HAL Id: hal-01458581
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01458581
Submitted on 6 Jun 2020
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
La gestion des services écosystémiques dans un paysage agricole - Test méthodologique
Simon Bernard
To cite this version:
Simon Bernard. La gestion des services écosystémiques dans un paysage agricole - Test méthodologique. 2010, 128 p. �hal-01458581�
Centre d’Angers - Institut National d’Horticulture et de
Paysage
2, rue André Le Nôtre 49045 ANGERS Cedex 01
Tél : 02 41 22 54 54
Institut National de la Recherche Agronomique
BP 35327 35653 Le Rheu Cedex
Tél : 02 23 48 51 00
Unité SAD-Paysage
65, rue de Saint-Brieuc-CS 84215-35042 Rennes Cedex
Tél. (33) 02 23 48 56 24 Fax (33) 02 23 48 56 20
Mémoire de Fin d'Etudes
Spécialité : Ingénieur du paysage Option : Ingénierie du territoire
Par : Simon BERNARD
JURY Soutenu à Angers, le 16 Septembre 2010
Maître de stage : Jacques BAUDRY Tuteur (tutrice) : Hervé DANIEL
Enseignant responsable de l’option : Nathalie CARCAUD Autres membres du jury : Véronique BEAUJOUAN
"Les analyses et les conclusions de ce travail d'étudiant n'engagent que la responsabilité de son auteur et non celle d’AGROCAMPUS OUEST".
La gestion des services écosystémiques dans un paysage agricole
-
Test méthodologique
Diplôme d’Ingénieur de l’Institut Supérieur des Sciences Agronomiques, Agroalimentaires,
Horticoles et du Paysage
Diffusion du mémoire
Limites de la confidentialité (1):
Mémoire de fin d’études :
Consultable sur place : oui non
Reproduction autorisée : oui non
Prêt autorisé : oui non
Confidentialité absolue : oui non
(ni consultation, ni prêt)
Si oui 1 an 5 ans 10 ans
Diffusion de la version numérique : oui non
Fiche de résumé du mémoire de fin d’études :
Résumé diffusable : oui non
Si oui, l’auteur complète l’autorisation suivante :
Je soussigné(e) , propriétaire des droits de reproduction dudit résumé, autorise toutes les sources bibliographiques à le signaler et le publier.
Date : Signature :
___________________________________________________________________________
Angers, le 16 Septembre 2010
Le Maître de stage(2), L’auteur,
L’Enseignant responsable d’option(2),
(1) L’administration, les enseignants et les différents services de documentation du Centre d’Angers d’AGROCAMPUS OUEST s’engagent à respecter cette confidentialité.
(2) Signature et cachet de l’organisme.
Remerciements
Je souhaite remercier tout d'abord Jacques BAUDRY pour m'avoir donné l'occasion d'effectuer ce stage au sein de l'Unité SAD-Paysage. J'ai pu apprécier de traiter des notions très diverses associées au concept de paysage tantôt liées aux domaines de l'agronomie, de la zootechnie, et auxquelles je n'étais pas habitué, tantôt liées au vaste domaine qu'est l'écologie du paysage.
Grand merci, aussi, à Stéphanie AVIRON, Gilles MARTEL, Bénédicte ROCHE, Claudine THENAIL et Chloé VASSEUR pour les discussions enrichissantes et enthousiastes sur le sujet traité pendant ces six mois.
Remerciements aussi à Gilles MARTEL Nicolas SCHERMANN et Hugues BOUSSARD pour l'aide technique qu'ils m'ont apporté aux moments où j'envisageais de donner la possibilité à mon ordinateur d'effectuer son baptême aérien du haut de la fenêtre de mon bureau (non, l'unité n'est pas située au rez-de-chaussée…). Grace à eux cette peine lui a été évitée…
Je souhaiterais remercier tout particulièrement Gilles MARTEL pour son regard critique sur les aspects techniques de ce travail et qui m'a permis de solutionner en grande partie les problèmes rencontrés.
Merci de même à Violette Le FEON, dont j'ai utilisé les résultats des travaux de sa thèse sur les insectes pollinisateurs dans les paysages agricoles.
Je souhaiterais remercier Hervé DANIEL pour ses conseils méthodologiques avisés qui m'ont permis de ne pas trop m'égarer, du moins je l'espère…
Je remercie chaleureusement Jacques BAUDRY et mon père qui ont accepté de relire ce mémoire dans l'urgence d'une fin de stage…
Enfin je souhaite remercier toutes celles et ceux qui m'ont soutenu pendant la rédaction de ce mémoire de fin d'études.
Sommaire
Introduction ... 1
I. Le choix des services écosystémiques à analyser ... 4
A. Contexte de l’étude ... 4
B. Critères de sélection ... 4
C. Les conséquences du choix des services étudiés ... 5
D. Les limites posées par le choix effectué ... 6
II. La modélisation de la distribution spatiale potentielle des services écosystémiques... 6
A. Comment élaborer un modèle de distribution spatiale? ... 6
B. Détermination des variables paysagères contrôlant la distribution des services ... 7
1. Le service de pollinisation par les abeilles solitaires ... 7
2. Le service de conservation d’espèces, l’exemple d’Abax parallelepipedus ... 10
C. Représentation cartographique des variables paysagères contrôlant la distribution des services ... 10
1. Les caractéristiques paysagères dont dépendent les populations d'abeilles solitaires 10 2. Les caractéristiques paysagères dont dépendent les populations d’Abax parallelepipedus ... 11
D. Combinaison des variables et représentation de la distribution spatiale potentielle de chaque service ... 12
1. Réalisation du modèle de distribution potentielle des habitats des abeilles solitaires 12 2. Réalisation du modèle de distribution potentielle des habitats d'Abax parallelepipedus ... 13
E. Pertinence des modèles établis ... 13
III. La superposition des modèles de distribution spatiale des services aux données d'exploitation agricole ... 14
A. Quelles données pour décrire un ensemble conséquent d'exploitations agricoles ? .. 14
B. Réalisation de la jointure spatiale ... 14
C. Résultats de la jointure spatiale ... 17
D. Description générale de l'agriculture au sein de la zone-atelier en 2007 ... 18
IV. Analyse de la contribution des exploitations à la distribution spatiale des services potentiels ... 20
A. Description générale des territoires d'exploitation ... 20
1. Les tailles d’exploitation et de leurs îlots renseignent-elles la contribution des exploitations aux modèles de distribution spatiale des services ? ... 20
2. La proportion en herbe au sein des exploitations renseigne-t-elle la contribution de ces systèmes agricoles à la distribution spatiale des services ? ... 22
B. Une typologie basée sur la taille du territoire d’exploitation et sa composition en surface en herbe ... 23
1. Réalisation de la typologie ... 23
2. Analyse de la corrélation aux modèles de distribution spatiale des services ... 24
3. Les limites de cette approche ... 27
4. Les besoins supplémentaires ... 27
C. Une typologie des productions végétales intégrant les assolements principaux des territoires d’exploitation ... 27
1. Détermination des assolements principaux des exploitations de la zone-atelier ... 27
2. Réalisation de la typologie des productions végétales ... 28
3. Analyse de la corrélation aux modèles de distribution spatiale des habitats des
espèces ... 32
4. Mesure de corrélation fondée sur l'information de Kullback ... 32
5. Les limites de cette approche et les besoins supplémentaires ... 33
V. La relation complexe entre les orientations de production des exploitations et la gestion des services écosystémiques ... 33
A. Détermination des orientations de production des exploitations ... 34
B. Les limites de l'interprétation des classes ... 37
C. Analyse de la corrélation des orientations de production aux modèles de distribution spatiale des services ... 37
