Soutenance mémoire
Développement de DairyMoTion
CONCEPTION DE SYSTÈMES AGRICOLES
La conception de systèmes agricoles recourt habituellement à une des quatre méthodes suivantes (Doré et al., 2006) : le diagnostic, l’expérimentation systémique, le prototypage ou la modélisation par simulation. Le diagnostic agronomique évalue les systèmes agricoles sur la base d’enquêtes et en détermine les facteurs limitant. Il est un outil indispensable pour l’amélioration des systèmes existants mais ne permet pas d’évaluer de nouveaux systèmes.
L’expérimentation systémique permet d’évaluer des systèmes intégrés, mais sa mise en œuvre longue et coûteuse n’en fait pas une méthode adaptée au contexte actuel d’évolutions rapides et de diversité des situations dans les exploitations. Par ailleurs, la généralisation des résultats est délicate compte tenu de la variabilité, climatique par exemple (Debeake, 2009). Par son processus itératif de construction-expérimentation-évaluation-adaptation de prototypes, le prototypage étudie davantage d’alternatives pour un même système mais reste une méthode coûteuse en temps. La modélisation est basée sur une représentation schématique du système étudié. Il est alors permis de tester virtuellement toutes les combinaisons entre les différents éléments représentés du système.
Dans son acception scientifique, un modèle est une représentation schématique et simplifiée d’un objet ou d’un processus qui permet de substituer un système plus simple au système naturel (Mouloud et al., 1999). Tout travail de modélisation implique des choix quant aux éléments et aux processus représentés et au niveau d’abstraction dans la représentation de ces processus. Ces choix reflètent les objectifs du modélisateur. Un modèle peut être purement conceptuel ; l’objectif est d’offrir une représentation du système, intelligible pour l’utilisateur, à des fins explicatives, décisionnelles ou didactiques. Le terme modèle désigne également des développements informatiques, qui reproduisent le fonctionnement de l’objet représenté selon le modèle conceptuel sous-jacent. De nombreux modèles informatisés d’exploitation laitière ont été produits par la recherche dans un but heuristique ou d’aide à la conception de systèmes innovants. Concevoir un modèle d’exploitation laitière nécessite d’en avoir une représentation. Après avoir décrit différentes représentations de l’exploitation laitière produites par l’agronomie et la zootechnie, cette section présente un éventail des modèles d’exploitation laitière existants. Elle aborde ensuite la question de l’utilisation des modèles en situation d’accompagnement des producteurs. Ces éléments nous permettront de formuler la question de recherche et les hypothèses.
L’EXPLOITATION LAITIÈRE
L’exploitation agricole peut être considérée comme un système de production finalisé par les objectifs de l’exploitant (Jouve, 1986). Pour Lhoste, le système d’élevage se caractérise par trois pôles en interaction : l’éleveur, le troupeau et le territoire (Figure 1) (Lhoste, 1984). Le troupeau, formé par l’ensemble des animaux, est décrit par différents aspects : (i) les caractéristiques des animaux qui le composent (effectif, types génétiques) et leur état individuel (stade physiologique, performances individuelles) ; (ii) une dynamique, dépendante des processus de reproduction, de mortalité et d’exploitation (achats, ventes) ; (iii) la conduite du troupeau et de l’alimentation et (iv) les produits qui peuvent être la viande, le lait, la laine, le fumier ou encore la force de travail. Le pôle territoire est décrit par (i) sa structure ; (ii) la production de biomasse en qualité et quantité ; (iii) son utilisation par les animaux et (iv) son évolution dans le temps (variations saisonnières et interannuelles). Le système d’alimentation peut être considéré à l’interface entre les pôles troupeau et territoire dans la mesure où son objectif est de mettre en équilibre l’offre alimentaire fournie par le parcellaire et la demande alimentaire émanant du troupeau, que ce soit en quantité ou en qualité. Le troisième pôle représenté par l’éleveur regroupe les caractéristiques de la famille, les objectifs et modes de décision, la force de travail et l’organisation du travail, et les relations de la famille avec des entités extérieures à l’exploitation.
Analyse des opérateurs en relation avec les exploitations laitières
Une analyse des opérateurs en relation avec les exploitations laitières a d’abord été menée. La bibliographie produite dans le Projet Unaí a fourni une première vision des partenaires du projet. Nous avons ensuite rencontré différents acteurs pour approfondir notre compréhension du paysage économique et institutionnel des exploitations, situer la demande d’accompagnement et identifier ses opérateurs potentiels.
Lors du premier séjour, nous avons conduit des entretiens auprès des acteurs clé du secteur laitier d’Unaí. Les partenaires rencontrés sont le directeur adjoint de la CAPUL, le responsable technique en nutrition animale de la CAPUL, un vétérinaire du secteur technique de la CAPUL, un membre du bureau régional d’Unaí de l’EMATER-MG et le président du STR d’Unaí. Ils nous ont permis notamment de mieux comprendre l’organisation du bassin de collecte de la coopérative et de caractériser les services de conseil qu’elle propose. Ils nous ont permis d’identifier plus spécifiquement les opportunités et contraintes inhérentes aux exploitations familiales laitières de la réforme agraire. Selon eux, pour la plupart des aspects abordés (production végétale, acquisition du troupeau, alimentation, …), les difficultés des producteurs sont en grande partie liées au manque d’accès à l’information et un manque de définition du projet du producteur.
