Impact potentiel des changements climatiques sur la
durabilité technico-économique et
agroenvironnementale des fermes laitières du Québec
Mémoire
Juan Manuel Moreno Prado
Maîtrise en sciences animales
Maître ès sciences (M.Sc.)
Québec, Canada
RÉSUMÉ COURT
Ce projet vise à faire une première évaluation de l’impact potentiel des changements climatiques (CC) sur la durabilité technico-économique et agroenvironnementale des fermes laitières au Québec. Des projections des indicateurs agroclimatiques, selon un scénario initial et deux scénarios climatiques futurs, ont été utilisées pour évaluer l’impact potentiel des (CC). Ces projections laissent présager des rendements supérieurs pour le maïs, le soya, l’ensilage de maïs ainsi que la luzerne. Une diminution de la valeur nutritive des fourrages devrait être observée. Le modèle global de ferme laitière N-CyCLES a été utilisé pour évaluer les impacts économiques et agroenvironnementaux dans deux régions du Québec, une périphérique et une centrale. Sans adaptation des rotations des cultures aux (CC), le bénéfice net des fermes laitières pourrait légèrement diminuer dans la région périphérique évaluée alors que s’il y a une adaptation, il pourrait augmenter dans les deux régions. Les résultats environnementaux sont variables entre les scénarios.
RÉSUMÉ LONG
La production laitière au Québec est la production agricole la plus importante: elle représente le tiers des recettes agricoles. À l’horizon 2050 (2041-2070), une augmentation de température en été de 1,9 à 3,0 °C par rapport à la température actuelle est prévisible dans les régions agricoles du Québec. Ainsi, il est important de tracer un premier portrait de l'impact potentiel des changements climatiques sur les résultats économiques et environnementaux des fermes laitières québécoises.
Deux régions ont été choisies, le Bas-Saint-Laurent et le Centre-du-Québec, en raison de leurs importances en production laitière et de leurs caractéristiques climatiques différentes. L’impact des changements climatiques sur la ferme moyenne de chaque région a été analysé à l’aide d’indices agroclimatiques calculés pour les conditions actuelles et estimées pour deux scénarios futurs. Les projections ont été réalisées en prenant en considération une augmentation d’émission de gaz à effet de serre modérée d'une part et élevée de l'autre.
Les projections d’augmentation des rendements pour plusieurs plantes, normalement cultivées sur les fermes laitières, laissent présager de nouvelles opportunités. Des changements dans la valeur nutritive des fourrages utilisés dans les fermes sont aussi à prévoir, principalement une augmentation de la teneur en fibres, une diminution de la digestibilité des fibres et une teneur moins élevée en protéines. Ces changements ont été inclus dans le modèle de ferme N-CyCLES pour étudier l'impact sur toute l’entreprise.
Du point de vue économique, dans la région du Centre-du-Québec, nos résultats suggèrent que la ferme moyenne pourrait bénéficier financièrement des changements climatiques à cause de l’augmentation des revenus provenant de la vente de récoltes. Pour la ferme du Bas-Saint-Laurent, s'il n’y a pas d'adaptation aux changements climatiques, le bénéfice net pourrait légèrement diminuer. Par contre, comme les projections sur les indices agroclimatiques pour cette région laissent entrevoir une adaptation par l’inclusion de cultures comme le maïs-grain et
le soya aux rotations, un second scénario a été réalisé. Dans ce contexte, à l'horizon 2050, la ferme laitière moyenne de la région du Bas-Saint-Laurent ressemblerait à la ferme du Centre-du-Québec actuelle et son bénéfice pourrait augmenter.
Sur le plan agro-environnemental, les modifications des pratiques sur les fermes suite aux changements climatiques pourraient augmenter le bilan en azote et la production de gaz à effet de serre dans les deux régions.
TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ COURT ... iii
RÉSUMÉ LONG ... v
TABLE DES MATIÈRES ... vii
LISTE DES TABLEAUX ... xi
LISTE DES FIGURES ... xiii
REMERCIEMENTS ... xv
AVANT-PROPOS ... xvii
INTRODUCTION ... 1
CHAPITRE 1. ... 3
REVUE DE LITTÉRATURE ... 3
1.1 PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DES FERMES LAITIÈRES AU QUÉBEC ... 3
1.1.1 La région du Centre-du-Québec, ses conditions climatiques et leurs impacts sur la production agricole ... 4
1.1.2 La région Bas-Saint-Laurent, ses conditions climatiques et leur impact sur la production agricole ... 5
1.2 PRINCIPALES CHARGES ET PRINCIPAUX REVENUS DES FERMES LAITIÈRES DU QUÉBEC ... 6
1.3.1 À quoi peut-on s’attendre de l'impact des changements climatiques sur
l'agriculture? ... 11
1.3.2 Comment est-ce que les changements climatiques prévus affecteront les conditions du Québec? ... 14
1.4 L’IMPACT POTENTIEL DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LES FERMES LAITIÈRES DU QUÉBEC ... 16
1.4.1 Rendements des cultures ... 17
1.4.2 Qualité des fourrages et des céréales ... 21
1.4.3 Impacts potentiels sur le troupeau laitier ... 24
1.5 L’IMPACT POTENTIEL DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LES RÉSULTATS TECHNICO-ÉCONOMIQUES DES FERMES LAITIÈRES DU QUÉBEC ... 27
1.5.1 Coûts de production ... 27
1.5.2 L’impact des modifications aux productions végétales ... 28
1.5.3 L’impact des modifications sur les vaches... 30
1.6. IMPACT DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LE PORTRAIT ENVIRONNEMENTAL DES FERMES LAITIÈRES ... 31
1.6.1 Bilans des minéraux ... 32
1.6.1.1. Bilan de phosphore des fermes laitières ... 33
1.6.1.2 Comment les changements climatiques peuvent influencer le bilan en phosphore ... 36
1.6.1.3 Bilan d’azote des fermes laitières ... 37
1.6.1.4 Comment les changements climatiques peuvent influencer le bilan en azote ... 40
1.6.2 La production de gaz à effet de serre sur les fermes laitières ... 43
1.6.2.1 Méthane et changements climatiques ... 44
1.6.2.2 Protoxyde d’azote et changements climatiques ... 46
1.6.2.3 Gaz carbonique et changement climatiques ... 47
1.8 BIBLIOGRAPHIE ... 51
CHAPITRE 2. ... 65
Impact potentiel des changements climatiques sur les fermes laitières du Québec ... 65
Résumé ... 65
2.1 INTRODUCTION ... 67
2.2 MÉTHODOLOGIE ... 69
2.2.1 Régions et données de base ... 69
2.2.2 Scénarios climatiques ... 73
2.2.3 Indices agroclimatiques pour les conditions climatiques courantes et futures. ... 74
2.2.4 Établissement des répercussions potentielles des changements climatiques sur les rendements des cultures et la valeur nutritive des fourrages ... 75
2.2.5 Intégration des résultats dans le modèle global de ferme laitière N-CyCLES. ... 76
2.3 RÉSULTATS ET DISCUSSION ... 80
2.3.1 Rendements des grandes cultures ... 80
2.3.1.1 Plantes fourragères ... 82
2.3.1.2 Grains ... 84
2.3.2 Valeur nutritive des fourrages ... 88
2.3.3 Durabilité économique et choix du modèle ... 90
2.3.3.1 Choix du modèle au Bas-Saint-Laurent ... 92
2.3.3.2 Choix du modèle au Centre-du-Québec ... 93
2.3.4 Bilan environnemental des fermes laitières. ... 94
2.3.4.1 Bilan d’azote ... 96
2.3.4.2 Bilan de phosphore ... 99
2.3.5 Analyses de sensibilité ... 102
2.4 CONCLUSION ... 107
2.5 BIBLIOGRAPHIE ... 109
Annexe A ... 117
Indices agroclimatiques retenus et leurs projections pour l’évaluation de l’impact potentiel des changements climatiques région BSL ... 117
Annexe B ... 118
Indices agroclimatiques retenus et leurs projections pour l’évaluation de l’impact potentiel des changements climatiques région CDQ ... 118
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1.1 Portrait économique des fermes laitières ... 8
Tableau 1.2 L’impact de l’augmentation de la température de l’air sur les rendements des principales cultures retrouvées sur les fermes laitières du Québec. ... 20
Tableau 1.3 L’impact de l’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique sur les rendements des principales cultures retrouvées sur les fermes laitières du Québec. ... 21