1. Test d'indépendance ... 37
2. Mesure de corrélation fondée sur l'information de Kullback ... 39
3. Des conclusions statistiques à nuancer ... 39
VI. Discussion sur les points méthodologiques de l'étude ... 40
A. Les limites des modèles de distribution des habitats ... 40
B. La limite de la jointure spatiale réalisée ... 40
C. Les limites de l'analyse des corrélations statistiques ... 40
D. Les limites des classifications et de leur interprétation ... 41
E. Le RPG, un outil intéressant mais qui nécessite d'être renseigné par d'autres composantes ... 42
Conclusion ... 43
La gestion des services écosystémiques dans un paysage agricole, une question qui nécessite d'être développée… ... 43
…Alors quelles recommandations d’aménagement du territoire agricole au vu des résultats obtenus ? ... 43
Références bibliographiques………...45
Table des annexes
ANNEXE I - Principe de fonctionnement et utilisation du logiciel CHLOE ... 47 ANNEXE II - Principe de classification selon la méthode des arbres de régression ... 49 ANNEXE III - Etude des effets du paysage agricole et les populations d'abeilles solitaires, d'après V. Le Féon ... 51 ANNEXE IV - Le principe du calcul de l’ouverture du paysage ... 55 ANNEXE V - Structure de la base donnée de travail de V. Le Féon ... 59 ANNEXE VI - Résultats de la classification par arbres de l'abondance et la diversité spécifique des abeilles solitaires ... 61 ANNEXE VII - Résultats de la construction de l'arbre de classification réalisé sur l'abondance d'Abax parallelepipedus ... 63 ANNEXE VIII – Présentation des îlots contenant des parcelles de colza sur la zone atelier .. 65 ANNEXE IX – Représentation de l'ensemble des territoires d'exploitation pris en compte par la superposition aux modèles de distribution des habitats ... 67 ANNEXE X - Histogramme de répartition des îlots (en fonction de leur taille) dans les différents milieux des modèles de distribution des habitats ... 69 ANNEXE XI – Répartition des tailles d'exploitation selon les habitats potentiels des deux modèles spatiaux ... 71 ANNEXE XII – Principe de la classification selon la taille des territoires d'exploitation et leur composition en surface enherbée ... 73 ANNEXE XIII – Description statistiques des variables dont on teste l'indépendance ... 75 ANNEXE XIV – Tables de contingence des croisements entre les variables qualifiant les exploitations agricoles et les variables qualifiant les différents habitats potentiels ... 77 ANNEXE XV - Principe de la mesure de corrélation fondée sur l'information de Kullback .. 79 ANNEXE XVI - Résultats des mesures de corrélation fondées sur l'information de Kullback ... 81 ANNEXE XVII - Principe de la classification ascendante hiérarchique combinée à une analyse en composantes principales ... 83 ANNEXE XVIII – Résultats de l'analyse en composantes principales ... 85 ANNEXE XIX – Classification des exploitations agricoles et présentation sur le premier plan factoriel de l'ACP ... 87 ANNEXE XX - Description des classes de productions végétales selon les proportions en Blé tendre, Maïs grain et ensilage, Orge Autres céréales et Prairies ... 89 ANNEXE XXI – Description des classes de productions végétales selon les proportions en Céréales , Maïs grain et ensilage et Prairies ... 91 ANNEXE XXII - Analyse de la corrélation entre la distribution des types de production végétale et les modèles de distribution spatiale potentielle des habitats des deux espèces étudiées ... 93 ANNEXE XXIII – Description de la classification des exploitations selon leur orientation de production ... 97 ANNEXE XXIV - Analyse de la corrélation entre la distribution des orientations de production et les modèles de distribution spatiale potentielle des habitats des deux espèces étudiées ... 99 ANNEXE XXV - Analyse de la corrélation entre la distribution des orientations de production 2G et 3G et les modèles de distribution spatiale potentielle des habitats des deux espèces étudiées ... 103 ANNEXE XXVI - Correspondances spatiale entre les types d'orientations de production et les modèles de distribution des habitats ... 105
Index des figures
Figure 1 Situation de la zone-atelier de Pleine-fougères – présentation des limites en 2000 et
2006 ... 1
Figure 2 Modèle conceptuel dans lequel s'intègre la démarche de travail ... 3
Figure 3 Démarche de modélisation de la distribution potentielle des habitats ... 7
Figure 4 Arbre retenu pour la classification des variables contrôlant la distribution spatiale des habitats des abeilles solitaires ... 9
Figure 5 Représentation cartographique des variables paysagères (calculées dans des fenêtres de 1200m) contrôlant les populations d'abeilles solitaires ... 11
Figure 6 Représentation cartographique des variables paysagères (calculées dans des fenêtres respectivement de 100m et 250m) contrôlant les populations d'Abax parallelepipedus... 11
Figure 7 Modèle de distribution spatiale potentielle des habitats des abeilles solitaires ... 12
Figure 8 Modèle de distribution spatiale potentielle des habitats d'Abax parallelepipedus .... 13
Figure 9 Principe de la jointure spatiale entre le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires et les données du registre parcellaire graphique de 2007 ... 15
Figure 10 Représentation de la combinaison des îlots d'exploitation au modèle de distribution spatiale des habitats des abeilles solitaires ... 15
Figure 11 Principe de la jointure spatiale entre le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus et les données du registre parcellaire graphique de 2007 ... 16
Figure 12 Représentation de la combinaison des îlots d'exploitation au modèle de distribution spatiale des habitats d'Abax parallelepipedus ... 16
Figure 13 Proportion des différentes occupations du sol de la zone atelier de Pleine-Fougères en 2007 (selon les effectifs ou selon les surfaces) ... 18
Figure 14 Proportion des différentes occupations du sol de l'ensemble des territoires d'exploitation en 2007 (selon les effectifs ou selon les surfaces) ... 19
Figure 15 Proportion des différentes occupations du sol au niveau du département (2000) ... 19
Figure 16 Histogrammes de répartition des tailles d'îlot d'exploitation selon les deux modèles de distribution spatiale des habitats ... 20
Figure 17 Répartition des territoires d'exploitations dans les différents milieux des modèles de distribution des habitats ... 21
Figure 18 Proportion de prairies sur les territoires d'exploitation par rapport à leur dimension ... 22
Figure 19 Répartition des surfaces en prairies dans les différents milieux des modèles de distribution des habitats selon la taille de l'exploitation ... 22
Figure 20 Représentation graphique des résultats de l'analyse en composantes principales sur les assolements principaux des exploitations ... 29
Figure 21 Dendrogramme de la classification ascendante hiérarchique et représentation de la classification des exploitations sur le premier plan factoriel ... 30
Figure 22 Proportion moyenne des assolements principaux des 8 types d'orientation de production définis sur la zone atelier ... 35
Figure 23 Principe du comptage réalisé avec le logiciel CHLOE ... 47
Figure 24 Distance aux haies dans des parcelles de forme différente ... 55
Figure 25 Représentation des classes de distance pour trois sites A, B, C ... 55
Figure 26 Relation entre le gradient d’ouverture du paysage à différentes échelles (fenêtres de 100, 250 et 1000 m et la quantité de pixels ... 56
