Sélection d’instruments économiques (pollutions ponctuelles et diffuses)

8.2.3.2.1.Analyse des coûts de traitement du phosphore

Alaouze, (1999), s’intéresse aux blooms d’algues toxiques bleues-vertes qui affectent les rivières Barwon et Darling (Australie). Les facteurs tenus responsables du bloom sont un usage accru de l’eau pour l’irrigation, la sécheresse et la pollution par les nutriments, principalement le phosphore des stations d’épuration et d’autres sources ponctuelles notamment pendant les périodes d’étiage.

L’auteur développe un modèle pour trouver, parmi les sources ponctuelles, une allocation optimale du traitement du phosphore sur les rivières pour un nombre défini de positions géographiques impactées par les blooms. Le modèle est résolu pour deux périodes contiguës : une première période avec des flux bas mais suffisants pour prévenir les blooms d’algues et des débits nuls ou intermittents en fin de période, et une deuxième période pendant laquelle la rivière est utilisée pour des activités récréatives. Au-delà d’un certain seuil de concentration en phosphore, un traitement supplémentaire est nécessaire pour la distribution en eau et lors des périodes à fortes charges en phosphore, la valeur récréative est réduite entrainant des pertes de revenus issues du tourisme. Les solutions optimales sont calculées pour une courbe de coût marginal de pollution continue et discontinue. Cette discontinuité au point où la charge en phosphore entraine une perte de valeur récréative est importante.

Bien que le coût de la pollution soit inconnu, les résultats suggèrent que si les coûts marginaux de traitement du phosphore sont faibles, le niveau d’équilibre du phosphore est probablement inférieur à celui qui causerait une perte de valeur récréative des rivières.

Loomis (2008), explore le sujet de l’utilisation de l’évaluation non-marchande comme aide à la sélection d’instruments économiques de contrôle de la pollution. Si les techniques de valorisation non marchande permettent d’estimer correctement la pente de bénéfice marginal sur la courbe de réduction, alors cette information associée aux estimations des coûts unitaires d’engineering ou des coûts de réduction marginaux peut fournir une information utile aux décideurs politiques dans leur choix entre redevance et permis à polluer. Une revue de la littérature montre que les méthodes de préférence établies et révélées ont été utilisées pour évaluer les pentes des fonctions de bénéfice marginal d’une réduction des pollutions. Pour investiguer l’efficacité des permis versus redevance, une revue des coûts de réduction marginale est faite par l’auteur et appliqué au cas des polluants de l’air. La pente de la courbe de bénéfice marginal, bien plus grande que celle de la courbe des coûts marginaux de réduction suggère que les redevances/taxes seraient un instrument économique plus efficace.

8.2.3.2.2.Politique de réduction des externalités dans plusieurs milieux environnementaux

Key, 2007 considère les implications économiques et environnementales d’une régulation des émissions d’azote dans l’eau et l’air par les politiques axées sur un ou plusieurs compartiments de l’environnement pour le cas de l’industrie du porc aux USA. En théorie, les politiques qui traitent d’une pollution dans un compartiment pourraient aggraver la pollution dans d’autres compartiments des milieux. L’auteur examine ainsi les arbitrages suivant les politiques visant à corriger une externalité dans un compartiment environnemental quand de multiples externalités environnementales sont en jeu.

L’évaluation est faite à partir d’un modèle en programmation mathématique positive17_{. Sont analysées}

séparément et conjointement : les restrictions des surfaces d’application de l’azote en accord avec les dernières obligations adoptées par l’EPA (Agence de Protection de l’Environnement) avec la loi sur l’eau et les restrictions hypothétiques de qualité de l’air avec la loi sur l’air, les deux avec et sans aides EQIP (EQIP : Programme d’Aide pour la Qualité de l’Environnement) du département américain de l’agriculture disponibles pour limiter les coûts de conformité avec les réglementations sur les nutriments. Les résultats montrent les arbitrages environnementaux et économiques qui peuvent advenir dans le cas de politiques ciblant un seul milieu environnemental.

