Des indicateurs agri-environnementaux de la methode indigo®





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1

MODE DE CALCUL

DES INDICATEURS AGRI-ENVIRONNEMENTAUX
DE LA METHODE INDIGO®:


C. BOCKSTALLER et Chantal RABOLIN

UMR INPL(ENSAIA)-INRA Agronomie et Environnement Nancy-Colmar

BP 507 68021 COLMAR Cedex

* Ce travail a bénéficié du soutien de l’ARAA (Association pour la Relance Agronomique en Alsace), et dans le cadre de l'ITADA (Institut Transfrontalier d'Application et de Développement Agronomique) des aides financières de l'U.E.(programme Interreg 2), du Bade-Wurtemberg, de la Région Alsace, des Conseils Généraux du Ht-Rhin et du Bas-Rhin, de l'Agence de l'Eau Rhin-Meuse, de la Chambre Régionale d'Agriculture d'Alsace, des Ministères de l'Agriculture et de l'Environnement, et du Ministère de la Recherche (Programme Agriculture Demain)

Mars 2015

A. Indicateur ASSOLEMENT (IAs) 7

1. Remarques préliminaires 7

2. Objectifs 7

3. Hypothèse préliminaire 7

4. Mode de calcul 7

5. Détail du calcul 7

6. Références pour la valeur recommandée (IAs = 7) 9

7. Exemple de calcul 9

B. Indicateur SUCCESSION CULTURALE (ISC) 11

1. Remarques préliminaires 11

2. Objectifs 11

3. Hypothèse préliminaire 11

4. Mode de calcul 11

5. Détail du calcul 12

Calcul de kp 12

Calcul de kr 13

6. Références pour la valeur recommandée (ISC  7) 13

7. Exemple de calcul 14

C. Indicateur MATIÈRE ORGANIQUE (IMO) 19

1. Remarque préliminaire 19

2. Objectifs 19

3. Hypothèses 19

4. Mode de calcul 19

5. Détail du calcul 19

5.1. Calcul des valeurs recommandées AR (Annexe C1 et Tab. 1) 19

5.2. Calcul des apports (Tab. 2) 20

5.3. Facteurs de pondération 20

6. Références pour la valeur recommandée (IMO = 7) 21

7. Exemple de calcul 21

D. Indicateur PHOSPHORE (IP) 27

1. Remarque préliminaire 27

2. Objectifs 27

3. Hypothèses 27

4. Mode de calcul 27

5. Détail du calcul 28

5.1. Calcul des deux modules 28

6. Références pour la valeur recommandée (IP = 7) 30

7. Exemple de calcul 31

E. Indicateur Azote (IN) 33

1. Objectifs 33

2. Construction de l’indicateur 33

3. Mode de calcul 33

4. Détail du calcul 36

4.1. Estimation des pertes par volatilisation (INH3) 36

4.2. Estimation du risque de lessivage suite aux apports d’azote (LP) 37

4.3. Risque de lessivage hivernal (LH) 40

4.4. Estimation des émissions de N2O 43

4.5. Adaptation aux prairies 44

5. Références pour la valeur recommandée (IN = 7) 44

6. Exemple de calcul 44

ANNEXE E.1
Valeurs des coefficients de volatilisation 46

ANNEXE E.2
Tableaux de références pour le calcul des pertes par lessivage 50

ANNEXE E.3
Calcul des coefficients de lessivage 57

ANNEXE E.4
Tableaux de références pour le calcul des émissions de N2O
60

ANNEXE E.5
Détermination des classes de textures 62

ANNEXE E.6
Coefficients d’équivalence engrais des fertilisants organiques 63

ANNEXE E.7
Adaptation aux prairies 63

F. Indicateur PRODUITS PhytoS (I-Phy) 67

1. Remarque préliminaire 67

2. Objectifs 67

3. Hypothèses à la base du calcul 67

4. Mode de calcul 68

5. Détail du calcul (van der Werf et Zimmer, 1999) 68

5.1. Etape 1 : Calcul d’un risque par module pour chaque application d’une substance active 68

5.2. Etape 2 : Calcul d’un indicateur (Iphysa) pour chaque application d’une substance active (voir aussi Annexe F3) 70

5.3. Etape 3 : Calcul d’un indicateur global pour l’ensemble d’un programme de traitements appliqué sur une culture 70

5.4. Quelques mots sur la logique floue 71

5.5. Possibilités et limites de l’indicateur 71

6. Signification des valeurs des modules de risque et de l’indicateur par substance active et et de l’indicateur pour un programme 72