Figure 27 Cartographie en quatre classes du gradient d’ouverture calculé dans des fenêtres des 100m, 250m et 100m ... 57
Figure 28 Classification de l'abondance des abeilles solitaires selon l'ouverture du paysage et la proportion de surface en prairies de longue durée aux trois échelles de calcul, 400m, 800m et 1200m ... 61 Figure 29 Classification de l'abondance des abeilles solitaires selon l'ouverture du paysage et la proportion de surface en cultures céréalières dans les rotations aux trois échelles de calcul, 400m, 800m et 1200m ... 61 Figure 30 Classification de la richesse spécifique des abeilles solitaires selon l'ouverture du paysage et la proportion de surface en prairies de longue durée aux trois échelles de calcul, 400m, 800m et 1200m ... 62 Figure 31 Classification de la richesse spécifique des abeilles solitaires selon l'ouverture du paysage et la proportion de surface en cultures céréalières dans les rotations aux trois échelles de calcul, 400m, 800m et 1200m ... 62 Figure 32 Arbre de classification de l'abondance d'Abax parallelepipedus selon la proportion de cultures annuelles (calculée dans une fenêtre de 100m de côté) dans les rotations et la proportion de boisements (calculée dans une fenêtre de 250m de côté) ... 63 Figure 33 Représentation des îlots d'exploitation contenant au moins une parcelle de colza sur l'année 2007 ... 65 Figure 34 Représentation de l'ensemble des territoires d'exploitations pris en compte par la superposition au modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 67 Figure 35 Représentation de l'ensemble des territoires d'exploitations pris en compte par la superposition au modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 68 Figure 36 Histogramme de répartition des îlots (en fonction de leur taille) dans les différents milieux des modèles de distribution des habitats ... 69 Figure 37 Histogrammes de répartition des tailles d'exploitation selon les deux modèles de distribution spatiale des habitats ... 71 Figure 38 Classification des exploitations sur le premier plan factoriel ... 87 Figure 39 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux favorables à Abax parallelepipedus ... 105 Figure 40 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux moyennement favorables à Abax parallelepipedus ... 106 Figure 41 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux non favorables à Abax parallelepipedus ... 107 Figure 42 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux favorables aux abeilles solitaires ... 108 Figure 43 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux moyennement favorables aux abeilles solitaires ... 109 Figure 44 Correspondances spatiales entre les orientations de production des exploitations et les milieux non favorables aux abeilles solitaires ... 110
Index des tableaux
Tableau 1 Objectifs du traitement des données, classification des variables paysagères ... 8
Tableau 2 Structure de la base des données correspondant à un service ... 17
Tableau 3 Descriptif des classes de la classification intégrant la taille des territoires d'exploitation et leur proportion en surface en herbe ... 24
Tableau 4 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon la taille de l'exploitation combinée à la proportion de surface en herbe et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 26
Tableau 5 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon la taille de l'exploitation combinée à la proportion de surface en herbe et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 26
Tableau 6 Moyenne, minimum et maximum des proportions en assolements principaux selon les 4 types de productions végétales ... 31
Tableau 7 Descriptif des classes des productions végétales ... 31
Tableau 8 Description statistique de la variable TYPE_PROD et de ses modalités ... 32
Tableau 9 Répartition des exploitations selon les productions végétales et la classification de la taille du territoire d'exploitation (seuil de 35ha) ... 34
Tableau 10 Table de contingence (en proportion sur la surface totale des îlots) du croisement entre les types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 38
Tableau 11 Table de contingence (en proportion sur la surface totale des îlots) du croisement entre les types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 38
Tableau 12 Table de données de travail de V. Le Féon ... 59
Tableau 13 Description des nœuds et feuilles de l'arbre de classification de l'abondance d'Abax parallelepipedus ... 63
Tableau 14 Répartition des exploitations dans les classes de taille et de proportion en herbe (selon les effectifs et les proportions) ... 73
Tableau 15 Description statistiques de la variable TYPE_EA et de ses modalités (en nombre d'îlot et proportion par classe) ... 75
Tableau 16 Description statistique de la variable GRIDCODE_P et de ses modalités (en nombre d'îlot et proportion par classe) ... 75
Tableau 17 Description statistique de la variable GRIDCODE_A et de ses modalités ... 75
Tableau 18 Tables de contingence du croisement entre les types d'exploitations selon leur taille et leur proportion en herbe et le modèle de distribution spatiale des habitats des abeilles solitaires (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe) ... 77
Tableau 19 Tables de contingence du croisement entre les types d'exploitations selon leur taille et leur proportion en herbe et le modèle de distribution spatiale des habitats d'Abax parallelepipedus (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe) ... 78
Tableau 20 Valeurs propres des composantes principales et explication de la variance ... 85
Tableau 21 Corrélation des variables aux axes factoriels principaux ... 85
Tableau 22 Contribution des variables aux axes factoriels principaux (%) ... 85
Tableau 23 Tables de contingence du croisement entre la classification des types de productions végétales et le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe)... 93
Tableau 24 Tables de contingence du croisement entre la classification des types de productions végétales et le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe) ... 94
Tableau 25 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types de productions végétales des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 94 Tableau 26 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types de productions végétales des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 95 Tableau 27 Descriptif de la classification des orientations de production ... 97 Tableau 28 Moyenne, minimum et maximum des proportions en assolements principaux selon les 8 types d'orientation de production ... 97 Tableau 29 Ecart-type des proportions en assolements principaux selon les 8 types d'orientation de production ... 98 Tableau 30 Description statistique de la variable TYPE_ORIENTATION et de ses modalités ... 99 Tableau 31 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe) ... 100 Tableau 32 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires (données en proportion sur le total par type d'habitat potentiel) ... 100 Tableau 33 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus (données sur les effectifs d'îlot et les surfaces totales par classe) ... 101 Tableau 34 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production et le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus (données en proportion sur le total par type d'habitat potentiel) ... 