Support d’exposé – 21/05/2012

1. MASC Support d’exposé – 21/05/2012 Evaluation de la contribution au développement durable des systèmes de culture avec MASC 2.0 Damien Craheix Damien.craheix@grignon.inra.fr ; masc@grignon.inra.fr École thématique Évaluation multicritère de la contribution des systèmes de culture au développement durable

2. Plan

3. Origine et objectifs de l’outil MASC 1 Multi-attributeAssessment of the Sustainability of Cropping-systems

4. I - Origines et objectifs de l’outil MASC Origine et Objectifs de l’outil MASC F. Angevin1, C. Bockstaller2, J-E. Bergez3, B. Colomb3, D. Craheix1, L. Guichard4, R. Reau4, W. Sadok4, T. Doré5 + consultation des premiers utilisateurs (de la version 1.0) Instituts techniques, chambre d’agriculture, INRA, CIRAD… • Groupe des concepteurs de la méthode : • 1UAR Ecoinnov, Thiverval-Grignon • 2LAE, Nancy-Colmar • 3UMR AGIR, Toulouse • 4UMR Agronomie, Thiverval-Grignon • 5AgroParisTech

5. Social Social Economi Economie Environnement Environnement Rappel sur la notion de développement durable Origine et Objectifs de l’outil MASC « Le développement durable est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs » (Bruntland, 1987) Quelle traduction opérationnelle en agriculture ? - Ni applicable, ni mesurable - une « illusion motrice » ? (lacousme, 2005) - Un concept fédérateur mais une multiplicité de définitions Durabilité restreinte Rentabilité pour l’agriculteur Qualité des conditions de travail Contribution au dvpt durable = ….Durabilité étendue Qualité des sols Contribution à l’emploi Compétitivité des filières Contribution au réchauffement climatique

6. Origine et Objectifs de l’outil MASC Enjeux de durabilité associés aux systèmes agricoles :

7. II - Problématiques associées aux systèmes de culture ? Origine et Objectifs de l’outil MASC Intérêts d’un outil pour évaluer la durabilité des SdC ? • Guider les choix stratégiques des agriculteurs : • Porter un jugement synthétique sur les performances • Répondre à des attentes multiples / conflictuelles • Anticiper l’évolution dans un contexte changeant • Sélectionner des systèmes adaptés aux besoins des acteurs concernés Itinéraires techniques … à l ’échelle du système de culture : Echelle spatiale : Performances des interventions culturales Echelle temporelle : Effet de la succession culturale Rotation

8. Origine et Objectifs de l’outil MASC Pourquoi ? Pour qui ? Avec qui ? Comment ? • Sélection a priori avant leur mise en œuvre aux champs • Evaluation a posteriori (sur des SdC pratiqués) • Aide à la réflexion d’agriculteurs • Diagnostic / communication sur expérimentation • Recherche de SdC innovants sur un territoire (« traque ») • Sensibilisation & formation

9. Principes d’évaluationavecl’outil MASC 2

10. Des évaluations de la durabilité en considérant… Principes d’évaluation avec la méthode MASC • …des performances diverses : • Économiques, • Sociales, • Environnementales. • …des impacts s’exprimant à des échelles de temps variées : • à court terme (ex : la rentabilité), • à moyen terme (ex : les risques pour la santé), • et à long terme (ex : le réchauffement climatique). • …des préoccupations associées à ≠ niveaux d’organisation: • Agriculteurs • Filières • Société

11. Principes d’évaluation avec la méthode MASC Échelle du Système de culture Évaluation intégrée • Rotation + ITK réalisés ou planifiés • sur une parcelle • Sur les 3 axes de la durabilité : • social/économie/environnement MASC Évaluation non normative Évaluation a priori et a posteriori • Paramétrage accessible et modifiable • Contextualisation des évaluations …sur des systèmes fictifs …sur des systèmes existants

12. Principes d’évaluation avec la méthode MASC Un outil d’évaluation implémenté sur le logiciel DEXi (Bohanec, 2007) • Développement de modèles d’aide à la décision • Décomposition structurée et transparente de la problématique • ….en agrégeant les critères retenus dans une arborescence • Agrégation d’information ayant des unités différentes • … en passant par des variables qualitatives communesex : faible/moyen/élevé

13. Choix du logiciel DEXi(Bohanec, 2007) élevé Moyen Moyen Moyen Moyen faible élevé élevé faible Moyen faible • Agrégation d’information • Structuration transparente des préoccupations • Conversion dans des variables communes et compréhensibles • Transparence ?

