sont celles qui permettent d'obtenir une diversité fonctionnelle élevée. Cette diversité permet des complémentarités fonctionnelles entre espèces pour la capture des ressources (l'azote en particulier) et temporelles (complémentarité des phénologies). Il en résulte une plus grande flexibilité d'utilisation que pour les prairies constituées d'un type fonctionnel dominant.
Sur le long terme, le maintien de légumineuses en proportion importante dans la végétation (> 30%) suppose des modes d'exploitation et des pratiques de fertilisation qui permettent la coexistence de plusieurs types fonctionnels. Concrètement cela correspond à des niveaux de fertilisation azotée nuls à importants selon le contexte pédoclimatique, les espèces associées, et des rythmes d'exploitation adaptés à la durée de vie des feuilles et à la phénologie des espèces.

10.2.2. Surfaces en herbe et services écosystémiques

Au-delà de la production de fourrage, les prairies délivrent aussi des SE de régulation<fnref n="8" />. Le niveau de fourniture des différents SE est plus ou moins dépendant de la place et de la durée des prairies dans les séquences de couverts végétaux, de leur poids ou distribution spatiale dans le paysage (i.e. composition et configuration du paysage) ou de leur diversité fonctionnelle. Pour certains SE, la composition fonctionnelle des prairies peut ne pas être déterminante, comme par exemple pour le SE « Stabilisation des sols et contrôle de l'érosion » alors que pour d'autres SE, c'est un déterminant majeur, comme par exemple pour le SE de pollinisation. La durée de la prairie peut également être un déterminant important (ex. stockage du carbone et régulation des graines d'adventices par les carabes) ou sans effet majeur (ex. pour le SE « Stabilisation des sols et contrôle de l'érosion » c'est le niveau de développement du couvert qui est le principal déterminant).

Lorsque c'est la distribution spatiale des prairies dans le paysage qui détermine le niveau de SE, deux grandes situations peuvent être distinguées. Pour certains SE la configuration spatiale des prairies, seules ou avec d'autres écosystèmes (ex. forêts) ou éléments de la structure du paysage (habitats semi-naturels) est importante (ex. Stabilisation des sols et contrôle de l'érosion, Pollinisation). Alors que pour d'autres SE c'est avant tout la composition du paysage qui est importante en termes de proportion de prairies dans le paysage

<footnote n="8">⁸ Se référer aux descriptifs des différentes SE cités pour le détail des effets de prairies.</footnote>
(ex. régulation des graines d'adventices par les carabes). Une répartition spatiale régulière des prairies dans le paysage favoriserait l'expression des SE de régulation biologique (Holland et al, 2016).

Enfin, la distribution temporelle des prairies dans les séquences de couverts végétaux cultivés peut être déterminante du niveau de fourniture de certains SE (ex. régulation des graines d'adventices par les couverts végétaux).

Ces différentes caractéristiques de prairies peuvent apparaître individuellement comme principal déterminant d'un SE ou bien apparaître en combinaison comme déterminants conjugués du niveau de fourniture des SE. Ainsi, le niveau de service de pollinisation dépend à la fois de la composition fonctionnelle (espèces mellifères plutôt présentes dans les prairies riches en espèces) et de la place des prairies dans les paysages (Bennett et al., 2014). Il y a généralement assez peu de connaissances sur le poids relatif des différents déterminants biophysiques.

Même si c'est le paysage dans sa globalité qui détermine le niveau des services culturels ; les prairies jouent un rôle majeur dans le niveau de fourniture de ceux-ci, soit comme habitat pour la faune sauvage (service récréatif avec prélèvement) soit du fait du caractère « naturel » associé à leur présence dans le paysage (chapitre 9.1).

Le tableau 10-2-4 et la figure 10.2.2 ci-dessous donnent une vue synthétique des effets de ces différentes caractéristiques des prairies (y.c. parcours et landes) sur le niveau de fourniture des différents SE de EFESE-écosystèmes agricoles. Il a été construit à partir de la synthèse des connaissances sur la description des déterminants biophysiques de chacun des SE analysés dans EFESE-écosystèmes agricoles (Cf. section descriptive de chaque SE).

<table><caption>**Tableau 10-2-4.** Vue d'ensemble des services écosystémiques fournis par les prairies selon leur distribution dans le paysage et les rotations, et selon leur composition fonctionnelle</caption><thead><tr><th></th><th></th><th>Poids des prairies dans la composition du paysage</th><th>Configuration spatiale des prairies dans le paysage</th><th>Distribution des prairies dans les rotations</th><th>Composition fonctionnelle des prairies</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">Production</td><td>Quantité</td><td>NE</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td></tr><tr><td>Qualité</td><td>NE</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td></tr><tr><td>Flexibilité (utilisa.)</td><td>NE</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td></tr><tr><td>Résilience</td><td>?</td><td>?</td><td>?</td><td>+++</td></tr><tr><td rowspan="10">Services de régulation</td><td>Pollinisation</td><td>+</td><td>+++</td><td>NE</td><td>+</td></tr><tr><td>Régulation des insectes ravageurs</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>?</td></tr><tr><td>Régulation des grains d'adventices</td><td>+++</td><td>?</td><td>+++</td><td>?</td></tr><tr><td>Capacité à stocker et restituer l'eau</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td><td>+</td></tr><tr><td>Fourniture en N</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td><td>+++</td></tr><tr><td>Fourniture en P</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+</td><td>+++</td></tr><tr><td>Structuration sols</td><td>NE</td><td>NE</td><td>+++</td><td>+++</td></tr><tr><td>Stabilisation des sols</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>?</td></tr><tr><td>Services culturels</td><td>Récréatif avec prél.</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+</td><td>++</td></tr><tr><td></td><td>Récréatif sans prél.</td><td>+++</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td></tr></tbody></table>

NE, pas d'effet significatif; d'un effet élevé (+++) à bas (+)
<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>**Figure 10.2.2.** Représentation graphique des effets des prairies permanentes et temporaires sur les différents SE instruits dans EFESE-écosystèmes agricoles</figcaption></figure>

## 10.2.3. Evaluation biophysique de la production de fourrage par les surfaces en herbe

Expert coordinateur : Olivier Therond

Contributeurs scientifiques : Michel Duru, Françoise Ruget, Anne-Isabelle Graux, Jean-Louis Peyraud

Ingénierie de données : Anne Meillet, Thomas Poméon, Laetitia De Sousa, Rémi Resmond, Raphaël Martin, Laurence Puillet

### 10.2.3.1. Méthodologie et indicateurs pour l'évaluation

L'objectif de l'évaluation présentée dans cette section est d'établir (i) le niveau de production totale de fourrages des différents types de prairies dans les différents types de pédoclimats en fonction de leur mode d'exploitation et (ii) le niveau de production de fourrage permis par les seuls SE de régulation de l'eau et de l'azote pour les différents types de prairies en fonction de leur mode d'exploitation.

Deux méthodes ont été appliquées pour répondre à ces objectifs. La production totale des prairies a été estimée à partir de l'analyse des données statistiques du MAAF (AGRESTE) à la résolution du département sans distinction des différents types de prairies et modes d'exploitation. La production totale et la production permises par les SE de régulation ont été estimées par simulation avec le modèle PaSim pour le fonctionnement des types de prairies 1, 3 et 4 dans les différentes unités pédoclimatiques où ils sont significativement présents considérant leurs principaux modes d'exploitation (Cf. Annexe 8-A). Étant donné que le modèle PaSim ne permet pas de simuler des couverts de légumineuses pures, les prairies de type 2 n'ont pas été simulées. En outre, considérant que PaSim ne permet pas de simuler les successions de prairies temporaires et de cultures annuelles, les prairies de type 3 n'ont pas été simulées comme telles. Cependant, afin d'approcher leur comportement dans les situations pédoclimatiques où les prairies de type 3 sont très présents (ex. Bretagne, Pays de Loire, Région centre, Grand Ouest) des simulations de surface toujours en herbe conduites comme les prairies temporaires ont été simulées dans ces situations.
## Évaluation statistique du niveau de production totale de fourrage par les prairies

Le but de cette évaluation est de quantifier et spatialiser la production de fourrages par les prairies en France métropolitaine *via* l'utilisation des données produites par le service statistique du MAAF, le SSP. Deux sources statistiques ont été utilisées. D'une part la Statistique Agricole Annuelle (SAA) qui fournit pour chaque année, au niveau département, les surfaces en production, le rendement et la production totale. D'autre part le Recensement Agricole 2010 pour estimer les surfaces de prairies par PRA.

Dans la SAA, 4 catégories de prairies sont distinguées : les STH peu productives (« STH peu productives (parcours, landes, alpages) »), les STH productives (« Prairies naturelles ou semées depuis plus de 6 ans»), les prairies temporaires (« Prairies temporaires ») et les prairies artificielles (« Prairies artificielles »). La SAA fournit des données sur la production de fourrage par les prairies en matière sèche. Les catégories utilisées pour la SAA (et en général dans Agreste) ne recoupent que partiellement les 4 types de prairies qui ont été définis ci-avant. Toutefois, certains liens sont possibles (avec les réserves mentionnées dans le 10.2.1) :

* le type 1 est intégralement compris dans les STH peu productives ;

* le type 2 correspond aux prairies artificielles ;

* les types 3 et 4 comprennent à la fois des prairies temporaires et des STH productives ;

Nous utilisons donc la SAA pour déterminer la production totale de fourrage dans les prairies françaises, indépendamment du mode de récolte et de valorisation.

Les données du Recensement Agricole 2010 ont été utilisées pour estimer la part des surfaces des différents types de prairies au sein des PRA de chaque département. Cette information a été utilisée pour répartir la production annuelle de fourrage par PRA considérant leur part de surface par type de prairie. Ceci conduit à faire l'approximation que la productivité des prairies est la même dans toutes les PRA d'un même département.

Nous obtenons donc la production de fourrages dans les différents types de prairies par PRA, en tonnes de MS (Figure 10-2-3).

<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>**Figure 10-2-3.** Production de fourrage en MS dans les différents types de prairies. Moyenne 2010-2011-2012.</figcaption></figure>

Le fond de carte indique la production totale de fourrage, pour toutes les catégories de prairies. Les camemberts représentent, agrégés par département, cette même production totale en fonction du poids relatif de chaque type de prairie.
Par ailleurs, nous avons déterminé la valeur correspondante en Matière Azotée Totale (MAT). A cette fin, des teneurs en MAT dans la MS ont été estimées pour chaque catégorie de prairies. Pour les fourrages, les teneurs en MAT sont normalement calculées pour des stades et des conditions de récolte précis (par exemple<fnref n="9" />, ensilage de prairie permanente de Plaine (Normandie), Brins courts avec conservateur, 1er cycle, Épis ou fleurs, 25/05, début épiaison). Ici, ne disposant pas des informations statistiques suffisantes, l'objectif est d'estimer des quantités moyennes de MAT offertes sur l'année par les surfaces fourragères à partir des quantités de MS produites. Nous avons pour cela utilisé des données sur les teneurs de MAT moyennes sur l'année par type de prairie sans distinction des zones pédoclimatiques (coefficient unique par type de prairie).

Pour les prairies permanentes, productives et peu productives, nous avons utilisé les données produites dans le cadre du programme Casdar "Les prairies permanentes françaises au cœur d'enjeux agricoles et environnementaux : de nouveaux outils pour une nouvelle approche de leur gestion ?". Ce projet a étudié 190 parcelles de prairies permanentes réparties sur le territoire français pendant 2 ans (2009 et 2010). La production annuelle de biomasse des parcelles a été estimée à partir de la production moyenne d'herbe mesurée sur trois périodes (4.8 T de MS en fin de printemps, 1 T MS en été et 0.4 T MS en automne). Pour chacune de ces trois périodes, la teneur en MAT a également été mesurée (90g MAT/100g de MS en fin de printemps, 150g MAT/100g de MS en été et 170 g MAT/100g de MS en autonome). Ainsi, il est possible de calculer la production annuelle de MAT des prairies (650 kg de MAT) et la teneur annuelle moyenne en MAT (10.5 g/100g).

Pour les prairies artificielles et les prairies temporaires, nous avons utilisé les données de Huyghe (2003).

Les coefficients pour passer de la MS à la MAT sont donnés dans le tableau 10-2-5.

<table><caption>**Tableau 10-2-5.** Teneurs en matière azotée totale (MAT) utilisées dans l'étude</caption><thead><tr><td>Catégories de prairies SAA</td><td>%MAT</td></tr></thead><tbody><tr><td>Prairies artificielles</td><td>14.8</td></tr><tr><td>Prairies temporaires</td><td>13.0</td></tr><tr><td>Prairies naturelles</td><td>10.5</td></tr><tr><td>STH peu productives</td><td>10.5</td></tr></tbody></table>

Nous obtenons ainsi la production de fourrages dans les différents types de prairies par PRA, en tonnes de MAT (Figure 10-2-4).

<footnote n="9">⁹ Cet exemple est tiré du livre rouge de l'INRA (Baumont *et al.*, 2010).</footnote>
<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>**Figure 10-2-4.** Production de fourrage en MAT dans les différents types de prairies. Moyenne 2010-2011-2012. Le fond de carte indique la production totale de fourrage, pour toutes les catégories de prairies.</figcaption></figure>

Les camemberts représentent, agrégés par département, cette même production totale en fonction du poids relatif de chaque catégorie.

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

Source: SSP - DROSS - ODR
Produit le 15/03/2017 par Carto Dynamique INRA 2017

STH peu productives
STH productives
Praines temporaires
Praines artificielles

Les niveaux de production en MAT dépendent des différences de teneurs en MAT entre les catégories de prairies. La contribution des prairies artificielles et temporaires est donc plus forte quand on regarde la production en MAT plutôt qu'en MS. Toutefois cette différence reste secondaire et c'est bien surtout les surfaces des différentes catégories de prairies qui déterminent la différence de niveau de production entre PRA. On retrouve ainsi une répartition caractéristique de la différenciation spatiale des systèmes d'élevages ruminants en France :

* le Grand Ouest, avec une forte implantation de la production laitière (et de plus en plus de bovins allaitants également), avec une forte majorité de prairies temporaires, à l'exception de la Normandie où les prairies permanentes restent dominantes dans le bocage ; le bassin allaitant du Massif Central, dominé par la prairie permanente ;

* la Bourgogne et le Grand Est, entre production laitière (en zone montagne en particulier) et allaitante, avec là aussi prédominance des prairies temporaires :

* l'aire périméditerranéenne, dominée par l'élevage de petits ruminants, avec un mix des quatre types de prairies, et notamment une part significative de STH peu productives, et un niveau de production relativement bas ;

* les zones pyrénéennes et alpines, avec selon les régions une dominante bovin ou petits ruminants, lait ou allaitant, mais une configuration similaire en termes de part de catégories de prairies (excepté en Pyrénées Atlantiques, où les prairies temporaire sont plus prégnantes)

* La Champagne où on trouve principalement des prairies artificielles, destinées à la production de luzerne déshydratée (et donc non directement connectées à l'élevage)

* Ailleurs, où l'élevage est très peu présent, la production de fourrages est faible, avec une dominante prairies permanentes et parfois prairies temporaires.
Simulation dynamique avec le modèle PaSim du fonctionnement des prairies et des SE qu'elles délivrent

L'objectif ici est de simuler sur une période de 30 années consécutives le fonctionnement des prairies (surfaces toujours en herbe) en termes de production et de cycle de l'azote, de l'eau et du carbone, considérant une situation pédoclimatique, un type de végétation prairial, un type de mode d'exploitation, pour les principales combinaisons de ces facteurs en France.

Unités pédoclimatiques (UPC) et types de prairies

Dans EFESE-écosystèmes agricoles, les unités pédoclimatiques (UPC) correspondent aux unités spatiales issues
du croisement des unités cartographiques de sols de la carte des sols au 1/1 000 000 et des mailles de
descriptions du climat passé SAFRAN de 8 x 8 km.

L'analyse des séquences de couverts végétaux issus des traitements des RPG 2006 à 2012 a permis de déterminer au sein de chaque îlot du RPG 2012 le type et la surface des prairies considérant une typologie proche de celle décrite ci-avant (Tableau 10.2.3) :

- les parcours et prairies peu productives, surface toujours en herbe, décrites sous l'appellation « Parcours, landes et estives » dans le RPG. Ces surfaces correspondent aux prairies de type 1.

- les prairies artificielles de légumineuses, le plus souvent temporaires, décrites sous l'appellation « fourrage » et correspondant à des couverts de légumineuses. Ces surfaces correspondent aux prairies de type 2.

- les prairies temporaires correspondant à un enchaînement de prairies et de grande culture dans les séquences de couverts RPG 2006 à 2012. Ces surfaces correspondent aux prairies temporaires de type 3 et 4.

- les prairies permanentes (plus de 6 ans) dans les séquences de couverts RPG 2006 à 2012. Ces surfaces correspondent aux prairies permanentes de type 3 et 4 décrites ci-avant. Étant donné la faible part de légumineuses dans les prairies permanentes (CF. figure 10.2.1.), nous considérons ci-après que ces surfaces correspondent très majoritairement au Type 4.

Le croisement spatial entre les îlots du RPG 2012 et les UPC a permis de spatialiser finement les quatre types de prairies et d'estimer pour chacun d'eux la surface totale par UPC et donc la part relative de surfaces de prairies correspondante (Figures 10.2.5 à 10.2.9). La durée moyenne des prairies temporaires de type 3 par UPC a été estimée par calcul de la durée moyenne de couverts annuels consécutif et délimité par des couverts de grande culture dans les séquences de couverts de prairies et grandes culture par UPC (Figure 10.2.10).
<caption>**Figure 10-2-5.** Pourcentage de surfaces totales de séquences de prairies dans la somme des surfaces de prairies et grandes cultures.</caption>

Les parts relatives de surfaces des séquences de prairies et de grandes cultures ont été estimées à partir de l'analyse des séquences de cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012. Les unités pédoclimatiques en gris correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou de grandes cultures ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences de cultures et/ou prairies.

<figure><img src="image_78.png" /></figure>
<caption>**Figure 10-2-6.** Pourcentage de parcours et prairies (semi)naturelles non fertilisés (type 1) dans la surface totale de prairies par unité pédoclimatique de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles.</caption>

Les parts relatives de surfaces des différents types de prairies ont été estimées à partir de l'analyse des séquences de cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012. Les unités pédoclimatiques en gris correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences de cultures et/ou prairies.

<figure><img src="image_79.png" /></figure>
<caption>**Figure 10-2-7.** Pourcentage de prairies de légumineuses semées (type 2) dans la surface totale de prairies par unité pédoclimatique de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles.</caption>

Les parts relatives de surfaces des différents types de prairies ont été estimées à partir de l'analyse des séquences de cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012. Les unités pédoclimatiques en gris correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences de cultures et/ou prairies. La carte en bas à droite représente la part des surfaces de séquences de prairies dans la somme des surfaces de séquences de prairies et de grandes cultures.

<figure><img src="image_80.png" /></figure>
<caption>**Figure 10-2-8.** Pourcentage de prairies temporaires (Type 3 et 4) dans la surface totale de prairies par unité pédoclimatique de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles.</caption>

Les parts relatives de surfaces des différents types de prairies ont été estimées à partir de l'analyse des séquences de cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012. Les unités pédoclimatiques en gris correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences cultures et/ou prairies. La carte en bas à droite représente la part des surfaces de séquences de prairies dans la somme des surfaces de séquences de prairies et de grandes cultures.

<figure><img src="image_81.png" /></figure>
**Figure 10-2-9.** Pourcentage de prairies permanentes intensifiées sans ou avec très peu de légumineuses (Type 4) dans la surface totale de prairies par unité pédoclimatique de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles.

Les parts relatives de surfaces des différents types de prairies ont été estimées à partir de l'analyse des séquences cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012. Les unités pédoclimatiques en gris correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences de cultures et/ou prairies. La carte en bas à droite représente la part des surfaces de séquences de prairies dans la somme des surfaces de séquences de prairies et/ou grandes cultures.