101 Tableau 35 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types d'orientation de production des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 102 Tableau 36 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types d'orientation de production des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 102 Tableau 37 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production 2G et 3G et le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires (données sur les surfaces totales par classe) ... 103 Tableau 38 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types d'orientation de production des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats des abeilles solitaires ... 103 Tableau 39 Tables de contingence du croisement entre la classification des types d'orientation de production 2G et 3G et le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus (données sur les surfaces totales par classe) ... 103 Tableau 40 Résultats statistiques du test d'indépendance entre les types d'îlot selon les types d'orientation de production des exploitations associés et la position de l'îlot dans le modèle de distribution des habitats d'Abax parallelepipedus ... 103
Glossaire
MEA: Millennium Ecosystem Assessment (US) – Evaluation des Ecosystèmes pour le Millénaire (FR)
RMT: Réseau Mixte Technologique ZAPF: Zone-Atelier de Pleine-Fougères
SAD-Paysage: Sciences pour l'Action et le Développement CAREN: Centre Armoricain de Recherche en Environnement INRA: Institut National de Recherche Agronomique
AGRESTE: Base de données du Service de la statistique et de la prospective agricole; service du Secrétariat Général du Ministère de l’agriculture et de la pêche
CHLOE: Utilitaire d’analyse de l’hétérogénéité d’une image CART: Classification and Regression Tree
SIG: Système d'information Géographique RPG: Registre Parcellaire Graphique ASP: Agence de Service et de Paiement
BD Ortho ® IGN: Base de données Raster de l'Institut Géographique National. Il s'agit de la composante Orthophotographique du Référentiel à Grande Echelle (RGE ®)
SAU: Surface Agricole Utile
VBA:Virtual Basic for Applications
OTEX: Orientation Technico-économique des EXploitations agricoles CDEX: Classe de Dimension économique des EXploitations agricoles MBS: Marge Brute Standard
CAH: Classification Ascendante Hiérarchique ACP: Analyse en Composantes Principales UFL: Unité Fourragère "Lait"
UFV: Unité Fourragère "Viande"
MAE: Mesure Agri-Environnementale
1
Introduction
Depuis le sommet planétaire de Rio de Janeiro (1992), la biodiversité est devenue un objectif politique : la Convention sur la diversité biologique, ratifiée par quelque 182 pays et l’Union Européenne, engage les Etats. Mais ce terrain est balisé par de nombreux autres engagements internationaux. En Europe, on peut citer la directive Oiseaux, la directive Habitats, le réseau Natura 2000, la Directive cadre sur l’eau. Ce contexte a conduit de nombreux pays à se doter de stratégies nationales sur la biodiversité et le développement durable, et c’est le cas de la France. Cette mobilisation planétaire traduit la montée en puissance des inquiétudes relatives à ce qui s’apparente à une crise d’extinction en masse des espèces ainsi qu’à l’érosion de la diversité génétique des espèces domestiques. Cette crise confirmée par certains parce qu’ils se préoccupent de la "nature", d’autres parce qu’ils souhaitent en tirer des bénéfices ou bienfaits durables et d’autres encore parce qu’ils établissent un lien entre biodiversité et bien-être humain. C’est ce dernier courant, qui tend ou vise à rapprocher voire réconcilier les deux premiers, qui s’est incarné récemment dans le Millennium Ecosystem Assessment (MEA).
L’originalité du MEA réside à la fois dans son approche résolument multidisciplinaire et à plusieurs échelles, et dans sa volonté de croiser les questions écologiques et les questions sociales et économiques. C’est une rupture épistémologique majeure : on s’interroge simultanément sur les services que rendent les écosystèmes, sur les facteurs directs (occupation et usage des sols, réchauffement climatique, consommation des ressources…) et indirects (démographie, marché mondial, novations technologiques…) de changement et sur les composantes du "bien-être humain".
Au-delà de la connaissance des "boîtes"
que représentent ces quatre ensembles, c’est sur les interactions entre elles que l’accent est mis. C’est donc une vraie démarche intégrée qui est proposée, étayée par un cadre théorique cohérent, et organisée autour de cette approche écosystémique déjà préconisée par la Convention pour la Diversité Biologique (CDB) (1992)…
Les activités agricoles sont à la fois bénéficiaires et gage de fourniture de services écosystémiques. Cette relation souligne bien la pertinence de l’analyse de ces relations dans une démarche d’aménagement du territoire. Au jour d’aujourd’hui, les écosystèmes naturels sont tellement influencés par les activités humaines qu’il est difficile d’analyser l’un sans l’autre, à tel point que l’on considère bien souvent les espaces agricoles comme partie intégrante des écosystèmes
"naturels" que l’on étudie. La recherche d’un rapport "gagnant-gagnant" entre les objectifs de conservation et les objectifs de production agricole est donc au cœur de la
Figure 1 Situation de la zone-atelier de Pleine-fougères – présentation des limites
en 2000 et 2006
Légende Limite de la ZAPF 2006 Limite de la ZAPF 2000
Pleine-Fougères en 2000 et en 2006
0 1 000 2 000 Meters
¯
Fond de carte: IGN SCAN 25®
Simon BERNARD
Pleine Fougères Rennes Pleine Fougères
Rennes
Brittany
2 réflexion ; la question sous-jacente étant de déterminer comment tirer profit au mieux des systèmes naturels sans altérer leur fonctionnement tout en conservant une logique de production agricole ? Mais la question est plus complexe qu’elle n’y parait puisqu’au regard des multiples contraintes que subissent les activités agricoles, des compromis entres les services à gérer sont à rechercher activement et risquent de varier sensiblement selon le contexte de production locale. En effet, en vue des objectifs agricoles locaux, le choix des services écosystémiques à privilégier est largement orienté et peut donc en pâtir sur des services non directement bénéficiaires aux activités agricoles. L'objectif principal de cette étude est de fournir des outils d'aides à la décision lors de choix stratégiques d'aménagement du territoire agricole. L'objectif secondaire est de proposer une analyse des interactions existantes entre certains services écosystémiques véritablement distincts d'un point de vue de leur fonctionnement et des bénéfices que la société en retire.
Les destinataires potentiels de l'étude sont les personnes en charge de l'aménagement du territoire. Cette étude est un test méthodologique s'adressant directement aux écologues et agronomes travaillant au sein de la zone atelier de Pleine-Fougères (ZAPF) et dans le RMT Biodiversité fonctionnelle.
Le travail présenté est limité à l'analyse de certains services écosystémiques dont les connaissances ont été acquises par les différents chercheurs de l'unité SAD-Paysage1 (Sciences pour l’Action et le Développement) au sein de la zone atelier de Pleine-Fougères (situation géographique illustrée en Figure 1). Il s'agit de deux services.