Tableau 1.4 Les apports de phosphore par la ration et la litière des bovins laitiers ... 34
Tableau 1.5 Phosphore retenu et rejeté par les bovins laitiers ... 35
Tableau 1.6 Les apports d’azote par la ration des bovins laitiers ... 39
Tableau 1.7 Azote retenu et excrété par les bovins laitiers. ... 40
Tableau 2.1 Principales sources des références utilisées pour établir les caractéristiques des fermes laitières moyennes pour les scénarios initiaux. 70 Tableau 2.2 Caractéristiques de la ferme moyenne du Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ). ... 71
Tableau 2.3 Description, rendements annuels moyens, fertilisations en N, P et K moyennes recommandées et coûts de production moyens des rotations de cultures utilisées dans les régions du Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ). ... 72
Tableau 2.4 Scénario initial et projections futures (2041-2070) des principaux indices agroclimatiques utilisés pour les projections de rendements et de valeurs nutritives. ... 74
Tableau 2.5 Liste des simulations effectuées avec le modèle N-CyCLES pour évaluer l’impact potentiel des changements climatiques sur les fermes laitières ... 79
Tableau 2.6 Projections des rendements (Mg de matière sèche/ha) effectuées à partir de la littérature pour chacun des scénarios climatiques et chacune des régions, et avis des experts sur ces modifications de rendement. ... 81 Tableau 2.7 Projections des variations de la valeur nutritive des deux principales espèces fourragères du Québec selon deux scénarios de changements
climatiques (augmentation modérée en GES et augmentation élevée en GES). ... 89 Tableau 2.8 Impact potentiel de quatre scénarios de changements climatiques sur le bénéfice net des fermes moyennes du Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ) en utilisant le modèle de ferme N-CyCLES. ... 91 Tableau 2.9 Impact potentiel des changements climatiques (CC) sur la production de gaz à effet de serre (GES) et les bilans en N et P de la ferme moyenne du Centre du Québec (CDQ) et du Bas-Saint-Laurent (BSL) évalué en utilisant le modèle de ferme N-CyCLES. ... 95 Tableau 2.10 Scénario actuel, bilan d’azote des fermes moyennes du
Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ) en utilisant le modèle de ferme N-CyCLES. ... 97 Tableau 2.11 Scénario actuel, bilan de phosphore des fermes moyennes du
Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ) en utilisant le modèle de ferme N-CyCLES. ... 100 Tableau 2.12 Résultats des simulations des analyses de sensibilité dans le modèle de ferme N-CyCLES sur le bénéfice net, les bilans en N, P et la production de GES d’une ferme moyenne du Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ) pour le scénario d’augmentation modérée des gaz à effet de serre (GES). ... 105 Tableau 2.13 Résultats des simulations des analyses de sensibilité dans le modèle de ferme N-CyCLES sur le bénéfice net, les bilans en N, P et la production de GES d’une ferme moyenne du Bas-Saint-Laurent (BSL) et du Centre-du-Québec (CDQ) pour le scénario d’augmentation élevée des gaz à effet de serre (GES). ... 106
LISTE DES FIGURES
Figure 1.1 L’émission des gaz à effet de serre dans la chaîne laitière canadienne (kg éq CO2/kg de lait). Tirée de Samson et al. (2012). ... 44
Figure 2.1 Carte des régions agricoles du Québec. Région 01 : Bas-Saint-Laurent, BSL; région 17 : Centre-du-Québec, CDQ. (MAPAQ, 2012). ... 69
Figure 2.2 Concentrations en CO2 de l’atmosphère sous les conditions actuelles,
sous un scénario reflétant le futur si les objectifs de Kyoto étaient atteints et sous un scénario reflétant le futur si les pays se retiraient de l’accord de Kyoto. ... 73
REMERCIEMENTS
La réalisation de ce projet de maîtrise a été possible grâce au soutien de plusieurs personnes et organismes que je tiens aujourd’hui à remercier.
Des remerciements sont d’abord adressés à l’Université Laval, la Faculté des Sciences de l’Agriculture et de l’Alimentation et particulièrement au Département des sciences animales.
Je tiens à exprimer ma reconnaissance à ma directrice Édith Charbonneau et à mon codirecteur Doris Pellerin pour leur confiance, leurs encouragements, leurs conseils et leur patience. Je les remercie aussi pour m'avoir donné la possibilité de réaliser ma maîtrise dans un environnement d’étude idéal. J'exprime également ma gratitude à Agriculture et Agroalimentaire Canada et plus spécialement à Gilles Bélanger pour son support tout au long de ce projet. Je voudrais aussi souligner le support de Gaëtan Tremblay pour avoir consenti à nous fournir certaines données qui ont été utiles au projet et René Audet pour son implication en début de projet. Je tiens également à souligner mon appréciation à Valérie Bélanger pour ses conseils et son temps consacré au projet, ainsi qu’à Liliana Fadul pour sa collaboration et son implication dans le projet. Je voudrais aussi mentionner les participations de Guy Allard et Daniel Proulx pour leur participation à ce projet de recherche.
J’aimerais aussi remercier le groupe d’Ouranos, spécialement Hélène Côté et Diane Chaumont, pour leur participation et soutien tout au long de cette étude.
Des remerciements sont adressés aux intervenants du milieu qui ont collaboré dans le cadre de la consultation par Focus-group. J’aimerais souligner la contribution de Bertrand Leclerc de la Financière agricole du Québec pour l’information sur l’évolution des rendements des cultures ainsi que sur l’assurance récolte.
Je remercie également les organismes subventionnaires: les coûts relatifs aux travaux ont été assumés par Ouranos grâce au Fonds vert dans le cadre de la mise en œuvre du Plan d’action 2006-2012 sur les changements climatiques du gouvernement du Québec.
Je tiens à remercier messieurs Michel Fournier et Jean-Michel Marcoux pour leur collaboration et leur aide précieuse en français et parfois en anglais pendant la réalisation de ma maîtrise. J’aimerais également souligner le support de mesdames Florence Pagé-Larivière et d’Amélie Jauvin pour leurs conseils en ce qui a trait à l’amélioration de mon français.
Finalement, je remercie ma femme pour son appui et son amour inconditionnel, mes parents et ma sœur pour leurs encouragements malgré la distance. Des remerciements s’adressent aussi à ma belle-sœur et mes beaux-frères pour leurs conseils et leur appui au cours de ces années.
AVANT-PROPOS
Ce mémoire contient un chapitre rédigé sous forme d'article scientifique. Je suis l'auteur principal de cet article. Les coauteurs sont les chercheurs D. Pellerin, G. Bélanger, H. Côté, V. Bélanger, D. Chaumont, G. Allard et É. Charbonneau. L’article portant le titre « Impact potentiel des changements climatiques sur les fermes laitières du Québec » sera soumis pour publication dans la revue « Canadian journal of animal science ».
INTRODUCTION
Au Québec, la production laitière est la production agricole la plus importante; elle génère près de 27 % des recettes monétaires de la province (Bourbeau et al.,2010). Néanmoins, dans les dernières décennies, une réduction du nombre de fermes laitières a été notée (MAPAQ, 2009). Ainsi, la durabilité des fermes laitières s’avère un enjeu important. Cette durabilité s’incarne selon trois principaux aspects, soit le technico-économique, l’environnemental et le social (Vilain et al., 2008).
Au courant des prochaines années, les changements climatiques pourraient également avoir un impact sur la durabilité des fermes laitières. Au niveau planétaire, des changements climatiques ont été observés pendant le dernier siècle (IPCC, 2013), ils sont aussi déjà évidents au Québec et selon les projections, ils vont se poursuivre (Ouranos, 2010; Atlas agroclimatique du Québec, 2012). Les répercussions que ces changements pourraient avoir sur l’agriculture incluant la production laitière pourraient être soit positifs, soit négatifs (Bélanger et Bootsma, 2002).
