stratégique
1.2.1 Description du problème
L’ensemble des cultures à produire est défini à priori par l’agriculteur. Dans ces conditions, la décision stratégique se résume (i) à la détermination des proportions
de chacune des cultures et (ii) à l’allocation des cultures aux parcelles.
Généralement, ces décisions dépendent :
– des objectifs de production de l’agriculteur en termes de rendement, de qualité et de demande en ressource fourragère,
– des allocations des années précédentes, car celles-ci imposent des contraintes agronomiques liées aux règles de succession culturales (cf. section 1.1) tenant compte de l’effet précédent,
– des règles de succession culturale, car celles-ci déterminent la qualité des séquences de culture et conditionnent la stabilité de l’assolement d’une année à l’autre,
– des capacités des ressources de l’exploitation, car celles-ci contraignent les types de cultures et les proportions annuelles admissibles,
– d’un ensemble de facteurs spatiaux (ex : zones cultivables, caractéristiques des îlots structurels) interagissant à différentes échelles de l’exploitation agricole. De cette première caractérisation, on dira que ce problème de décision est un problème de planification de l’organisation spatio-temporelle de l’exploitation agri- cole. Elle permet à l’agriculteur de planifier sur plusieurs années sa stratégie d’oc- cupation du sol et de gestion des cultures. La dimension spatiale de la planification stratégique est nommée décision d’assolement tandis que la dimension temporelle est connue sous la terminologie de choix des séquences de culture. Ces deux types de décisions sont étroitement liées dans la mesure où le choix des séquences de culture pour chaque parcelle prédétermine l’assolement des parcelles. Nous caractérisons chacune de ces décisions dans les sections suivantes.
1.2.1.a Choix de séquences de culture
Le choix des séquences de culture représente la dimension temporelle de la déci- sion stratégique. Elle consiste à déterminer les successions de culture sur chacune des parcelles de l’exploitation. Cette décision porte sur une échelle de temps allant d’une à plusieurs années. Sa pertinence agronomique réside dans le fait qu’elle per- mette de maintenir la qualité et la productivité des parcelles (Johnson et Toens-
meier, 2009). Elle assure par ailleurs des proportions annuelles de chacune des
cultures produites tout en tenant compte de l’effet précédent.
1.2. Problème d’allocation des cultures : décision stratégique 17
généraux relatifs à la décision stratégique et de quelques facteurs spécifiques au choix des séquences de culture. Les facteurs généraux sont :
– les cultures et le parcellaire de l’exploitation,
– les caractéristiques biophysiques et topologiques des parcelles (ex : type de sol, distance de la parcelle au siège de l’exploitation, accessibilité des par- celles),
– les zones cultivables pour chacune des cultures,
– les objectifs de production annuels et pluriannuels de l’agriculteur en terme de surface.
Exceptés ces différents facteurs, ceux qui sont spécifiques au choix de séquences de culture sont :
– le délai de retour de chacune des cultures,
– l’estimation des effets précédents de chaque couple de cultures, – l’historique des parcelles,
Les séquences de culture recherchées peuvent être ou non des rotations.
1.2.1.b Décision d’assolement
Pour une année donnée, l’assolement détermine la proposition de chacune des cul- tures (Maxime et al.,1995;Wijnands,1999) et leur répartition spatiale sur l’ensem- ble de l’exploitation (Aubry et al., 1998c). Dans cette formalisation du problème, on identifie d’une part l’idée de la superficie consacrée à chaque culture et d’autre part, celle de l’allocation explicite de ces cultures aux parcelles de l’exploitation.
Pour cette décision, en plus des facteurs généraux relatifs à la décision stratégique (cf. section 1.2.1.a), l’agriculteur a besoin d’un ensemble de facteurs spécifiques à la décision d’assolement. Ces facteurs spécifiques sont :
– l’accessibilité des parcelles, – les capacités des ressources,
Nous reviendrons plus en détail dans la section1.5.1sur les approches existantes permettant d’appréhender cette question. Il est toutefois important de noter qu’à ce jour, il n’existe pas de travaux permettant de concilier à la fois le choix des séquences de culture et la décision d’assolement spatialement explicite (Dury et al.,
2011).