Un service de régulation2, la pollinisation par les abeilles solitaires et
un service de soutien2, la conservation d'espèce, abordé selon l'exemple d'Abax parallelepipedus, un carabe forestier.
La mise au point des outils d'aides à la décision repose donc sur la réponse à la problématique suivante :
Comment l'analyse de la contribution d'un ensemble de systèmes agricoles à la fourniture de services écosystémiques permettrait-elle de fournir des orientations d'aménagement relatives à la gestion de ces services sur un territoire?
Ou de manière plus pratique:
Au regard des objectifs d'aménagement d'un territoire agricole, sur quelle(s) caractéristique(s) relative(s) aux exploitations peut-on s’appuyer pour évaluer la contribution de ces dernières aux services écosystémiques?
Les hypothèses de travail sont les suivantes :
-On suppose que les exploitations agricoles affectent la distribution des services écosystémiques par leur taille et leur mode d'occupation du sol.
-On suppose que les orientations de production agricole d’un ensemble d’exploitations peuvent être expliquées par la combinaison des assolements et de la dimension de leur territoire.
-Des prescriptions d’aménagement du territoire multi-échelles et basées sur ces orientations de production permettraient l’intégration et la gestion de certains services environnementaux dans les activités agricoles.
La démarche de travail est intégrée dans le modèle conceptuel illustré en Figure 2.
1 Unité de travail de l'Institut National de Recherche Agronomique de Rennes. Site internet:
http://www.rennes.inra.fr/sad.
2 Au sens de la classification du MEA
3 En premier lieu, il est pertinent de
considérer que les résultats acquis en écologie du paysage montrent que la structure et la composition du paysage sont des variables qui contrôlent directement ou indirectement la fourniture de services environnementaux (Billeter et al., 2008). Ce paysage étant la résultante des actions menées par différents acteurs sur le territoire, pour une majeure partie les agriculteurs, il est intéressant de
"boucler la boucle" et d'étudier alors de manière plus directe les interactions entre l'activité de ces derniers et la distribution spatiale de services.
L’analyse des structures et compositions paysagères d’une zone indique qu’elles sont très fortement influencées par l’ensemble des territoires d’exploitation de la zone étudiée (Baudry et al., 2000, Baudry and Jouin, 2003). En effet un type de paysage agricole (même s’il varie fortement localement) est bien souvent lié à des pratiques agricoles ainsi qu’à des systèmes de production particuliers développés dans la région (Baudry and Thenail, 2004). Ces systèmes sont particuliers à la région mais ils n'en restent pas moins variables (Canévet, 1993).
Cette variabilité peut donc être appréhendée selon différentes caractéristiques telles que la surface du territoire d'exploitation, leur composition
(assolement ou "occupation du sol à un temps t"), l'arrangement du parcellaire ainsi que des types de rotations culturales structurées dans le temps et l'espace. Afin de simplifier la compréhension globale de l'ensemble étudié, ces systèmes peuvent alors être regroupés en grand "types" selon certaines des composantes décrites précédemment.
La présente étude s'inscrit dans ce schéma conceptuel en se décomposant en cinq parties.
Tout d'abord, il s'agit de préciser la sélection des services étudiés, les avantages et les inconvénients du choix effectué au regard des objectifs de l'étude (Section I).
Ensuite, bien qu’il soit difficile de représenter la fourniture réelle de services écosystémiques, par manque de connaissances sur leurs fonctionnements, il est possible de modéliser leur fourniture potentielle par la cartographie. En effet, la fourniture de certains services étant fortement liée à des caractéristiques de structure et composition paysagère (Billeter et al., 2008), la reproduction cartographique de ces caractéristiques permettrait de définir les zones où les services étudiés sont potentiellement rendus. Le modèle à élaborer est donc une représentation de la distribution spatiale potentielle du service structurée selon différents milieux, certains milieux sont favorables aux services étudiés, d’autres ne le sont pas.
Figure 2 Modèle conceptuel dans lequel s'intègre la démarche de travail
Il s'agit là de l'approche spécifique à l'étude. Le paysage agricole n'est pas uniquement constitué d'exploitations agricoles mais aussi de zones d'habitat, d'infrastructures de transport, de zones d'activités diverses, d'espaces semi-naturels tels que des boisements, des zones de conservation…
bénéfices
société humaine
structure et composition paysagère
fourniture du service écosystémique Un ensemble de systèmes agricoles
diversité des territoires d’exploitation
grands "types" d’exploitation agricole forme
décomposée en
façonnent
contrôle
permet
Système socio-économique agricole
Système écologique
profitent à
Système anthropocentrique Système
socio- économique
agricole
!
!
4 L’ensemble des milieux forment donc un "gradient": depuis les milieux les plus favorables au service aux milieux qui le sont le moins (Section II).
Il s'agit alors de présenter la démarche suivie pour associer aux données descriptives des exploitations agricoles les résultats de la modélisation de chacun des services (Section III).
Une fois l'association présentée, l'analyse de la contribution des exploitations aux différents milieux peut être réalisée selon différentes approches, des plus simples aux plus complexes.
En effet, plus la caractérisation des grands types d'exploitation sera affinée, plus le lien entre les exploitations et la distribution potentielle de service sera clarifié (Section IV). La complexité de l'analyse de la relation entre les orientations de production des exploitations et la gestion des services écosystémiques est ensuite présentée (Section V).
Une analyse de la démarche de travail et des points méthodologiques clés est effectuée (Section VI).
L'étude s'achève sur une synthèse résultats et une initiation à la réflexion sur les politiques d'aménagement du territoire agricole intégrant le concept de service écosystémique (Conclusion).
I. Le choix des services écosystémiques à analyser
A. Contexte de l’étude
L’étude ayant pour objectif de fournir une aide à la décision sur l’aménagement du territoire agricole au regard des services écosystémiques, il a été choisi d’étudier uniquement des services agroécosystémiques, c'est-à-dire les services environnementaux dont la fourniture et les bénéfices tirés sont dépendants des activités agricoles (structuration du paysage). Ce choix ne correspond pas à la volonté de se limiter dans ce travail de recherche mais plutôt celle d’intégrer logiquement l’étude dans les objectifs de l’unité SAD-Paysage. Ces derniers consistent en la compréhension de plus en plus fine des relations entre les systèmes agricoles, le paysage et les processus écologiques en général. Ainsi l’analyse des liens entre les exploitations agricoles et les services agroécosystémiques s’intègre tout à fait dans cette logique.
B. Critères de sélection
La détermination des services agroécosystémiques à étudier dépend de différents critères.
Tout d’abord, il s’agit de prendre en compte l'objectif secondaire de l'étude, à savoir, analyser les interactions entre des services se distinguant tant au niveau de leurs fonctionnements biologique qu'au niveau des bénéfices retirés par la société. Un autre critère de sélection est de considérer l’étendue des connaissances fondamentales que l’on dispose sur chaque service. La disponibilité des données reste le point limitant compte tenu du temps impartis.