Sur les fermes laitières, certaines cultures pourraient connaitre des augmentations de rendements (Bélanger et Bootsma, 2002; Lee et al., 2003; Bertrand et al., 2007; Bertrand et al., 2011; Jing et al., 2013). On pourrait observer des variations dans la distribution géographique des aliments produits (Bélanger et Bootsma, 2002) et aussi sur leurs coûts de production (Debailleul et al., 2013). Cela pourrait entrainer à la hausse ou à la baisse des revenus nets des producteurs agricoles. Les troupeaux seraient aussi affectés indirectement par les changements climatiques à cause de la diminution de la valeur nutritive des aliments pour le bétail et directement par l’augmentation du stress thermique et les conséquences qui en découleraient sur leur confort et leur productivité (Thomas et al., 2003; Bertrand et al., 2007; Bertrand et al., 2008; DaMatta et al., 2010; Högy et al.,2013). Aucune recherche n’a encore analysé l’impact des répercussions des changements
climatiques sur les résultats technico-économiques et environnementaux des fermes laitières québécoises.
Il apparaît donc pertinent de s’intéresser à la durabilité technico-économique et agroenvironnementale de la ferme laitière du Québec dans un contexte de changements climatiques, de manière à offrir aux producteurs la possibilité d'améliorer leurs connaissances et de contribuer à leur permettre de mieux se préparer à y faire face. Ainsi, la première partie de ce mémoire consistera à faire état des connaissances actuelles sur le sujet. Par la suite, le sujet sera approfondi grâce à l’étude effectuée dans le cadre du présent projet de recherche. Finalement, une réflexion plus générale sera amorcée.
CHAPITRE 1.
REVUE DE LITTÉRATURE
Le sujet de ce travail est de faire une évaluation de l’impact que pourrait avoir les changements climatiques sur les fermes laitières du Québec. La première partie de cette revue de littérature porte donc sur les généralités de la production des fermes laitières québécoises, le climat des régions étudiées et leur économie.
1.1 PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DES FERMES LAITIÈRES AU QUÉBEC
Le Québec est la première province productrice de lait au Canada. Il compte 6281 fermes, soit l'équivalent de 49,3 % des fermes laitières canadiennes (CCLI, 2012). Les fermes laitières québécoises se caractérisent comme des entreprises familiales. En plus de la production de lait, plusieurs fermes ont aussi d'autres productions comme par exemple les grandes cultures (FPLQ, 2013a). Le nombre d'exploitations produisant du lait au Québec est en baisse constante. Au cours de la période 2007-2011, la réduction a atteint 10 % (MAPAQ, 2009), soit environ le même rythme que pour la période s'étendant de 1998 à 2007 où la réduction du nombre de fermes laitières au Québec a été de 33 %.
Le nombre moyen de vaches par ferme a, quant à lui, augmenté de 44 à 56 pendant la période de 1998 à 2007, ce qui équivaut à une augmentation de 27 % (MAPAQ, 2009). Au cours des 20 dernières années, le profil de l'entreprise laitière québécoise a changé. Le nombre de fermes qui produisent moins de 850 litres de lait par jour a diminué de 60 %, passant de 7888 à 3188 fermes. C'est le contraire pour les fermes qui produisent plus de 850 litres par jour, dont le nombre a augmenté de 57 %, passant de 2381 à 3747 (MAPAQ, 2009).
Une particularité du Québec est que la plupart (90 %) des troupeaux laitiers sont gardés en stabulation entravée (MAPAQ, 2009). La race Holstein est la plus populaire ainsi que la plus productive au Canada; elle constitue plus de 90 % du cheptel canadien (FPLQ, 2013b). La moyenne de production par vache est de 8 938 kg par année (Valacta, 2012).
Les régions du Centre-du-Québec et du Bas-Saint-Laurent sont importantes pour la production laitière québécoise puisqu'elles produisent près de 27 % du lait de la province (ISQ, 2012 a et b). Selon leurs caractéristiques climatiques, elles représentent les deux principaux modes de production de lait au Québec soit, une régie avec ou sans possibilité de produire du maïs-grain.
1.1.1 La région du Centre-du-Québec, ses conditions climatiques et leurs impacts sur la production agricole
La région du Centre-du-Québec est avantagée par rapport à d’autres régions à cause de sa localisation géographique. Le climat tempéré et les sols fertiles favorisent le développement de son économie agroalimentaire (MAPAQ, 2012). Tel que rapporté dans le document du Conseil régional de l’environnement du Centre-du-Québec (2001), le climat de la région est influencé par des vents provenant du Midwest des États-Unis et des Grands Lacs, lesquels se déplacent en direction nord-est. Pendant l’hiver, les vents froids qui proviennent des Maritimes à l’est amènent une augmentation des précipitations et diminuent les écarts de température. Dans la région du Centre-du-Québec, il existe des différences climatiques qui sont causées principalement par l’altitude. La température moyenne annuelle de la région se trouve entre 4 et 5,9°C.
La région se spécialise surtout dans la production laitière; celle-ci est très importante pour l’économie de la région puisqu’elle génère près de 48 % des revenus qui proviennent de la production animale (MAPAQ, 2008). Le Centre-du-Québec est la deuxième région productrice de céréales et de protéagineux de la province (MAPAQ, 2008). L’accumulation des unités thermiques maïs (UTM) varie
entre 2250 et 3000 (Atlas agroclimatique du Québec, 2012), ce qui permet d'obtenir d'importants rendements pour le maïs et le soya. Ces cultures ont pris de l'expansion par rapport à la production de fourrages (incluant celle aux pâturages). La demande régionale et mondiale d'aliments pour animaux et la recherche de l'autosuffisance en céréales ont également favorisé ces cultures (MAPAQ, 2008). La culture de fourrages pour nourrir les troupeaux demeure par contre aussi très importante dans cette région (MAPAQ, 2008), avec une longueur de la saison de croissance s'étirant entre 190 et 216 jours (Atlas agroclimatique du Québec, 2012) et une accumulation de degrés-jours en moyenne de 1700 (Bélanger et Bootsma, 2002). Dans ces conditions, il est possible de faire de trois à quatre coupes de fourrages par année. Il existe également de bonnes conditions pour produire, entre autres, du blé et de l’orge. Les fermes du Centre-du-Québec offrent donc la possibilité d’avoir des revenus provenant de la production du lait et la vente des récoltes.
1.1.2 La région Bas-Saint-Laurent, ses conditions climatiques et leur impact sur la production agricole
Dans la région du Bas-Saint-Laurent, l’agriculture représente 36 % de l’industrie bioalimentaire. On y compte 2113 entreprises agricoles qui se spécialisent surtout en production animale. Parmi ces productions, la production laitière est la plus importante avec 57 % des recettes agricoles totales soit, des revenus de plus de 226 millions de dollars (MAPAQ, 2012).
Selon le ministère des Ressources naturelles et de la Faune (2010), le climat de la région du Bas-Saint-Laurent est subpolaire subhumide continental; il est influencé par son relief, par le fleuve Saint-Laurent et la mer du Labrador. Les hivers sont longs et froids et les étés courts et chauds. Les précipitations moyennes sont de plus de 1000 mm (pluie et neige) par année. La température moyenne annuelle de la région est de 2,5°C.
Les conditions climatiques actuelles et les caractéristiques des sols permettent de cultiver des fourrages de bonne qualité pour les troupeaux, mais aussi des céréales et des oléagineux (Bélanger et Bootsma, 2002; MAPAQ, 2012). Ces cultures sont produites afin de combler les besoins alimentaires du bétail. Le climat de la région favorise la couverture de neige, ce qui facilite la survie des plantes pendant l'hiver et ce qui limite également la propagation des maladies et des insectes dans les cultures (MAPAQ, 2013). Une somme des degrés-froid, qui représente l’accumulation de températures inférieures à 5 °C pendant la période d’endurcissement, supérieures à 100 donne de bonnes conditions pour l’endurcissement des plantes au froid (Paquin, 1977, cités par Bélanger et Bootsma, 2002) et, dans la majeure partie de la région, cet indicateur obtient un chiffre supérieur au seuil de 100 mentionné précédemment (Atlas agroclimatique du Québec, 2012).