1.2.2 Formulation du problème
L’allocation de culture à l’échelle de l’exploitation est un problème de planification spatio-temporelle dans lequel des cultures sont allouées aux parcelles de manière à satisfaire un ensemble de contraintes agronomiques tout en respectant les objectifs de production de l’agriculteur. L’utilité des affectations peut être estimée par une fonction objective globale de l’agriculteur. Le plan recherché porte sur un horizon de plusieurs années et peut être soumis à des adaptations en cas de situation d’échec.
1.2.2.a Les variables de décisions
Pour chaque parcelle, les variables qui interviennent dans les contraintes liées à l’al- location de culture sont les suivantes : les délais de retour des cultures, l’historique des allocations, les caractéristiques du sol, la localisation des parcelles dans les blocs fonctionnels, la disponibilité des ressources et les types de culture possibles.
1.2.2.b Les actions possibles
1. définir les successions de cultures admissibles en fonction des contraintes de succession culturale et de la nature des séquences recherchées (rotations ou pas),
2. assigner les cultures aux parcelles en fonction des contraintes agronomiques et de ressources,
3. découper et/ou fusionner les parcelles en fonction des objectifs globaux de production et les sous contrainte des précédents culturaux, de capacités et d’accessibilité de ressource.
1.2.2.c Les contraintes
Les contraintes liées à l’allocation de culture sont de deux ordres. D’une part on retrouve des contraintes liées à la dimension temporelle du problème d’allocation de cultures. Ces contraintes portent sur le délai de retour des cultures, l’historique des parcelles et les effets précédents des couples de cultures. D’autre part, on retrouve des contraintes liées à la dimension spatiale du problème. Ces contraintes sont liées à la zone cultivable de chacune des cultures, à la topologie de l’exploitation, aux objectifs de production de chacune des cultures, aux interdépendances spatiales entre les parcelles, puis aux capacités de ressources.
Ces différentes contraintes sont définies à différents niveaux d’organisation qui sont :
– les parcelles afin d’exprimer (i) si les parcelles peuvent être découpées ou fu- sionnées, ou (ii) si elles doivent être maintenues fixes tout au long de l’horizon de planification afin de définir leur caractère statique.
– les blocs fonctionnels afin d’exprimer pour chaque parcelle et culture leur compatibilité spatiale, les délais de retour et les effets précédent.
– les îlots structurels afin d’exprimer l’organisation spatiale des allocations souhaitée par l’agriculteur,
– l’exploitation afin d’exprimer les préférences de l’agriculteur ou l’utilisation des ressource.
1.2.3 Utilité des plans stratégiques : les critères d’analyse
Il existe généralement plusieurs options possibles pour un problème d’allocation de culture. De plus la mesure de l’utilité d’une allocation par rapport à une autre dépend de différents facteurs qui sont parfois antagonistes. Considérons par exem- ple une exploitation où la culture principale est le maïs. Si l’utilité de l’allocation est évaluée par une maximisation de la superficie en culture principale, les allo- cations optimales seront certainement celles qui proposent des mono-cultures de maïs. On sait par ailleurs que les qualités d’une séquence de culture dépendent de la diversité des cultures qui la composent. En effet, la monoculture de maïs sur une parcelle peut accroître l’apparition de pathogènes dans le sol et entraîner une prépondérance de mauvaises herbes sur la parcelle. Cet exemple illustre très bien l’impossibilité d’une maximisation de la superficie en culture principale et une qualité de séquences de culture optimale.
Dans ces conditions, l’utilité de l’allocation ne peut être qu’un compromis entre les différents facteurs pris en compte dans les objectifs globaux de l’agriculteur. En ce qui concerne les applications qui ont été étudiées dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié trois classes de facteurs permettant d’évaluer l’utilité d’une allocation. Ces classes de facteurs sont : la qualité des séquences de culture, la