<figure><img src="image_82.png" /></figure>
**Figure 10-2-10.** Durées moyennes (année) des prairies temporaires (Type 3 et 4) par unité pédoclimatique de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles estimées à partir de l'analyse des séquences de couverts de cultures et/ou prairies reconstituées à partir de l'analyse des RPG 2006-2012.

Les unités pédoclimatiques en gris clair correspondent à des zones dans lesquelles il n'y pas de prairie temporaire alors qu'il y a d'autres types de prairies. Les unités pédoclimatiques en gris foncé correspondent à des zones dans lesquelles (i) il n'y pas de prairie ou (ii) les données des RPG 2006 à 2012 n'ont pas la qualité nécessaire pour reconstituer les séquences de cultures et/ou prairies. La carte en bas à droite représente la part des surfaces de séquences de prairies dans la somme des surfaces de séquences de prairies et/ou grandes cultures.

<figure><img src="image_83.png" /></figure>

Types de prairies simulés avec PaSim

Comme indiqué ci-avant, 3 types de prairies sont simulés avec PaSim :

- Les prairies permanentes peu productives exploitée avec le mode d'exploitation n° 15

- Des artefacts de prairies temporaires avec (30%) ou sans légumineuses, simulés comme des surfaces toujours en herbe conduite avec les modes d'exploitation des prairies temporaires

- Les prairies permanentes productives sans légumineuse suivant les modes d'exploitation de ce type de prairie

Afin de limiter le nombre de simulations seules les couples type de prairie-UPC répondant aux critères suivant ont été simulés :

- 1 type de prairie par UPC si sa surface dans l'UPC est supérieure à 50% de la surface RPG 2012 de l'UPC,

- Sinon 2 types de prairies, à conditions que leur surface soit respectivement supérieure à 10% de la surface RPG 2012 de l'UPC.

La distribution spatiale des différents types de prairies simulés avec PaSim au sein des UPC est présentée dans la figure 10-2-11.
**Figure 10-2-11.** Distribution spatiale des différents types de prairies simulés avec PaSim au sein des unités pédoclimatiques.

Type 1 : prairies permanentes peu productives (landes et estives). Type 3 : prairies temporaires (simulés comme surface toujours en herbe) et Type 4 : prairies permanentes productives.

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

Des simulations « artefacts » sans fertilisation sont générées par déclinaison de celles comportant un mode d'exploitation avec fertilisation afin d'évaluer l'effet de celle-ci.

Au total, 259 981 simulations sur 30 ans et sur 14 729 UPC sont réalisées, parmi lesquelles :

- 164 832 correspondent à des modes d'exploitation réels, dont :

- 3 828 pour des prairies de type 1 sur 2475 UPC

- 61 759 pour des prairies de type 3 sur 7720 UPC

- 99 245 pour des prairies de type 4 sur 12983 UPC

- 95 149 sont des simulations sans azote

Toujours afin de réduire le nombre de simulations, les prairies de type 3 sans légumineuse ont été « agrégées» avec les prairies de type 4 situées sur une même UPC et gérées selon le même mode d'exploitation. Le nombre de simulation final est de 242 395 dont 93 863 sans fertilisation.

Les distributions spatiales des différents types de climat et de sol dans les UPC pour lesquelles des simulations PaSim ont été réalisées sont présentées dans la figure 10-2-12.

**Figure 10-2-12.** Distribution des différents types de climats (à gauche) et des différents types de texture de sol (à droite) dans les unités pédoclimatiques pour lesquelles des simulations avec PaSim sont réalisées.

<figure><img src="image_85.png" /></figure>
## Type fonctionnel de végétation

Un type fonctionnel de végétation a été attribué à chaque type de prairie en fonction de la situation climatique (T° moyenne annuelle et déficit hydrique climatique annuel) et du niveau de fertilisation. Ces seuils ont été définis, à dire d'expert, à partir d'une analyse statistique des relations entre caractéristiques du climat (température, déficit en eau), pratiques de fertilisation, modes d'exploitation et composition fonctionnelle de 1 283 prairies permanentes réparties sur 8 sites en France (Duru *et al.*, 2013b). Les règles suivantes ont été appliquées pour affecter un type fonctionnel de végétation aux prairies dans chaque UPC (les mêmes règles sont appliquées pour les types 1, 3 et 4) :

- Pour fertilisation annuelle $>= 60$ unités d'azote :

- A pour $T°>=11$ et (P-ETP) $>=100$

- B pour $T°>=11$ et (P-ETP) $< 100$

- B pour $T°<11$ et (P-ETP) $>=100$

- C pour $T°<11$ et (P-ETP) $< 100$

- Pour fertilisation annuelle $< 60$ unités d'azote :

- B pour $T°>=11$ et (P-ETP) $>=100$

- B pour $T°>=11$ et (P-ETP) $< 100$

- C pour $T°<11$ et (P-ETP) $>=100$

- D pour $T°<11$ et (P-ETP) $< 100$

Un seul type de végétation a été affecté par type de prairie et le même type de végétation a été affecté pour les différents types de prairie considérant la situation climatique et la fertilisation minérale. Cette simplification revient à considérer que les prairies ne sont composées que d'un seul type fonctionnel et que les prairies temporaires ont le même type de végétation que les prairies permanentes. Néanmoins, pour les prairies de type 3, on considère bien qu'il peut y avoir deux groupes fonctionnels principaux (graminées et légumineuses, voir section suivante).

## Modes d'exploitation et part de légumineuses par type de prairie

Les modes d'exploitation des différents types de prairies dans les différentes situations pédoclimatiques ont été attribués à partir des résultats de l'enquête du SSP sur les prairies de 1998. Dans cette enquête, les pratiques étaient enregistrées, en termes de type et nombre d'utilisation (fauche, ensilage, pâturage, fauche de refus) pour un échantillon de prairies représentatives par Régions Fourragères (RF, Figure 10-2-13 ; Ruget *et al.*, 2006), pour trois grands types de prairies : les prairies artificielles (Type 2), les prairies temporaires (Type 3 et 4), et les prairies permanentes productives (Type 4). Seuls les types de prairie représentant au moins 7000 ha dans la région fourragère ont enquêtés.

Ruget *et al.* (2006) ont classifié et modélisé la diversité des modes d'exploitation observés en un nombre limité de séquences d'opérations techniques (30, Figure 10-2-13) où nombre d'utilisations et fertilisations ont été estimés à partir des données de l'enquête prairie 1998, tandis que les intervalles entre défoliation ont été estimés en somme de degrés jours afin de prendre en compte en compte la phénologie annuelle des espèces (Duru *et al.*, 2010b). Les données de l'enquête prairie 1998 fournissent aussi des informations sur la fertilisation minérale et organique appliqué en fonction du type et du rythme d'utilisation. L'information sur la fertilisation organique n'est disponible que sous la forme d'un équivalent en N minéral.

Dans cette enquête, les données sur le taux de légumineuses ne sont disponibles que pour les seules prairies temporaires (il est fixé à 0% pour les prairies permanentes et 100% pour les prairies artificielles). Les résultats de l'enquête prairie 1998 ont été agrégés de façon à obtenir une valeur unique pour l'ensemble de la région fourragère, à partir de distribution dans 4 classes de fréquence définis par les seuils 0, 25, 50 et 75 %. Les 2 classes les plus fréquentes étaient celles à moins de 25 % de légumineuses et celles avec 25 à 50 %. Considérant les connaissances sur les taux de légumineuses dans ces deux types de prairies seules les prairies temporaires avec un taux de légumineuses entre 25 et 50 % ont été caractérisée comme mixte avec un taux arbitrairement fixé à 30% de légumineuses.
**Figure 10-2-13.** Présentation et principales caractéristiques des 30 modes d'exploitation (a) selon le niveau de fertilisation et les intervalles entre coupes et (b) répartition nationale selon le type de prairie (Ruget *et al.*, 2006).

Chaque ligne verticale schématise un mode d'exploitation, avec les sommes de températures (sur l'axe vertical) auxquelles sont déclenchées les "défoliations", la taille du symbole indique la présence de fertilisation ou non (petit symbole : pas de fertilisation, gros symbole : apport) et la quantité d'azote en kg N/ha apporté à chaque utilisation) et la forme du symbole donne le numéro de l'utilisation. Le trait horizontal est indicatif de la somme de température le souvent disponible. Le symbole au-delà de ce trait indique la possibilité d'une coupe surnuméraire si la température est particulièrement élevée une année donnée.

<figure><img src="image_86.png" /></figure>

<table><thead><tr><td>Numéro de mode</td><td>Type et nombre de défoliation</td><td>Nombre maximum d'utilisations</td><td>Somme de températures maximale couverte</td><td>Fertilisation totale (kg N/ha)</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>F</td><td>2</td><td>4500</td><td>0</td></tr><tr><td>2</td><td>F</td><td>2</td><td>4500</td><td>50</td></tr><tr><td>3</td><td>F</td><td>2</td><td>4500</td><td>100</td></tr><tr><td>4</td><td>FP</td><td>3</td><td>3900</td><td>0</td></tr><tr><td>5</td><td>FP</td><td>3</td><td>3900</td><td>50</td></tr><tr><td>6</td><td>FP</td><td>3</td><td>3900</td><td>50</td></tr><tr><td>7</td><td>FP</td><td>3</td><td>3900</td><td>100</td></tr><tr><td>8</td><td>EFP</td><td>4</td><td>3900</td><td>0</td></tr><tr><td>9</td><td>EFP</td><td>4</td><td>3900</td><td>50</td></tr><tr><td>10</td><td>EFP</td><td>4</td><td>3900</td><td>100</td></tr><tr><td>11</td><td>EFP</td><td>4</td><td>3900</td><td>150</td></tr><tr><td>12</td><td>FPP</td><td>4</td><td>4300</td><td>0</td></tr><tr><td>13</td><td>FPP</td><td>4</td><td>4300</td><td>50</td></tr><tr><td>14</td><td>FPP</td><td>4</td><td>4300</td><td>100</td></tr><tr><td>15</td><td>PPP</td><td>4</td><td>4300</td><td>0</td></tr><tr><td>16</td><td>PPP</td><td>4</td><td>3700</td><td>50</td></tr><tr><td>17</td><td>PPP</td><td>4</td><td>3700</td><td>50</td></tr><tr><td>18</td><td>PPP</td><td>4</td><td>3700</td><td>100</td></tr><tr><td>19</td><td>EEEE</td><td>5</td><td>4100</td><td>0</td></tr><tr><td>20</td><td>EEEE</td><td>5</td><td>4100</td><td>100</td></tr><tr><td>21</td><td>PPPP</td><td>5</td><td>3900</td><td>0</td></tr><tr><td>22</td><td>PPPP</td><td>5</td><td>3900</td><td>50</td></tr><tr><td>23</td><td>PPPP</td><td>5</td><td>3900</td><td>100</td></tr><tr><td>24</td><td>PPPPP</td><td>6</td><td>4200</td><td>0</td></tr><tr><td>25</td><td>PPPPP</td><td>6</td><td>4200</td><td>50</td></tr><tr><td>26</td><td>PPPPP</td><td>6</td><td>4200</td><td>100</td></tr><tr><td>27</td><td>PPPPPP</td><td>7</td><td>3500</td><td>0</td></tr><tr><td>28</td><td>PPPPPP</td><td>7</td><td>3500</td><td>50</td></tr><tr><td>29</td><td>PPPPPP</td><td>7</td><td>3500</td><td>100</td></tr><tr><td>30</td><td>PPPPPP</td><td>7</td><td>3500</td><td>200</td></tr></tbody></table>
Les évolutions relativement faibles de surfaces et production de fourrages rapportées par Devun et Legarto (2011) sur la période 1998-2009 nous permettent de considérer comme satisfaisantes les données recueillies par l'enquête SSP de 1998 pour représenter la diversité des modes d'exploitation des prairies à l'échelle française (Ruget et al., 2006) sur la période de référence de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles (2010-2012). Le croisement spatial des données du RPG sur la surface des types de prairies et des modes d'exploitation par type de prairies par région fourragère a permis d'attribuer, par UPC, à chacun des trois grands types de prairies les modes d'exploitation correspondant à ceux de la région fourragère dans laquelle ils se trouvent. Le mode d'exploitation n° 15 a été attribué à dire d'experts impliqués dans l'étude EFESE-écosystèmes agricoles pour les parcours et prairies peu productives pour toute la France.

Dans les RF où les informations sur les modes d'exploitation d'un type de prairie étaient manquantes, essentiellement pour les prairies temporaires, les modes d'exploitation du type de prairies considéré des régions fourragères voisines ont été affectés.

Le résultat de la distribution des modes d'exploitation par type de prairie en France est présenté dans la figure 10-2-14. Les prairies artificielles au sein d'exploitation d'élevage sont le plus souvent exploitées suivant le mode d'exploitation n°19 qui correspond à un enchaînement moyen de 4 coupes pour la production d'ensilage (sans fertilisation). Il y a par contre une très forte variabilité des modes d'exploitation sur les deux autres types de prairies

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>**Figure 10-2-14.** Distribution surfacique des différents types de modes d'exploitation pour trois types de prairies. Bien que non simulés, les modes d'exploitation des prairies artificielles de légumineuses sont présentés ici à titre d'information complémentaire.</figcaption></figure>
## Le chargement animal

Le chargement animal a été estimé à partir des données du RA2010 sur la surface pâturée et le nombre d'animaux pâturant une partie de l'année par exploitation pour les 5 OTEX d'élevage dominants en France, bovin lait, bovin viande, caprins, ovins, polyculture élevage, bovin mixte. Ces nombres d'animaux ont été traduits en UGB à partir du référentiel d'agreste (Tableau 1). Les catégories « bovins de moins de 1 an » et « bovins de plus de 1 an » n'existent pas dans le tableau des UGB d'agreste, ils sont obtenus en moyennant:

- Les catégories autres veaux mâles et autres veaux femelles pour les bovins de moins de 1 an

- Toutes les catégories de bovins entre 1 et 2 ans et de plus de 2 ans pour les bovins de plus de 1 an

<table><caption>Tableau 10-2-6. Coefficient (en millièmes) utilisés pour traduire des têtes en UGB</caption><thead><tr><td>Catégories animales</td><td>Alimentation grossière (UGBAG)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Vaches lait</td><td>1000</td></tr><tr><td>Vaches viande</td><td>850</td></tr><tr><td>Bovin de moins d'un an</td><td>380</td></tr><tr><td>Bovin de plus d'un an</td><td>711</td></tr><tr><td>Chèvres (y compris réforme)</td><td>170</td></tr><tr><td>Brebis mères nourrices (y compris réforme)</td><td>150</td></tr></tbody></table>

Afin d'éviter d'estimer des chargements moyens sur une large diversité de systèmes qui peuvent ne pas refléter les systèmes majoritaires dans une région donnée il a été décidé d'estimer le chargement moyen pour l'OTEX majoritaire en terme d'UGB par RF. Ainsi, pour chaque RF, les calculs de chargement ont été réalisés sur les seules exploitations de l'OTEX majoritaire.

Le chargement moyen annuel est calculé, par RF, en divisant le nombre d'UGB total des exploitations de l'OTEX majoritaire par la surface pâturée par ces UGB. Pour PaSim, il est nécessaire de calculer un chargement instantané, c.-à-d. le nombre d'UGB pâturant à un instant t par hectare. Au sein d'une exploitation, ce chargement instantané évolue au fil de l'année en fonction du régime de pousse de l'herbe, des surfaces affectées au pâturage et du nombre et types d'animaux pâturant.

Ne disposant pas de données spatialisées pour réaliser la transformation des chargements moyens annuels en chargements instantanés, cette transformation a été réalisée à dire d'experts impliqués dans l'étude EFESE-écosystèmes agricoles. Elle est basée sur les deux hypothèses suivantes : (i) en moyenne la durée de repousse de l'herbe entre deux pâturages ou une fauche et un pâturage, sur une même parcelle, est de l'ordre de 21 jours et (ii) la durée de pâturage moyen sur un espace de pâturage est de l'ordre de 10 jours. Considérant ces deux hypothèses, la surface pâturée est considérée comme organisée en trois unités de surface exploités par le pâturage de manière séquentielle : les animaux pâturent deux fois dix jours sur deux unités de surface avant de revenir sur la troisième. Le chargement instantané (Tableau 10-2-7 et Figure 10-2-15) est alors estimé à trois fois supérieur au chargement moyen annuel (Tableau 10-2-7 et Figure 10-2-15). Les résultats de chargement instantané ont été confrontés aux connaissances des experts qui ont validés la cohérence générale des ordres de grandeur et de leur distribution spatiale. Ces choix de modélisation, qui ont été réalisés pour pallier au manque de données disponibles dans l'étude EFESE-écosystèmes agricoles, ne permettent pas d'estimer finement un chargement instantané et de le faire varier au fil de la saison. Cependant, le modèle PaSim module la durée de présence des animaux en fonction de l'herbe disponible pour un chargement instantané donné : dans le modèle lorsqu'il n'y a plus d'herbe dans la parcelle les animaux sortent de celle-ci. Les effets du choix de cette représentation du chargement instantané sur les variables simulées seront à analyser.

<table><caption>Tableau 10-2-7. Statistiques sur le chargement moyen par RF des OTEX élevage de ruminants dominantes par région fourragère</caption><thead><tr><td>Min.</td><td>1er Qu.</td><td>Médiane</td><td>Moyenne</td><td>3eme Qu.</td><td>Max.</td><td>écart type</td></tr></thead><tbody><tr><td>0.237</td><td>1.137</td><td>1.674</td><td>1.758</td><td>2.248</td><td>6.224</td><td>0.92</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>**Tableau 10-2-8.** Statistiques sur le chargement instantané des OTEX élevage de ruminants dominantes par région fourragère</figcaption></figure>

<table><caption>**Figure 10-2-16.** Chargement instantané par RF</caption><thead><tr><th>Min.</th><th>1er Qu.</th><th>Médiane</th><th>Moyenne</th><th>3ème Qu.</th><th>Max.</th><th>écart type</th></tr></thead><tbody><tr><td>0.7111</td><td>3.41</td><td>5.021</td><td>5.275</td><td>6.744</td><td>18.67</td><td>2.77</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_89.png" /></figure>

## État d'avancement des simulations

Lors du rendu du rapport EFESE-écosystèmes agricoles, les résultats des simulations réalisées avec PaSim n'étaient pas encore analysés. Un collectif d'experts chargé réalisera ce travail d'analyse dans la continuité de l'étude EFESE-écosystèmes agricoles, dans le cadre des activités de recherche de l'INRA.
10.2.3.2. Perspectives de recherche

Le plan de simulation présenté ci-avant est ambitieux et original. Plusieurs éléments de ce plan de simulation
pourraient être améliorés.

Concernant les modèles, une chaîne de modélisation couplant modèle de prairies et modèle de grande culture pourrait être utilisée pour simuler le fonctionnement des prairies temporaires. Le développement actuel de la chaîne de modèle PaSim-CERES à l'INRA devrait permettre d'atteindre cet objectif à court terme. Par ailleurs, l'utilisation de modèles différents (approche multi-modèles) permettrait d'évaluer l'incertitude liée aux formalismes et paramétrage des modèles.

Concernant les données, il serait nécessaire :

- d'évaluer dans quelle mesure les modes d'exploitation issus de l'analyse de l'enquête prairies du SSP de 1998 représentent bien les modes d'exploitation actuels. Pour cela, l'important travail d'analyse réalisé sur l'enquête prairie de 1998 serait à reproduire sur l'enquête prairies de 2011,

- lors de cette analyse, de distinguer les apports de fertilisation minérale et organique afin de représenter les effets des apports organiques sur les cycles du carbone et de l'azote dans les prairies,

- de définir plus finement les types de végétation par type de prairies. Par exemple, il pourrait être intéressant de définir des types de variétés/espèces pour les prairies temporaires.