Selon Bélanger et al. (1999), une accumulation de 500 degrés-jours entre les deux dernières coupes de luzerne peut diminuer la mortalité hivernale des plantes et avoir aussi un effet positif pour la production de l'année suivante. Deux à trois coupes par année sont donc actuellement recommandées en considérant que l’accumulation de degrés-jours est de près de 1390, que la longueur de la saison de croissance s'étire entre 149 et 190 jours et que la recommandation du délai entre les coupes est d’environ de 450 à 500 degrés-jours (Bélanger et Bootsma, 2002 ; Atlas agroclimatique du Québec, 2012). L’accumulation des UTM est encore trop faible pour produire du maïs-grain et du soya (Bélanger et Bootsma, 2002). Ainsi, les fermes laitières de la région du Bas-Saint-Laurent sont plus spécialisées et vendent moins de produits des cultures.
1.2 PRINCIPALES CHARGES ET PRINCIPAUX REVENUS DES FERMES LAITIÈRES DU QUÉBEC
La ferme laitière est composée de plusieurs sous-systèmes qui interagissent entre eux. Les bons résultats économiques dépendent de l’harmonie entre les différentes composantes de la ferme que sont le travail, l’étable, les champs,
l’équipement et la machinerie (Levallois et Pellerin, 1989). Ces derniers sous-systèmes dépendent eux aussi d’une multitude de facteurs qu'on ne peut pas négliger quand on cherche à obtenir de bons résultats économiques (Levallois et Pellerin, 2008).
Pellerin et Levallois (2008) présentent le portrait économique d’une ferme moyenne québécoise ayant 60 vaches et une production laitière moyenne de 1277 litres/jour. Les principales sources de revenus de cette ferme proviennent de la vente du lait (89 %) suivi par la vente des récoltes (6 %) et la vente de vaches de réforme et de veaux (5 %). Quant aux charges, l’alimentation constitue l’activité la plus importante (23 %) en incluant les concentrés (16 %) et les fourrages (7 %). Viennent ensuite les charges provenant de la machinerie et des équipements (22 %), notamment les amortissements, l’entretien et le coût d’opération. Le travail occupe aussi une place importante (19 %) des charges. Selon Pellerin et Levallois (2008), les frais généraux varient d’une ferme à l’autre et, dans leur modèle de ferme typique, ils représentent 17 % des dépenses. On inclut dans ces frais les intérêts, les assurances, l’électricité et les taxes, par exemple. Les charges liées aux vaches (e.g. vétérinaire, insémination, contrôle laitier) représentent 9 %. Les charges par rapport aux bâtiments peuvent varier aussi d’une ferme à l’autre et, dans ce cas, elles représentent 6 %. Finalement, il y a la mise en marché qui représente 5 % (Pellerin et Levallois, 2008).
Les groupes conseil en gestion agricole compilent l’information recueillie sur les fermes qu’ils suivent. Cette information est disponible dans les références économiques du CRAAQ. Ce portait nous permet de connaître les principales charges des fermes laitières du Québec (Tableau 1.1). Deux types de fermes y sont présentées, celles qui produisent du maïs fourrager et celles qui n’en produisent pas.
Tableau 1.1 Portrait économique des fermes laitières
Sans maïs fourrager Avec maïs fourrager
Nombre de vaches 72 87
Production par vache (litres) 7 776 8 444
Superficie (ha) 139 142
Produits $ % $ %
Lait 457 075 91,8 606 085 91,6
Cultures 26 048 5,2 38 709 5,8
Autres 15 935 3,0 18 977 2,6
Total des produits 499 058 100 663 771 100 Charges
Mise en marché lait, animaux 26 135 5,3 33 831 5,2
Moulée et autres concentrés 75 179 15,0 97 234 14,3
Achat de fourrages et paille 6 837 1,3 6 380 1,0
Médicaments, vétérinaire et implants 12 491 2,5 18 106 2,8
Reproduction 7 846 1,6 9 395 1,5
Fertilisants, semences, pesticides, etc. 21 016 4,3 44 204 6,8
Entretien, carburant et location machinerie 51 004 10,6 69 688 11,0
Électricité, téléphone, auto (ferme) 10 674 2,2 13 928 2,3
Taxes, assurances, cotisations, adm. 27 698 5,8 34 802 5,7
Autres 42 895 8,9 57 158 8,5
Total des charges avant ISA1 281 775 57,5 384 726 59,1 Marge avant ISA 217 283 42,5 279 045 40,9
Intérêts MLT 37 533 7,7 61 590 8,7
Salaries et coût de vie 80 832 16,7 93 876 14,7
Amortissement 59 731 11,8 78 447 11,7
Impôts 6 710 1,4 6 874 1,2
Bénéfice net 52 677 8,7 67 278 8,7
1 Intérêt, Salaire et coût de vie, Amortissements
Source : Adapté du CRAAQ, 2011
Les données du tableau 1.1 confirment ce qui a été mentionné précédemment. En effet, la vente de lait est la source de revenus la plus importante parce qu'elle représente environ 92 % du total. La deuxième source est la vente des cultures avec près de 6 % des revenus. Pour ce qui est des charges, les plus importantes
font référence à l’alimentation du troupeau puisque près de 16 % de ces charges provient de l’achat de moulées, de concentrés, de fourrages et de paille. Les coûts d’entretien, de carburants et de location de machinerie ont aussi un impact important avec 11 % des charges. Le travail et le coût de vie représentent pour leur part 16 % des charges.
1.3 LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES
Avant de s’attarder à l’impact potentiel des changements climatiques sur le bénéfice net des fermes, il est important de comprendre ce que sont les changements climatiques. L’expression changements climatiques désigne l'ensemble des variations qui touchent le climat de régions données au cours du temps, variations qui peuvent être naturelles ou liées aux activités humaines (IPCC, 2007). Quand les radiations solaires arrivent sur terre, une partie est absorbée tandis que l'autre est réfléchie vers l’atmosphère et l’espace. La composition de l’atmosphère est liée aux changements climatiques et elle est constituée principalement d’azote (78,1 %), d’oxygène (20,9 %), d'autres gaz comme l’hélium et l’argon, et, dans une moindre proportion, de gaz à effet de serre (IPCC, 2007). Ces gaz se composent principalement de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4), d’oxyde d’azote (N2O), d’ozone (O3), de vapeur d’eau
et contiennent aussi des aérosols. Les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté depuis l’ère préindustrielle; elles retiennent la chaleur dans l’atmosphère, ce qui contribue au réchauffement climatique. Leur concentration se modifie constamment en fonction des activités humaines (IPCC, 2007).
Pendant la période de 1970 à 2004, les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté principalement pour les secteurs de l'approvisionnement en énergie, des transports et de l'industrie, tandis que les secteurs tels que le logement, l'agriculture, la sylviculture et le commerce y ont contribué dans une moindre mesure (IPCC, 2007). Pendant la période 1750 à 2011, les émissions de CO2 ont
augmentées; la concentration en CO2 dans l’atmosphère est passée de 280 à 391
modifications proviennent principalement de l’utilisation des combustibles fossiles et des changements dans l’utilisation des terres. La concentration de méthane de l’atmosphère est passée de 715 en 1750 à 1803 parties par billion (ppb) en 2011 (IPCC, 2013); les causes principales en sont l’agriculture et l’utilisation de combustibles fossiles (IPCC, 2007). La concentration en N2O de l’air est passée de 270 ppb à l'époque préindustrielle à 324 ppb en 2011 (IPCC, 2013). L’agriculture en serait la principale cause (IPCC, 2007).