8.2.3.2.3.Politique croisée de gestion des émissions d’azote par l’eau d’irrigation

Knapp, 2008 s’attaque à la question de l’hétérogénéité spatiale dans le cas des émissions d’azote en systèmes agricoles irrigués en abordant les complémentarités azote-eau et les effets croisés des politiques au travers d’un système d’optimisation dynamique de gestion de l’eau et de l’azote. Un ensemble de fonctions de production avec des seuils et une réduction de production est estimé à partir de données expérimentales et l’auteur observe une convergence rapide vers un état stationnaire. La variabilité spatiale est ensuite analysée au travers de tests spécifiques. Les effets sur les valeurs optimales de différents prix de l’eau sont analysés et les émissions d’azote évaluées. La variabilité du milieu est le principal facteur des charges en azote. L’approche la plus efficace pour minimiser l’impact des émissions est ainsi de réduire d’avantage les quantités d’eau que les doses d’azote du fait de la variabilité spatiale. Le contrôle de l’émission d’azote est réalisé principalement au travers de la réduction des apports d’eau, illustrant un fort effet de politique croisée. Des niveaux significatifs de conservation de l’eau et de contrôle de la pollution par les nitrates sont atteints à des coûts relativement bas avec les systèmes traditionnels d’irrigation et les conditions initiales de concentration.

8.2.3.2.4.Systèmes de culture, variabilité et lessivage de l’azote

L’étude présentée dans le papier de Power, 2001 a pour but d’évaluer l’efficacité des systèmes de culture actuels vis-à-vis de l’émission de l’azote vers la ressource en eau dans le but de développer des technologies améliorées des systèmes de culture. La plupart de la recherche est concentrée sur l’évaluation de l’efficacité des composants des systèmes de culture (engrais, hersage, contrôle de l’eau du système de culture et variabilité des sols et du climat). Les résultats montrent que les tests actuels du nitrate dans les sols prédisent de manière fiable les quantités d’azote nécessaires pour contrôler les risques environnementaux et économiques pour la production de cultures. La rotation maïs-soja permet en général un meilleur contrôle du risque qu’une monoculture de maïs bien que les deux peuvent conduire à un lessivage d’azote excessif. Le travail du sol, en particulier le travail du sol sur billon est le meilleur moyen pour réduire le risque. Le drainage par tuyaux enterrés limite les taux de nitrate dans l’eau souterraine, mais la contribution des eaux de drainage peut accroitre le taux de nitrate dans les eaux de surface. Les systèmes d’irrigation par sprinklers permettent un meilleur contrôle de l’eau que l’irrigation gravitaire à la raie parce que la quantité et la variabilité spatiale de l’eau appliquée est réduite.

Les systèmes de culture actuels ont deux principales faiblesses : des champs entiers sont gérés de façon uniforme, en ignorant la variabilité inhérente des sols à l’intérieur d’un champ et (ii) les taux de fertilisation azotée et les pratiques de nombreux champs sont décidés en considérant des conditions météorologiques normales voire optimales, pour la saison à venir. Ces deux faiblesses peuvent contribuer au lessivage d’azote sur tout ou partie des champs.

La variabilité de l’efficacité technique des exploitations influence la performance environnementale probablement autant que l’adoption ou non de bonnes pratiques environnementales (BMPs, cf. ci- dessus). Tamini, et Larue (2012) utilisent une fonction de distance des intrants (FDI) pour évaluer

17 _{Programmation mathématique positive : La différence essentielle de la programmation mathématique positive(PMP) par rapport à la}

programmation mathématique linéaire (PML) réside dans la spécification de fonctions non linéaires, permettant ainsi de calibrer de manière exacte les modèles et d'éviter les discontinuités caractérisant les résultats de modèles en PML.

empiriquement et analyser les efficacités techniques et environnementales de 210 exploitations localisées dans le bassin versant de Chaudière au Québec, où les problèmes de qualité de l’eau sont particulièrement graves à cause d’externalités (nutriments lessivés) produites de façon jointe avec les produits agricoles.

Les données sur les charges en phosphore, azote et sédiments sont simulées avec un modèle hydrologique permettant de calculer les quantités lessivées à partir d’unités hydrologiques homogènes correspondant à la situation de l’exploitation. Une corrélation positive est trouvée entre l’efficacité technique et environnementale. Une réduction du phosphore lessivé entraine des coûts au niveau de l’exploitation. Les techniques et les efficacités environnementales sont désagrégées parmi les exploitations et prennent en compte les variations spatiales. Les résultats montrent qu’il y a une corrélation significative entre les deux efficacités. La FDI est utilisée pour calculer l’index cumulatif de productivité de Malmquist et l’index de Fisher. Les deux indices sont utilisés pour mesurer les changements de technologie, rentabilité, efficacité et productivité en réponse à l’adoption de deux BMPs sélectionnées (rotations, injection dans le sol des effluents liquides) dans le but de réduire la pollution de l’eau. Les différences sont significatives entre BMP concernant l’amplitude de leurs effets.