A plus long terme, il serait nécessaire de développer des modèles représentant le fonctionnement de prairies multi spécifique pour prendre en compte les effets de complémentarités fonctionnelle et temporelle et de compétition et facilitation entre les espèces.
# 10.3. Production de plantes sauvages à d'autres fins que les fourrages

Sylvain Plantureux

## 10.3.1. Spécification biophysique

### 10.3.1.1. Dénomination précise

En dehors de la production alimentaire (pour l'Homme ou les animaux d'élevages), de la fourniture de matériaux de fabrication d'objets et de construction (ex : lin pour le tissu) ou de la production d'énergie, un grand nombre de plantes présentes dans les écosystèmes agricoles contiennent des substances qui sont utiles à la santé des hommes et des animaux, contribuent au goût des aliments, ou servent de plantes ornementales. Ces plantes directement prélevées dans les écosystèmes (dont les écosystèmes agricoles) ont été et continuent à être largement utilisées par les hommes (Turner et al., 2011).

Ces plantes peuvent être introduites intentionnellement par l'Homme, comme les cultures de plantes médicinales et aromatiques, ou se trouver à l'état spontané dans les écosystèmes agricoles. Lorsqu'elles sont cultivées, la culture de ces plantes est souvent considérée comme un moyen d'améliorer le rendement et de garantir une stabilité de la qualité des plantes (Dajic-Stevanovic et al., 2015). La domestication et la mise en culture des plantes sauvages d'intérêt sont cependant limitées à un nombre réduit d'espèces. A l'état spontané, **on trouve ces plantes soit dans les prairies et parcours (ex : arnica des montagnes)**, soit **parmi les adventices des cultures pérennes ou annuelles (ex : chénopode blanc)**. Sur les surfaces de prairies naturelles et parcours les herbivores d'élevage peuvent alors avoir accès à cette ressource de façon directe, par pâturage, ou de façon indirecte dans le fourrage récolté.

Le présent texte vise à décrire le service écosystémique de fourniture en plantes non introduites intentionnellement par l'homme. La culture de plantes telles que les plantes médicinales correspond dans EFESE-écosystèmes agricoles à une production de « biens agricoles », et entre dans le champ de la section 10.1 « production de biens végétaux par les plantes cultivées ». Par ailleurs, en jouant le rôle d'attracteur (ou d'hôte) ou de répulsif pour des ravageurs et pathogènes des cultures, les plantes sauvages des écosystèmes agricoles peuvent contribuer à la protection des cultures ou au contraire représenter des « bioagresseurs » des cultures, et en ce sens constituent un déterminant biophysique des SE des régulations biologiques des graines d'adventices.

### Typologie des plantes médicinales et aromatiques

Il existe de nombreuses manières de classer les plantes sauvages d'intérêt pour l'homme, en fonction de leur usage, des familles de molécules qu'elles contiennent, ou encore des familles botaniques. Sur le plan de l'usage, Paz Arriza Berm (2015) propose la typologie suivante : plantes médicinales, aromatiques, culinaires et ornementales.

- **Plantes médicinales** : plantes qui ont des vertus curatives et sont utilisées en médecine. En 1991, Farnsworth et Soejarto estimaient à 70 000 le nombre d'espèces de plantes utilisées dans la médecine traditionnelle à l'échelle mondiale. Botanistes et ethnopharmacologues ont recensé ces utilisations médicinales des plantes. Cette information est généralement consignée dans des ouvrages (ex : Launert, 1981), ou dans des bases de données (ex : http://www.herbmed.org ou http://www.pfaf.org). La nature des informations varie selon les sources : données relatives à un secteur géographique (ex : Inde : http://www.medicinalplants.in/ ou France : http://www.ethnopharmacologia.org/documentation/les-plantes-pharmacopee-francaise/), données sur les espèces faisant d'objet d'importations (Lange et al., 1998). Les informations des ouvrages et de nombreux sites
sont souvent limitées en nombre d'espèces, mais des bases telles que Telabotanica (en France http://www.tela-botanica.org) recensent un grand nombre d'espèces et leur utilisation en médecine.

Par exemple, il a été démontré que les coumarines<fnref n="1" />, présentes dans des plantes prairiales comme les mélilots ou la flouve odorante, ont des propriétés anti-inflammatoires (Fylaktakidou, 2004), anti-oedemateuses et anticancéreuses (Emami et al., 2015). L'arnica des montagnes (prairies) qui fait notamment l'objet d'une valorisation commerciale (droits de cueillette perçus par les communes) est utilisé pour le traitement des hématomes (Voir encadré 10-3-1. Par extension à ces usages médicinaux, certaines plantes peuvent être utilisées en cosmétique ;

Les vertus de ces plantes médicinales font l'objet de très nombreux travaux et publications scientifiques, et tout particulièrement ceux relevant de l'ethnopharmacologie (voir notamment : Journal of Ethnopharmacology, Phytochemistry, Journal of Pharmacy and Pharmacology). Plus récemment, les sciences vétérinaires et zootechniques se sont intéressées à leurs effets chez l'animal de rente (Ognik et al., 2016 ; Abeduni et al., 2016 Piluzza et al., 2014 – voir encadré 10-3-2). On note une utilisation croissante en élevage d'huiles essentielles dans la gestion préventive ou curative de la santé animale (Abd El-Hack et al., 2016). Ces huiles sont extraites de plantes cultivées ou sauvages.

### Encadré 10-3-1. L'exemple de l'arnica des montagnes

L'Arnica montana est une plante médicinale utilisée pour traiter les affections inflammatoires locales, d'origines traumatique ou infectieuse. Riche en principes anti-inflammatoires et antalgiques, elle est utilisée par l'industrie pharmaceutique pour la fabrication de pommades, d'onguents et autres préparations pharmaceutiques. La conservation de populations sauvages (que l'on retrouve principalement dans les écosystèmes prairiaux) est d'un grand intérêt car cette espèce est difficile à cultiver (Lange 1998). On récolte actuellement cette espèce en France, en Espagne et en Roumanie. Elle est distribuée sur une partie du continent européen (cf site IUCN http://maps.iucnredlist.org/map.html?id=162327). En France, l'Arnica montana est une plante des terrains siliceux des régions montagneuses (Vosges, Alpes, Massif central, Pyrénées) mais aussi de certaines plaines (ex : Sologne ou Landes). Elle est totalement absente du pool régional d'espèces des régions du Nord-Ouest. De nombreux travaux, comme ceux de Maurice et al. (2012) ont montré que les facteurs principaux déterminant la survie de l'espèce sont la température, l'humidité et le niveau de fertilité. L'accroissement par fertilisation du niveau de fertilité des prairies est reconnu comme le principal facteur anthropique expliquant la régression des populations d'Arnica montana.

### Encadré 10-3-2. L'exemple des plantes à tanins<fnref n="2" /> pour lutter contre les infections des ruminants, diminuer l'usage de médicaments, et améliorer la qualité de la viande (Hoste et al., 2012)

L'utilisation d'anthelminthiques<fnref n="3" /> végétaux naturels est une alternative possible pour contrôler des nématodes gastro-intestinaux (GIN) chez les ruminants. L'effet vermifuge de plantes contenant des tanins a déjà été montré chez les ovins et les caprins. Ces propriétés vermifuges sont principalement associées à des tanins condensés (TC). Par exemple, une étude de l'effet in vitro de trois plantes contenant des tanins contre les nématodes GIN des bovins a permis de montrer que le sainfoin cultivé et deux lotiers (Lotus pedunculatus et Lotus corniculatus) inhibent significativement des comportements alimentaire des larves de C. oncophora et O. ostertagi au premier stade larvaire de manière dose-dépendante. L'extrait de L. pedunculatus, basé sur EC(50) a été le plus efficace contre les nématodes, suivies de O. viciifolia et L. corniculatus. L'effet du TC extraits sur l'état larvaire est corrélé avec le comportement alimentaire et à la teneur en TC et au ratio procyanidin/prodelphidin. Des extraits avec ajout de polyvinylpolypyrrolidone, un inhibiteur des tanins provoquent presque les mêmes valeurs que le témoin « négatif ». Ceci confirme le rôle des TC dans l'effet vermifuge des extraits de plantes contenant des tanins contre les nématodes des bovins (Novobilsky et al., 2011). Une filière de production de granulés de sainfoin s'est organisée en Champagne, qui livre ses produits à des éleveurs à l'échelle nationale. Les prairies riches en sainfoin, lotier et autres plantes en tanins condensés pâturée ou fauchées peuvent fournir ce type de plantes et d'effets associés.

En outre, il a été démontré que les tanins condensés avaient un effet favorable sur la qualité de la viande ovine, soit sur le plan de la réduction des odeurs indésirables (Scheurs et al., 2008), soit sur le plan de la teneur en acides gras polyinsaturés (Girard et al., 2016).

<footnote n="1">¹ cf http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/parfums/loupe_coumarine.htm</footnote>

<footnote n="2">² substance organique contenue dans de nombreux végétaux, notamment dans les écorces et les bois, les racines, les feuilles, les fruits et gousses (myrobolam, acacia)</footnote>

<footnote n="3">³ Un antihelminthique est un produit qui détruit ou élimine les helminthes présents dans le tube digestif ou autres tissus et organes qu'ils occupent chez l'hôte, notamment les parasites des animaux d'élevage</footnote>
- **Plantes aromatiques** : plantes qui sont utilisées en raison des arômes et odeurs qu'elles dégagent, en alimentation (épices, aromates, condiments ou impact sur le goût final du produit) ou en cosmétique. Lles huiles extraites de ces plantes sont utilisées pour la production de parfums et des fragrances variées. Il est établi que ces plantes ont un rôle sur le goût des produits, comme le fenouil des Alpes qui donne un goût caractéristique à plusieurs fromages produits à partir d'animaux pâturant en alpages.

- **Plantes culinaires** : plantes utilisées directement comme ingrédients à part entière des préparations culinaires. L'Homme a généralement domestiqué ces plantes (ex : menthe, basilic, thym), mais celles présentes dans les écosystèmes agricoles (prairies principalement) font l'objet d'une utilisation relativement restreinte (cueillette ponctuelle de pissenlit, par exemple). Les utilisations peuvent être extrêmement variées (tisanes, apéritifs, confitures...). Certains chefs se sont également fait une spécialité de l'utilisation de ces plantes. Parmi les plantes des écosystèmes agricoles fréquemment utilisées pour ce type d'utilisation on trouve par exemple : myrtilles et airelles sauvages, ortie, bourrache, pissenlit, trèfle, petits géraniums, consoude, oseille, menthe, chénopode blanc (voir encadré 10-3-3), primevère, berce, stellaire, plantain, mauve, capselle bourse à Pasteur, chardons, champignons (par exemple rosée des prés).

### Encadré 10-3-3. Exemple de la consommation du chénopode blanc

Les feuilles et les jeunes racines du chénopode blanc, considéré comme une adventice des cultures, peuvent être consommées, par exemple en les cuisinant comme des épinards. La consommation doit cependant être limitée en raison d'une forte teneur en acide oxalique. Les semences sont riches en protéines, en vitamine A, en calcium, en phosphore et en potassium. Des archéologues ont montré qu'à l'âge de fer, cette espèce était déjà consommée en Europe (Miles, 1978).

- **Plantes ornementales**, utilisées dans la confection de bouquets ou la décoration. On peut associer à cette catégorie les plantes tinctoriales (plusieurs espèces rencontrées dans les prairies ont pour nom scientifique d'espèce tinctoria ou tinctorium) dont certaines parties servent à préparer des colorants et des teintures.

### 10.3.1.2. Bénéficiaire(s) et avantage(s) dérivés

La société est le principal bénéficiaire de ces plantes (des molécules qu'elles synthétisent et de leurs propriétés), que ce soit pour la santé humaine, les caractéristiques organoleptiques des aliments (plantes aromatiques, condiments, épices), ou l'ornementation (récolte de fleurs et autres plantes décoratives).

L'agriculteur peut également être bénéficiaire des effets positifs de ces plantes sur la santé animale (métabolites secondaires). Cet usage présente aussi des intérêts pour la société, leur substitution à certains médicaments vétérinaires constituant un avantage en termes de qualité de l'environnement et de santé humaine.

### 10.3.1.3. Déterminants biophysiques clefs

Les déterminants biophysiques de la présence et de la dominance des plantes sauvages sont de trois grands types (Grime, 2006) :

- Le pool régional d'espèces qui détermine la probabilité de présence des espèces ;

- Les conditions de milieu, les diverses plantes ayant des préférences écologiques variées (optimum et amplitude écologique) vis-à-vis des facteurs du milieu (température, eau, lumière, niveau trophique) ;

- Les effets possibles des interactions entre ces plantes sauvages et d'autres plantes ou d'autres organismes vivants. Entre plantes, et dans les systèmes agricoles, il existe souvent une concurrence entre graminées (Poaceae) et autre familles botaniques. Les graminées présentent un intérêt moindre en termes de propriétés médicinales, culinaires, aromatiques ou ornementales. Les graminées sont par contre favorisées par l'intensification des prairies (chargement, précocité d'exploitation, fertilisation) (Michaud et al., 2011; Plantureux et al., 1987) ou la gestion des bandes enherbées de bordures de champ, des inter-rangs en viticulture et arboriculture et des jachères (Chmolowska et al., 2016). Au titre des interactions avec les autres organismes, nombre de métabolites secondaires sont pour les plantes des moyens de défense contre des attaques d'insectes
ou de maladies (Bennet et al., 1994). La biodiversité qui accompagne les plantes sauvages peut ainsi accroître la teneur en métabolites qui sont à l'origine de leur intérêt pour l'homme et la santé animale.

#### 10.3.1.4. Facteurs exogènes clefs

Dans les parcelles cultivées (grandes cultures, vigne, arboriculture), le SE est lié à la présence de plantes sauvages dites « adventices » ou « mauvaises herbes ». Les pratiques de désherbage (chimique, mécanique, thermique) sont donc défavorables au SE et pourrait l'être tout particulièrement pour les espèces en faible abondance qui ne sont pas les plus nuisibles, et constituent donc la cible principale des traitements phytosanitaires (Gaba et al., 2016). En vue de diminuer la pression exercée par les pesticides, certains systèmes de cultures acceptent la coexistence de la culture de rente avec une flore adventice, si celle-ci n'entraîne pas de concurrence trop importante.

Dans tous les espaces agricoles (prairies et cultures), l'augmentation du niveau de fertilité minérale du sol (influencé par la fertilisation mais aussi par les caractéristiques du sol et du climat) peut soit faire disparaître les espèces, soit modifier la composition des communautés végétales (Janssens et al., 1998). Chez les plantes, elle favorise généralement la production de métabolites primaires (plus intéressants pour la production et la valeur énergétique et protéique), au détriment des métabolites secondaires (plus intéressants pour les propriétés thérapeutiques, aromatiques mais aussi pour la toxicité) (Bourgaud et al., 2011; Larbat et al., 2016). Les exploitations tardives des prairies, des bordures de champ et inter-rangs de vigne ou de vergers sont favorables aux plantes sauvages non graminées (Maron et al., 2011).

Dans les prairies et parcours dans lesquels se trouve la majeure partie des plantes sauvages des écosystèmes agricoles, les pressions peuvent être de trois types :

- Le retournement des prairies qui fait disparaître les habitats de ces plantes ;

- L'abandon des prairies, dont la végétation évolue, par exemple vers des friches ou milieux arborés où ne peuvent survivre les plantes d'intérêt (même si d'autres peuvent alors apparaître) ;

- L'intensification des pratiques agricoles (in Leroux, 2008). En effet, la plupart des plantes médicinales, aromatiques, culinaires ou ornementales sont des dicotylédones qui sont plus riches en métabolites secondaires que les monocotylédones (en particulier les graminées). De surcroit, ces dicotylédones sont peu compétitives pour l'acquisition des nutriments et de la lumière et face aux perturbations (défoliations) par rapport aux graminées. Ces dernières sont donc favorisées par la fertilisation, l'augmentation du chargement animal et la précocité d'exploitation et l'accroissement des fréquences de récolte. Quelques espèces comme les pissenlits et les orties sont au contraire favorisées par cette intensification.

### 10.3.2. Pistes méthodologiques pour l'évaluation biophysique du niveau de fourniture de plantes sauvages

Aucun indicateur ne permet actuellement d'évaluer de manière assez précise et à une échelle spatiale étendue le SE d'approvisionnement en plantes sauvages à d'autres fins que les fourrages. Pour les prairies, les initiatives récentes d'évaluation des SE rendus par ces surfaces ne prennent pas en compte les SE liés à la valeur médicinale, aromatique, culinaire ou ornementale (Plantureux et al., 2016).

Au-delà de l'inventaire des plantes et des SE, une quantification précise des SE rendus par ces plantes est difficilement envisageable sur de grandes étendues pour plusieurs raisons :

- La multiplicité des plantes et des applications ;

- Les surfaces concernées, parfois extrêmement faibles au regard de la SAU française ;

- Le caractère non-officiel (hors circuits commerciaux, sans règlementation précise...) de la plupart des usages ;

- La difficulté à mesurer la plus-value réelle (ex. pour une plante exhausteur du goût d'un plat ou d'une plante utilisé en traitement homéopathique ou allopathique d'un animal ou d'un humain) ;
- Le fait qu'une grande partie des usages constituent une option pour le futur (ex : plantes contenant des métabolites dont l'usage est encore inconnu);

- Les approches actuelles d'évaluation nécessitent une connaissance botanique spécialisée et/ou des analyses biochimiques souvent coûteuses;

- une connaissance encore très fragmentaire, même si il existe de très nombreuses études sur des cas particuliers (une plante, un usage, une région du monde, ...). En outre, force est de constater que ces usages ont été plus étudiés dans des pays en voie de développement de l'hémisphère sud que dans les situations tempérées et notamment en France.

Des sites comme http://www.pfaf.org recensent désormais les plantes et leurs usages, mais il faudrait pouvoir croiser ces informations avec la composition des écosystèmes agricoles (prairies et cultures). C'est théoriquement possible, mais nécessiterait un effort d'échantillonnage extrêmement important.

A défaut, une manière d'approcher le SE pourrait être de considérer les surfaces de prairies, et de prendre en compte des variables d'intensification issues d'enquêtes de pratiques agricoles. Cela permettrait *a minima* d'évaluer les surfaces des écosystèmes agricoles qui peuvent potentiellement comporter des populations significatives de plantes sauvages d'intérêt.

Pour les cultures, les plantes spontanées d'intérêt sont souvent classées parmi les adventices. La pression herbicide ainsi que les pratiques de désherbage mécanique pourraient être envisagées comme des indicateurs de pression sur les populations potentielles de plantes sauvages des écosystèmes de grandes cultures et de cultures pérennes.

Pour les plantes sauvages présentes dans les prairies, la surface des prairies considérées comme des « semi-natural grasslands » pourrait être utilisée comme un proxy du potentiel d'approvisionnement en plantes sauvages d'intérêt pour l'homme. Le groupe d'experts de l'EGF<fnref n="4" /> (Peeters et al., 2014) précise que ces prairies correspondent aux :

> Low-yielding permanent grasslands, dominated by indigenous, naturally occurring grass communities, other herbaceous species and, in some cases, shrubs and/or trees. These mown and/or grazed ecosystems have not been substantially modified by fertilisation, liming, drainage, soil cultivation, herbicide use, introduction of exotic species and (over-)sowing. The occurrence of natural grasslands is not related to human activities, contrary to the latter.

Les avancées méthodologiques nécessaires pour progresser dans l'estimation des services associés aux plantes sauvages (autres que des fourrages) sont multiples et de nature variée :

- Compte tenu de la variété des plantes concernées et des molécules qu'elles contiennent, il n'est pas envisageable de progresser rapidement par des méthodes « classiques » d'études plante par plante ou molécule par molécule. Des approches « haut débit » de reconnaissance des espèces par « barcoding » (Cowan et al., 2006 ; Vijayan et al., 2010 ; de Vere et al., 2015) et de screening des molécules pourraient être développées (HPLC-DAD-MS (Silva et al., 2005), RMN (Aberham et al., 2010)).