Au niveau planétaire, certaines variations de température confirment les changements climatiques. La température a augmenté en moyenne de 0,85 °C (0,65 à 1,06 °C) pendant la période de 1880 à 2012 (IPCC, 2013). Cette augmentation diffère d'une région à l'autre de la planète (IPCC, 2013). En fait, les trois dernières décennies ont été les plus chaudes, la dernière étant celle avec l’augmentation de température la plus importante (IPCC, 2013). Pendant la période de 1960 à 2000, le réchauffement a été plus grand sous les latitudes élevées (0,6°C) tandis que dans les régions de moyennes et basses latitudes, l’augmentation a été légèrement inférieure avec des valeurs entre 0,4 et 0,2°C (IPCC, 2007). Il y a eu aussi des variations de précipitations pendant la période de 1901 à 2010; les régions sous les latitudes moyennes et élevées ont enregistré des hausses, alors que pour les autres latitudes, des réductions ou des augmentations ont été observées (IPCC, 2013). Selon Mendelsohn (2007), ces variations seraient dues à l’augmentation des gaz à effet de serre.
L’augmentation de la température a comme conséquence une élévation du niveau des mers. Au cours des années 1901 à 2010, celui-ci a augmenté de 1,7 mm par année. Toutefois, pendant le période 1993 à 2010, l’augmentation a été plus élevée, soit 3,2 mm par année (IPCC, 2013). Au cours des quarante dernières années, la superficie des glaces a diminué de près de 2,7 % par décennie, cette diminution étant plus marquée pendant l’été, à 7,4 % (IPCC, 2007).
1.3.1 À quoi peut-on s’attendre de l'impact des changements climatiques sur l'agriculture?
Au cours du prochain siècle, le défi pour l'agriculture consiste à augmenter la production dans les régions de climat chaud (IPCC, 2007) afin de répondre à la croissance de la population, tout en cherchant à atténuer les effets des changements climatiques et à réduire l'émission des gaz à effet de serre (Keating et Carberry, 2010).
L’avenir de la production agricole dépendra de plusieurs facteurs liés aux changements climatiques, tels que: la disponibilité des ressources en eau, la modification des températures, l’augmentation de la fréquence des événements climatiques extrêmes, la concentration de CO2 dans l'atmosphère, et la compétition
entre les différents ravageurs (Rosenzweig et al., 2001; Parson et al., 2003). On pourrait également inclure à cette liste la concurrence économique entre les régions, les progrès dans la création de nouvelles variétés de semences et dans le le développement agricole (Parson et al., 2003).
Des changements dans les rendements et la valeur nutritive des cultures sont prévus (Bertrand et al., 2007; Bertrand et al., 2008; Hatfield et al., 2011). De façon générale, l’augmentation des températures et l’intensité des événements climatiques extrêmes pourraient causer une diminution significative des rendements des cultures (Rosenzweig et al., 2001) mais l’impact des changements climatiques sur les rendements peut varier en fonction de chaque région. Une augmentation de la production est prévue dans les zones qui se trouvent sous les latitudes moyennes et moyennes à élevées alors qu'on s'attend à une diminution dans les zones tropicales et subtropicales (Parry, 2007). La réponse des cultures aux changements prévus de température, de concentration en CO2 et de
précipitations va différer non seulement en fonction de la localisation géographique mais aussi selon les espèces cultivées (Brassard et Singh, 2008; Hatfield et al., 2011) .
Hatfield et al. (2011) mentionnent qu‘il existe des conditions optimales de températures minimales ou maximales pour assurer la croissance de chaque
espèce de plantes. Sous des températures plus élevées, les plantes peuvent se développer plus rapidement. Toutefois, dans ces conditions, leur cycle de vie est plus court, ce qui signifie que les plantes sont de petite taille et ont une phase de reproduction raccourcie. Par conséquent, une augmentation de la température de croissance ne se traduit pas nécessairement par une augmentation de la production (Hatfield et al., 2011). Quand les températures sont supérieures à celles considérées comme optimales, la croissance diminue. Pour cette raison, on constate que l’effet de la température sur les rendements n’est pas linéaire (Schlenker et Roberts, 2009). En général, les tendances climatiques globales peuvent réduire les rendements des cultures. Cependant, cela n’exclut pas que, dans certaines régions, les rendements peuvent au contraire augmenter à cause des variations climatiques (Lobell et Field, 2007).
Avec les changements climatiques prévus, les indices agroclimatiques seraient également modifiés, soit positivement, soit négativement (Singh et al., 1996; Bélanger et Bootsma, 2002; Bootsma et al., 2005), ce qui aurait des impacts positifs ou négatifs sur l’agriculture (Bélanger et Bootsma, 2002).
L’impact de l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère va varier
selon les espèces végétales et il sera positif pour la plupart d'entre elles; les cultures vont connaitre une augmentation de leur productivité, du taux photosynthétique ainsi qu'une amélioration de l’utilisation efficiente de l’eau (Lewis et al., 1999). Les cultures C4 (ex. : le maïs) auront une réponse moins positive que les C3 (ex. : le blé) (Hatfield et al., 2011). Les plantes en C3 sont en effet moins efficaces pour fixer le CO2 et une augmentation de la concentration de ce gaz leur
permettra d’en fixer une plus grande quantité et ainsi avoir une meilleure réponse à l’augmentation de sa concentration (Gagnon et al., 2011).
Les conditions climatiques projetées pourraient aussi amener la présence d'un plus grand nombre d’agents pathogènes et d’insectes, car elles rendraient possible une nouvelle distribution géographique (Scherm, 2004 ; Gagnon et al., 2011). L’augmentation de la température pourra avoir beaucoup d’influence sur le développement des insectes en prolongeant la saison idéale pour leur croissance
et leur reproduction et en facilitant leur acclimatation à des régions situées plus au nord que celles où elles se trouvent actuellement (Bale et al., 2002 ; Fuhrer, 2003). De même, il est possible que certains insectes s'adaptent aux nouvelles températures (Scherm, 2004 ; Gagnon et al., 2011).
La réponse des insectes à l’augmentation du CO2 dépend de chaque espèce
(Fuhrer, 2003). Il pourrait y avoir une stimulation de la ponte chez certains insectes tels que le chrysocale des racines du maïs, augmentant ainsi de possibles dommages à cette culture (Schroeder et al., 2006). De même, avec des concentrations élevées de CO2, Hamilton et al. (2005) ont constaté une
augmentation des dommages causés par le scarabée japonais et la coccinelle mexicaine sur les grains de soya. Les insectes étaient stimulés par une concentration en sucres plus élevée dans les plantes, ce qui nécessitera un meilleur contrôle des ravageurs. Zavala et al. (2008) ont conclu que les rendements élevés prévus du soya pourront être affectés par une plus grande présence d'insectes.
La lutte contre les mauvaises herbes est aussi un objectif important en agriculture parce que les rendements peuvent diminuer si on ne les contrôle pas bien. La compétition entre celles-ci et les cultures varie en fonction des espèces (Gagnon et al., 2011). Par exemple, le maïs et le soya ont une moins grande capacité de compétition que le canola et les céréales. En Amérique du Nord, neuf des quinze principales espèces de mauvaises herbes sont de type C3 et les cultures C4 seraient plus vulnérables à ces mauvaises herbes (Fuher, 2003; Gagnon et al., 2011). Les changements climatiques pourraient donc augmenter l’utilisation des herbicides (Wolfe, 2006).
Aussi, l'augmentation de la concentration en CO2 dans l'atmosphère pourrait
favoriser le développement des mauvaises herbes, car elles deviendraient plus résistantes aux herbicides (Ziska et al., 1999). En plus, l’augmentation de la température pourrait permettre une migration de quelques espèces de mauvaises herbes vers le nord (Gagnon et al., 2011). De même, elles pourraient avoir un meilleur taux de survie hivernale (Wolfe et al., 2008). Cependant, si les sols
montrent un niveau d'humidité élevé, les mauvaises herbes pourraient affecter de façon moins importante les rendements des cultures (Gagnon et al., 2011).