L’exploitabilité des données au regard des objectifs de travail a aussi été prise en compte. Le dernier critère de sélection est la possibilité de valider ultérieurement les résultats.
Ainsi au regard de l’ensemble de ces critères, le choix de travailler sur le service de pollinisation et de conservation d’espèce a été fait. Ces services sont relativement bien documentés et des données sont disponibles au sein de la zone-atelier. V. Le Féon, doctorante de J. Baudry au sein du CAREN, a travaillé sur l’influence des systèmes agricoles et du paysage sur la composition et les répartitions des populations d’abeilles solitaires et fournit la base des données relatives au service de pollinisation. Concernant le service de conservation des espèces, J. Baudry a orienté le choix de travailler particulièrement sur Abax parallelepipedus puisque les études sur la zone atelier ont permis d'acquérir des connaissances solides sur cette espèce notamment concernant l'influence des variables paysagères sur la répartition des populations (Aviron et al., 2005, Petit and Burel, 1998, Burel et al., 1998).
5
C. Les conséquences du choix des services étudiés
L’intérêt d’étudier ces deux services (la pollinisation et la conservation d'espèces) est multiple. On remarquera que l’un est considéré comme un service de régulation (le service de pollinisation) alors que le service de conservation d’espèce est un service de soutien. C'est donc l'analyse conjointe de deux types de services classés distinctement par le MEA qui est proposée dans cette étude. De plus les fonctionnements biologiques des espèces fournissant les services sont notablement différents. Les aires de répartition et les flux de déplacement des populations sont à considérer selon des échelles variées : une échelle d’analyse plus fine pour l’étude d’Abax parallelepipedus, qui se déplace de quelques mètres par jour, en marchant, que celle des abeilles solitaires qui volent sur plusieurs centaines de mètres. Ainsi on peut supposer que les recommandations de gestion des services agroécosystémiques varieront selon les échelles de fonctionnement biologique de ces services.
De plus, l'analyse simultanée de ces deux services est justifiée par le fait qu’ils semblent influencés indirectement par les mêmes caractéristiques paysagères, à savoir la présence en quantité de haies le long des parcelles agricoles. En effet, les haies représentent avec les bosquets les habitats principaux d'Abax. Pour les abeilles ce sont des lieux de nidification.
Comme le lien entre la présence de haies et la présence de prairies dans le paysage est démontré au sein de la ZAPF, il sera possible d'analyser les synergies (ou antagonismes) entre les deux services selon l'information spatialisée sur les prairies.
L’importance des pollinisateurs pour l’agriculture (Vaissiere, 2005)
L’incidence de la pollinisation par les abeilles est difficile à mesurer car d’autres agents comme le vent ou l’auto-pollinisation passive contribuent aussi à la pollinisation de la plupart des plantes. Lorsque l’on parvient à éliminer ces facteurs ou à quantifier leur action, on réalise combien le rôle des abeilles est important. Ainsi des chercheurs de l’INRA ont mis récemment au point une méthodologie qui a montré que la pollinisation par les abeilles contribue pour 70% de la production de semences chez l’oignon par exemple. Au delà du simple rendement, la qualité germinative des graines issues des fleurs visitées par les abeilles est supérieure de plus de 10% à celle des graines produites par les fleurs pollinisées uniquement par le vent. Les abeilles interviennent dans la pollinisation de très nombreuses cultures, comme les rosacées fruitières (abricotier, amandier, cerisier, fraisier, pêcher, poirier, pommier, prunier), les cucurbitacées (courgette, melon, pastèque), les solanées (tomate, poivron), le kiwi, les cultures oléagineuses (colza, tournesol) et protéagineuses (féverole), et de nombreux légumes et condiments (artichaut, chou, fenouil, oignon, persil, poireau, scarole et frisée) et cultures fourragères (luzerne, trèfle) pour leur semence. Quand on y regarde de près, il est difficile d’imaginer un seul repas auquel les abeilles ne soient pas associées de près par leur activité pollinisatrice !
Si les colonies d’abeilles domestiques et de bourdons élevées par l’homme effectuent une large part de cette pollinisation, d’autres espèces sauvages y participent aussi comme les osmies et les mégachiles. Des études récentes montrent que la biodiversité des abeilles permet une meilleure fructification et le maintien d’une activité pollinisatrice, dans le cas où l’abeille domestique ou le bourdon seraient attaqués par une épidémie ou un parasite comme l’acarien Varroa.
L’agriculture joue ici aussi un rôle non négligeable dans la survie des abeilles. Lorsqu’un sol est laissé en friche, les premières espèces qui le colonisent sont généralement des plantes à cycle court qui se développent rapidement et dont la reproduction sexuée ne fait pas appel aux insectes (mouron des champs, séneçon, de nombreuses crucifères comme la capselle bourse-à-Pasteur, et de nombreuses graminées). Ces espèces ont des fleurs très petites qui ne sont presque jamais visitées par les abeilles. Au contraire, le terme final des successions végétales en milieu tempéré continental et plus encore méditerranéen contient essentiellement des plantes pérennes, majoritairement strictement allogames, c‘est-à-dire nécessitant une fécondation croisée. Beaucoup de ces espèces dépendent largement ou exclusivement des abeilles pour assurer leur fécondation. On peut citer des essences forestières comme certaines rosacées (alisier, aubépine, églantier, merisier, sorbier), des érables, des cornouillers, des espèces ligneuses comme les genêts, les cistes et hélianthèmes, des éricacées (airelle, arbousier, bruyère, callune), des lamiacées (romarin, thym), et aussi des espèces pérennes herbacées comme les sauges et les orchidées. Seules les abeilles, en réalisant une pollinisation croisée, contribuent à réduire les risques de dégénérescence par consanguinité. Elles assurent donc la survie de toutes ces espèces et de tout le cortège de vie sauvage (oiseaux, rongeurs, mammifères) qui leur est associé.
6 Au regard des objectifs de l’étude, le service de pollinisation est donc lié à des enjeux économiques importants. D’après Losey & Vaughan, l’apport des pollinisateurs hyménoptères à l’agriculture est de 3 milliard de dollars par an (Losey and Vaughan, 2009).
Certaines zones de production sont "spécialisées" dans les cultures entomophiles et l'exploitation des résultats de cette étude peut donc déboucher sur de nombreuses applications.
D. Les limites posées par le choix effectué
La limite principale est le caractère non exhaustif des résultats au regard de l’ensemble des services agroécosystémiques. Cependant la méthode proposée au cours de cette étude pour l’analyse des relations entre les systèmes agricoles et les services pourra être transposée et élargie à l’étude d’autres services agroécosystémiques.
Leur fourniture se faisant à des échelles de perception distinctes, les prescriptions relatives à leur gestion risquent d’être de nature très différente et à appliquer dans des contextes distincts.