- Une autre voie de recherche est celle de l'élaboration de méthodes d'analyse « globales » évitant la reconnaissance taxonomique qui nécessite de la compétence et du temps. Il peut s'agir d'analyses chimiques (Ex : potentiel antioxydant (Dudonne et al., 2009, Kraujalis et al., 2013)), ou même utilisant de la télédétection. Il faudra ensuite être capable de relier ces indicateurs aux effets escomptés (santé animale, valeur aromatique...).

- Sur le plan statistique, les classements actuels des prairies sont extrêmement simplistes (permanente/temporaire/parcours ou productive/peu productive), ne permettant pas d'estimer la composition de ces prairies. A l'intérieur des prairies permanentes, il existe une très grande diversité qui détermine la présence ou non de plantes d'intérêt non fourrager. Une voie possible consisterait à mieux préciser dans les enquêtes statistiques les modes de gestion des prairies, à développer des cartographies de sols à des échelles assez fines (au minimum pour discriminer les sols des parcelles ou des ilots), et à utiliser pour prédire la composition de prairies les typologies (agronomiques et phytosociologiques). Cette démarche permettrait d'estimer un potentiel de présence d'espèces sauvages d'intérêt. Pour évaluer plus précisément la probabilité de présence de ces espèces, des études sur les relations milieu-pratiques-présence et dominance des espèces sont nécessaires, mais elles sont beaucoup plus lourdes à conduire.

<footnote n="4">⁴ European Grassland Federation : Groupe européen de réflexion sur la définition des prairies semi-naturelles</footnote>
# 10.4. Production de biens animaux

## 10.4.1. Spécification biophysique

Expert coordinateur : Magali Jouven

Contributeurs scientifiques : Thierry Bonaudo, Marie-Odile Nozières-Petit

Dans EFESE-écosystèmes agricoles, les animaux d'élevage sont partie prenante de l'écosystème agricole. En consommant des ressources végétales et en restituant des déjections, les animaux (herbivores et monogastriques) jouent un rôle majeur dans les flux de matière et d'énergie de l'écosystème agricole. Par leur métabolisme, les animaux produisent également des formes plus labiles de carbone et d'azote. Citons notamment le dioxyde de carbone issu de la respiration et le méthane issu des fermentations dans le tractus digestif des herbivores, en particulier chez les ruminants. Les surfaces utilisées pour l'alimentation du bétail sont à prendre en compte avec les animaux, puisqu'elles permettent notamment de capter et fixer le carbone atmosphérique par la photosynthèse, surtout dans le cas des couverts permanents (prairies, parcours).

L'importance de l'élevage dans le fonctionnement de l'écosystème agricole et pour la production des biens animaux est résumée par les points suivants :

1. L'élevage de ruminants et de monogastriques permet de recycler des coproduits de l'industrie (Ertl et al. 2016). L'élevage de ruminants permet de valoriser des espaces et des ressources spécifiques non exploitables autrement, avec une diversité d'espèces animales choisies en fonction du contexte local. L'élevage est la première utilisation des sols en France avec environ 60% de la SAU destinée à l'alimentation animale (12,7 M ha de prairies, 1,7 M ha de fourrages issus de plantes annuelles et 1.5 M ha de céréales; Agreste, 2015). De par son impact sur l'utilisation des terres, l'élevage peut aussi rentrer en concurrence avec l'alimentation humaine (van Zanten et al. 2016 ; Röös et al. 2016). En France, on estime que les animaux consomment 19,8 millions de tonnes de céréales, dont 98,5% produits en France, contre 7,4 millions de tonnes pour la consommation humaine. La part consommée par les animaux correspond à 20% (7,1 millions de t) de la production française de blé tendre, et 36,7% (5,7 millions de tonnes) de la production de maïs grain (Agreste, Bilans d'Approvisionnement<fnref n="1" />). Sans une prise en compte de l'élevage, et notamment des ruminants, de vastes surfaces de végétation spontanée apparaîtraient comme inutilisées, alors qu'elles contribuent à la fourniture de biens animaux. Certaines de ces surfaces (bois pâturés, parcours secs), du fait de leur utilisation parfois peu formalisée (accords verbaux) et très saisonnée (quelques semaines dans l'année) restent cependant difficiles à recenser avec précision. Les écosystèmes basés sur les végétations spontanées, issus d'une co évolution entre animaux d'élevage et populations végétales, rendent un grand nombre de services écosystémiques (Crouzat et al. 2015).

2. La présence d'animaux et les modes d'utilisation des surfaces qui leur sont dédiées (pâturage ou récolte et distribution, mode de conduite du pâturage, gestion des déjections et des épandages) sont susceptibles de modifier les processus de nombreux services écosystémiques, via une répartition homogène à très hétérogène des prélèvements de biomasse et des restitutions de matières organiques (Adler et al., 2001), mais aussi le piétinement, le grattage ou le retournement du sol. L'animal devient ainsi un élément de promotion de la diversité fonctionnelle (Tichit et al., 2011, Sabatier et al., 2015 ; Bonaudo et al., 2014). La présence d'animaux au pâturage contribue à la fourniture de services culturels (Rodríguez-Ortega, et al., 2014) et socio-économiques (Ryschawy et al. in press ; Dumont et al. 2016).

3. Les systèmes de polyculture-élevage sont considérés comme des modèles de systèmes durables (Gliessman, 2006 ; Soussana et Lemaire, 2014). Cette durabilité repose sur les complémentarités entre cultures et animaux et sur les interactions directes et indirectes entre les animaux et les cultures (Schiere et al., 2002 ;

<footnote n="1">¹ La destination de la production de céréales destinées à l'alimentation animale a été déterminée à partir des Bilans d'Approvisionnement en Céréales, via une moyenne des campagnes 2009-2010 à 2012-2013 comprise. Les données sont disponibles sur le site d'Agreste (http://agreste.agriculture.gouv.fr/donnees-de-synthese/bilans-d-approvisionnement/cereales-riz-pomme-de-terre/).</footnote>
Bonaudo et al., 2014 ; Ryschawy et al. 2017) qui permettent : 1) la valorisation d'une biomasse végétale non consommable par l'homme, 2) le maintien de la fertilité des sols et la production agricole *via* le recyclage des fèces et les transferts de fertilité, 3) l'augmentation de l'efficacité d'utilisation des ressources et des intrants grâce à la présence des animaux.

4. **L'élevage représente une orientation technico-économique majeure en France, avec plus de 52% des exploitations agricoles concernées (Agreste, 2010). Les produits animaux représentent 35% de la production agricole totale en valeur, hors subventions (Lubatti & Bernaudeau 2015). La France a le plus gros cheptel bovin européen (avec 3,7 millions de vaches laitières et 4,1 millions de vaches allaitantes) ; c'est aussi le 1er producteur de viande bovine (avec 1,5 millions de tec pour la production indigène brute) et le 2ème producteur de lait (avec plus de 25 millions de t de lait collectés) de l'Union Européenne. Elle a aussi le plus gros cheptel de volailles, lui permettant d'avoir la 1ère production de viande (1,8 millions de tec) et d'œufs (0,973 millions de Tecoq2 dont 0,888 Tecoq d'œufs de consommation) en Europe. Enfin, la France possède 13,3 millions de têtes de porcins (4ème cheptel de l'UE), ce qui lui permet d'être le 3ème producteur en Europe avec 2,2 millions de tec (FranceAgriMer, 2015a ; chiffres 2014).

5. **Les produits animaux (lait, viande, œuf) sont essentiels pour l'alimentation humaine, tant en qualité pour la fourniture d'acides aminés essentiels et de micro et macroéléments (fer, ...), qu'en quantité pour la couverture des besoins caloriques et protéiques. Pour la France, la consommation de produits carnés est de 86 kg en équivalent carcasse de viandes consommées par habitant (kgec/hab) en 2014, en recul de 3,9% par rapport à 2004. Cette consommation est légèrement supérieure à la moyenne de l'UE à 15 (qui s'élève à 83 kgec) (FranceAgriMer, 2015b). La viande de monogastriques représente 68% de la consommation française (33 kgec/an/hab de viande de porc et 26 kgec/an/hab de volailles). La viande de ruminants représente 32% de la consommation (24 kgec/an/hab de viande bovine et 3 kgec/an/hab de viande ovine). En termes de volumes totaux consommés par pays, la France est le 1er consommateur européen de viande bovine (1541 tec), le 2ème consommateur de volailles (poulet, canard, dinde et pintade ; 1747 tec) et de viande ovine (200tec) et le 4ème consommateur de porc (2141 tec) (FranceAgriMer, 2015b). La consommation d'œufs est importante avec 230 œufs/an/hab. (soit 14 kg/an/hab. en 2013) (FranceAgriMer, 2015c). La consommation est de 58,5 litres de lait, 25,6 kg de fromages et 7,8 kg de beurre (FranceAgriMer, 2013).

En France, on observe quatre catégories d'élevage, définies par la présence (ou pas) dans l'exploitation de surfaces consacrées à l'alimentation du bétail, les caractéristiques de ces surfaces et le mode d'interaction principal entre les animaux et les surfaces :

* **L'élevage conduit en bâtiment, avec peu ou pas de surfaces associées.** Il s'agit majoritairement d'exploitations élevant des monogastriques (porcs, volailles). La majorité de l'alimentation est achetée à des fabricants d'aliment du bétail qui produisent des rations spécifiques à chaque catégorie d'animaux (aliment reproducteur, juvénile, croissance, finition,...). Ces rations mélangent plusieurs matières premières produites pour partie ou en totalité localement (dans le département ou la petite région agricole). Les **interactions entre les animaux et les surfaces sont principalement indirectes**. Il est difficile pour l'élevage conduit en bâtiment de tracer la provenance précise des matières premières végétales de l'alimentation ainsi que les surfaces d'épandage qui peuvent être plus ou moins distantes de l'exploitation. La grande majorité des élevages en bâtiment répond aux caractéristiques de l'agriculture conventionnelle intensive telle que la définit M.V. Gold (In Féret et Douguet, 2001) : taille importante des ateliers, investissements élevés, haute productivité, simplification et spécialisation des productions, recours massif aux intrants, dépendance vis-à-vis des industries d'amont et d'aval, diffusion rapide d'innovation et routine technique. Les élevages de monogastriques en bâtiment sont très concentrés dans la région Ouest de la France : la Bretagne concentre 44% du cheptel national de poules pondeuses et 30% des poulets de chair (Agreste, 2013), ainsi que 57% du cheptel de porcs. L'élevage en bâtiment concerne aussi quelques exploitations spécialisées en caprin lait du grand-ouest et en ovin lait du sud et sud-ouest (moins de 5%, Institut de l'Elevage 2013).

* **La polyculture-élevage associant des animaux d'élevage et des surfaces cultivées** (lesquelles fournissent tout ou partie de l'alimentation animale, mais aussi souvent des produits végétaux destinés à la vente). Il s'agit

<footnote n="2">² http://www.franceagrimer.fr/Stockage-FAQ/Viandes-Que-signifie-T.E.C.O.Q-ou-T.E.O.C - Tecoq est une unité employée pour pouvoir agréger des données en poids concernant des œufs entiers et des produits à base d'œufs sous toutes leurs présentations : œufs entiers sans coquille, blancs seuls, jaunes seuls, séchés ou non, etc.. On applique au poids brut un coefficient propre à chaque forme du produit : 1 pour un œuf entier avec coquille par définition, 1,16 pour un œuf entier liquide sans coquille, 2,5 pour du jaune séché par exemple.</footnote>
d'exploitations où les animaux (monogastriques, ruminants laitiers, ruminants à l'engraissement) sont alimentés majoritairement à partir des productions végétales issues de l'exploitation. Dans le cas des ruminants, des cultures fourragères (maïs, herbe) sont associées à des cultures céréalières et d'oléoprotéagineux. Dans le cas des monogastriques (principalement porcins), les éleveurs fabriquent un aliment à la ferme en combinant des céréales autoproduites et des matières premières achetées à des fabricants d'aliment du bétail ou à des négociants. Dans ce type d'élevage, les interactions entre les animaux et les surfaces peuvent être « directes » (animaux prélevant de la biomasse végétale directement sur les surfaces et la restituant localement sous forme de déjections) ou « indirectes » (animaux alimentés en bâtiment à partir de la biomasse végétale récoltée sur place ; déjections stockées puis épandues sur les cultures de l'exploitation).

* L'élevage d'herbivores basé sur le pâturage de surfaces intensifiées (prairies cultivées, prairies permanentes fertilisées). Il s'agit majoritairement d'élevages de ruminants en zone de plaine ou de basse altitude. Durant la saison de pâturage (pouvant durer quelques mois à toute l'année), les interactions entre animaux et surfaces sont « directes » : l'animal prélève lui-même la nourriture et dépose ses déjections, le tout simultanément dans le temps. Souvent, sur les surfaces de pâturage intensifiées, la biomasse disponible est utilisée de manière « complète », c'est-à-dire avec peu de refus (ou avec fauche des refus). En-dehors de la saison de pâturage, et parfois en complément du pâturage, des fourrages produits sur place sont distribués. Des achats d'aliment produits hors de l'exploitation (concentrés, paille, foins) sont également réalisés.

* L'élevage d'herbivores basé sur des surfaces de végétation spontanée peu intensifiées. Il s'agit souvent d'élevages de ruminants en zone de montagne ou bien d'élevages pastoraux sur parcours secs en régions périméditerranéennes. Les milieux utilisés sont souvent associés à de forts enjeux environnementaux et au multi-usage des terres (agriculture et chasse ou tourisme par exemple). La faible productivité des surfaces implique une forte emprise spatiale : jusqu'à plusieurs centaines d'hectares pour une seule exploitation. La pratique de la transhumance estivale ou hivernale peut étendre le territoire utilisé à plusieurs départements, parfois non limitrophes. L'étendue des surfaces pastorales réellement utilisées par les troupeaux est souvent difficile à établir avec précision. Sur les surfaces utilisées, toute la production de biomasse végétale (herbe, arbustes) n'est pas consommée : d'une part, la végétation peut être utilisée à un stade mûr, après avoir subi des pertes par sénescence ; d'autre part, les animaux sont souvent laissés libres de se constituer une ration adaptée à leurs besoins en triant au sein de la biomasse disponible (Jouven et al., 2010). Dans ces élevages, les animaux interagissent directement avec les surfaces végétales ; leur comportement spatial conduit à une répartition inégale dans l'espace des prélèvements de biomasse et des déjections. Les conditions difficiles du milieu peuvent imposer plusieurs mois d'alimentation en bâtiment et induire ainsi des relations « indirectes » entre les animaux et les surfaces.

En conclusion : 1) l'élevage est susceptible de mobiliser des ressources végétales très différentes en fonction de l'espèce animale, mais aussi du type de bien animal produit et du contexte pédoclimatique ; 2) s'il est possible de différencier des catégories d'élevage en fonction du type de surfaces présentes sur l'exploitation et utilisées pour l'alimentation animale, il subsiste une grande diversité au sein de chaque catégorie, notamment en termes de part de l'alimentation produite sur la ferme et de part des relations « directes » et « indirectes » entre les animaux et les surfaces. Les ressources végétales potentiellement disponibles ne sont souvent pas entièrement consommées par l'élevage. L'efficacité alimentaire<fnref n="3" /> des animaux est très variable selon les ressources végétales (céréales, oléo-protéagineux, pâturages, foin, pailles, tourteaux, pulpes, ...), les espèces animales (e.g. ruminants ou monogastriques) et les systèmes de production (type d'infrastructure, allotement<fnref n="4" /> des animaux, ...). Enfin, la mobilité des animaux est une des caractéristiques majeures de l'élevage, induisant souvent une dissociation spatiale entre le lieu de prélèvement de leur alimentation, le lieu de stationnement du cheptel, et le lieu d'épandage de leurs déjections. Une conséquence majeure est qu'il n'est pas possible d'estimer les consommations et productions animales en appliquant un simple coefficient de transformation aux productions végétales.

<footnote n="3">³ L'efficacité alimentaire est un indicateur qui évalue la capacité des animaux à transformer des aliments (végétaux) en produits (lait et viande). Elle s'exprime en unité de produit par unité d'aliment consommé.</footnote>

<footnote n="4">⁴ Technique d'élevage regroupant par lot le bétail suivant certains critères dans un but d'améliorer la qualité ou le rendement.</footnote>
10.4.1.1. Dénomination précise et nature des biens animaux

Quatre biens animaux principaux sont considérés dans le cadre d'EFESE-écosystèmes agricoles, fréquemment
produits simultanément dans les exploitations. Pour les ruminants, il s'agit du lait, de la viande et des animaux
d'élevage<fnref n="5" />. Pour les monogastriques, il s'agit des œufs, de différentes viandes et d'animaux d'élevage (Tableau
10-4-1).

Le lait

Il s'agit d'un produit de sécrétion, périssable, subissant souvent une transformation avant d'être consommé par l'Homme. A l'échelle nationale, une très faible part est transformée sur l'exploitation et/ou vendue en vente directe. Le lait de vache représente 98% de la collecte totale de lait. La transformation du lait donne divers produits (fromages, beurre, crème, poudre de lait, ...) et sous-produits (lactosérum...), ces derniers étant en partie réutilisés pour l'alimentation animale (principalement pour les porcs et les veaux). Les produits laitiers peuvent comporter une démarcation : marque ou SIQO (Signes d'Identification de la Qualité et de l'Origine). En France, on compte par exemple 31 Appellations d'Origine Contrôlée (AOC) pour des fromages de lait de vache (représentant environ 10% de la collecte de lait), 14 en lait de chèvre (représentant environ 12% de la collecte de lait) et 3 en lait de brebis (représentant plus de 40% de la collecte de lait) (INAO, 2014a).

La viande

La viande est un produit d'accrétion, c'est-à-dire qui se dépose au fur et à mesure de la croissance d'un animal. Il s'agit des muscles attachés aux os avec le gras qui y adhère; le sang ou des abats peuvent également être valorisés pour l'alimentation humaine, bien qu'ils ne rentrent pas dans l'appellation « viande ». La viande constitue en fonction du type d'animal (espèce, race, âge) de 35% à 70% du poids de carcasse, avec des rendements plus élevés pour les monogastriques. Les viandes sont riches en eau (65 à 75%), protéines (17 à 30%, 19% en moyenne), sels minéraux, phosphore, fer, zinc, vitamine B et pauvres en calcium, en lipides (10% pour les viandes maigres, 20 à 30% pour les viandes grasses) et en glucides (Meyer, 2016). La viande est issue soit d'un animal de boucherie c'est à dire spécifiquement élevé pour sa chair, soit d'animaux de réforme, pour lesquels la viande est un coproduit d'une autre production principale (jeunes animaux de boucherie, lait, œufs, rarement laine...). Cette catégorie regroupe les bovins, ovins, caprins destinés à être abattus, les volailles et les porcs.

Pour les bovins, on retrouve cinq catégories d'animaux abattus pour la production de viande : les veaux (5-8
mois), les jeunes bovins (mâles âgés de 12 à 18 mois), les génisses (femelles entre 12 et 30 mois), les bœufs
(mâles castrés de plus de 24 mois) et les vaches de réforme (femelles adultes réformées, engraisées ou non).
Pour les petits ruminants, le principal produit est l'agneau (jeune âgé de 3 à 6 mois) ; on trouve également des
brebis et chèvres de réforme et, dans le sud de la France, des agneaux plus âgés (tardons, moutons ; >6mois) et
de jeunes agneaux ou chevreaux de lait (1-2 mois). L'ensemble de ces catégories d'animaux peuvent provenir
d'exploitations spécialisées dans la production de viande (naisseurs-engraisseurs ou engraisseurs spécialisés)
ou de lait, dans les quatre catégories d'élevage décrites en préambule. Les produits viande peuvent comporter
une démarcation. En France, on compte pour les viandes bovines et ovines : 40 Labels Rouges, 18 Indications
d'Origine Protégée (IGP) et 7 AOC, certains produits cumulant plusieurs dénominations (IGP et Label Rouge)
(INAO, 2014b). Au total, les SIQO concernent un peu plus de 3% des abattages pour les gros bovins, 5% pour le
veau et plus de 16% pour les agneaux (INAO, 2014b).