Même si les scénarios climatiques n’indiquent pas d’augmentation significative des précipitations pendant la saison de croissance, il pourrait y avoir une augmentation du stress hydrique causée par l’accroissement de l'évapotranspiration provenant de l’élévation des températures (Bunce, 2004). Ainsi, des valeurs plus négatives seront obtenues à cause de la différence entre les précipitations et l’évapotranspiration. Des phénomènes tels que le ruissellement pourraient aussi être plus prononcés, favorisant ainsi l’érosion des sols et la lixiviation de nutriments, ce qui affecterait la qualité de l'eau (Beaudet et al., 2008 ; Ouranos, 2010)
1.3.2 Comment est-ce que les changements climatiques prévus affecteront les conditions du Québec?
Le Québec a un climat continental présentant d'importants contrastes entre les quatre saisons et, en raison de l’étendue du territoire, on y observe de grandes différences entre le nord et le sud (Ouranos, 2010). On y trouve des zones de climat tempéré, subpolaire et polaire.
Ouranos (2010) rapporte que la température estivale moyenne est actuellement de 20°C au sud et 3°C au nord, tandis que la température hivernale moyenne est entre -8°C au sud et -25°C au nord de la province. Les précipitations estivales moyennes sont plus importantes dans le sud (450 mm) que dans le nord (120 mm). Pendant l’hiver, dans certaines régions du sud, le cumul des pluies et de l’équivalent en eau de la neige peut atteindre 350 mm, alors que l’extrême Nord du Québec ne reçoit que 50 mm d’équivalent en eau.
Au cours des dernières décennies (1960-2005), le climat du Québec a connu certains changements. La température moyenne annuelle a augmenté de 0,8 à 1,6°C, augmentant ainsi le nombre de jours de croissance et diminuant la durée des périodes froides (Yagouti et al., 2008). Sur tout le territoire québécois, le
nombre de jours de précipitations a augmenté, mais avec moins d’intensité (Vincent et Mekis, 2006) et les précipitations de neige ont diminué dans le sud et augmenté dans le nord (Brown, 2010). Dans les régions d’Amérique du Nord dont le Québec fait partie, ce sont les hivers plutôt que les étés qui connaîtront la plus grande hausse des températures avec les changements climatiques prévus, ce qui signifiera des hivers plus doux (Christensen et al., 2007). Ouranos (2010) a fait une étude historique des températures et des précipitions pour la période comprise entre les années 1961 et 1990 et ils ont fait des simulations pour la période 2041-2070 (horizon 2050). Pour les projections, ils ont travaillé à partir de modèles climatiques globaux qui tiennent compte des scénarios d'évolution des gaz à effets de serres B1, A1B et A2 issus du Special Report on Emissions Scenarios (SRES), lesquelles reflètent différentes possibilités d'émissions de gaz à effet de serre et d’augmentation de la température en comparant les périodes 1980 à 1990 vs les projections 2090 à 2099. Le B1 est le plus optimiste avec une concentration de 600 ppm de CO2 et une augmentation de la température proche à 1,8 °C; le A1B
aurait une concentration de 850 ppm et une augmentation de la température proche à 2,8 °C et le moins optimiste, le scénario A2 aurait une concentration de 1250 ppm et une augmentation de la température proche à 3,4 °C (IPCC, 2007). Les variations des températures et des précipitations seront différentes entre les régions du sud et du nord du territoire de la province. En hiver, à l’horizon de 2050, les températures pendant cette saison pourraient augmenter de 2,5 à 3,8 °C dans le sud du Québec et de 4,5 à 6,5°C dans le nord. En été, les hausses de température se situeraient entre 1,9 à 3,0 °C au sud et de 1,6 et 2,8 °C au nord (Ouranos, 2010). De même, la moyenne annuelle des précipitations devrait augmenter, étant plus prononcée pendant l’hiver et le printemps et plus faible pendant l’été (Christensen et al., 2007). L’augmentation devrait être plus importante au nord qu'au sud du Québec. Au sud, l’augmentation des précipitations saisonnières moyennes se situerait entre 8,6 à 18,1 % pendant l’hiver et entre -1,8 et 5,4 % pendant l’été (Ouranos, 2010).
Selon Christensen et al. (2007), l’augmentation des précipitations hivernales pourrait être compensée par une saison de neige plus courte et il y aurait une
accélération de la fonte de la neige en raison de l'augmentation des températures (Hayhoe et al., 2004; Salathé, 2005). De même, l’arrivée du printemps devrait être plus précoce (Dibike et Coulibaly, 2005). Ainsi, une diminution de l'accumulation de neige au sol est prévue dans le sud du Québec en raison d’une diminution de la longueur de la saison froide (Ouranos, 2010).
L’agriculture étant pratiquée dans le sud de la province, il faut principalement s’attarder à ces résultats pour dresser un portrait de l’impact potentiel que pourrait avoir les changements climatiques sur l’agriculture au Québec.
1.4 L’IMPACT POTENTIEL DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LES FERMES LAITIÈRES DU QUÉBEC
Dans les fermes laitières québécoises, l’alimentation du troupeau est composée principalement de fourrages conservés sous forme d’ensilage ou de foin et, sur certaines d'entre elles, de pâturages pendant l’été (FPLQ, 2013c). Les plantes fourragères utilisées sont, entre autres, la luzerne, le trèfle blanc, le trèfle rouge, le fétuque élevée, la fléole des prés, le dactyle, le brome des prés et le brome inerme. Comme complément aux fourrages, le producteur donne à ses animaux des céréales, des sels minéraux, des vitamines et de l’eau à volonté (FPLQ, 2013c). L’impact des changements climatiques pourrait affecter principalement l’alimentation du troupeau. Les principales modifications auxquelles on peut s'attendre touchent les rendements des cultures, le coût des aliments, la distribution géographique des aliments, les changements génétiques et la valeur nutritive des fourrages (Eckert et al., 1995; Koti et al., 2007; Bertrand et al., 2008; Wolfe, 2006).
Les animaux seraient également affectés par les nouvelles conditions climatiques. L’augmentation des températures pourrait influencer la production laitière (Nardone et al., 2010). Le stress thermique peut aussi avoir des conséquences (Chase, 2005), comme des problèmes de reproduction (Hansen et al., 2001) et une diminution de la valeur nutritive du lait (Staples et Thatcher, 2011).
1.4.1 Rendements des cultures
Quelques recherches sur les changements climatiques indiquent que quelques régions des États-Unis et du Canada connaissent déjà une augmentation des rendements des cultures (Field et al., 2007). Cette tendance est observée dans les évaluations effectuées pour le maïs, le soya et la luzerne, entre autres (Bootsma et al., 2005; Bertrand et al., 2011; Izaurralde et al., 2011). Rosenzweig et al. (2001) mentionnent que l’augmentation des rendements des cultures peut être attribuée aux changements climatiques, à l’amélioration des variétés et à une meilleure gestion des cultures. Pour les projections, l’information retrouvée dans la littérature pour les principales cultures retrouvées sur les fermes laitières québécoises (luzerne, fléole des prés, soya, maïs grain, blé, orge et canola) est rapportée dans cette section.
À la latitude du Québec, pour les plantes fourragères pérennes, des aspects tant positifs que négatifs pourraient les affecter en fonction de l’espèce (Bélanger et al., 1999; Bertrand et al., 2011; Izaurralde et al., 2011; Jing et al., 2013). Le rendement de la luzerne pourrait bénéficier de l’augmentation des températures (Bélanger et al., 1999, Bélanger et Bootsma, 2002; Bertrand et al., 2011) et de l’augmentation de CO2 (Bertrand et al., 2011; Izaurralde et al., 2011). Une coupe additionnelle de
la fléole des prés serait aussi possible (Jing et al., 2013), mais cette graminée est moins tolérante aux températures plus élevées (Smith, 1972), ce qui signifie que son rendement pourrait diminuer (Bertrand et al., 2011). L’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique pourrait aussi affecter négativement le
rendement de cette plante fourragère (Bertrand et al., 2011). Par contre, Piva et al. (2013) ont rapporté que la fléole des prés ne connaîtrait pas de variations importantes de son rendement avec des scénarios qui tiennent compte simultanément de l'augmentation des températures et de la concentration de CO2.