14. Principes d’évaluation avec la méthode MASC Un outil d’évaluation implémenté sur le logiciel DEXi (Bohanec, 2007) • Développement de modèles d’aide à la décision • Décomposition structurée et transparente de la problématique • ….en agrégeant les critères retenus dans une arborescence • Agrégation d’information ayant des unités différentes • … en passant par des variables qualitatives communesex : faible/moyen/élevé • Contextualisation des évaluations • … en modifiant le paramétrage (préférences et spécificités locales) • Un logiciel gratuit et facile à prendre en main

15. Principes d’évaluation avec la méthode MASC Conception du modèle MASC sur le logicelDEXi 1- Choix et structuration des critères d’évaluation dans une arborescence Ex : Sélection de CV 2- Définition de la gamme de valeurs que pourront prendre les critères (i.e. nb et intitulés des classes) 3- Choix d'un mode d’évaluation pour chaque critère d’entrée (i.e. indicateurs) 4- Définition des règles d’agrégation entre les critères (i.e.  fonctions d’utilité")

16. Rentabilité Résultats économiques Indépendance éco. Autonomie Efficience économique de l’exploitation S urcoût en matériel Structure Sol Fertilité physico - chimique du sol Statut acido - basique Economie Capacité productive à Fertilité P - K long terme Maladies et ravageurs Maîtrise des bioagresseurs Adventices Qualité technologique Qualité des produits Contribution au Qualité sanitaire développement économique Emergence Nouv . Filières Surcharge de travail Difficulté physique Qualité des conditions de travail Attentes A griculteur Risque santé applicateur Contributionau Sociale Complexité Interventions Facilité de mise en œuvre développement Veille technico - éco. durable Contribution à l’emploi Attentes Société Fourniture de Mat. Prem. Eaux superficielles Pertes Eaux profondes Pesticides Eaux Qualité Eau Pertes de NO3 Pertes de P Emissions NH3 Contribution Qualité milieu Emissions N2O Qualité Air Emission pesticides Erosion du sol Qualité Sol Statut organique du sol Acc . Elém . toxiques Conso. Eau Per. Critique Pression Eau Dép. ressource eau Environnement Conso. Energie Pression Ressources Pression Energie Efficience énergétique Pression Phosphore Macrofaune Sol Conservation de la faune Insectes volants Abondance Conservation de la flore Conservation biodiversité Diversité Micro - organismes Principes d’évaluation avec la méthode MASC 1- Arborescence MASC Amélioration et création d’indicateurs pour renseigner les critères 1°) Choix et structuration des critères MASC Arborescence MASC Critères basiques (Feuilles) Variables d’entrée du modèle Préoccupations élémentaires du DD Critères agrégés (Nœuds) Étapes intermédiaires d’évaluation Agrègent l’info des critères N-1 Critère agrégé final (Racine): Résultat ultime des agrégations

17. Principes d’évaluation avec la méthode MASC 2°) Choix et définition des échelles de valeurs qualitatives Echelle de classes (Choix du Nombre et des intitulés des classes pour chaque critère) Arborescence MASC (Choix et structuration des critères)

18. Rentabilité Résultats économiques Indépendance éco. Autonomie Efficience économique de l’exploitation S urcoût en matériel Structure Sol Fertilité physico - chimique du sol Statut acido - basique Economie Capacité productive à Fertilité P - K long terme Maladies et ravageurs Maîtrise des bioagresseurs Adventices Qualité technologique Qualité des produits Contribution au Qualité sanitaire développement économique Emergence Nouv . Filières Surcharge de travail Difficulté physique Qualité des conditions de travail Attentes A griculteur Risque santé applicateur Contributionau Sociale Complexité Interventions Facilité de mise en œuvre développement Veille technico - éco. durable Contribution à l’emploi Attentes Société Fourniture de Mat. Prem. Eaux superficielles Pertes Eaux profondes Pesticides Eaux Qualité Eau Pertes de NO3 Pertes de P Emissions NH3 Contribution Qualité milieu Emissions N2O Qualité Air Emission pesticides Erosion du sol Qualité Sol Statut organique du sol Acc . Elém . toxiques Conso. Eau Per. Critique Pression Eau Dép. ressource eau Environnement Conso. Energie Pression Ressources Pression Energie Efficience énergétique Pression Phosphore Macrofaune Sol Conservation de la faune Insectes volants Abondance Conservation de la flore Conservation biodiversité Diversité Micro - organismes Principes d’évaluation avec la méthode MASC Renseignement des critères basiques Amélioration et création d’indicateurs pour renseigner les critères 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Indicateurs Calcul + Discrétisation Marge semi-nette, INDIGO… Indicateurs proposés !! Expertise qualitative « faible/moyen/élevé » Arbres satellites