Pour la viande de porc, il convient de distinguer la viande fraîche de porc qui représente environ 23% de la consommation et les produits transformés (charcuteries fraiches, sèches, cuites, crues et plats préparés) qui représentent 77% de la consommation et sont élaborés en grande majorité par l'industrie agro-alimentaire (93% ; FranceAgriMer, 2013). Le modèle d'élevage naisseur-engraisseur, réalisant toutes les étapes nécessaires à la production d'un porc destiné à l'abattage (reproduction, élevage des porcelets et engraissement des porcs charcutiers) au sein d'une structure familiale est dominant, et représente 85% du cheptel des truies (Roguet et al., 2015). L'élevage porcin est principalement conventionnel, en bâtiment ; la production biologique est une niche, qui représente 0,8% de la production porcine française en 2013 (Calvar, 2015). La viande de porc est majoritairement issue d'animaux jeunes abattus vers 6 mois ; compte tenu de la prolificité élevée de l'espèce,

<footnote n="5">⁵ Un animal d'élevage est un animal vendu en vif à un autre éleveur pour être engraisse (ex. broutard, porcelet) ou devenir un animal producteur (ex. génisse amouillante) ou reproducteur (ex. taureau, verrat).</footnote>
les femelles de réforme représentent une très faible part des abattages (3% de truies et verrats de réforme d'après la Statistique Agricole Annuelle 2010 à 2012). En France, on dénombre 17 Labels Rouge et 7 IGP en viande porcine, et au total 53 SIQO pour les charcuteries et salaisons (environ 3% des volumes produits, pour chacun ; INAO, 2015).

Pour la volaille, on retrouve une forte diversité de produits : les poulets de chair (58,5% des abattages) et les dindes (22%, des abattages) sont les principales espèces élevées, auxquelles il faut ajouter les canards (14%), les pintades (2%) et 3,5% d'autres espèces minoritaires (cailles, pigeons, ...). Le plus souvent, l'élevage avicole (pour les œufs ou la chair) est en bâtiment et dit « intégré » car l'éleveur, propriétaire des bâtiments et des animaux, reçoit les poussins et les aliments de son intégrateur, entreprise qui rachète les animaux finis à un prix de reprise convenu à l'avance. En plus d'une diversité d'espèces, les filières avicoles ont développé une diversité de segments de marché, avec des productions standards (lourd, léger) et une multitude de SIQO (Inra, 2015). Ces derniers représentent 11,2% des volumes en termes de part de la production commercialisée (INAO, 2015). A ces produits provenant des exploitations spécialisées dans la production de viande, il faut ajouter les animaux de réforme c'est à dire le troupeau géniteur des poussins, les pondeuses d'œuf à couver et les poules pondeuses d'œufs de consommation.

## Les œufs

Les œufs sont les produits de la ponte des oiseaux. Des souches de poules (Gallus gallus domesticus) ont été sélectionnées spécifiquement pour la production d'œufs : les poules pondeuses. Les œufs de poule pèsent entre 55 et 75 g. Les œufs peuvent être commercialisés sous la forme d'œuf « coquille » ou bien d'ovoproduits destinés à l'industrie et à la restauration hors domicile. En France, plus de 40% de la consommation d'œufs se fait sous forme d'ovo-produits (FranceAgriMer, 2015c). Les différentes étapes de la production d'œufs se déroulent généralement dans des élevages différents : les éleveurs sélectionneurs fournissent des souches de poules pondeuses spécialisées, les accouveurs font éclore les œufs fécondés pour produire des poussins d'un jour ; viennent ensuite les éleveurs de poulettes prêtes à pondre, puis enfin les éleveurs de poules pondeuses qui produisent des œufs de consommation. Les élevages sont conduits en bâtiment, avec 69% des poules pondeuses élevées en cage et 31% en systèmes alternatifs (Plein air 13%, Bio 7%, au sol 6%, label rouge 5%) (Itavi, 2016).

## Les animaux d'élevage

Les animaux d'élevage sont des animaux jeunes en croissance, pas encore considérés « dans leur phase de production ». Plus spécifiquement en tant que bien animal, un animal d'élevage est un animal vendu en vif (= vivant) à un autre éleveur pour être engraisssé (ex. agneau, veau, porcelet en croissance), devenir un animal producteur (ex. poulette prête à pondre) ou reproducteur (ex. agnelles, génisses, truies et dans une moindre mesure béliers, taureaux, verrats). Cette catégorie d'animaux est une catégorie importance pour plusieurs raisons. En premier lieu, elle fournit des animaux essentiels à d'autres types d'élevage. En second lieu, les animaux jeunes destinés à l'engraissement sont une production phare de l'élevage bovin allaitant français : la France exporte 1,14 millions de bovins maigres (ou bovin vif) et 0,75 millions d'ovins et caprins vifs. Ces animaux sont destinés à être engraisssées et abattus en Italie (75% des exportations de bovins maigres) ou en Espagne (64% des exportations d'ovins et caprins) (FranceAgriMer, 2013). Citons en particulier la production d'agneaux de Roquefort (890 000 agneaux par an environ, soit 1/5 de la production ovine française) (Bonnet, 2013) ou les broutards du grand bassin allaitant français (FranceAgriMer, 2011). Enfin, cette production est souvent basée sur des surfaces pâturées peu intensifiées (prairies d'altitude, parcours secs ; Jouven et al., 2010) et contribue ainsi à l'entretien d'espaces naturels et à la fourniture de services écosystémiques (Rodriguez-Ortega et al., 2014).
<table><caption>Tableau 10-4-1. Biens animaux produits en France</caption><thead><tr><th>Bien animal</th><th>Volume de production<sup>a</sup></th><th>Effectifs d'animaux en production<sup>a</sup></th><th>Type d'exploitation</th><th>Nombre en 2010 ayant un troupeau significatif<sup>b</sup></th></tr></thead><tbody><tr><td>Lait et produits laitiers de vache</td><td>233 108 282 hl</td><td>3 716 276 VL</td><td>Laitière bovine</td><td>75 636</td></tr><tr><td>de brebis</td><td>2 653 278 hl</td><td>1 324 055 BL</td><td>Laitière ovine</td><td>4 879</td></tr><tr><td>de chèvre</td><td>6 484 359 hl</td><td>982 177 ChL</td><td>Laitière caprine</td><td>6 894</td></tr><tr><td>Viande bovine (dont réformes laitières)</td><td>1 524 634 tec (411 041 tec<sup>c</sup>)</td><td>5 162 943 têtes abattues (1 817 703 têtes abattues<sup>c</sup>)</td><td>Engraisseur gros bovins</td><td>5 151</td></tr><tr><td>Viande ovine (dont agneaux de boucherie)</td><td>118 710 tec</td><td>6 513 656 têtes abattues (4 794 120 têtes abattues)</td><td>Ovine viande</td><td>11 852</td></tr><tr><td>Viande porcine (y compris salaisons et charcuterie)</td><td>2 254 611 tec</td><td>25 346 144 têtes abattues (24 800 000 têtes abattues de porcs charcutiers)</td><td>Porcine sans herbivore</td><td>5 561</td></tr><tr><td>Viande de volailles (dont poulet de chair) (dont canard) (dont dinde)</td><td>1 834 557 tec (1 000 000 tec) (280 000 tec) (400 00 tec)</td><td>999 315 000 têtes abattues</td><td>Volaille sans herbivore</td><td>14 065</td></tr><tr><td>Œufs et ovoproduits (dt œufs à couver)</td><td>15 093 962 000 unités (1,86 milliards)</td><td>56 449 000 (dont 9,8 millions de poules pondeuses d'œufs à couver)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Animaux d'élevage Broutards</td><td>1 100 000 têtes</td><td>4 100 000 VA</td><td>Allaitantes bovine</td><td>82 141</td></tr></tbody></table>

### 10.4.1.2. Déterminants biophysiques clefs de la production de biens animaux

Les déterminants biophysiques de la production de biens animaux associés à la composante animale de l'écosystème sont récapitulés, par bien produit, dans le tableau 10-4-2. Quel que soit le produit, le premier déterminant est le troupeau « en production », c'est-à-dire l'effectif d'animaux qui contribue directement, via un ou plusieurs processus, à la fourniture du bien. Ensuite viennent des processus spécifiques à chaque type de produit (lactation pour le lait, ponte pour les œufs, croissance et engraissement pour la viande, croissance et reproduction pour les animaux d'élevage). Un processus commun à tous les types de biens animaux est l'ingestion/digestion des aliments, fournissant les nutriments nécessaires à la réalisation des autres processus. Il convient de noter ici qu'il existe des différences parfois importantes entre espèces animales (en particulier entre ruminants et monogastriques) dans le déroulement et l'efficacité des processus cités au tableau 2.

Un autre déterminant biophysique clef de la production de biens animaux correspond aux matières premières disponibles pour l'alimentation du bétail. Celles-ci sont en grande majorité d'origine végétale (prairies et parcours, cultures fourragères, céréales, oléo-protéagineux, coproduits, concentrés) ; des sous-produits du lait sont également mobilisés pour certaines productions (en particulier : poudre de lait pour les veaux, sous-produits de transformations laitières pour les porcs). Ces matières premières peuvent être produites au sein de l'écosystème agricole hébergeant les animaux, ou sont produites dans un autre écosystème. Ces matières premières sont utilisées en l'état ou transformées par une firme d'aliments du bétail (aliments transformés mélangeant différentes matières premières végétales ainsi que des oligo-éléments, de vitamines et de minéraux).

<footnote><sup>a</sup> Agreste, Statistique Agricole Annuelle 2010</footnote>

<footnote><sup>b</sup> Institut de l'Elevage (2013) à partir de Agreste Recensement agricole 2010.</footnote>

<footnote><sup>c</sup> Vaches et génisses laitières de réforme et veaux laitiers de boucherie</footnote>
<table><caption>**Tableau 10-4-2.** Déterminants biophysiques associés à la composante animale de l'écosystème, pour les différents biens animaux</caption><thead><tr><td>Biens animaux</td><td>Déterminants biophysiques</td></tr></thead><tbody><tr><td>Le lait</td><td>- effectifs de femelles laitières, c'est-à-dire destinées à être mises à la reproduction puis à rentrer en lactation et être traités<br/>- processus de reproduction (nécessaire au déclenchement de la lactation) puis de lactation (avec une durée modulable selon les espèces et les modes de conduite)<br/>- processus d'ingestion / digestion des aliments.</td></tr><tr><td>Les Œufs</td><td>- effectifs de femelles destinées à la ponte<br/>- processus de ponte<br/>- processus d'ingestion / digestion des aliments</td></tr><tr><td>La Viande</td><td>- effectifs d'animaux destinés à l'abattage (jeunes ou femelles de réforme). Ces animaux peuvent être produits par le même écosystème agricole (cas des élevages « naisseurs-engraisseurs »), ou par un autre écosystème<br/>- processus de croissance et d'engraissement<br/>- processus d'ingestion / digestion des aliments</td></tr><tr><td>Les animaux d'élevage</td><td>- effectifs d'animaux mâles ou femelles mis à la reproduction.<br/>- processus de croissance des reproducteurs jusqu'à leur maturité sexuelle<br/>- processus de reproduction (chaleur, fécondation, mise bas, allaitement pour les mammifères et fécondation, incubation, éclosion pour les oiseaux)<br/>- processus d'ingestion et digestion des aliments</td></tr></tbody></table>

### 10.4.1.3. Facteurs exogènes clefs de la production de biens animaux

La production de biens animaux dépend du nombre d'animaux en production, de la disponibilité en ressources alimentaires (type, quantité, qualité) localement produites ou achetées, des processus d'ingestion/digestion des aliments par les animaux d'élevage ainsi que de processus spécifiques relatifs à l'animal et spécifiques à chaque type de bien. Les déterminants « nombre d'animaux en production » et « ressources alimentaires » dépendent avant tout de choix stratégiques de structuration de la ferme par l'éleveur, qui eux-mêmes peuvent être contraints par le milieu pédoclimatique local et les débouchés accessibles pour les produits.

#### Facteurs exogènes anthropiques (conduite)

Les ressources alimentaires végétales autoproduites sont modifiées en termes de quantité et qualité par les **pratiques de conduite des surfaces**, et en particulier par la fertilisation, les stades de récolte et les modes de conservation (voir par ex. pour les fourrages: Baumont et al., 2009). Les processus d'ingestion et digestion des aliments par les animaux sont largement influencés par les caractéristiques des aliments à disposition, et donc par les **pratiques de conduite de l'alimentation**. Chez les ruminants, la fibrosité du régime et l'équilibre de la ration modifient le flux digestif et avec lui les quantités ingérées. Les modalités d'alimentation (nombre de distributions d'aliments, mode de conduite du pâturage, complémentation au pâturage) ont un impact sur les quantités ingérées (en particulier via la motivation à ingérer) dans tous les types d'élevage, et sur les choix alimentaires pour les troupeaux au pâturage (Baumont et al., 2000). Le taux de couverture des besoins alimentaires, en interaction avec les caractéristiques génétiques de l'animal, va déterminer le niveau de réalisation des processus de production (Blanc et al., 2006). Parmi les **pratiques de conduite du troupeau**, les pratiques de reproduction et de renouvellement (choix des géniteurs, accouplements raisonnés), via leur impact sur le profil génétique du troupeau, ainsi que les pratiques d'allotement (création de groupes d'animaux, fréquence des remaniements de groupes), via leur impact sur les interactions sociales et le stress des animaux, sont susceptibles de modifier les processus de production (Blanc et al., 2006). Les pratiques sanitaires, en interaction avec les autres pratiques de conduite du troupeau, permettent de maintenir un troupeau sain, condition nécessaire à la bonne réalisation des processus d'ingestion/digestion et des processus de production. En effet, des problèmes sanitaires sur le troupeau peuvent réduire la production directement en cas de non commercialisation des produits, ou indirectement en cas de diminution de la fertilité des reproducteurs ou de baisse de performances de croissance des jeunes.
Facteurs exogènes non anthropiques

Cette deuxième catégorie de facteurs regroupe en particulier les conditions climatiques qui influencent les processus à l'œuvre dans les composantes animale et végétale de l'écosystème. La croissance des végétaux est largement déterminée par le régime hydrique et les températures, en interaction avec les caractéristiques des sols et des plantes (Rötter, R. et Van de Geijn, S., 1999 ; voir aussi section 10.1). Côté troupeau, chaque espèce animale (et chaque race) a une zone de confort thermique en-dehors de laquelle les processus d'ingestion et de production sont modifiés et la production de biens animaux est réduite (Nardone et al., 2006). L'impact des conditions climatiques peut être limité par le contrôle de l'ambiance dans les bâtiments d'élevage dans le cas d'animaux conduits en bâtiment, ou par des adaptations comportementales dans le cas d'animaux conduits au pâturage (par ex. pâturage nocturne en période de forte chaleur, stationnement sous abris naturels en cas de chaleur ou d'intempéries). L'impact de la photopériode sur les processus de production des mammifères et des oiseaux domestiques est bien connu (Chemineau et al., 2009 ; Sauveur, 1996). Ces effets naturels sont parfois mimés à escient dans le cas d'élevages en bâtiment pour accélérer des processus saisonniers (par ex. lutte chez les petits ruminants) ou journaliers (par ex. ponte chez la poule).

La figure 10-4-1 fait apparaître les déterminants biophysiques et facteurs exogènes clefs de la production de biens animaux, tous biens confondus. Il est important de noter que si tous les biens mobilisent un troupeau en production et des ressources alimentaires, la nature de ces entités (types d'animaux, types d'aliments) ainsi que la nature des processus autres que l'ingestion et la digestion varient d'un type de bien à un autre. La part des ressources alimentaires issue de l'écosystème agricole hébergeant les animaux en production est moins importante pour les élevages conduits en bâtiment, que l'on retrouve fréquemment en production d'œufs, de viande (porcs et veaux) et parfois de lait (caprins notamment).

<figure><img src="image_90.png" /><figcaption>**Figure 10-4-1.** Schéma synthétique récapitulant les déterminants biophysiques et facteurs exogènes impliqués dans la production de biens animaux.</figcaption></figure>
## 10.4.2. Evaluation biophysique de la production de biens animaux

Experts coordinateurs: Laurence Puillet, Muriel Tichit

Contributeurs scientifiques : Magali Jouven, Thierry Bonaudo, Thomas Poméon

Ingénierie de données : Thomas Poméon, Laurence Puillet, Joao Pedro Domingues Santos, Anne Meillet

### 10.4.2.1. Méthodologie et indicateurs

Dans les évaluations européennes, les indicateurs proposés pour la cartographie des services dits d'approvisionnement des écosystèmes agricoles ignorent le fait que la production agricole n'est pas un simple produit de l'écosystème, mais résulte d'une interaction entre les processus de l'écosystème et les activités anthropiques. Les différents travaux concluent sur la nécessité de calculer des indicateurs de biens animaux et végétaux en distinguant la part de la production qui relève des processus de l'écosystème et la part qui relève des intrants introduits par activités anthropiques (Maes et al., 2013, 2014, 2016).

Dans le cas des biens animaux, une part importante des intrants introduits dans l'écosystème concerne les ressources alimentaires dont l'achat représente par exemple 38 à 50% du coût des intrants pour les élevages bovins viande et lait respectivement (Teillard et al. 2012). Articuler le niveau de production de biens animaux avec le niveau de disponibilité de ressources alimentaires est un sujet pertinent aussi bien pour les sciences de l'environnement, que les sciences animales et l'économie de la production agricole. On peut ainsi identifier deux grandes approches qui ont proposé des indicateurs permettant d'articuler production animale et consommation de ressources.

La première approche, développée dans les années 70, consiste à calculer la « production autonome » (Cavailhes, 1987). Celle-ci représente la part des biens [animaux] permise par les aliments du bétail **produits localement**. Elle est basée sur la conversion en valeur monétaire des produits (= biens animaux) et de tout ou partie des intrants (ibid). Son calcul s'établit de la façon suivante : la production physique totale, exprimée en valeur monétaire, diminuée d'une quantité correspondant, en valeur, au coût des aliments du bétail achetés. La production autonome s'analyse généralement au niveau de l'exploitation et met l'accent sur un type d'intrants (les aliments du bétail). Les résultats dépendent des valeurs monétaires retenues pour les calculs, valeurs qui éloignent des réalités physiques de la production et qui varient dans le temps. L'indicateur d'intensité agricole développé par Teillard (2012) permet d'aborder un large spectre de coûts en intrants (fertilisants, phytosanitaires, aliments, carburant, eau, ...). Ses principaux inconvénients sont la substituabilité des intrants (un même coût total d'intrants peut être obtenu avec différents types d'intrants) et d'autre part la dépendance temporelle des résultats aux valeurs monétaires.

Une deuxième approche, développée dans les années 2000, consiste à calculer la part de la production de biens animaux indépendante des intrants (azote et eau). Cette approche passe par la conversion en azote des produits et des intrants mobilisés pour la production (Billen et al., 2014, Bonaudo et al., 2015) ou leur conversion en énergie (Dorin et al., 2010). L'azote et l'énergie sont deux facteurs essentiels de l'intensification/artificialisation des milieux agricoles et sont présents dans un large éventail d'intrants. L'approche énergétique est développée dans l'outil « planet » (Dia'terre<fnref n="6" />). Les biens animaux sont convertis en MJ d'énergie alimentaire (quantité de MJ contenue dans les produits lait et viande) ; les intrants mobilisés dans l'ensemble du processus de production sont convertis en énergie directe (énergie mécanique et/ou thermique utilisée avec électricité, gaz, pétrole) ou bien en énergie indirecte (énergie contenue dans les aliments du bétail). On en déduit l'énergie nécessaire à la production d'un MJ de biens animaux. La même logique peut être utilisée en prenant comme unité de mesure l'azote (N). L'azote est intéressant en tant que principal facteur limitant de la production agricole, en tant que constituant essentiel des protéines dont sont riches les biens animaux, et en tant qu'élément dont les pertes (par évaporation, lessivage...) ont un fort impact sur l'environnement. Comparativement à une approche monétaire, une méthode basée sur l'azote fournit des résultats stables (la teneur en azote d'un produit ne varie pas au cours du temps) mais elle ne permet pas toujours de prendre en compte la totalité des intrants. Ceci étant la principale faiblesse réside dans la disponibilité de base de données à une échelle fine pour la mise en œuvre de cette méthode.