Si on prend comme exemple ces deux plantes, la quantité idéale de degrés-jours entre les coupes se situe entre 450 et 500. Une augmentation des degrés jours de croissance entre 397 et 513 est prévisible (Atlas agroclimatique du Québec, 2012), ce qui rendrait possible une coupe supplémentaire dans toutes les régions du
Québec (Bélanger et Bootsma, 2002). Ainsi une augmentation de rendement annuelle serait probable. Par contre, pour la luzerne, un aspect négatif que pourraient apporter les changements climatiques est une augmentation du risque de mortalité hivernale dans la plupart des régions agricoles du Québec (Bélanger et Bootsma, 2002). Les automnes plus chauds retarderaient les précipitations de neige qui assurent la protection des cultures et ceci serait associé à une augmentation de la fréquence des pluies hivernales (Bélanger et Bootsma, 2002). Selon Bélanger et Bootsma (2002), les racines n'auront plus la couverture de neige appropriée, ce qui pourrait causer une perte d’endurcissement au froid à cause de la hausse des températures et de la réduction des degrés-froid. Aussi, des dommages au système racinaire dû au soulèvement par la glace sont prévus et une augmentation des pluies hivernales pourraient entraîner l’anoxie ainsi que des dommages physiques au système racinaire.
Selon Bootsma et al. (2005), l’accumulation d’UTM est fortement corrélée avec l’augmentation du rendement du maïs et du soya. Sur le territoire agricole québécois, les UTM devraient passer en moyenne de 2390 à 3088 (Bélanger et Bootsma, 2002), ce qui équivaut à une augmentation de 29 %. Cette augmentation devrait être plus importante dans le nord agricole que dans le sud de la province. D’après Bélanger et Bootsma (2002), les conditions climatiques projetées à l’horizon 2050 favoriseraient les rendements du maïs (augmentation du rendement de 54 à 70 % par rapport à la période 1960 - 1990) et du soya (augmentation du rendement de 35 à 42 % par rapport à la période 1960 - 1990). Pour chaque augmentation de 100 UTM, on pourrait s'attendre à une augmentation du rendement de 0,6 tonne/ha pour le maïs et de 0,13 tonne/ha dans le cas du soya (Bootsma et al., 2005). Aussi, des changements dans la distribution géographique sont attendus; dans certaines régions limitées par le climat, des cultures de climat frais pourraient être remplacées par des cultures de saisons plus chaudes comme le maïs (Bélanger et Bootsma, 2002). Par exemple, il sera possible de produire du maïs et du soya dans les régions qui ont actuellement 2000 UTM, comme c'est le cas au Bas-Saint-Laurent (Bélanger et Bootsma., 2002). Dans les régions qui possèdent actuellement la capacité de produire ces cultures, il sera possible pour
les producteurs de choisir des variétés appropriées à une saison de croissance plus longue, ce qui pourra aussi contribuer à une augmentation des rendements des cultures (Bootsma et al., 2004).
L’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique aura également un
impact positif sur le rendement du maïs. Cette augmentation se situerait entre le 1,1 % et 3,7 % pour chaque augmentation de 100 ppm de CO2 (King et Greer,
1986; El Maayar et al., 1997; Tubiello et al., 2007; Hatfield et al., 2008). Le soya bénéficiera encore plus de cette augmentation avec un accroissement du rendement entre 4,5 % et 16,1 % pour chaque augmentation de 100 ppm de CO2
(Jones et al., 1985; Baker et al., 1989; Allen et al., 1991; Allen et Boote, 2000; Ainsworth et al., 2002; Hatfield et al., 2008).
Pour le blé, l’augmentation de la température de l’air pourrait affecter négativement son rendement; une diminution entre 4 et 6 % pourrait être attendue pour chaque augmentation d’un degré Celsius (Hatfield et al., 2008; Hatfield et al., 2011). Par contre, plusieurs auteurs affirment que le rendement du blé pourrait bénéficier positivement de l’augmentation de la concentration de CO2 (Kimball et al., 1995;
Bender et al., 1999; Amthor, 2001; Kimball et al., 2002; Long et al., 2006; Manderscheid et Weigel, 2007; Brassard et Singh, 2008; Hatfield et al., 2008; Högy et al., 2009; Weigel et Manderscheid, 2012). En effet, un accroissement des rendements entre 2,6 et 13,6 % serait à prévoir pour chaque augmentation de 100 ppm de la concentration en CO2 de l’air.
Quant au rendement de l’orge, l’augmentation des degrés-jours de croissance (DJC) pourrait l’affecter négativement. On pourrait s’attendre à une diminution de 2 à 3 % de rendement pour chaque augmentation de 100 degrés-jours (Bootsma et al., 2005). Par contre, cette diminution des rendements pourrait être compensée par une augmentation de rendements de 4,6 à 13,6 % pour chaque 100 ppm de CO2 atmosphérique supplémentaire (El Maayar et al., 1997; Rötter et al., 2012;
Les changements climatiques pourraient avoir un impact similaire tant sur le canola que sur le blé et l’orge. Le rendement de cette culture pourrait en effet diminuer de 7 à 9,5 % pour chaque hausse d’un degré Celsius de la température de l’air (Kutcher et al., 2010; Frenck et al., 2012). Pour sa part, l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique pourrait bénéficier ou compenser les effets
de la température et, selon le type de variété, l’impact pourrait être plus ou moins prononcé. Une valeur approximative d’augmentation de rendement se situerait entre 3 et 15 % par 100 ppm de CO2 supplémentaire dans l’atmosphère (El
Maayar et al., 1997; Frenck et al., 2012).
À partir de l’information rapportée précédemment, un résumé des grandes tendances par rapport à ce qu’on pourrait s’attendre pour les cultures retrouvées sur les fermes laitières a été compilé sous forme de tableaux (Tableaux 1.2 et 1.3).
Tableau 1.2 L’impact de l’augmentation de la température de l’air sur les
rendements des principales cultures retrouvées sur les fermes laitières du Québec.
Culture Nz % de variation moyen/100 UTM ou DJ ou °C
Écart-Type Maximum Minimum Référencesy
Maïs Grain 4 9.5% 0.01 10.1% 8.6% 1; 2 Soya 4 5.2% 0.01 5.6% 4.4% 1; 2 Orge 2 -2.5% 0.01 -2.0% -3.0% 2 Blé 4 -5.2% 0.01 -5.0% -5.5% 3; 10; 11 Canola 2 -8.3% 0.02 -7.0% -11.6% 5; 6 Luzerne 16 20.6% 0.08 6.4% 0.7% 7 Fléole des prés 2 15.0% 0.01 15.0% 14.0% 8; 9
z nombre de scénarios provenant d'études publiées
y 1 Bootsma et al. (2001). 2 Bootsma et al. (2005). 3 Hatfield et al. (2008). 4 Hatfield et al. (2011). 5
Frenck et al. (2012).6 Kutcher et al. (2010). 7 Bélanger et al. (1999). 8 Höglind et al. (2013). 9 Jing et
Tableau 1.3 L’impact de l’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique
sur les rendements des principales cultures retrouvées sur les fermes laitières du Québec. Culture Nz Moyenne par 100 ppm
Écart-Type Maximum Minimum Référencesy
Maïs-grain 5 2,3% 0,01 3,7% 1,1% 1; 3; 13; 14 Soya 11 10,4% 0,04 16,1% 4,5% 1, 2, 4, 15, 16 17;18; 19 Orge 6 8,2% 0,03 13,3% 4,6% 5; 6; 7 Blé 17 7,9% 0,03 13,6% 2,6% 1; 7; 8; 20; 21; 22; 23; 24; 25; 26 Canola 6 9,1% 0,06 15,4% 2,6% 5; 9 Luzerne 4 25,5% 0,21 51,2% 7,1% 10; 11 Fléole des prés 4 -10,3% 0,13 0,0% -25,3% 10; 12
znombre de scénarios provenant d'études publiées
y 1 Hatfield et al. (2008). 2 Hatfield et al. (2011). 3 El Maayar et al. (1997). 4Baker et al. (1989). 5 El
Maayar et al. (1997). 6 Rötter et al. (2012). 7 Weigel et Manderscheid (2012). 8 Brassard et Singh.
