Discussion sur l’étude du sous système agricole du chanvre

Lors de l’application de la méthode développée au sous-système agricole du chanvre, celle-ci a permis d’identifier des influences significatives des paramètres technologiques sur les différentes catégories d’impacts :

- de l’ordre de 25 % sur les catégories d’impact changement climatique et consommation

d’énergie non renouvelable ;

- entre 60 et 81% sur les catégories d’impact acidification, toxicité humaine et écotoxicité ; - de l’ordre de 50% (individuellement et en interactions) sur la catégorie d’impact

occupation du sol.

Ces résultats montrent la potentialité de réduction de ces impacts en considérant des changements ou modifications technologiques directement contrôlés par l’acteur agricole.

L’analyse des résultats sur les paramètres considérés individuellement permet d’identifier plus précisément les leviers d’action suivants. Nous avons identifié des paramètres qui sont liés aux engins agricoles utilisés dans des différentes opérations de cultures, à savoir l’âge et la puissance de l’engin utilisé. Ces paramètres influent principalement sur la toxicité humaine et l’écotoxicité ainsi que sur la consommation d’énergie. Des paramètres liés au mode de conduite de l’engin tels que la vitesse et le régime

moteur ont été identifiés comme étant moyennement influents sur ces mêmes catégories

d’impact. Une optimisation de ces paramètres permettrait de réduire significativement la consommation de carburant (énergie) et des impacts toxicité humaine et écotoxicité. Cette action peut se faire à travers un choix optimal de l’âge de l’engin (en fonction du taux

d’utilisation de l’engin), une puissance adaptée à l’opération agricole à effectuer et une

conduite optimale de l’engin (en fonction de la vitesse d’avancement). Ce résultat rejoint la recommandation plus globale de van der Werf (2004) que la réduction des opérations lourdes comme le labour est une piste permettant de réduire la consommation d’énergie, l’acidification et le changement climatique, à la condition que cela n’affecte pas la qualité et la quantité du produit.

Dans le cas de la culture du chanvre, le mode de culture, battue ou non battue, est également l’un des facteurs influents identifié. Cette influence est à la fois individuelle et en interaction. Cette influence totale sur la variance est de 48% sur l’occupation du sol, 25% sur le changement climatique et la demande d’énergie et de 10% sur l’eutrophisation. Ce paramètre régit les opérations agriculturales présentes dans l’itinéraire technique mais aussi les produits obtenus. Le choix du mode de culture battue conduit à la production simultanée de paille et de graines, donc un rendement en paille moindre ainsi qu’une modélisation nécessaire de l’allocation des impacts entre ces deux produits. La répartition des impacts entre ces deux produits génère une diminution nette des impacts alloués au produit de l’étude, la paille, quelle que soit la méthode d’allocation choisie. La méthode d’allocation par partition

économique semble néanmoins plus bénéfique pour la paille du fait que les graines de chanvre

présentent une valeur économique unitaire plus élevée. L’influence et la fluctuation des prix, n’a pas été trouvée significative sur les résultats. Cependant, nous avons considéré une gamme de prix unitaires existante, mais pas de scénario économique où la demande en paille, et donc son prix, augmenteraient fortement. Il serait intéressant d’intégrer la modélisation de l’allocation par expansion de système (ou expansion fonctionnelle) en utilisant des données économiques, pour avoir une vision complète des choix méthodologiques. Nous pouvons également souligner que le mode de culture non battue, exclusivement dédiée à la production de paille, aurait peut être produit un matériau de meilleure qualité mécanique, à dires

d’experts. Le résultat mériterait donc d’être approfondi si les données de caractérisation des matériaux et de l’influence de leurs caractéristiques mécaniques sur leurs performances thermiques, étaient disponibles de façon différenciée pour les deux types de cultures ainsi que pour les cultivars utilisés.

L’autre aspect influent identifié, concerne les caractéristiques des fertilisants. Dans leur étude de cycle de vie de l’agriculture du chanvre et de ses produits dérivés, Boutin et al. (2006) ont trouvé que la fertilisation est le processus majoritairement responsable des impacts d’acidification (90%), de changement climatique (70%), et de la demande en énergie non renouvelable (52%). Nous avons identifié dans notre cas d’étude l’influence des caractéristiques quantités et type de fertilisant minéral azoté comme étant influents sur la variabilité de certains des indicateurs. La quantité en fertilisant minéral induit une variance totale de 20% sur l’eutrophisation, de 15% sur le changement climatique et de 10% sur l’acidification. Tandis que le type induit une influence de 46% sur l’acidification et de 3% sur le changement climatique. Optimiser la quantité de fertilisant appliquée permettrait donc une diminution de l’eutrophisation et du changement climatique, tandis qu’agir sur le choix du