<footnote n="6">⁶ http://www.ademe.fr/expertises/produire-autrement/production-agricole/passer-a-laction/dossier/levaluation-environnementale-agriculture/loutil-diaterre</footnote>
## Méthode d'évaluation adoptée dans EFESE-écosystèmes agricoles

La méthode développée dans EFESE-écosystèmes agricoles s'appuie sur la notion de **production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème ($PA_{rp}$)** ; celle-ci représente la production de biens animaux permise par la production végétale locale d'un territoire donné. Cette notion met l'accent sur la dépendance des biens animaux vis-à-vis des biens végétaux et prend en compte la capacité du territoire à satisfaire la consommation alimentaire de la population animale présente sur le territoire.

La production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème permet d'approcher une production animale **potentielle**, c'est-à-dire une production réalisée à partir des matières premières végétales (MPV) produites dans l'écosystème.

Dans ce qui suit nous exposons la démarche de calcul de la production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème ($PA_{rp}$) à la résolution de la Petite Région Agricole (PRA). L'indicateur est défini pour une PRA $p$ selon :

$$PA_{rp,p} = PA_{tot,p} \cdot \alpha_{p}$$

avec

* $PA_{tot,p}$ la production totale de biens animaux de la PRA $p$. Celle-ci agrège la production de lait et de viande (animaux abattus) issus des ruminants (bovins, ovins et caprins), la production d'animaux d'élevage issus des bovins (broutards), la production de viande (animaux abattus) et d'œufs issus des monogastriques (volailles et porcins);

* $\alpha_{p}$ exprime la **capacité du territoire** de la PRA $p$ à satisfaire la **consommation de matière végétale de tous les animaux présents**. Cette capacité prend la forme d'un ratio entre l'offre végétale de la PRA et la consommation de matière végétale par les animaux présents dans la PRA. La capacité est calculée en matière sèche ($\alpha_{p,MS}$) et en matière azotée ($\alpha_{p,MAT}$) et c'est la capacité de la matière la plus limitante qui est retenue.

La variable $\alpha_{p}$ est donc calculée selon :

$$\alpha_{p} = \min(1, \alpha_{p,MS}, \alpha_{p,MAT})$$

La valeur de $\alpha_{p}$ est bornée à 1 car la production sur ressources propres de l'écosystème ne peut pas excéder la production physique totale. Une valeur de $\alpha_{p}$ inférieure à 1 indique que les MPV disponibles pour l'alimentation des animaux sont insuffisantes pour couvrir la consommation des animaux de la PRA et que la production de biens animaux a mobilisé des MPV issues d'autres PRA ou régions du globe.

**La figure 10-4-2** illustre la conceptualisation des étapes pour la mise en œuvre de l'évaluation de la fourniture de biens animaux. Les surfaces végétales de la PRA produisent une offre de MPV au champ à partir de laquelle se construit un disponible de MPV pour l'alimentation animale. Ce disponible pour l'alimentation animale rapporté à la consommation de MPV par les animaux de cette même PRA aboutit à la variable $\alpha_{p}$. Celle-ci est alors utilisée pour pondérer la production totale de biens animaux. Comme le montre la figure 10-4-2 la variable $\alpha_{p}$ nécessite de comptabiliser l'ensemble des consommations de MPV des animaux ruminants et monogastriques présents au sein de la PRA, indépendamment de leurs interactions directes ou indirectes avec les surfaces végétales (voir typologie **section 10-4-1**). La PRA est considérée comme un système fermé : l'offre de MPV est strictement générée par les surfaces de la PRA.

Les surfaces végétales de l'écosystème agricole ont été regroupées pour représenter trois types de flux de MPV disponibles pour l'alimentation des animaux (figure 10-4-2) :

I. un flux de MPV générant des aliments concentrés (F1);

II. un flux de MPV issu de la transformation par les industries sous forme de coproduits ou de tourteaux (F2);

III. un flux de MPV correspondant aux fourrages (F3).
**Le flux F1** agrège 16 MPV: blé tendre, blé dur, maïs grain, orge et escourgeon, seigle, avoine, méteil, triticale, sorgho, mélanges de céréales, pois protéagineux et secs, fèves et fèveroles, lupins, colza, tournesol, soja et lin. Il est calculé en matière sèche (MS) et en matière azotée (MAT) en multipliant la production brute au champ de chaque MPV par un coefficient λi qui correspond à sa disponibilité pour l'alimentation animale.

**Le flux F2** agrège 7 MPV issues de la transformation de cultures par l'industrie (Tableau 10-4-3). Il est calculé en MS et en MAT en multipliant la production brute au champ de chaque MPV par un coefficient yj qui correspond à la fois à un taux d'utilisation de la production brute au champ dans l'industrie, au rendement de transformation de la MPV et à la disponibilité du coproduit pour l'alimentation animale (calculs détaillées dans l'Annexe 10-B).

**Le flux F3** correspond à 6 fourrages (prairies artificielles, prairies temporaires, prairies naturelles, surfaces peu productives toujours en herbe, maïs fourrage et autres fourrages annuels). Ces fourrages sont exprimés directement en MS / MAT et sont consommées uniquement par les ruminants.

**Figure 10-4-2.** Représentation schématique du concept de production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème ($PA_{rp}$).

La $PA_{rp}$ découle de la production totale de biens animaux ($PA_{tot}$) pondérée par la capacité du territoire à satisfaire la consommation en matière végétale de tous les animaux présents ($\alpha_p$) où $\alpha_p$ est le ratio entre l'offre végétale disponible pour l'alimentation animale ($MPV_{AA}$) et la consommation de matière végétale par le cheptel ($MPV_c$) présent sur le territoire.

<figure><img src="image_91.png" /><figcaption>**Tableau 10-4-3.** Description de la composition du flux d'offre de MPV issues de la transformation par l'industrie ($F_2$) des quantités brutes produites par les surfaces de la PRA $p$</figcaption></figure>

<table><thead><tr><td>Culture</td><td>MPV</td></tr></thead><tbody><tr><td>Blé tendre</td><td>Issues de meunerie</td></tr><tr><td>Maïs grain</td><td>Corn Gluten Feed</td></tr><tr><td>Colza</td><td>Gluten 60</td></tr><tr><td>Tournesol</td><td>Tourteaux de colza</td></tr><tr><td>Soja</td><td>Tourteaux de tournesol</td></tr><tr><td>Betterave</td><td>Tourteaux de soja</td></tr><tr><td>Prairies artificielles</td><td>Pulpes de betterave</td></tr><tr><td></td><td>Mélasse</td></tr><tr><td></td><td>Luzerne déshydratée</td></tr></tbody></table>
La formule ci-après détaille le calcul de la variable $\alpha_p$ en considérant les trois types de flux de MPV qui
configurent le disponible pour l'alimentation animale :

$$
\alpha_p = \min \left( 1, \frac{\sum MPV_{o_i,p} \cdot \delta_{i,MS} + \sum MPV_{o_j,p} \cdot \gamma_{j,MS} + \sum MPV_{o_k,p} \cdot \tau_{k,MS}}{\sum MPV_{c_l,p,MS}}, \frac{\sum MPV_{o_i,p} \cdot \delta_{i,MAT} + \sum MPV_{o_j,p} \cdot \gamma_{j,MAT} + \sum MPV_{o_k,p} \cdot \tau_{k,MAT}}{\sum MPV_{c_l,p,MAT}} \right)
$$

avec

o *MPV*<sub>*o*<sub>*i*,*p*</sub></sub> la quantité brute de MPV *i* produite par les surfaces végétales de la PRA *p* et utilisées comme aliments concentrés pour l'alimentation animale

o MPV<sub>o<sub>j,p</sub></sub> la quantité brute de MPV *j* produite par les surfaces végétales de la PRA *p*, utilisée dans l'industrie et générant des coproduits (dont les tourteaux) utilisés en alimentation animale

o MPV<sub>o<sub>k,p</sub></sub> la quantité brute de MPV *k* produite par les surfaces végétales de la PRA *p* et utilisées comme fourrages pour l'alimentation animale

o $\delta_{i,MS}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matière sèche (MS) de chaque MPV *i* qui correspond à une disponibilité de MS de la MPV *i* pour l'alimentation animale

o $\delta_{i,MAT}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matières azotées totales (MAT) de chaque MPV *i* qui correspond à une disponibilité de MAT de la MPV *i* pour l'alimentation animale

o $\gamma_{j,MS}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matière sèche (MS) de chaque MPV $j$ qui est à l'origine d'un coproduit pour l'alimentation animale (Tableau 1)

o $\gamma_{j,MAT}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matières azotées totales (MAT) de chaque MPV $j$ qui est à l'origine un coproduit pour l'alimentation animale (Tableau 1)

o $\tau_{k,MS}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matière sèche (MS) de chaque MPV $k$ qui correspond à une disponibilité de fourrages pour l'alimentation animale. Ce coefficient est égal à 1 car les données Agreste expriment directement les productions fourragères en MS

o $\tau_{k,MAT}$ le coefficient de conversion des quantités brutes en quantités de matières azotées totales (MAT) de chaque MPV $i$ qui correspond à une disponibilité de fourrages pour l'alimentation animale

o MPV<sub>c<sub>l,p,MS</sub></sub> les quantités, en MS, de MPV / consommées par les animaux de la PRA *p* ;

o MPV<sub>c<sub>l,p,MAT</sub></sub> les quantités, en MAT, de MPV / consommées par les animaux de la PRA *p*.

Sources de données mobilisées

Les indicateurs de la production totale de biens animaux (viande, animaux d'élevage, lait, œufs) pour les différentes espèces (bovins, ovins, caprins, porcins, volailles) ont été obtenus à partir des données de la Statistique Annuelle Agricole (SAA) produite par le Service de la Statistique et Prospective (SSP) du ministère de l'agriculture. Les indicateurs de production de biens animaux issus des ruminants ont fait l'objet d'un travail spécifique réalisé par C. Perrot de l'Institut de l'Elevage :

o indicateur de production de viande bovine à la résolution PRA a été élaboré à partir de SPIE<sup>7</sup>/BDNI, NORMABEV et Bovins Croissance ;

o indicateurs de production de lait (bovin, ovins, caprins) et de viande (ovine, caprine) à la résolution PRA ont été élaborés à partir de Agreste recensement agricole 2010 et Statistique Agricole Annuelle.

Les indicateurs de consommations alimentaires pour les espèces de ruminants ont été produits par C. Perrot de
l'Institut de l'Elevage, dans le cadre du programme AUTOSYSEL « Autonomie alimentaire et protéique des
systèmes d'élevage herbivore français» (2014/2017). Ces indicateurs ont été élaborés à partir des données
issues du dispositif INOSYS-Réseaux d'élevage 2008, traitées par Devun et al. (2012), Jousseins et al. (2014) ;
Bossis et al. (2015) puis extrapolées à la résolution PRA sur la base du recensement agricole 2010 (Institut de
l'Elevage, 2013).

<footnote n="7">⁷ Système Professionnel d'Information d'Elevage (SPIE) constitué d'une base des données de la production bovine et des applications logicielles permettant la mise à jour et la consultation de ces données. BDNI Base de Données Nationale d'Identification Bovine qui recense l'ensemble des mouvements des bovins français sur le territoire. Normabev qui comprend les informations relatives à l'abattage des bovins.</footnote>
Les indicateurs de consommations alimentaires pour les espèces de monogastriques ont été calculés à partir de la base de données du Céréopa<fnref n="8" /> des matières premières utilisées pour la fabrication d'aliments composés. Cette base de données, non publique, est analysée dans le cadre de la thèse de Joao Pedro Domingues-Santos qui a fourni les indicateurs de consommation de MPV des monogastriques.

Les données sur les productions végétales des surfaces cultivées sont celles produites dans la section 10.1. Les procédures de gestion du secret statistique et de désagrégation des données à la résolution PRA sont présentées dans l'annexe 10-B. Les hypothèses et données mobilisées pour le calcul des différents coefficients appliqués aux productions végétales sont également présentées dans l'annexe 10-B.

### 10.4.2.2. Résultats et analyse

La production de biens animaux est calculée à la résolution de la PRA. Elle est déclinée en deux indicateurs : la production totale de biens animaux et la production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème.

L'échantillon retenu pour l'analyse comprend 571 PRA, sélectionnées sur la base de leur orientation vers les activités d'élevage (critères détaillés dans l'Annexe 10-B).

Une typologie des PRA a été réalisée pour caractériser les différentes situations (variation spatiale) en termes de production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème. Pour cela, 6 variables ont été utilisées:

- la production totale de biens animaux issus des ruminants (kg protéines/ha SAU)

- la production totale de biens animaux issus des monogastriques (kg protéines/ha SAU)

- la capacité du territoire à satisfaire la consommation en matière sèche issue des fourrages

- la capacité du territoire à satisfaire la consommation en matière azotée issue des fourrages

- la capacité du territoire à satisfaire la consommation en matière sèche issue des aliments concentrés (céréales, oléoprotéagineux, tourteaux et coproduits)

- la capacité du territoire à satisfaire la consommation en matière azotée issue des aliments concentrés (céréales, oléoprotéagineux, tourteaux et coproduits)

Les indicateurs et les variables explicatives sont exprimés par hectare de SAU étant donnée la forte variabilité des superficies des PRA.

La fourniture de biens animaux est ensuite mise en relation avec:

- les déterminants biophysiques de l'écosystème : effectifs animaux et surfaces végétales

- les facteurs exogènes anthropiques, c'est-à-dire l'orientation des systèmes d'alimentation qui peut être approchée par la composition de la SAU: surfaces en céréales et oléoprotéagineux (SCOP), surface fourragère principale (SFP) avec proportion de surfaces en maïs fourrage et surfaces toujours en herbe (STH).

#### a) Description des indicateurs de fourniture de biens animaux : production totale et capacité des PRA à satisfaire la consommation alimentaire des animaux

La figure 10-4-3 permet de visualiser le niveau des deux indicateurs de fourniture de biens animaux et leur variation spatiale au sein du territoire métropolitain. La production totale de biens animaux s'élève à 1.6 M T de protéines. La capacité des PRA à satisfaire la demande alimentaire des animaux est globalement élevée avec une moyenne de 0.86 pour les 571 PRA analysées ; ce qui conduit à une production totale de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème de 1.1 M T de protéines.

Les variations de volume de production de biens animaux et les variations de capacité sont importantes entre PRA. D'une part, 70 % des PRA ont une capacité très élevée >0.78. Ces PRA ont des ressources végétales suffisantes pour couvrir au moins les ¾ de la consommation alimentaire de l'ensemble des animaux présents. Leur production de biens animaux s'élève à 0.614 MT de protéines soit 36 % de la production nationale. Près de 22 % de PRA ont une capacité modérée [0.59-0.78] et produisent 0.457 M T de protéine soit 27 % de la

<footnote n="8">⁸ Centre d'Etude et de Recherche sur l'Economie et l'Organisation des Productions Animales</footnote>
production nationale. Enfin, la capacité à satisfaire la demande alimentaire des animaux est faible pour 8 % des PRA [0.25-0.59] dont la production de biens animaux s'élève à 0.596 M T soit 36 % de la production nationale. Ces différences de niveau de capacité des PRA ne sont pas distribuées aléatoirement sur le territoire métropolitain :

Les PRA à **capacité élevée** [0.78 – 0.92] sont localisées dans les plaines herbagères à vocation laitière (Basse Normandie, Lorraine) ainsi que dans la zone herbagère de la bordure nord du massif central à vocation allaitante. Les PRA à **capacité très élevée** [0.92 – 1.00] sont localisées dans les zones polyculture-élevage du bassin Aquitain et de la bordure Est-Sud-Ouest du bassin parisien où l'élevage est en forte régression.

Les PRA à **capacité modérée** [0.59 – 0.78] voire faible [0.59 – 0.25] sont concentrées au cœur des grands bassins de production animale: (i) l'ensemble Grand-Ouest (constitué des PRA de Bretagne, Pays de Loire et Nord-ouest du Poitou) où se combine élevage de ruminants, monogastriques et surfaces cultivées pour l'alimentation des animaux; (ii) les montagnes humides du massif central (essentiellement Auvergne) à vocation lait-viande, avec d'importantes surfaces en prairies permanentes de montagne. Les PRA à capacité modérée voire faible sont ponctuellement présentes dans le Nord-Pas de Calais, les montagnes laitières (Vosges, Franche Comté, Alpes) ainsi que la zone pastorale méditerranéenne. La mobilité des troupeaux par rapport à l'utilisation des surfaces pastorales n'est pas prise en compte dans l'étude. Par conséquent, les PRA situées dans des zones d'élevage transhumant (Var, plaine de la Crau, Pyrénées) apparaissent avec une faible capacité à satisfaire la consommation des animaux présents, car les animaux présents utilisent des surfaces végétales dans d'autres PRA pendant 3 à 4 mois de l'année. Par ailleurs, dans les zones périméditerranéennes, toutes les surfaces pastorales utilisées ne font pas l'objet d'une déclaration PAC et la ressource végétale issue de ces surfaces est souvent sous-estimée, en ne prenant en compte que la ressource herbacée alors que les troupeaux consomment aussi des feuillages de ligneux, parfois en quantité importante.

<caption>**Figure 10-4-3.** Cartographie de la production totale de biens animaux par département (PA<sub>tot</sub>) et de la capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux par PRA</caption>

La mise en classe de la capacité des PRA a été réalisée avec l'algorithme de Jenks (maximisation de la variance interclasses et minimisation de la variance intra-classes). Les zones blanches sur la carte correspondent aux PRA non retenues dans l'analyse.

<figure><img src="image_92.png" /></figure>
<table><caption>**Tableau 10-4-4** Description des indicateurs de production de biens animaux (en kg protéines/ha SAU), production totale PA<sub>tot</sub> et production sur ressources propres PA<sub>rp</sub>, et de la capacité du territoire à satisfaire la demande alimentaire des animaux (α<sub>p</sub>) à la résolution PRA (n=571).</caption><thead><tr><th></th><th>PA<sub>tot</sub></th><th>PA<sub>rp</sub></th><th>α<sub>p</sub></th></tr></thead><tbody><tr><td>Moyenne</td><td>60.5</td><td>45.8</td><td>0.86</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>53.9</td><td>27.5</td><td>0.17</td></tr><tr><td>Médiane</td><td>48.6</td><td>44.0</td><td>0.95</td></tr><tr><td>Min</td><td>1.6</td><td>1.2</td><td>0.25</td></tr><tr><td>Max</td><td>392.3</td><td>151.6</td><td>1.00</td></tr></tbody></table>

b) Typologie des profils de production et de capacité des PRA

Une analyse multivariée combinant analyse en composante principale et classification ascendante hiérarchique (voir annexe 10-B) a permis d'identifier quatre groupes de PRA dont les caractéristiques moyennes sont présentées ci-dessous. La **Figure 10-4-4** montre que la capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux est globalement très élevée pour les groupes 2-3-4 qui englobent 98% des PRA. Seul le groupe 1, soit 2% des PRA, présente une capacité globale faible (35%). Le Tableau 10-4-5 détaille la capacité en termes de fourrages et de concentrés ; il montre que pour tous les groupes c'est la capacité à satisfaire la consommation en concentré protéique qui est le facteur le plus limitant de la capacité.