(2008). 9 Frenck et al. (2012). 10 Bertrand et al. (2011). 11 Izaurralde et al. (2011). 12 Piva et al.
(2013). 13 King et Greer (1986). 14 Tubiello et al. (2007). 15 Ainsworth et al. (2002). 16 Allen et Boote
(2000). 17 Jones et al. (1985). 18 Allen et al. (1991). 19 Baker et al. (1989). 20 Amthor (2001). 21
Kimball et al. (2002). 22 Long et al. (2006). 23 Högy et al. (2009). 24 Bender et al. (1999). 25
Manderscheid et Weigel (2007). 26 Kimball et al. (1995).
1.4.2 Qualité des fourrages et des céréales
Lorsque les températures sont en hausse, le pourcentage de lignification des tissus végétaux peut augmenter (Van der Spiegel et al., 2012). Par conséquent, la digestibilité et le taux de dégradation s'en trouvent réduits. Cela se traduit par une réduction de la disponibilité des éléments nutritifs pour les animaux, ce qui peut amener une réduction de la production du lait et de viande (Van der Spiegel et al., 2012).
DaMatta et al. (2010) ont mentionné que l’impact de l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère serait différent en fonction des espèces
végétales et qu'il serait possiblement moins prononcé que l’impact que pourrait avoir l’augmentation des températures sur la valeur nutritive des aliments. Pour leur part, Cotrufo et al. (1998) ont conclu que la concentration d’azote dans les
plantes est réduite avec une augmentation de la concentration en CO2 de l’air. Les
concentrations élevées de CO2 contribueraient à réduire la teneur en azote et en
protéines de la luzerne par exemple (Bertrand et al., 2007). La composition des fibres et leur digestibilité pourraient être aussi affectées par la concentration en CO2 de l’air (DaMatta et al., 2010).
Au Québec, on pourrait s'attendre à une diminution de la concentration en azote de la luzerne de près de 3 % et à une augmentation de la teneur en fibres NDF et ADF de 1 % avec une augmentation de 100 ppm de CO2 (Bertrand et al., 2007). Si
on considère, pour cette même légumineuse, la combinaison de l’impact de la hausse des températures et de la concentration de CO2, l’augmentation de la
teneur en fibres NDF et ADF pourrait être plus prononcée de 5,8 % et 6,5 %, respectivement, avec un accroissement combiné d’un degré Celsius et de 100 ppm de CO2 (Bertrand et al., 2011). Pour sa part, la teneur en azote de la luzerne
pourrait connaître une diminution de 3,5 % sous les mêmes conditions.
Bertrand et al. (2008) mentionnent que l’augmentation des températures projetée pour les prochaines décennies pourrait également diminuer la valeur nutritive de la fléole des prés. Ils ont évalué l’effet de trois combinaisons de températures (17/5; 22/10 et 28/15°C jour/soir) sur la valeur nutritive de cette graminée. Ils ont noté une diminution moyenne de la concentration en azote de 1,46 % pour un accroissement d’un degré Celsius. Aussi, ils ont trouvé que les températures élevées affecteraient négativement la digestibilité de la NDF en plus d’en augmenter la concentration de près de 0,19 % pour chaque accroissement d’un degré Celsius. La concentration en glucides non structuraux augmenterait d'environ 7,40 % par degré Celsius, possiblement à cause du stress causé par l’élévation des températures de croissance.
L’étude de Bertrand et al. (2011), prenant en compte l’impact des températures et la concentration en CO2 de l’air sur la fléole des prés, a montré un impact encore
plus négatif sur la concentration en azote avec une diminution de près de 7,51 % pour chaque degré Celsius conjugué à une augmentation de 100 ppm de CO2. Ils
pour les autres nutriments mesurés : une augmentation des glucides non structuraux de près de 6 % et de la fibre aux détergents neutres (NDF) de 1,64 % ainsi qu'une diminution de la digestibilité de la fibre NDF de 1,0 % par augmentation d’un degré Celsius et de 100 ppm de CO2.
Högy et al. (2013) mentionnent que la hausse des températures pourrait apporter des impacts tant positifs que négatifs sur la valeur nutritive de l’orge. Ce groupe a travaillé avec une augmentation de 2,5°C de la température de croissance et la concentration en protéines de l’orge n’a pas été affectée. Par contre, les concentrations en glucides non structuraux, comme le saccharose, l’amidon et le raffinose, et en lipides étaient significativement plus faibles. La teneur en maltose a cependant augmenté avec l’accroissement de la température de croissance. Taub et al. (2008) ont réalisé une méta-analyse regroupant plus de 228 études et ils ont trouvé qu'une augmentation de la concentration en CO2 de l’air (de 315–400 à
540-958 ppm) pourrait causer une diminution de 15,3 % de la teneur en protéines de la plante. Erbs et al. (2010) ont noté une diminution en protéines de l’orge se situant entre 11 et 13 %; ils ont travaillé avec un scénario initial de 375 ppm de CO2 et un deuxième scénario de 550 ppm de CO2.
Selon Högy et Fangmeier (2008), avec une augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère, la qualité du blé va être affectée; c'est la concentration en
protéines du grain qui pourrait surtout diminuer. Ces résultats ont été confirmés par Taub et al. (2008) ainsi que Erbs et al. (2010) qui observent des diminutions allant de 4 à 13 % de la protéine du blé avec des augmentations de CO2 de 315-400 à
540-958 ppm et de 375 ppm à 550 ppm, respectivement. Par contre, la hausse des températures pourrait compenser les effets du CO2 et finalement équilibrer l’impact
(Wrigley et al., 1994; Erda et al., 2005). De plus, pour le blé, la concentration des acides aminés, des macro-minéraux (sodium, calcium, phosphore, soufre) et des micro-minéraux (fer, zinc, et magnésium) pourraient diminuer avec l’augmentation de la concentration de CO2 (Högy et Fangmeier, 2008)
Thomas et al. (2003) ont fait une étude pour déterminer l’impact de l’augmentation des températures et du CO2 sur le soya; ils ont travaillé avec différents scénarios
de températures de croissance (28/18, 32/22, 36/26 °C jour/soir) et avec des concentrations de 350 et de 700 ppm de CO2 atmosphérique. L’effet des
températures sur la composition du grain mature a été plus prononcé que celui de la teneur en CO2 de l’air. L’augmentation des températures a affecté négativement
la teneur en glucides non structuraux, comme celles en sucres solubles et en amidon du soya. Lorsque les températures augmentent, la concentration en acide oléique s'accroît tandis que celle en acide linoléique diminue (Thomas et al., 2003).
Pour les légumineuses, l’impact de l’augmentation de la teneur en CO2
atmosphérique pourrait être moindre par rapport aux plantes C3. Pour leur part, Taub et al. (2008) ont estimé qu’une augmentation de la concentration en CO2 de
l’air, passant de 315–400 à 540–958 ppm, causait une diminution de 1,4 % dans la teneur en protéines du soya.
1.4.3 Impacts potentiels sur le troupeau laitier
Comme on vient de le voir, l’augmentation des températures de l’air peut avoir des effets indirects, causant par exemple des baisses de rendements et de qualité des cultures, mais elle peut aussi avoir des effets directs sur les animaux, causant par exemple un stress thermique (Nardone et al., 2010). Le stress thermique résulte de l’incapacité de l’animal à dissiper sa température corporelle et maintenir l'homéothermie. Les températures élevées, l’humidité relative et l’énergie radiante empêchent les animaux de bien dissiper la chaleur qui les affecte avec comme résultat une augmentation de la température corporelle (Stott, 1981; Valtorta, 2002).
Selon Bohmanova et al. (2007), l’indice de température et d'humidité (ITH) est défini par les effets combinés de la température et de l'humidité de l'air. Il est lié au stress thermique. Staples et Thatcher (2011) mentionnent que l’ITH peut être calculé à l’aide de la formule suivante :