type d’engrais minéral utilisé influerait énormément sur l’acidification. Mais l’optimisation

de la quantité d’engrais doit être effectuée sans influence significative sur le rendement. Brentrup et al. (2004) montrent par exemple pour le cas du blé, un seuil maximal de rendement de la paille et des graines pour un apport d’azote allant de 144 à 288 kg.ha^-1, et une diminution du rendement de moitié pour un apport de 48 kg.ha^-1. Dans le cas du chanvre le seuil de rendement est atteint à partir d’un apport azoté de 110 kg.ha-1 (Bouloc 2006). La prise en compte de l’effet de l’environnement (température, disponibilité d’eau, type de sol) sur les facteurs d’émissions directes liés aux épandages des engrais est une autre piste possible pour améliorer les performances environnementales, par l’orientation du choix du type d’engrais à utiliser en fonction de l’environnement d’application.

Dans notre cas d’étude, la substitution de l’engrais minéral avec de l’engrais organique (lisier ou fumier allant de 1 à 50%) n’a pas eu d’effet significatif sur les indicateurs choisis. A

priori ce résultat est surprenant, du fait que l’utilisation d’engrais organiques (fumier ou

lisier) est communément supposée réduire les effets sur l’environnement, par l’évitement des impacts liés à la production et au transport des engrais minéraux. Ce résultat va dans le même sens que les résultats de van der Werf (2004) sur la culture de chanvre où globalement la substitution des engrais minéraux par du lisier de porc présente un impact négatif sur certains indicateurs. L’auteur a montré que cette substitution permet une amélioration notamment des impacts sur le changement climatique et la demande en énergie, tandis qu’elle augmente largement ceux de l’eutrophisation, l’acidification et l’écotoxicité terrestre (considération des émissions de métaux lourds uniquement), du fait des émissions directes au champ. Ainsi, globalement, la substitution des engrais minéraux par des engrais organiques (lisier et fumier dans notre cas) n’a qu’un effet mineur sur les différentes catégories d’impact considérées, elle induit un transfert entre catégories d’impact (du changement climatique et de l’énergie vers l’eutrophisation, l’acidification et l’écotoxicité terrestre) et entre étape du cycle de vie (des étapes production et transport vers l’étape d’utilisation de l’engrais). La considération des émissions liées aux engrais organiques, de leur sortie de la ferme jusqu’à leur utilisation, non prises en compte, peut même augmenter les impacts associés à leur application. Dans cette optique, il serait intéressant d’inclure, dans le modèle production agricole, l’effet de pratiques visant à minimiser les impacts des engrais lors de l’épandage (par exemple le choix d’une période d’épandage adaptée), le respect de bandes enherbées en bordure de champs, certaines variantes de procédés d’épandage…

Enfin, nous avons identifié une influence non négligeable d’un paramètre de type environnemental : le rendement de paille. Son influence globale sur la variabilité des

indicateurs concernés est de 31% pour l’occupation de sol de 20% sur la demande en énergie et le changement climatique, et de10% sur l’eutrophisation. Ce paramètre intervient directement dans les calculs des coefficients d’allocation des impacts pour les deux produits paille et graine. Différents facteurs limitants peuvent influencer le rendement et éventuellement la qualité de la paille tels que le type de cultivar, la disponibilité en eau, le

cycle de culture, la disponibilité en minéraux (FNPC). Comme le montre l’étude de Bennett et

al. (2006) des paramètres choisis lors de l’agriculture tels que la quantité de semence par

hectare, le type de semence, et la date de récolte, peuvent modifier énormément le rendement

et la qualité des fibres et de la chènevotte. Bennett et al. (2006) ont pu identifier par exemple que (pour la localisation étudiée), une récolte de la paille au début de la floraison optimise le rendement de la fibre. En suivant cette recommandation, une culture non battue serait donc à conseiller. Une prise en compte de l’ensemble de ces paramètres peut aider à optimiser la quantité (et éventuellement la qualité) de la paille et des graines de chanvre produites.

Nous avons également identifié l’influence sensible du facteur d’émission directe de

N2O sur la variabilité de la catégorie d’impact changement climatique. Sa variabilité

importante découle de l’incertitude du facteur d’émission du modèle générique utilisé. La prise en compte des influences des facteurs environnementaux (le type de sol, le pH, la teneur

en argile, la présence d’eau) sur les facteurs d’émissions directs permettrait de mieux cibler

les sources de ces incertitudes et de les transférer à d’autres types de paramètres plus contrôlables indirectement (environnementaux), ou directement (technologiques).

III.3.4 Sensitivity analysis of environmental process modeling