Ainsi il est possible que certaines zones soient plus aptes à fournir certains services plutôt que d’autres et ce au détriment d’une harmonisation de leur gestion sur l’ensemble des zones considérées. Il est possible que certaines zones se "spécialisent" dans la prise en compte de tel ou tel service au regard de leurs objectifs de production locale.
Le choix des services sur lesquels l'analyse est effectuée étant explicité, la partie qui suit présente comment ces services peuvent être potentiellement distribués sur la zone-atelier de Pleine-Fougères.
II. La modélisation de la distribution spatiale potentielle des services écosystémiques
A. Comment élaborer un modèle de distribution spatiale?
A partir d'études réalisées sur les "fournisseurs" des services (ici, les abeilles solitaires et Abax parallelepipedus3) qui font le lien entre leur présence (en abondance et diversité par exemple) dans un milieu et de nombreuses variables paysagères de structure et composition descriptives de chaque milieu (calculées avec le logiciel CHLOE, cf. ANNEXE I) on retient les variables qui semblent corrélées à leur présence et leur répartition. Les réponses des espèces considérées à ces composantes paysagères peuvent être totalement distinctes entre espèce. La distinction majeure porte sur l'échelle de fonctionnement biologique. Il s'agit donc de déterminer quelle échelle d'analyse est à considérer pour chaque espèce.
Il s'agit ensuite, grâce aux données de présence des espèces, de classer ces données (définir le nombre de seuil et leur valeur) selon les variables retenues. Notons qu'il est possible que plusieurs variables de structure ou de composition expliquent la présence des espèces cependant il est à penser que certaines sont d'un effet plus important. Ainsi, il s'agit simultanément à la classification des variables de détecter quelle(s) variable(s) sont à conserver pour la mise en place du modèle statistique et à quelle échelle les variables sont à calculer pour chaque type de service. La méthode de classification suivie est l'utilisation des arbres de classification, dont l'algorithme est basé sur la méthode CART. La méthode est détaillée en ANNEXE II.
Il s'agit ensuite de représenter cartographiquement chaque variable paysagère à l'échelle appropriée selon les seuils déterminés par la classification par arbre.
3 Le service de conservation d'espèce n'est pas fourni en soi par Abax parallelepipedus mais bien par les structures boisées au sein des paysages.
7 Finalement, la combinaison de l'ensemble des variables paysagères explicatives de la fourniture du service permet de représenter sa distribution spatiale potentielle.
La démarche est résumée dans la Figure 3.
B. Détermination des variables paysagères contrôlant la distribution des services
1. Le service de pollinisation par les abeilles solitaires
A l’échelle du paysage, la plupart des études sur les pollinisateurs ont analysé les effets de la destruction des habitats semi-naturels et de la fragmentation (Carré et al., 2009, Steffan- Dewenter and Westphal, 2008). L’abondance et la diversité des abeilles sont accrues lorsque la proportion des habitats semi-naturels augmente dans une zone donnée (Sjödin et al., 2008).
Dans les régions tempérées, les milieux de ressources des abeilles sont principalement associées à des habitats ouverts et les experts font donc la distinction au sein des habitats forestiers (sites de nidification) entre les bordures et le cœur comme respectivement favorable et non favorable pour les abeilles (Steffan-Dewenter et al., 2002, Holzschuh et al., 2008) Une
Figure 3 Démarche de modélisation de la distribution potentielle des habitats
Connaissances acquises par les écologues de la zone atelier
Etude sur la relation de cause à effet entre la fourniture du service agroécosystémique et le(s)
"fournisseur(s)" dans un contexte d'écologie du paysage
Quelle(s) composante(s) du paysage (structure & composition) orientent la présence et la répartition de ces "fournisseurs"?
Analyses multivariées
Identification des composantes paysagères clés
Variable(s) de structure paysagère Variable(s) de composition paysagère
Formation du gradient correspondant à chaque variable de structure paysagère
Formation du gradient correspondant à chaque variable de composition paysagère Classification des variables par la méthode des arbres de classification
(Utilisation de l'algorithme CART)
Combinaison des gradients selon les résultats obtenus par la méthode des arbres de classification
Modèle statistique de distribution spatiale potentielle du service
8 telle distinction peut être effectuée pour les prairies séparées alors en type extensif et intensif.
Cependant les prairies variant fortement en qualité, ce qui dépend de leur intensité en chargement ou de l'intensité du travail de la parcelle (travaux mécaniques menés et produits phytosanitaires appliqués), leur convenance aux abeilles peut être tout aussi variable. Dans les études menées à l’échelle du paysage, les terres cultivées sont généralement considérées comme non propices aux abeilles, excepté les cultures entomophiles telles que le colza (Westphal et al., 2003, Herrmann et al., 2007) mais aussi les légumineuses (trèfle, luzerne etc…).
Les effets combinés de la structure et de la composition de la mosaïque paysagère sur ces communautés sont rarement explicités. Les travaux de thèse de V. Le Féon (Le Féon, 2010) apportent des éléments de réponse (cf. ANNEXE III). Cette étude indique entre autres que l’abondance et la richesse spécifique des abeilles solitaires au niveau des bordures de champs non cultivés en colza peuvent être expliquées par des variables de composition paysagère.
L'abondance augmente avec la proportion de prairies de "longue durée" (3-5ans) et diminue avec la proportion de "champs-céréales" dans les rotations culturales (étude entre les années 2003 et 2007) et la proportion de "champs-mixtes" dans les rotations culturales. L’abondance et la richesse spécifique des abeilles solitaires au niveau des bordures de champs non cultivés en colza sont aussi expliquées par une variable de structure du paysage, l’ouverture. Le principe et le calcul de l'ouverture sont détaillés en ANNEXE IV.
Ainsi, la distribution spatiale des populations d’abeilles solitaires peut donc être modélisée selon des composantes de composition paysagères et un descripteur de structure paysagère.
Par rapport aux objectifs de modélisation des habitats potentiels des abeilles solitaires, il s'agit de sélectionner la (ou les) variable(s) de composition paysagère qui permet(tent) d'expliquer le plus fortement la répartition des individus. En effet, on considère que le modèle doit être basé au moins sur une variable de composition et de structure. De fait, l'intégration de l'ouverture du paysage dans le modèle n'est pas discutée dans l'étude et donc considérée d'office comme variable explicative pertinente de l'abondance ou de la diversité spécifique des pollinisateurs.
Les données obtenues par V. Le Féon permettent de définir quel descripteur paysager est le plus pertinent à utiliser pour la modélisation. Les données intéressantes pour l’étude sont celles des bordures de champs non en colza (35 sites). En effet il s’agit de s’affranchir de l’effet attrayant des cultures entomophiles afin de pouvoir extrapoler les résultats du traitement des données à un paysage agricole quelconque.
La base de données (Tableau 12) sur laquelle la modélisation est développée est en.