<caption>**Figure 10-4-4.** Capacité du territoire à satisfaire la consommation de matières premières végétales des animaux présents dans les 4 groupes de PRA générés par la typologie.</caption>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.

<figure><img src="image_93.png" /></figure>

Les caractéristiques des groupes de PRA et leur répartition spatiale sont présentés sur les **figures 10-4-5 et 10-4-6**.
<table><caption>**Tableau 10-4-5.** Valeurs moyennes des variables utilisées pour la typologie des profils de PRA selon leur niveau de production et de capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux présents.</caption><thead><tr><th rowspan="2">Groupe</th><th rowspan="2">Nombre de PRA</th><th colspan="2">PA<sub>tot</sub> (kg de protéines / ha SAU)</th><th colspan="2">Capacité à satisfaire la consommation en fourrages</th><th colspan="2">Capacité à satisfaire la consommation en aliments concentrés</th></tr><tr><th>issue des ruminants</th><th>issue des monogastriques</th><th>MS</th><th>MAT</th><th>MS</th><th>MAT</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>12</td><td>114.0</td><td>189.8</td><td>1.00</td><td>1.00</td><td>0.13</td><td><strong>0.08</strong></td></tr><tr><td>2</td><td>250</td><td>56.3</td><td>14.3</td><td>1.00</td><td>0.98</td><td>0.34</td><td><strong>0.20</strong></td></tr><tr><td>3</td><td>97</td><td>39.7</td><td>15.6</td><td>0.84</td><td>0.77</td><td>0.70</td><td><strong>0.60</strong></td></tr><tr><td>4</td><td>212</td><td>26.9</td><td>10.4</td><td>1.00</td><td>0.99</td><td>1.00</td><td><strong>0.91</strong></td></tr></tbody></table>

<caption>**Figure 10-4-5.** Cartographie des types de PRA regroupées selon leur profil de niveau de production et de capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux présents</caption>

Type 1 = « Une production de biens animaux très élevée mais dépendante des biens végétaux produits ailleurs que dans le territoire local »;

Type 2 = « Une production de biens animaux élevée et permise en particulier par les fourrages produits sur le territoire »;

Type 3 = « Une production de biens animaux modeste et permise en particulier par les cultures produites sur le territoire »;

Type 4 = « Une faible production de biens animaux totalement permise par les biens végétaux produits sur le territoire ».

<figure><img src="image_94.png" /></figure>

**Le groupe 1** comprend 12 PRA qui présentent de très hauts niveaux de production de biens animaux combinant ruminants et monogastriques (moyenne de 300 kg de protéine / ha SAU). Ces hauts niveaux de production sont associés à une très faible capacité à satisfaire la consommation alimentaire en concentrés protéiques (8% en moyenne) et une capacité fourragère satisfaisante. Ces PRA sont toutes situées en Bretagne où se concentrent élevages monogastriques et laitiers intensifs.
Le groupe 2 comprend 250 PRA dont le niveau moyen de production animale est 4 fois plus faible que dans le groupe 1 avec une moyenne de 70 kg de protéine / ha de SAU principalement issue des ruminants. La capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux est faible pour les concentrés protéiques (0.20) mais élevée pour la MAT fourrage (0.98). Ce groupe est formé des zones d'élevage herbager de plaine et de moyenne montagne (plutôt sans transhumance). Les PRA se distribuent dans quatre régions. La première recouvre l'essentiel de la Basse Normandie et des Pays de Loire (bassin laitier). La seconde englobe l'essentiel du massif central (Limousin + Auvergne) et sa périphérie Nord-Est-Sud-Ouest (élevage allaitant et systèmes mixtes lait-viande). La troisième englobe la plaine laitière de l'Est ainsi que les montagnes humides également laitière (Vosges Franche Comté). La quatrième recouvre la partie haute montagne des Alpes et des Pyrénées.

Le groupe 3 comprend 97 PRA avec un niveau de production modéré atteignant en moyenne 55 kg de protéine / ha de SAU dont les ¾ sont issus des ruminants. La capacité à satisfaire la consommation alimentaire des animaux est modérément limitée par les concentrés protéiques (0.60). La capacité fourragère de ce groupe est plus faible et beaucoup plus variable que pour les groupes 1-2. Les PRA de ce groupe forment un ensemble trop hétérogène au sein duquel il conviendrait de distinguer (i) les PRA englobant la Haute Normandie, le Nord-Pas-de-Calais (élevage laitier intensif en zone de grande culture) ; (ii) les PRA aux marges du groupe 2 plutôt dans la moitié sud de la France (sud du Maine et Loire, nord des Deux-Sèvres, Allier, sud du massif central).

Le groupe 4 comprend 212 PRA à faible niveau de production (37 kg de protéine / ha de SAU) principalement issue des ruminants. La capacité à satisfaire la consommation alimentaire en MAT fourrages et concentrés est élevée. Ces PRA se concentrent dans les zones autour du bassin parisien et du bassin aquitain où l'élevage n'est pas une orientation principale et a très fortement régressé au cours des 30 dernières années.

<caption>**Figure 10-4-6.** Comparaison des 4 groupes de PRA pour les variables de production totale de biens animaux (ruminants et monogastriques) et de capacité du territoire à satisfaire la consommation alimentaire des animaux présents (en MAT fourrages et en MAT concentrés).</caption>

Moyenne du groupe figurée avec un point rouge et moyenne globale figurée avec un trait pointillé rouge.
Les capacités en MS ne sont pas représentées car elles sont similaires aux capacités en MAT.

<figure><img src="image_95.png" /></figure>
Caractéristiques des 4 groupes de PRA : déterminants biophysiques

Les 4 groupes de PRA ont été analysés en fonction du principal déterminant biophysique de la fourniture de biens animaux, c'est-à-dire les effectifs animaux rapportés aux surfaces végétales.

La **Figure 10-4-7** présente la répartition de la densité animale dans les 4 groupes. Le groupe 1 se détache nettement des 3 autres groupes avec une densité moyenne très élevée de 3.6 UGBAT/ha SAU, à relier à la présence de monogastriques (**Figure 10-4-8**). Le groupe 2 et le groupe 3 ont des densités proches de la moyenne globale (1.1 et 0.9 UGBAT/ha SAU). Enfin le groupe 4 présente la densité moyenne la plus faible (0.6 UGBAT/ha SAU). Sur l'ensemble des 571 PRA, les ruminants représentent en moyenne 81% effectifs animaux (**Figure 10-4-8**). Le groupe 1 est très en dessous de la moyenne avec seulement 31% de ruminants, alors que les groupes 2, 3 et 4 ont des proportions moyennes de ruminants proches de la moyenne (86%, 81% et 79% respectivement).

Pour tous les groupes, la fourniture des biens animaux est fortement conditionnée par les déterminants biophysiques : plus la densité animale est élevée, plus la production est élevée. En revanche, la **capacité** de la PRA à satisfaire la consommation des animaux **tend à décroître avec le niveau de densité animale** selon une courbe exponentielle (Figure 10-4-9). Au-delà de 1.5 UGBAT/ha SAU, la capacité se dégrade fortement en raison du déséquilibre entre les surfaces végétales conditionnant la disponibilité en ressources alimentaire et les effectifs animaux.

<caption>**Figure 10-4-7.** Répartition de la densité animale dans les 4 groupes de PRA.</caption>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.

<figure><img src="image_96.png" /></figure>
<caption>**Figure 10-4-8.** Répartition de la proportion de ruminants dans l'effectif animal total dans les 4 groupes de PRA.</caption>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.

<figure><img src="image_97.png" /><figcaption>**Figure 10-4-9.** Relation entre la capacité de la PRA à satisfaire la consommation alimentaire et les déterminants biophysiques de la fourniture de biens animaux, synthétisés par la densité animale.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_98.png" /></figure>
Caractéristiques des 4 groupes de PRA : facteurs exogènes anthropiques

Les facteurs exogènes anthropiques considérés dans cette analyse sont des indicateurs de composition de la SAU. Ils apportent des informations sur l'orientation des systèmes d'alimentation des animaux, tels que les surfaces en céréales et oléoprotéagineux (SCOP), la surface fourragère principale (SFP), la surface en maïs fourrage et la surface toujours en herbe (STH).

Groupe 1 - « une production de biens animaux très élevée mais dépendante de biens végétaux produits en dehors du territoire local »

Le niveau de fourniture de biens animaux est très élevé (en moyenne, 114 kg/ha SAU de protéines issues des ruminants et 190 kg/ha SAU de protéines issues des monogastriques) et basé sur une forte densité animale combinant ruminants et monogastriques. La bonne capacité fourragère de ces PRA repose sur le maïs (Figures 10-4-10 & 10-4-11). La capacité globale reste faible (en moyenne 35%) en raison de l'extrême faiblesse de la capacité à satisfaire la consommation en concentrés protéiques (en moyenne 8%) indispensables au maïs ensilage. La disponibilité en surfaces SCOP par animal est faible (Figures 10-4-13) illustrant la surdensité animale et donc le déséquilibre animal/végétal qui caractérise ce groupe.

La production de biens animaux sur ressources propres (Pa<sub>rp</sub>) est en moyenne de 105 kg de protéine / ha SAU, soit 1/3 de la production totale du groupe. Les PRA de ce groupe produisent 11% de la PArp cumulée des 571 PRA.

Groupe 2 - « une production de biens animaux élevée et permise par les biens végétaux, principalement fourragers, produits sur le territoire »

Le niveau de fourniture de biens animaux est élevé (en moyenne 56 kg/ha SAU de protéines issues des ruminants et 14 kg/ha SAU de protéines issues des monogastriques) et basé sur une densité animale moyenne, reposant surtout sur les ruminants. La capacité fourragère très élevée (98% en moyenne) repose surtout sur la STH (Figures 10-4-10 & 10-4-11). La capacité globale est bonne (en moyenne 82%) mais limitée par la disponibilité locale en concentrés protéiques (en moyenne 20%). La densité animale n'est pas le facteur limitant de la capacité. Bien que basé sur les fourrages, le niveau de production élevé implique l'utilisation de concentrés protéiques que la SCOP ne fournit pas en quantité suffisante (Figures 10-4-13).

La Pa<sub>rp</sub> moyenne est de 54 kg de protéine / ha SAU, soit ¾ de la production totale du groupe. Les PRA de ce groupe produisent 49% de la PArp cumulée des 571 PRA.

Groupe 3 – « une production de biens animaux modeste et largement permise par les biens végétaux produits sur le territoire »

Le niveau de fourniture de biens animaux est peu élevé (40 kg/ha SAU de protéines issues des ruminants et 16 kg/ha SAU de protéines issues de monogastriques). Ce groupe est très hétérogène en termes de composition de la SAU (forte dispersion des variables, cf figures 10-4-10 & 10-4-11). La capacité globale est limitée par la capacité à satisfaire la consommation des animaux en fourrages (en moyenne 77%). Cette limitation de la capacité semble liée à la faible disponibilité de la SFP (figures 10-4-10 & 10-4-12).

La Pa<sub>rp</sub> moyenne est de 39 kg de protéine / ha SAU, soit 2/3 de la production totale du groupe. Les PRA de ce groupe produisent 16% de la PArp cumulée des 571 PRA.

Groupe 4 – « une faible production de biens animaux totalement permise par les biens végétaux produits sur le territoire »

Le niveau de fourniture de biens animaux est faible (27 kg/ha SAU de protéines issues des ruminants et 10 kg/ha SAU de protéines issues de monogastriques), et basé sur une faible présence animale. Sa capacité est la plus élevée (en moyenne, 98%); elle n'est pas limitée par la disponibilité en concentrés protéiques avec près de 1ha de SCOP / animal (Figure 10-4-13).

La Pa<sub>rp</sub> moyenne (36 kg de protéine / ha SAU) est quasi équivalente à sa production totale du groupe. Les PRA de ce groupe produisent 24% de la PArp cumulée des 571 PRA.
<figure><img src="image_99.png" /><figcaption>**Figure 10-4-10.** Répartition de la proportion de SFP dans les 4 groupes de PRA identifiés.</figcaption></figure>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.

<figure><img src="image_100.png" /><figcaption>**Figure 10-4-11.** Répartition de la proportion de maïs fourrager dans la surface fourragère permanente (SFP) dans les 4 groupes de PRA.</figcaption></figure>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.
<figure><img src="image_101.png" /><figcaption>**Figure 10-4-12.** Disponibilité des surfaces fourragères pour les ruminants (ha SFP/UGB AT ruminant).</figcaption></figure>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.

<figure><img src="image_102.png" /><figcaption>**Figure 10-4-13.** Disponibilité des surfaces en céréales et oléoprotéagineux (SCOP) par UGBAT présent dans la PRA.</figcaption></figure>

La moyenne des groupes est figurée avec un point rouge et la moyenne globale des PRA est figurée avec un trait pointillé rouge.
10.4.2.3. Discussion et piste d'améliorations

L'approche développée dans l'EFESE-écosystèmes agricoles propose une première estimation de la production de biens animaux sur ressources propres, c'est-à-dire une production réalisée à partir des matières premières végétales produites dans l'écosystème agricole. Une prochaine étape consistera à calculer la production de biens animaux permise par les services de fourniture en azote et en eau calculé dans les sections 8.8.2 et 8.7.2

Le calcul de la capacité d'un territoire à satisfaire la consommation de matière végétale de tous les animaux présents ($α_p$) s'appuie sur des coefficients de disponibilité pour l'alimentation animale établis au niveau national à partir des bilans Agreste et FranceAgriMer. Par exemple, la disponibilité du blé tendre pour l'alimentation animale est la même pour toutes les PRA. Le choix d'appliquer au niveau PRA, un coefficient national masque des disparités régionales concernant l'utilisation des cultures et la disponibilité de coproduits liée à la présence d'infrastructures industrielles. Cependant, ce choix n'a pas un poids écrasant dans le calcul de la capacité des PRA car pour 70% d'entre elles, la consommation de tourteau de soja et le soja en l'état est à l'origine des situations où la couverture de la consommation des animaux n'est pas permise par la production végétale locale. Une piste d'amélioration de la méthode proposée serait donc de calculer des coefficients de disponibilité à une échelle spatiale plus fine ; ceci pourrait améliorer la capacité globale des PRA du groupe 2 mais ne modifierait pas celle des autres groupes.

La capacité du territoire à satisfaire la consommation alimentaire est appréhendée de façon globale car l'ensemble des matières premières végétales est sommé et exprimé en MS et MAT. Ce choix permet des compensations entre matières premières (fourrages / concentrés). Une vision plus stricte de la capacité consisterait à calculer $α_p$ sur la base de la matière végétale la plus limitante ; ceci diminuerait la capacité de tous les territoires au niveau de leur capacité en concentrés protéiques (Tableau 10-4-5).

Les surfaces végétales considérées dans les calculs sont issues des données Agreste et basées sur les déclarations PAC. Dans certaines zones pastorales périméditerranéennes des surfaces embroussaillées ou boisées ne sont donc pas prises en compte dans les calculs d'offre végétale, conduisant à une sous-estimation de l'offre végétale et donc de la capacité de la PRA. De même, la mobilité des troupeaux par rapport à l'utilisation des surfaces pastorales n'est pas prise en compte dans l'étude. Les PRA situées dans des zones d'élevage transhumant ont des effectifs animaux qui utilisent des surfaces végétales d'autres PRA pendant 3 à 4 mois de l'année.

Les PRA sont considérées comme des systèmes fermés, sans circulation de l'offre végétale ni des animaux (sauf pour les bovins vendus en vif). Une amélioration de la méthode consisterait à prendre en compte ces flux entrant/sortant pour affiner l'évaluation de la capacité du territoire à couvrir la consommation des animaux. Plus globalement, ce point pose la question du choix du maillage géographique pour estimer la production de biens animaux sur ressources propres de l'écosystème. Une piste d'amélioration de la méthode proposée serait de calculer $α_p$ qui à des niveaux d'organisation supra PRA et pertinents du point de vue des bassins de production et des potentialités pédoclimatiques.

Les données de consommations des animaux sont estimées à partir de différentes sources. Pour les ruminants, cette estimation repose sur des enquêtes dans les fermes des réseaux d'élevage de l'Idele réalisées à la fin des années 2000 et sur un appariement de ces fermes avec les fermes du recensement général. Il serait intéressant de vérifier la représentativité des fermes de réseaux d'élevage en matière de système d'alimentation. Pour les monogastriques, le flux d'aliments fabriqués à la ferme est estimé à partir du flux d'aliments des fabricants d'aliments du bétail sur la base d'un coefficient de proportionnalité; on pose donc comme hypothèse que la composition des deux flux est identique. Cette hypothèse pourrait également être levée en calculant des coefficients de proportionnalité spécifiques à chaque matière première.

La chaîne de calcul des indicateurs de production de biens animaux au niveau PRA repose sur des sources de données différentes et elle n'est pas pour l'instant automatisée. Une perspective d'amélioration de la méthode serait de mettre en place un traitement automatisé des données. Ceci permettrait d'actualiser les calculs en fonction des données et également de tester le poids de certaines hypothèses en conduisant des analyses de sensibilité.
# Annexes.

## Notes techniques pour l'évaluation des biens agricoles
# Annexe 10-A. Note technique pour l'évaluation de la production de biens végétaux à partir des plantes cultivées

## 1. Calcul de l'indicateur de production totale de biens végétaux à partir des plantes cultivées

Expert responsable : Olivier Therond

Mise en œuvre de l'évaluation : Camille Dross, Thomas Poméon

Cartographie : Thomas Poméon

### Description des sources de données utilisées

- la **Statistique agricole annuelle** (SAA) (Agreste – données publiques<fnref n="1" />), qui répertorie pour chaque année calendaire les **surfaces, productions et rendements de l'ensemble des productions** agricoles, végétales et animales. Les données sont produites à l'échelle **Département**, à partir de différentes sources et méthodes (données du Recensement Parcellaire Graphique – déclaration PAC-, données issues des entreprises de collecte et de transformation, des instituts techniques et des différentes organisations interprofessionnelles, etc.).

- le **Recensement agricole** (RA) (Agreste – données publiques) est une enquête **exhaustive** réalisée tous les 10 ans auprès de l'ensemble des exploitations agricoles. Le dernier recensement a été réalisé en 2010 (RA2010). Parmi les informations produites, le RA permet de connaitre les surfaces dédiées à chaque production végétale pour l'année concernée. De par son exhaustivité, le RA permet d'avoir des résolutions spatiales fines, la plus fine étant la résolution communale. Le RA est utilisé ici pour désagréger les données de la SAA du niveau Département au niveau Petites Régions Agricoles (PRA).

Toutefois les données du RA sont soumises aux règles du secret statistique: les données qui concernent moins de trois exploitations ou pour lesquelles une seule entreprise représente 85% ou plus de la valeur obtenue n'y sont pas publiées. Il y a donc des valeurs manquantes dans les tableaux de surfaces en 2010 ainsi que dans les tableaux de production. Cela implique que plus les données correspondent à une résolution fine, plus il est probable d'être confronté à des données sous secret (donc non disponibles). La plupart des PRA (plus de 80%) sont soumises au secret statistique pour au moins une culture. Cependant, les surfaces en cultures concernées sont faibles : le secret statistique porte sur moins de 2,5% des surfaces pour les principales céréales<fnref n="2" />, pour le colza et le tournesol, ainsi que pour les betteraves industrielles et les pommes de terre et tubercules.

- les **Bilans d'approvisionnement céréales / oléagineux / protéagineux** (Agreste – documents publics<fnref n="3" />) calculés par année campagne (1/07-30/06). Ils présentent la disponibilité des productions végétales (c'est à dire toute la production nationale mise sur le marché ainsi que les importations) et leur utilisation. Ils sont construits essentiellement à partir des données FranceAgriMer. Ils détaillent (i) la production utilisable (collecte et autoconsommation) (ii) les importations, (iii) les exportations, (iv) les stocks en début et en fin de campagne et (v) l'utilisation intérieure. L'utilisation intérieure inclut les postes suivants : semences; pertes; alimentation animale; usages industriels; transformation; consommation humaine. Cette répartition entre postes permet de calculer une clé de répartition de l'utilisation finale des biens végétaux agricoles.