19. Principes d’évaluation avec la méthode MASC 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Discrétisation Valeurs-Seuils Calcul + Discrétisation compatibilité avec le logiciel DEXi Exemples  Si la rentabilité moyenne est de 500€/ha/an ? Rentabilité (€/ha/an) ? ? • Une étape clé de l’évaluation qui permet : • De porter un jugement sur les variables calculées • D’adapter l’évaluation aux contextes socio-économiques et pédo-climatiques • De discriminer les systèmes testés ? ? Un repère pour prendre une décision Girardin et al., 2005

20. Principes d’évaluation avec la méthode MASC 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Calcul + Discrétisation Des valeurs-seuils non-normatives • … proposées et à adapter localement • pour considérer des préférences(ex : rentabilité) • pour discriminer selon le contexte d’évaluation(ex : impact de l’irrigation) • … préconisées et qui peuvent être renforcées • basées sur la règlementation(ex : Nitrates dans les eaux) • faisant consensus entre experts (ex : Fréquence du labour sur la macrofaune du sol)

21. Principes d’évaluation avec la méthode MASC 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Calcul + Discrétisation Des valeurs-seuils non-normatives • Méthode pour adapter les valeurs-seuils proposées : • Consultation locale des porteurs d’enjeux & des spécialistes • Valorisation des références technico-économiques locales (Benchmarking) • Analyse des valeurs obtenues sur les systèmes évalués dans un projet Nb de SdC Ex : rentabilité Elevé Moyen faible

22. expertise qualitative Principes d’évaluation avec la méthode MASC 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Un système jugé complexe : - …peut-être une source de stress - …peut entraîner une prise de risque - …peut influencer l’adoption et la pérennité du système de culture Comment l’évaluer concrètement ? (faible/moyenne/élevée) A partir de quand un SdC est jugé complexe ou facile à mettre en œuvre ?

23. Conservation de la micro-organismes du sol Principes d’évaluation avec la méthode MASC 3°) Choix/construction des indicateurs pour renseigner chaque critère d’entrée Arbre satellite Arbre satellite : Indice de Simpson (diversité + équitabilité) Effet de la diversité des familles cultivées 40 Conservation des micro-organismes Effet des apports de matières organiques Méthode Indigo 35 25 • IFTT = ( ∑ IFT Ti )/ n IFT Total Objectif : Estimation par expertise de l’impact du SdC sur l’abondance et la diversité des micro-organismes du sol.

24. Principes d’évaluation avec la méthode MASC 4°) Définir des règles d’agrégation Fonctions d’utilité • Ex : Agrégation 2 critères à agréger à 3 classes (F/M/E)  9 combinaisons 1- Tables de contingence Critère 1 Critère 2 Critère agrégé Crit 1 Crit. agré Crit 2 … … … • Ici  2 critères à 50 % 2- Pondérations extrapolées par DEXi (modifiables manuellement)

25. Principes d’évaluation avec la méthode MASC • Adaptation des pondérations par les utilisateurs afin : • Intégrer leurs propres visions du développement durable • Répondre à des enjeux plus précis (ex : enjeux énergie) • Intégrer des spécificités contextuelles (périmètre BAC, Natura 2000…) • Simuler des changements de contextes pédoclimatiques et/ou socio-économiques

26. Pondérations proposées par défaut par les concepteurs de l’outil

27. Rentabilité Résultats économiques de l’exploitation Indépendance éco. 20% Autonomie 20% Efficience économique Surcoût en matériel Structure Sol Fertilité physico-chimique du sol Dimension économique Statut acido-basique Capacité productive à long terme 20% Fertilité P-K Maladies et ravageurs Maîtrise des bioagresseurs Adventices Qualité technologique 20% Qualité des produits Contribution au développement économique Qualité sanitaire 20% Emergence Nouv. Filières Surcharge de travail Qualité des conditions de travail Difficulté physique 30% Attentes Agriculteur Risque santé applicateur Contribution au développement durable Dimension sociale Complexité Interventions Facilité de mise en œuvre 20% Veille technico-éco. Contribution à l’emploi 30% Attentes Société Fourniture de Mat. Prem. Eaux superficielles Pertes Pesticides Eaux Seuils de pondérations minimum à ne pas dépasser pour ne pas dénaturer l’évaluation Eaux profondes 20% Qualité Eau Pertes de NO3 Pertes de P 20% Emissions NH3 20% Contribution Qualité milieu 20% Qualité Air Emissions N2O Emission pesticides 20% Erosion du sol 20% 20% Qualité Sol Statut organique du sol Acc. Elém. toxiques 20% 20% Conso. Eau Per. Critique Pression Eau 20% Dép. ressource eau Dimension environnementale Conso. Energie 20% 20% Pression Ressources Pression Energie Efficience énergétique 20% Pression Phosphore Macrofaune Sol 20% Conservation de la faune 20% Insectes volants Abondance 20% Conservation biodiversité Conservation de la flore Diversité 20% Micro-organismes