ANNEXE F.1
Mise en œuvre d’un système expert basé sur la logique floue dans le cas du module eau souterraine (Reso) 73

ANNEXE F.2
Règles de décision pour chaque module 75

ANNEXE F.3
Règles de décision pour le calcul du risque global 78

ANNEXE F.4
Choix des valeurs des caractéristiques écotoxicologiques de substances actives 79

Autres caractéristiques 79

ANNEXE F.5
Estimation des paramètres entrant dans le calcul de I-Phy 80

Remarques : 81

Coefficient de surface 84

ANNEXE F.6
Détail du calcul de I-Phy pour un programme de traitement 87

________________________________________________________ 87

Exemples 87

Indicateur IRRIGATION (Iirrig) 89

1. Remarque préliminaire 89

2. Objectifs 89

3. Hypothèses 89

4. Principes de calcul 89

5. Détail du calcul 90

5.1. Calcul du bilan hydrique simplifié à deux réservoirs par décade pour le calcul du drainage D 90

5.2. Calcul des excès E en cas de rationnement 92

6. Références pour la valeur recommandée (Irrig = 7) 92

7. Exemple de calcul (voir tableau page suivante) 92

G. Indicateur ENERGIE (IEn) 95

1. Remarque préliminaire 95

2. Objectifs 95

3. Hypothèses 95

4. Mode de calcul 95

5. Détail du calcul 96

5.1. Estimation de la consommation de l’énergie due au machinisme 96

5.2. Estimation de la consommation de l’énergie due à l’irrigation 97

5.3. Estimation de la consommation de l’énergie dans les fertilisants 97

5.4. Estimation de la consommation de l’énergie dans les produits phytosanitaires 97

5.5. Calcul de l’indicateur IEn 98

6. Références pour la valeur recommandée (IEn = 7) cf. Tab. 1a et 1b 98

7. Exemple de calcul cf. Tab. 2  98

ANNEXE G.1
Calcul des facteurs de corrections (C et D) pour l’estimation de la consommation énergétique due au machinisme 101

ANNEXE G.2
Calcul des facteurs de corrections (G et A) pour l’estimation de la consommation énergétique due à l’irrigation
104

ANNEXE G.3
Exemple de valeurs de coefficients énergétique pour différents fertilisants 105

ANNEXE G.4
Exemple de valeurs de coefficients énergétique pour différentes matières actives 106

H. Liste des données a recueillir 109

I. LISTE DES PARAMETRES (en vue d’une adaptation régionale) 111

J. Références BIBLIOGRAPHIQUES 113




  1. Indicateur ASSOLEMENT (IAs)



    1. Remarques préliminaires

  • Le terme d'assolement porte sur la répartition spatiale des cultures sur l'exploitation agricole.

  • Cet indicateur est un indicateur agro-écologique d'impact calculé sur l'exploitation.




    1. Objectifs

  • Évaluer l'impact de l'assolement sur la biodiversité et sur le paysage




    1. Hypothèse préliminaire

  • L’assolement sera évalué par le facteur diversité des cultures et par la taille des parcelles. sachant qu'une diversité des cultures et une taille de parcelle raisonnable est favorable au maintien de la diversité biologique et à la préservation d'un paysage de qualité. Il ne sera pas tenu compte de la position respective des cultures et des parcelles entre elle, pour limiter le nombre de données nécessaire.