Le traitement des données, illustré par le Tableau 1 consiste à répondre aux points suivants : -quelle(s) variable de composition paysagère est (sont) la (les) plus pertinente(s) à utiliser pour la modélisation ?
-quelle est l’échelle de réflexion la plus adaptée (200m, 400m ou 1200m) ?
-comment classifier les descripteurs de composition paysagère (nombre et valeur des seuils) ?
Tableau 1 Objectifs du traitement des données, classification des variables paysagères
9 La méthode suivie pour répondre aux points énoncés ci-dessus est la classification par arbre de régression. Ainsi, un arbre de régression est réalisé pour chaque couple de variable de composition paysagère et d’ouverture du paysage et ce pour chaque échelle d’analyse.
Rappelons que la méthode est en ANNEXE II.
Les résultats des diverses classifications par arbre selon les différentes variables paysagères sont en ANNEXE VI. Ils illustrent le fait que certains descripteurs de la mosaïque paysagère ainsi que leur échelle de calcul ne permettent pas d'expliquer l'abondance ou la diversité des pollinisateurs.
Les arbres de classification expliquant la richesse spécifique ne sont pas retenus car les variables prises en compte ne permettent pas d'expliquer correctement la variance de cette variable d'intérêt. On ne retient donc que ceux concernant l’abondance. Vis-à-vis des objectifs de modélisation de la fourniture du service de pollinisation, c’est d’ailleurs l’abondance qui traduit le mieux l’efficacité de la fourniture du service et ce résultat n'est donc pas alarmant.
Concernant l’échelle d’analyse la plus pertinente, les meilleures classifications sont celles réalisées avec les variables paysagères calculées dans des fenêtres de 1200m de côté.
Concernant les variables de composition paysagères les plus pertinentes, la proportion de surface occupée par une succession de cultures céréalières dans la rotation 2003-2007 est la variable retenue. Elle affecte négativement l'abondance des pollinisateurs. Ainsi les résultats obtenus par la méthode de classification permettent de déterminer la valeur des seuils et leur nombre pour le classement selon l’ouverture du paysage et la proportion de céréaliculture dans la rotation 2003-2007.
L'arbre retenu parmi l’ensemble des traitements est illustré par la Figure 4.
Deux grandes classes d’ouverture sont formées avec un seuil défini à 0.0524. Une des classes d’ouverture (ouverture faible du paysage) est sectionnée selon la proportion de céréaliculture dans la rotation, le seuil est de 12.4%. Il en résulte un classement en trois ensembles considérés comme homogènes. En analysant la répartition des valeurs d’abondances on en déduit les trois types de classes :
-une classe où l’abondance en abeilles solitaires est basse
4 L'ouverture du paysage n'a pas d'unité.
Figure 4 Arbre retenu pour la classification des variables contrôlant la distribution spatiale des habitats des abeilles solitaires
10 -une classe intermédiaire où l'abondance en abeilles solitaires est moyenne
-une classe où l’abondance en abeilles solitaires est élevée
2. Le service de conservation d’espèces, l’exemple d’Abax parallelepipedus
Concernant Abax parallelepipedus, l’influence des variables paysagères sur les communautés a été étudiée par les écologues de la zone-atelier. Le traitement des données suit la même démarche que celle expliquée auparavant pour les abeilles solitaires (II.B.1). Ainsi de nombreuses variables ont été prises en compte, des analyses multivariées ont permis de déterminer quelles étaient les plus pertinentes. Les deux variables retenues après traitement sont
la proportion de surface occupée en éléments boisés (calculée dans une fenêtre de 250m de côté5, 6.5ha)
la proportion de surface occupée par des successions culturales avec des cultures annuelles (calculée dans une fenêtre de 100m de côté6, 1km²).
La classification par arbre de régression permet de définir trois groupes d'abondance homogènes selon ces deux variables. Les résultats de la classification par arbre de l'abondance d'Abax parallelepipedus sont en ANNEXE VII.
Un premier groupe caractérisé par une forte proportion de surface occupée en cultures annuelles dans les rotations (7.5% par fenêtre de 1km²). Ce groupe n’est pas classé selon la proportion de boisement. Il s'agit du groupe le plus défavorable à l’abondance d’Abax parallelepipedus.
Les deux autres groupes sont caractérisés par une faible proportion de surface occupée par des successions culturales avec des cultures annuelles7 et se distinguent selon la proportion de surface boisées (5% par fenêtre de 6.5ha). L’un est le milieu moyennement favorable à Abax; Il est caractérisé par une faible proportion d’éléments boisés. L’autre est le milieu favorable à Abax; il est caractérisé par une forte proportion en éléments boisés. Il faut noter que par la suite ce dernier groupe a été encore divisé selon la proportion en éléments boisés afin de distinguer les zones forestières, très favorables à Abax parallelepipedus puisque ce sont les habitats principaux de l’espèce. Ainsi une quatrième classe a été formée selon une faible proportion de cultures annuelles dans les rotations et une très forte densité de boisements.
La sélection et la classification des variables paysagères contrôlant l'abondance des espèces étudiées étant effectuées, ces variables classées peuvent être représentées sur la zone-atelier.
C. Représentation cartographique des variables paysagères contrôlant la distribution des services
1. Les caractéristiques paysagères dont dépendent les populations d'abeilles solitaires
Il s’agit de représenter cartographiquement l’ouverture du paysage selon le seuil de classification déterminé auparavant, de même pour la proportion de céréaliculture dans la rotation. Pour cela, le logiciel Chloé fournit une cartographie de chacune des deux variables sur l’ensemble de la ZAPF. Les cartes réalisées par le logiciel sont des cartes raster dont les
5 Une fenêtre de 250m de côté contient 2500 pixels de résolution 5m x 5m.
6 Une fenêtre de 100m de côté contient 400 pixels de résolution 5m x 5m.
7 Inférieur au seuil de 24 pixels par fenêtre de 400 pixels.
11 résolutions dépendent de l'échelle de calcul de la variable. On utilise alors les outils de système d’information géographique (SIG) afin de représenter la classification pour les deux variables de structure et composition payagère.
Les résulats obtenus sur la zone atelier de Pleine-Fougères concernant la proportion de cultures céréalières dans les rotations et l’ouverture du paysage sont ilustrés par la Figure 5.
2. Les caractéristiques paysagères dont dépendent les populations d’Abax parallelepipedus
De la même manière, les proportions de cultures annuelles dans les rotations culturales et la proportion de boisement au sein de la ZAPF sont représentées sur la ZAPF (Figure 6) d’après la classification définie auparavant (II.B.2).
Figure 5 Représentation cartographique des variables paysagères (calculées dans des fenêtres de 1200m) contrôlant les populations d'abeilles solitaires
Figure 6 Représentation cartographique des variables paysagères (calculées dans des fenêtres respectivement de 100m et 250m) contrôlant les populations d'Abax
parallelepipedus