<footnote n="1">¹ http://agreste.agriculture.gouv.fr/enquetes/statistique-agricole-annuelle-saa/</footnote>

<footnote n="2">² Blé tendre, blé dur, orge, escourgeon, avoine, triticale, maïs, sorgho. Ces céréales représentent à elles seules plus de 98% des surfaces de céréales.</footnote>

<footnote n="3">³ http://www.agreste.agriculture.gouv.fr/enquetes/bilans-d-approvisionnement/</footnote>
## Démarche générale et Articulation des sources

<figure><img src="image_103.png" /><figcaption>Figure 1. Schématisation de la démarche calculatoire adoptée</figcaption></figure>
Les données issues de la SAA et du RA ne correspondent pas exactement au même champ de référence. En effet, si la SAA est globalement construite en cohérence avec le RA, les données sur les surfaces par culture issues du RA ne concernent que les surfaces des exploitations, hors pacages collectifs. Pour sa part, la SAA couvre également les surfaces collectives pour les cultures fourragères (les prairies de type estives notamment).

De plus, il n'y a pas correspondance exacte entre la classification des cultures dans la SAA et dans le RA.

* Il existe un décalage pour les plantes à fibres entre les catégories RA et SAA : « Chanvre y compris papier » et « Autres plantes textiles » dans le RA ; « Chanvre papier (paille et graine) (y compris semences) » et « Autres plantes textiles (chanvre) (y compris semences) » dans la SAA

➤ **catégories non prises en compte dans la procédure de désagrégation des données elles ne concernent que 8200 ha pour toute la France ;**

* Un autre décalage concerne les cultures fourragères entre SAA et RA : Dans la SAA, il y a dans le sous thème "fourrages annuels" 2 catégories (i) 'maïs fourrage' et (ii) 'autres fourrages annuels' (voir tableau 1) ; dans le RA, pour le même sous thème, on retrouve la catégorie 'maïs fourrage', ainsi que des catégories 'plantes sarclées fourragères' et 'autres fourrages annuels' (qui incluent légumineuses annuelles et autres fourrages annuelles non légumineuses) (voir tableau 2).

Ce décalage de classification s'additionne au décalage lié à la différence du champ prise en compte (exploitation et hors exploitation). Cela apparaît quand on compare les données entre SAA et RA, qui montre qu'agréger les catégories RA 'plantes sarclées fourragères' et 'autres fourrages annuels' ne résout pas le problème (voir tableau 2).

<table><caption>Tableau 1. SAA 2010</caption><thead><tr><td>Maïs fourrage et ensilage</td><td>Autres fourrages annuels</td><td>Prairies artificielles</td></tr></thead><tbody><tr><td>1 406 106</td><td>234 931</td><td>280 707</td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tableau 2. RA 2010</caption><thead><tr><td>Maïs fourrage et ensilage</td><td>Plantes sarclées fourragères</td><td>Autres fourrages annuels</td><td>Plantes sarclées fourragères + Autres fourrages annuels</td><td>Prairies artificielles</td></tr></thead><tbody><tr><td>1 387 033</td><td>10 782</td><td>37 571</td><td>48 353</td><td>278 029</td></tr></tbody></table>

Au total, sur les cultures fourragères, il existe une différence de 2 000 000 ha dans la SAA par rapport au RA, principalement lié aux pacages collectifs. Ce différentiel se répartit de la manière suivante :

- 972 000 ha (la moitié) en STH peu productives (différence entre les surfaces de STH peu productives dans le RA et le SAA)

- 852 000 ha en STH productives

- une quantité négligeable en prairies artificielles (3 000 ha soit moins de 1%)

- on peut imaginer que le reste, soit 171 000 ha, est constitué de prairies temporaires, considérés comme « les prairies temporaires et fourrages annuels hors exploitation ».

Il est difficile de réaliser dans ce cas de décalages multifactoriels un choix optimal d'un point de vue méthodologique. Etant données les contraintes et le réalisme des hypothèses sous-jacentes, les choix suivants ont été retenus :

➤ **Calcul d'une clé de répartition DPT/PRA à partir des données RA2010 en agrégeant les catégories « Plantes sarclées fourragères » + « Autres fourrages annuels »**

➤ **Application de cette clé à la catégorie de la SAA « Autres fourrages annuels » (soit les fourrages annuels moins le maïs ensilage)**

➤ **Pour toutes les surfaces collectives qui sont comptabilisés dans la SAA mais pas dans le RA2010 (prairies en particulier), on applique la même méthode (calcul des clés de répartition à partir des données RA, donc sans prise en compte des surfaces collectives), puisqu'aucune autre source n'est disponible. Cela revient à faire l'hypothèse qu'au sein de chaque département, la répartition entre PRA des surfaces fourragères est la même pour les surfaces collectives comme pour les surfaces individuelles.**
D'un point de vue géographique, la localisation des surfaces est réalisée sur la même base dans la SAA et le RA, c'est-à-dire sur la base de la commune du siège de l'exploitation.

Au niveau temporel, SAA et RA se réfèrent à la même notion de campagne agricole de production, il n'y a donc pas de décalage majeur sur ce point. Pour prendre en compte la variabilité interannuelle des productions (en termes d'assolement comme de rendement), nous avons choisi de travailler sur la base d'une moyenne de trois années de la SAA (2010, 2011, 2012). En revanche, le RA ne concerne qu'une seule année, 2010. Son utilisation pour désagréger les données départementales au niveau PRA implique donc l'hypothèse que la distribution spatiale entre PRA des surfaces des différentes cultures au sein de chaque département reste constante entre 2010 et 2012.

Enfin, le dernier point à considérer du point de vue de l'articulation des sources est celui du secret statistique. En effet, les données du RA doivent respecter les règles du secret statistique pour leur diffusion. Pour les cultures les plus marginales, cela génère des données non disponibles, en particulier à la résolution PRA.

Dans la SAA, le secret statistique est quasi-absent, du fait de l'élaboration des données au niveau départemental et de la méthodologie (qui repose sur des estimations et des sources administratives et professionnelles, plutôt que des enquêtes statistiques). Toutefois le secret peut exister quand le niveau d'incertitude est trop élevé sur la donnée (pas de sources fiables, notamment pour des cultures très peu représentées). Dans ce cas, le choix a été fait de considérer les données sous secret ou non renseignées comme des valeurs nulles. Cette approximation peut être considérée comme globalement valide étant donné qu'elle ne concerne que peu de cas, qui correspondent à des surfaces de cultures<fnref n="4" /> négligeables et/ou des départements marginaux pour la culture considérée.

Pour le RA, une procédure développée par C. Dross, INRA-SADAPT, a permis d'estimer les valeurs sous secret au niveau département pour l'ensemble des cultures (Dross, 2016).

## Etapes de calcul pour les indicateurs de production de biens agricoles végétaux

La production de biens agricoles végétaux est évaluée à la résolution « Petite Région Agricole » (PRA).

### Etape 1 : calcul des clés de répartition des surfaces des cultures entre PRA d'un même département pour l'année 2010

Ces clés de répartition serviront ensuite à désagréger les données départementales de la SAA au niveau PRA pour les années 2010, 2011 et 2012

Source utilisée : RA 2010

Pour contourner le secret statistique dans le RA, l'INRA SADAPT (Dross, 2016) a développé une procédure permettant de compléter les données sous secret. A partir de cette table, une clé de répartition des surfaces de cultures entre PRA d'un même département est calculée pour chaque culture. Elle indique pour chaque culture c le pourcentage de la surface départementale correspondant à chacune des PRA p du département d :

$$ \text{CléRA}_{c_p} = \text{surfaceRA}_{c_p} / \text{surfaceRA}_{c_d} $$

### Etape 2 : désagrégation des surfaces et des productions départementales (contenues dans la SAA) au niveau PRA

Source utilisée : SAA 2010, 2011, 2012 et RA 2010

Les données de la SAA sur les surfaces (en ha) et productions (en quintaux de matière brute) des départements d pour chaque année a et culture c sont désagrégées au niveau des PRA p à partir des CléRAc_p :

$$ \text{surfaceSAA}_{c_a_p} = \text{CléRA}_{c_p} * \text{surfaceSAA}_{c_a_d} $$

$$ \text{prodSAA}_{c_a_p} = \text{CléRA}_{c_p} * \text{prodSAA}_{c_a_d} $$

<footnote n="4">⁴ Seules les catégories suivantes présentent des valeurs non renseignées : les légumes secs, les plantes aromatiques, médicinales et à parfum, les plantes à fibres, le houblon et le tabac.</footnote>
On calcule ensuite la moyenne m des trois années 2010, 2011 et 2012, pour lisser les variations annuelles :

$$ \text{surfaceSAA}_{c\_m\_p} = (\text{surfaceSAA}_{c\_2010\_p} + \text{surfaceSAA}_{c\_2011\_p} + \text{surfaceSAA}_{c\_2012\_p}) / 3 $$

$$ \text{prodSAA}_{c\_m\_p} = (\text{prodSAA}_{c\_2010\_d} + \text{prodSAA}_{c\_2011\_d} + \text{prodSAA}_{c\_2012\_d}) / 3 $$

A noter que cette formule implique une hypothèse de productivité constante par culture au sein de chaque département, hypothèse non réaliste (plaine vs. montagne, etc.) mais contrainte par la disponibilité et l'accessibilité des données.

## Etape 3 : calcul des coefficients de répartition de l'utilisation des biens végétaux

Source utilisée : bilans d'approvisionnement Agreste

La démarche consiste à répartir la production désagrégée de la SAA (c'est-à-dire la récolte) entre les différents usages (humains, animaux, etc.).

Les coefficients de répartition entre les principales utilisations des biens végétaux sont calculés en faisant la moyenne pour 4 campagnes (2009/10, 2010/11, 2011/12, 2012/13) de la part destinée à chaque utilisation d'après les bilans d'approvisionnement complets par campagne (voir Complément 1 pour la présentation des différentes bilans). Ces coefficients sont calculés à partir de la catégorie « **utilisation intérieure** » qui distingue **semences, pertes, alimentation animale, usages industriels** (pour la production d'alcool), **transformation** (huile et tourteaux, fécules, etc.) et **consommation humaine** (brute). Les agrocarburants sont comptabilisés dans la partie **usages industriels/dont transformation (alcool)/dont alcool pour carburants** en ce qui concerne les céréales ; et dans la partie **transformation / dont huile EMVH** pour les oléagineux. Les bilans d'approvisionnements ne prenant en compte aucune culture ayant un usage significatif pour la production de fibres, cette utilisation n'est pas incluse ni traitée dans les données suivantes.

Pour les oléagineux, une clé est également calculée sur les produits destinés à la transformation (soit entre 80 et 93% des utilisations) pour prendre en compte les utilisations des huiles et tourteaux, en particulier par rapport à l'alimentation animale. Cette clé a été calculée en moyennant le taux d'extraction des huiles et tourteaux pour 4 campagnes (mais une seule campagne pour les huiles, car seul le bilan 2009/2010 est disponible), à partir des bilans d'approvisionnement « Tourteaux » et « Graisses et huiles végétales » (voir tableau 3). Ensuite, une clé de répartition des usages des huiles et tourteaux a été calculé à partir des mêmes bilans, pour déterminer la part des huiles destinée à l'alimentation animale et celles destinée aux agrocarburants (sachant que l'ensemble des tourteaux concernés sont destinés à l'alimentation animale). Ainsi en multipliant la part des graines d'olégnieux transformés par le taux d'extraction huile/tourteaux et la part des usages on obtient un coefficient sur la part de la production totale de chaque oléagineux qui revient aux animaux sous forme d'huile et de tourteaux, ou qui sont utilisés pour les agrocarburants.

<table><caption>**Tableau 3.** Taux d'extraction en huile et tourteaux des principaux oléagineux cultivés en France</caption><thead><tr><td>Espèce</td><td>Taux d'extraction d'huile</td><td>Taux d'extraction des tourteaux</td></tr></thead><tbody><tr><td>Colza</td><td>44%</td><td>55%</td></tr><tr><td>Tournesol</td><td>45%</td><td>54%</td></tr><tr><td>Soja</td><td>20%</td><td>78%</td></tr><tr><td>Lin</td><td>22%</td><td>56%</td></tr></tbody></table>

Le fait d'utiliser le poste d'utilisation intérieure implique l'hypothèse que la destination des biens végétaux produits en France est la même que celle de l'ensemble formée par les biens végétaux d'origine intérieure non exportée et les biens végétaux importés.

## Etape 4 : calcul des surfaces et volumes de biens végétaux par utilisation et par PRA

Source utilisée : bilans d'approvisionnement Agreste et SAA
Pour chaque production, on multiplie la surface et la production moyennes par les coefficients obtenus à l'étape 3. On obtient alors une valeur par PRA p et par utilisation u pour chaque culture c :

$$ \text{surfaceSAA}_{c\_m\_p\_u} = \text{surfaceSAA}_{c\_m\_p} * \text{coef}_{c\_m\_u} $$

$$ \text{prodSAA}_{c\_m\_p\_u} = \text{prodSAA}_{c\_m\_p} * \text{coef}_{c\_m\_u} $$

A noter que la répartition des utilisations est calculée au niveau national. Cela sous-tend l'hypothèse que la destination des biens végétaux est la même pour chaque département et PRA, hypothèse peu réaliste (par exemple régions sans élevage vs. régions de polyculture-élevage, régions avec des unités de transformation, etc.) mais que l'absence de données plus précises géographiquement nous conduit à faire.

## Etape 5 : conversion des volumes produits par PRA et par utilisation en MS, MAT et énergie

Source utilisée : tables de conversion CEREOPA, INRA et FAO

Le volume produit par PRA p et par utilisation u est traduit en Matière Sèche (MS), en Matière Azotée Totale (MAT) et en énergie (en kcal).

$$ \text{prodSAA}_{c\_m\_p\_u}(\text{MS/MAT/NRJ}) = \text{prodSAA}_{c\_m\_p} * \text{coef}_{c}(\text{MS/MAT/NRJ}) $$

Plusieurs sources sont disponibles pour convertir la production en matière brute en MS, MAT et énergie (voir Complément 2 en fin de document). Pour la MS et la MAT, le référentiel issu de la base de données CEREOPA est mobilisé, car il est construit sur la base d'enquêtes auprès de professionnels et est régulièrement actualisé. Par contre certains types de produits ne sont pas disponibles dans cette base. Nous utilisons alors le référentiel issu du « Livre Rouge de l'INRA » (Baumont et al., 2010). Enfin pour l'énergie, les coefficients sont extraits des bilans alimentaires de la FAO de 2003.

## Descriptif des bases de données utilisées et références bibliographiques :

**Nom de la base :** Recensement Agricole (RA)

**Fournisseur/source :** Ministère de l'Agriculture, Service de la Statistique et de la Prospective

**Années :** 2010 (publié tous les 10 ans)

**Couverture géographique :** France métropolitaine

**Résolution géographique (maille) :** PRA

**Variables/informations contenues dans la base et nécessaires au calcul de l'indicateur :** surfaces des différentes cultures

**Nom de la base :** Statistiques Agricoles Annuelles (SAA)

**Fournisseur/source :** Ministère de l'Agriculture, Service de la Statistique et de la Prospective

**Années :** 2010, 2011, 2012

**Couverture géographique :** France métropolitaine

**Résolution géographique (maille) :** département

**Variables/informations contenues dans la base et nécessaires au calcul de l'indicateur :** quantités (masses ou volumes) de produits agricoles.

**Nom de la base/source de données :** bilans d'approvisionnement – Céréales ; Riz ; Pommes de terre ; Protéagineux ; Graines et fruits oléagineux ; Tourteaux ; Graisses et huiles végétales ; Sucres et produits sucrés

**Fournisseur/source :** SSP – Agreste

**Années :** années « campagne » du 01/07 au 30/06 : 2009/2010, 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013

**Couverture géographique :** France

**Résolution géographique (maille) :** France

**Variables/informations nécessaires au calcul de l'indicateur :** clé de répartition des utilisations intérieures des divers types de MPV en tonnes de matière brute
**Nom de la base/source de données** : Prospective Aliment

**Fournisseur/source** : Céréopa (Centre d'Etude et de Recherche sur l'Economie et l'Organisation des Productions Animales) (données non publiques)

**Années** : 3 années calendaires, 2010-2011-2012

**Couverture géographique** : France

**Résolution géographique (maille)** : France et sub-régions (France découpée en 9 supra-régions : Auvergne, Bretagne, Centre, Grand-Est, Nord, Normandie, Pays De Loire, Rhône-Alpes, Sud-Ouest)

**Variables/informations nécessaires au calcul de l'indicateur** : coefficients de conversion de la matière brute en MS et MAT

Dross. C. 2016. Stratégies d'utilisation des sols agricoles pour concilier production et oiseaux spécialistes des milieux agricoles. Thèse de doctorat Université Paris Saclay, AgroParisTech, ED ABIES https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01467938/

Livre Rouge = Baumont R, Dulphy JP, Sauvant D, Tran G, Meschy F, Aufrère J, Peyraud JL, Champciaux P. Les tables de la valeur des aliments. In : Alimentation des bovins, ovins et caprins. Besoins des animaux – Valeurs des aliments. Tables INRA 2010 (édition remaniée), J Agabriel (coord), p.185-279

FAO, 2003. Les bilans alimentaires -Manuel.

## Caractéristiques des sources de données

Ces données sont disponibles à différents niveaux d'agrégation. Les données du RA sont publiées pour différents niveaux géographiques, de la commune au niveau national, en passant par les niveaux PRA, département et région ; les données issues des SAA ou des comptes de l'agriculture sont publiées uniquement à partir du niveau département (département, région, France métropolitaine, France entière). De plus, ces deux sources de données font références à des catégories d'animaux, de cultures ou de produits imbriquées. Par exemple, la catégorie de cultures « Céréales » peut être subdivisée en « Blé tendre », « Blé dur », « Orge et escourgeon », « Avoine », « Triticale », « Seigle », « Maïs », « Sorgho », « Riz » et « Mélanges et autres céréales ». La catégorie « Blé tendre » est elle-même subdivisée en « Blé tendre d'hiver et épeautre» et « Blé tendre de printemps », et ainsi de suite. Dans la version publique du RPG, les données sont disponibles à n'importe quel niveau géographique mais seulement pour 28 catégories de cultures assez agrégées. La plupart des catégories du RPG regroupent plusieurs catégories du recensement agricole : par exemple la catégorie « maïs » regroupe « maïs grain » et « maïs ensilage ».

## Complément 1. Répartition des matières premières végétales selon utilisation

Cultures prises en compte (= bilan et cultures **soulignés**):

* Bilan **Céréales** : **blé tendre**, **blé dur**, **maïs grain**, **orge** et **escourgeon** et **autres céréales** (seigle, avoine (mce, méteil), triticale, sorgho, autres)

* Bilan **protéagineux** : pois protéagineux, fèves et féveroles, lupins, autres (lentilles, autres pois, vesces, haricots secs)

* Bilan **pommes de terre**

* Bilan **riz**

* Bilan **graines et fruits oléagineux** : colza&navette, tournesol, soja, lin, autres (ricin, arachide, coprah, palmiste, coton, autres)

* Bilan **tourteaux** : pas besoin car les volumes de graines mobilisées sont prises en compte dans le Bilan graines et fruits oléagineux

* Bilan **Graisses et huiles végétales**, Graisses et huiles d'animaux marins et terrestres, Graisses et huiles préparées : pas prise en compte (même raison que pour les tourteaux)

* Bilan **Ressources Fourragères** :

* Céréales : **blé tendre**, **blé dur**, **maïs grain**, **orge**, **seigle**, **avoine** (et méteil), **sorgho**, autres (triticale)

* Riz

* Légumineuses sèches : pois, fèves, autres (lupins)

* Pdt

* Sucre

* Graisses et huiles végétales