    1. Mode de calcul

Le calcul est fait sur l’exploitation
IAs = k . NC . D . T
avec :

  • k : facteur de calibrage en facteur du nombre de culture (NC)

  • NC : nombre de cultures (quelque soit sa proportion dans l’assolement).

  • D : facteur de répartition des cultures

  • T : facteur taille de parcelle




    1. Détail du calcul

Calcul de k

___________________________________________________________________

NC  4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8

___________________________________________________________________

k 2,00 1,83 1,70 1,59 1,50 1,42 1,36 1,30 1,25

___________________________________________________________________
Calcul de NC

    • Les cultures de l’année sont comptées quelque soit leur proportion dans l’assolement. Une culture intermédiaire est comptée ½ point. Le nombre de culture NC est plafonné à 8.


Calcul de D

  • D : facteur de répartition des cultures principales : D = IS/ISNC


où IS est calculé comme l’indice de Shannon () qui est utilisé comme indice de biodiversité mais a été aussi utilisé pour estimer la diversité des couverts, donc des cultures dans un paysage (Geoghegan et al., 1997).
IS =  (pi . Ln pi) avec pi : proportion de la culture i dans l’assolement. Si pi faible, le terme pi . Ln pi est négligeable.
En fait D repose sur un indice relatif, IS étant calculé par rapport à ISNC, valeur de l’indice dans le cas ou les NC cultures sont également réparties (Nc ne porte ici que sur les cultures principales et non les cultures intermédiaires).
ISNC = (pi . Ln pi) pour i= 1 à NC et pi = 1/NC
donc ISNC = 1/NC . Ln (1/NC)
donc ISNC = Ln (1/NC)
Donc si les cultures sont également réparties D = 1 sinon D < 1, D étant d’autant plus faible qu’une (ou deux) cultures prennent une forte part


Calcul du facteur T
La détermination de T repose sur le calcul de :
SA10 = surface des grandes parcelles
On considère la valeur de 10 ha comme une valeur indicative pour un seuil en se basant sur les recommandations de Viaux, 1997) de et sur les calculs de Jaster et Filler, 1995) qui montre qu’au delà de 10 ha la productivité du travail n’augmente plus énormément. Cependant pour amoindrir le problème des bordures de classes pour la définition d’une « grande » parcelle et pour assurer la sensibilité de l’indicateur, on se propose de créer une classe floue entre 5 et 25 ha centrée sur 15 ha avec une fonction d’appartenance linéaire.
Ceci donne : SA10 = ( ci . Si )
Si : surface de la parcelle i (ou de la partie de la parcelle si la parcelle est divisée en deux culture)
ci : valeur d’appartenance ou « poids » la parcelle i dans le calcul de SA10
Si Si < 5 alors ci = 0, la parcelle est considérée comme « petite » et n’entre pas dans le calcul
Si Si > 25 alors ci = 1, la parcelle est totalement comptée dans le calcul de SA10
Si 5  Si  25 alors la ci = 1/20. (Si –5)
Une parcelle de 15 ha aura donc un poids de 0,5 et comptera pour moitié dans SA 10
Le facteur T sera calculé de la manière suivante :
T = 1- SA10 / St
avec St surface totale de l’exploitation (ou des surfaces en cultures)
Donc T = 1 si aucune parcelle est « grande » et T = 0 si 100 % de la surface est couverte par des « grandes parcelles ».


    1. Références pour la valeur recommandée (IAs = 7)

  • 4 cultures (El Titi et al., 1993) également réparties (donc k = 2 et D =1).

  • SA10 =12,5 (T = 0,875) ce qui correspond à une parcelle de 25 ha ou 2 parcelles de 15 ha et 4 parcelles de 10 ha sur 200 ha.