28. Sorties graphiques et présentation des résultats 3

29. Sorties Graphiques et présentation des résultats • Histogrammes :

30. Sorties Graphiques et présentation des résultats

31. Sorties Graphiques et présentation des résultats • Radars :

32. Sorties Graphiques et présentation des résultats • Graphiques synoptiques • Qualité du milieu (sol & eau) • Conservation de la biodiversité • Conservation de la macrofaune • Conservation des micro-organismes Points forts : Environnement • Surcout en matériel • Capacité productive à long terme • Fourniture de matières premières • Complexité de mise en œuvre Points faibles : Socio-Eco

33. Rapport d’évaluation La non normativité du modèle implique une grande transparence lors de la restitution des résultats Le rapport d’évaluation doit contenir : 1) des objectifs de l’évaluation, 2) des SdC évalués, 3) des indicateurs qui ont été modifiés (/MASC 2.0 livré) 4) des valeurs quantitatives calculées (avant discrétisation), 5) des pondérations et des valeurs-seuils utilisées (traduisant des priorités en termes de développement durable), 6) des valeurs qualitatives obtenues, 7) des résultats d’évaluation obtenus.

34. IV- Présentation de la structure de l’arbre MASC Présentation de la structure de l’arbre 4 Contribution au développement durable Dimension économique Dimension sociale Dimension environnementale

35. IV- Présentation de la dimension économique Rentabilité Résultats économiques de l’exploitation Indépendance éco. Autonomie Efficience économique Surcoût en matériel Structure Sol Fertilité physico-chimique du sol Statut acido-basique Capacité productive à long terme Dimension économique Fertilité P-K Maladies et Ravageurs Maîtrise des Bioagresseurs Adventices Qualité technologique et esthétique Qualité des produits Contribution au développement économique Qualité sanitaire Contribution à l’émergence de nouvelles filières Modes d ‘évaluation proposés pour les critères basiques disponibles en cliquant sur le critère (en mode diaporama)

36. Présentation de la dimension sociale Surcharge de travail Qualité des conditions de travail Difficulté physique Risque santé applicateur Satisfaction des attentes de l’agriculteur Complexité des interventions culturales Facilité de mise en œuvre Dimension sociale Tps de veille technico-économique Satisfaction des attentes de la société Contribution à l’emploi Fourniture de matières premières Modes d ‘évaluation proposés pour les critères basiques disponibles en cliquant sur le critère (en mode diaporama)

37. Pesticides dans Eaux superficielles Maîtrise Pertes Pesticides Eaux Pesticides dans Eaux profondes Maîtrise Pertes de NO3 Qualité Eau Maîtrise Pertes de P Présentation de la dimension environnementale Maîtrise Emissions NH3 Contribution Qualité milieu Maîtrise Emissions N2O Qualité Air Maîtrise Emission pesticides Maîtrise Erosion Maîtrise statut organique Qualité Sol Accumulation d’éléments toxiques Conso. eau en périodes critiques Pression Eau Dépendance ressource en eau Consommation d’énergie Pression sur les ressources Dimension environnementale Pression Energie Efficience énergétique Pression Phosphore Conservation Macrofaune Sol Conservation de la faune Conservation Insectes volants Conservation biodiversité Abondance Floristique Conservation de la flore Diversité Floristique Conservation des Micro-organismes Modes d ‘évaluation proposés pour les critères basiques disponibles en cliquant sur le critère (en mode diaporama)

38. V - Positionnement/Utilisation de MASC dans un projet d’évaluation Description des systèmes de culture a priori ou a posteriori Evaluation multicritère Utilisation du modèle MASC implémenté sur la méthodologie DEXi Analyse des résultats Réalisation et interprétation des graphiques 1 2 3 Logiciel d’aide à la décision : DEXi MASC 2.0 Contribution au développement durable Système de culture #n Système de culture #3 Très élevée Système de culture #2 Système de culture #1 SdC # 2 SdC # 1 SdC # n SdC # 3 Simulation de nouveaux scénarios SdC # 1 A B Re-conception Très faible Valorisation des résultats ou ou C Sadok et al., 2009

