Grain legumes in European agriculture in the context of climate change : modelling, diagnosis of stakeholders' perceptions, and public policy design
Les légumineuses à graines dans l'agriculture européenne face au changement climatique : modélisation, perceptions des acteurs et conception de politiques publiques
Résumé
Increasing grain legume production and consumption has been identified as a crucial lever in the transition towards more sustainable agriculture in Europe. These species are, however, sensitive to numerous biotic and abiotic stresses which hinder their development. This thesis aims to study the impacts of climate change on grain legumes in Europe and to explore ways to create favourable conditions for the development of these crops in the context of climate change.In the first part, we synthesised existing knowledge from modelling. This literature review highlighted a contrasted impact of climate change on soybean yields by 2100, with yield gains in northern Europe and yield losses in current production hotspots in the south. Adaptation strategies such as irrigation and change in sowing dates could enhance yields in future climate conditions. However, we identified several knowledge gaps such as a notable imbalance between research about soybean (80% of studies) versus other grain legumes, a lack of data on several climate-related factors (e.g., impacts of CO2 and biotic pressure), crop performance criteria such as yield stability and the services provided, and the environmental and economic feasibility of the adaptation options considered.In the second part, we studied how actors involved at various stages of the grain legume value chains in France perceive climate change and envision adaptation strategies. According to the interviewees, climate change is already a barrier to the development of these crops and could reinforce their marginalisation in European agriculture compared to cereals and nonlegume oleaginous species. In the third part, we sought to confirm these perceptions by modelling past and future impacts of climate change on two key species, namely pea and faba bean, using a machine learning algorithm (Random Forest). We found that climate change has significantly contributed to the decline in pea and faba bean yields in the recent past (1981-2020) and will continue to do so in the future (2020-2100). Climate change has also contributed to the widening yield gaps with "competing" crops such as wheat and rapeseed. Without effective adaptation strategies, these gaps will continue to widen.Although the interviewed stakeholders are experimenting with or implementing incremental adaptation measures (mainly adjustments to management practices) to address the impacts of climate change, they identify a need for transformative adaptation, such as a substantial evolution of the economic, regulatory, and institutional systems. In the final part, we studied the role of public policies in supporting the development of grain legumes. We highlighted a lack of consistency among existing instruments which has prevented a long-term increase in the production and consumption of these crops. To overcome these limitations, we implemented an innovative design approach which resulted in proposals for public policies oriented towards supporting the sustainable development of grain legumes in the context of climate change.
Augmenter la production et la consommation de légumineuses à graines est souvent proposé comme un levier majeur pour la transition agroécologique en Europe, en raison des nombreux bénéfices agronomiques, environnementaux et nutritionnels associés à ces cultures. Ces espèces sont cependant sensibles à de nombreux stress biotiques et abiotiques qui font obstacle à leur développement. Cette thèse vise à étudier les impacts du changement climatique sur les légumineuses à graines en Europe et à explorer les moyens de créer des conditions favorables au développement de ces cultures face au changement climatique.Dans un premier axe, nous avons synthétisé les connaissances existantes issues de la modélisation. Cette revue de la littérature a mis en évidence un effet contrasté du changement climatique sur les rendements du soja d'ici 2100, avec des gains au nord de l'Europe et des pertes dans certains bassins de production au sud. Plusieurs mesures d'adaptation simulées (e.g. irrigation, ajustement des dates de semis) pourraient accroître les rendements dans les conditions climatiques futures. Nous avons cependant mis en lumière d'importantes lacunes dans les connaissances disponibles, notamment une minorité de travaux (moins de 20%) concernant d'autres espèces que le soja, un manque de données sur certains facteurs liés au climat (e.g., CO2, bioagresseurs), sur l'évolution des performances autres que le rendement moyen (e.g., stabilité du rendement, services fournis) et sur la faisabilité économique et environnementale des mesures d'adaptation modélisées.Dans un deuxième axe, nous avons étudié la manière dont différents acteurs des filières de légumineuses à graines en France perçoivent le changement climatique et imaginent les stratégies d'adaptation susceptibles de soutenir le développement de ces cultures. D'après les acteurs interrogés, le changement climatique constitue d'ores et déjà un frein au développement de ces espèces, et pourrait renforcer à l'avenir leur marginalisation par rapport aux céréales et oléagineux. Pour confirmer ces perceptions, nous avons, dans un troisième axe, modélisé l'impact passé et futur du changement climatique sur deux espèces clefs, le pois et la féverole, grâce à un algorithme de machine learning (Random Forest). Nous avons mis en évidence une contribution significative du changement climatique à la baisse des rendements de pois et féverole dans le passé récent (1981-2020) et dans le futur (2020-2100). Le changement climatique a également contribué à l'accroissement des écarts de rendement avec des cultures « concurrentes » telles que le blé et le colza. En l'absence de stratégie d'adaptation volontariste, ces écarts continueront à se creuser.Pour faire face aux effets du changement climatique, nous avons constaté que les acteurs interrogés expérimentent ou mettent en œuvre des mesures d'adaptation incrémentales (principalement des ajustements des techniques culturales), mais identifient un besoin d'adaptation transformante telle qu'une évolution drastique du système économique, réglementaire et institutionnel. Dans un dernier axe, nous avons donc étudié le rôle des politiques publiques passées sur le développement des légumineuses à graines. Nous avons notamment mis en évidence un manque de cohérence entre les instruments existants qui nuit à la mise en place d'une dynamique sur le long-terme. Pour dépasser ces limites, nous avons mis en œuvre une démarche de conception innovante, qui a conduit à des propositions pour des politiques publiques résolument orientées vers un soutien au développement pérenne des légumineuses à graines dans le contexte du changement climatique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|---|
| Licence |