    1. Exemple de calcul

SAU = 32 ha : 0 parcelle >5 ha

Betterave : 9 % ; Blé : 47 % ; Maïs : 33 % ; Tabac : 6 % ; Jachère semée 5 %

NC = 5 cultures (k = 1,7)

IS= 0,78

SA10 = 0 % (T=1) :

IAs = 1,7 . 5 . 0,78 . 1 = 6,6

Tab. 1 : Exemples de calcul de Ias en fonction de NC et de SA10 en supposant que les cultures soient également réparties (D=1)























SA10
















NC

k

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

2,00

2,00

1,80

1,60

1,40

1,20

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0,00

1,5

2,00

3,00

2,70

2,40

2,10

1,80

1,50

1,20

0,90

0,60

0,30

0,00

2

2,00

4,00

3,60

3,20

2,80

2,40

2,00

1,60

1,20

0,80

0,40

0,00

2,5

2,00

5,00

4,50

4,00

3,50

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

3

2,00

6,00

5,40

4,80

4,20

3,60

3,00

2,40

1,80

1,20

0,60

0,00

3,5

2,00

7,00

6,30

5,60

4,90

4,20

3,50

2,80

2,10

1,40

0,70

0,00

4

2,00

8,00

7,20

6,40

5,60

4,80

4,00

3,20

2,40

1,60

0,80

0,00

4,5

1,83

8,25

7,43

6,60

5,78

4,95

4,13

3,30

2,48

1,65

0,83

0,00

5

1,70

8,50

7,65

6,80

5,95

5,10

4,25

3,40

2,55

1,70

0,85

0,00

5,5

1,59

8,75

7,88

7,00

6,13

5,25

4,38

3,50

2,63

1,75

0,88

0,00

6

1,50

9,00

8,10

7,20

6,30

5,40

4,50

3,60

2,70

1,80

0,90

0,00

6,5

1,42

9,25

8,33

7,40

6,48

5,55

4,63

3,70

2,78

1,85

0,93

0,00

7

1,36

9,50

8,55

7,60

6,65

5,70

4,75

3,80

2,85

1,90

0,95

0,00

7,5

1,30

9,75

8,78

7,80

6,83

5,85

4,88

3,90

2,93

1,95

0,98

0,00

8

1,25

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

  1. Indicateur SUCCESSION CULTURALE (ISC)



    1. Remarques préliminaires

  • Le terme de succession culturale est plus approprié au contexte d'aujourd'hui que celui de rotation.

  • Cet indicateur a un statut particulier car il n’évalue pas directement un impact environnemental mais porte sur les effets de la succession sur la culture.




    1. Objectifs

  • Évaluer les successions culturales mises en oeuvre par rapport aux principes de la Production Intégrée pour établir un diagnostic de la cohérence des systèmes de culture mis en place qui peut influer sur le résultat des autres indicateurs.




    1. Hypothèse préliminaire

  • Nous nous intéresserons aux effets de la culture précédente inclus sur la pression phytosanitaire (maladies, ravageurs, adventices), la structure du sol, sur la nutrition azotée pour la culture suivante, aux quels viennent s’ajouter le temps de retour de la culture et la diversité des cultures sur la succession. Il s’agit donc de facteurs qui concernent avant tout la culture. Si ces effets sont positifs ou si les effets négatifs sont limités par le choix d’une succession appropriée, la cohérence du système sera améliorée et permettra à l’agriculteur de mieux gérer son système de culture et notamment les intrants. Cet indicateur peut aussi apporter des éléments explicatif au diagnostic établi avec les autres indicateurs agro-écologiques d’impact.




    1. Mode de calcul

  • Calcul au niveau de la parcelle sur la succession des quatre dernières années.




  • Pour l’exploitation, l’indicateur est obtenu par une moyenne pondérée des valeurs parcellaires au prorata de la surface de chaque parcelle.




  • La valeur pour une rotation est la moyenne de chaque séquence de la rotation (voir exemple §7.).




  • Trois effets pris en compte :

  • Effet de la culture précédente (kp)

  • Temps de retour de la culture notée (kr)

  • Diversité des cultures (kd) s

ISC = kp * kr * kd
avec : ISC = 10 si kp * kr * kd > 10


    1. Détail du calcul
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