39. Quelques précisions sur les atouts/limites de la méthode 5

40. Précisions sur les atouts de la méthode • Proposition d’une grille opérationnelle d’évaluation du DD à l’échelle du SdC • Dispositif d’agrégation élaboré (évaluation globale de la durabilité) • Flexibilité & transparence : • Adaptation aux préférences des acteurs • Adaptation aux contextes pédo-climatiques • Adaptation aux outils d’évaluation disponibles • Simplicité de prise en main de l’outil informatique

41. Evaluation globale de la durabilité Prise en compte des effets antagonistes : Arrêt du labour : Biodiversité du sol (VDT, carabes) Bioagresseurs (limaces/fusariose…) Diversité des cultures : Maîtrise des maladies Complexité de mise en œuvre Maîtrise des adventices ≠Biodiversité intra-parcellaire (Rousso, Courrier de l’environnement, n°17)

42. Précisions sur les limites de la méthode • La variabilité des données d’entrée n’est pas prise en compte • Effet conjoncturel difficile à considérer. • Néanmoins : Possibilité de simuler manuellement ces paramètres (un par an) • La flexibilité de l’outil limite les comparaisons • Résultats dépendant du paramétrage décliné localement • Etape de calcul des indicateurs encore laborieuse •  Dvpt d’un calculateur • Non prise en compte des processus extra-parcellaires : • Les résultats de plusieurs SdC ne caractérisent pas directement l'impact sur un territoire • Plus faible pertinence des critères relatifs aux préoccupations de la société et de la filière

43. Site Internet pour télécharger le package MASC : http://www5.versailles-grignon.inra.fr/agronomie/Productions/logiciels_et_modeles/MASC Site Internet pour télécharger DEXi : http://www-ai.ijs.si/MarkoBohanec/dexi.html Merci pour votre attention !

44. I- Origines des modèles développés sur MASCMulti-attribute Assessment of the Sustainability of Cropping systems

45. Arborescence MASC 2.0

46. Modification des pondérations Rentabilité Indépendance éco. Résultats économiques de l’exploitation Autonomie Efficience économique Besoins en matériel Maîtrise Structure Sol Maîtrise Statut acido-basique Fertilité physico-chimique du sol Capacité productive à long terme Dimension économique Maîtrise Fertilité P-K Maîtrise Maladies et ravageurs Maîtrise des Bioagresseurs Maîtrise Adventices Qualité technologique et esthétique Qualité des produits Contribution au développement économique Qualité sanitaire Contribution à l’émergence de nouvelles filières

47. Modification des pondérations Surcharge de travail Qualité des conditions de travail Difficulté physique Satisfaction des attentes agriculteur Risque santé applicateur Complexité des ITK Facilité de mise en œuvre Dimension sociale Temps de veille technico-économique Contribution à l’emploi Satisfaction des attentes société Fourniture de matières premières

48. Modification des pondérations Eaux superficielles Maîtrise Pertes Pesticides Eaux Eaux profondes Contribution Qualité Eau Maîtrise Pertes de NO3 Maîtrise Pertes de P Maîtrise Emissions NH3 Contribution Qualité Air Contribution Qualité milieu Maîtrise Emissions N2O Maîtrise Emission pesticides Maîtrise Erosion Préservation Qualité Sol Maîtrise statut organique Accumulation d’éléments toxiques Conso. eau en période critique Pression Eau Dépendance ressource en eau Dimension environnementale Consommation d’énergie Pression sur les ressources Pression Energie Efficience énergétique Pression Phosphore Conservation de la faune Conservation de la flore Conservation biodiversité Conservation Micro-organismes Conservation Macrofaune Sol Conservation Insectes volants Abondance Floristique Diversité Floristique

49. Indicateurs proposés dans MASC 2.0 pour renseigner les critères basiques

50. Rentabilité Calcul de la marge semi-nette annuelle moyenne sur la rotation (en €/ha/an) : MSN = [∑i(PBi +SA i –COi –CMi)] / n PB : Produit Brut SA : Totalité des aides CO : Charges opérationnelles (semences, phytosanitaires, fertilisants, carburants, MO occasionnelle) CM : Charges de mécanisation (amortissement, réparation et entretien du matériel)  n : Durée de la rotation en années i = année • Objectif : Estimation de la rentabilité à court terme du système de culture pour l’agriculteur • Mode d'évaluation : • Remarques : - Les valeurs seuils qui permettent de discrétiser MSN en classes qualitatives doivent être adaptées localement. - Le choix des aides à prendre en compte dans le calcul est laissé à l’utilisateur.  Cohérence avec l’indicateur Indépendance économique