Spatial distribution of agricultural activities and environmental services: an economic analysis
Répartition spatiale des activités agricoles et des services environnementaux : une analyse économique
Résumé
The agricultural sector has to deal with environmental issues, in addition to its overriding objective of ensuring food security. Intensive techniques and practices used to increase agricultural productivity have had serious negative consequences on the environment. Agricultural landscapes have been affected by loss of biodiversity, water and soil degradation, and climate change, which have consequently weakened the agricultural production system. The restoration and preservation of this environment is therefore a necessity to ensure the viability and sustainability of agriculture. Knowing that agricultural production and environmental preservation can be in competition on the same area, the question of the optimal allocation of land to these two uses arises. The objective of this thesis is to analyze how agricultural activities and environmental services can be efficiently allocated in space. Environmental services are considered here as positive externalities resulting from environmentally friendly practices and techniques. Two types of virtuous practices and techniques were analyzed: those that act on the inputs of the production system by reducing the use of polluting inputs and those that act on the outputs by increasing environmental goods such as carbon storage in the soil. An application was made on farms at the scale of a department and of France using mathematical programming methods. In a first step, we measured by how much variable inputs and agricultural area can be reduced for the benefit of the environment without compromising agricultural production. With the DEA method (Data Envelopment Analysis), we have shown that the contribution of farms in the Meuse to the reduction of inputs and agricultural land is heterogeneous according to their level of productivity and their share of livestock in total production. Knowing that the use intensity of certain inputs has a greater impact on the environment than others, we focused on the reduction of pesticides in a second step. An efficiency analysis was conducted at the individual and group scales in the short and long term. The results indicated that a pesticide reduction target such as that of the French Ecophyto plan can be achieved by reducing technical inefficiency and reallocating resources between farms within the group. In the long term, the productivity analysis with the Malmquist-Luenberger index suggested that in addition to eliminating individual inefficiency and reallocating resources, it would be useful to take into account technological change, which plays an important role in improving/not improving pesticide use over time. Finally, we measured the supply potential of an environmental good, the carbon storage in agricultural soils at the French scale. We analyzed three storage practices and two types of public policies: command and control and economic incentives. The results showed that carbon storage is possible on all agricultural land by combining the three considered practices. Farms are heterogeneous in costs and storage potential depending on their economic and spatial characteristics. Thus, economic incentives that take into account heterogeneities between farms were found to be more effective than command and control policies.
Le secteur agricole doit faire face aux défis environnementaux, en plus de son objectif primordial d'assurer la sécurité alimentaire. Les pratiques et techniques intensives utilisées pour accroitre la productivité agricole ont eu des graves conséquences négatives sur l'environnement. Les paysages agricoles ont été marqués par la perte de la biodiversité, la dégradation de l'eau et des sols, le changement climatique, qui ont par conséquent fragilisé le système de production agricole. La restauration et la préservation de cet environnement est donc une nécessité pour assurer la viabilité et la durabilité de l'agriculture. Sachant que la production agricole et la préservation de l'environnement peuvent être en concurrence sur un même espace, la question de l'allocation optimale des terres à ces deux usages se pose. L'objectif de cette thèse est d'analyser comment les activités agricoles et les services environnementaux peuvent être répartis dans l'espace de façon efficace. Les services environnementaux sont considérés ici comme des externalités positives résultant des pratiques et techniques respectueuses de l'environnement. Deux types de pratiques et techniques vertueuses ont été analysées : celles qui agissent sur les entrées du système de production en réduisant l'usage des inputs polluants et celles qui agissent sur les sorties en augmentant les biens environnementaux tel que le stockage de carbone dans les sols. Une application a été faite sur les exploitations agricoles à l'échelle d'un département et de la France métropolitaine en utilisant les méthodes de programmation mathématique. Dans un premier temps, nous avons mesuré de combien les inputs variables et la surface agricole peuvent être réduits au profit de l'environnement sans compromettre la production agricole. Avec la méthode DEA (Data Envelopment Analysis), nous avons montré que la contribution des exploitations de la Meuse à la réduction des inputs et de la surface agricole est hétérogène suivant leur niveau de productivité et leur part d'élevage dans la production totale. Sachant que l'intensité d'usage des certains inputs impacte plus l'environnement que celle des autres, nous nous sommes focalisé sur la réduction des pesticides dans un second temps. Une analyse de l'efficience a été faite à court et à long terme à l'échelle individuelle et du groupe. Les résultats ont indiqué qu'un objectif de réduction des pesticides tel que celui du plan Français Ecophyto peut être atteint en résorbant l'inefficience technique et en réallouant les ressources entre exploitations au sein du groupe. A long terme, l'analyse de productivité avec l'indice de Malmquist-Luenberger a suggéré qu'en plus de l'élimination de l'inefficience individuelle et de la réallocation des ressources, il serait utile de prendre en compte le changement technologique qui joue un rôle important dans l'amélioration/non amélioration de l'usage des pesticides dans le temps. Enfin, nous avons mesuré le potentiel d'offre d'un bien environnemental, le stockage de carbone dans les sols agricoles à l'échelle de la France. Nous avons analysé trois pratiques de stockage et deux types de politiques publiques : les command and control et les incitations économiques. Les résultats ont montré qu'un stockage de carbone est possible sur l'ensemble des terres agricoles en combinant les trois pratiques considérées. Les exploitations sont hétérogènes dans les coûts et le potentiel de stockage en fonction de leurs caractéristiques économiques et spatiales. Ainsi, les incitations économiques qui tiennent compte des hétérogénéités entre exploitations se sont révélées plus efficaces que les politiques command and control.