Après avoir développé un prototype du modèle, nous avons rencontré les techniciens du programme Balde Cheio afin de leur présenter la démarche et l’outil. L’objectif principal était d’évaluer leur intérêt à utiliser DairyMoTion pour traiter des questions stratégiques en complément de leur approche technique.
Comprendre le fonctionnement des exploitations laitières
Pour concevoir un modèle qui représente le fonctionnement des exploitations et identifier les questions de développement à traiter avec les éleveurs, il était nécessaire d’avoir une compréhension fine des pratiques et des modes de décision des éleveurs. Ce type d’étude n’a pas été mené précédemment au sein du projet Unaí. Nous avons donc mis en place un suivi auprès d’un échantillon d’exploitations.
Choix des exploitations
Six exploitations ont été sélectionnées pour l’analyse détaillée du fonctionnement. La taille de l’échantillon relève d’un compromis entre le besoin de couvrir une certaine diversité et le temps disponible lors des séjours de terrain. Les exploitations ont été proposées par les chercheurs du projet Unaí, puis les producteurs ont été rencontrés individuellement pour leur proposer de participer à ce travail. Les exploitations sont situées dans les trois assentamentos où le projet Unaí intervient habituellement : Santa Clara, Jibóia e Paraíso (ainsi que Boa União, assentamento limitrophe de Paraíso), ce qui leur confère des caractéristiques différentes pour les critères ayant servi au choix des assentamentos (voir Le projet Unaí, démarche de recherche-développement pour appuyer le développement de l’agriculture familiale). Pour identifier les éléments constants d’une exploitation à l’autre afin de concevoir un modèle générique, nous avons cherché à sélectionner des exploitations présentant une certaine diversité. Les exploitations choisies diffèrent donc également selon les critères de :
Système d’alimentation du troupeau : canne à sucre uniquement vs ensilage en saison sèche, pâturage tournant vs pâturage continu en saison des pluies
Diversité végétale : 100% fourrages vs céréales, espèces fourragères des pâturages
Niveau de production laitière : de 25 à 250 L / j lors de notre passage, corrélé à d’autres critères comme la génétique du troupeau, le niveau d’équipements facilitant le travail
Type de projet : même si la grande majorité des producteurs rencontrés ont l’ambition d’agrandir leur troupeau et d’augmenter leur production laitière, tous n’ont pas la même stratégie (forts / faibles investissements) ni ne commencent par agir sur le même levier : amélioration de la génétique du troupeau, amélioration des pâturages, amélioration de l’alimentation en saison sèche, facilitation du travail
Protocole de suivi des exploitations
Une première série de six entretiens a été réalisée de juillet 2008 à septembre 2008. L’objectif était de comprendre la trajectoire et les projets de l’éleveur, ses pratiques et ses modes de décision, et de décrire la structure de l’exploitation au début du suivi. Les points abordés sont les suivants :
Trajectoire de l’exploitation
– Date d’installation
– Historique du parcellaire : défrichage (dates et coûts), découpage (règles), techniques et coûts d’implantation des pâturages, clôtures, système de distribution d’eau dans l’espace de l’exploitation
– Evolution de l’assolement : cultures alimentaires vs fourrages, apparition / disparition de certaines cultures fourragères (canne à sucre, maïs ensilage)
– Evolution du cheptel : expérience en élevage bovin avant l’installation, cheptel à l’installation, date de démarrage de l’activité lait (traite), nombre de vaches laitières au démarrage, date de démarrage de la vente de lait, date et nombre de vaches laitières achetées, évolution des livraisons à la CAPUL
– Evolution de la main d’œuvre familiale
– Evolution des bâtiments et équipements d’élevage bovin
Structure de l’exploitation
– Main d’œuvre : liste des membres de la famille et des salariés permanents, activités agricoles et non agricoles
– Terres : cartographie par GPS, assolement
– Troupeau bovin : inventaire par catégorie, caractéristiques de chaque vache (âge, type génétique, potentiel de production au pic de lactation, périmètre thoracique, date de dernier vêlage, parité), caractéristiques de chaque génisse (âge, type génétique, état de gestation)
– Autres animaux (espèce, effectif, destination des produits)
– Equipements / Bâtiments (type, année d’acquisition, prix d’acquisition)
Conduite du troupeau
– Gestion des jeunes (âge au sevrage, mortalité, âge de vente, poids de vente, prix de vente, nombre de génisses conservées)
– Reproduction (mode de reproduction, âge de première mise bas, intervalle entre vêlages, âge de réforme, nombre de vaches réformées)
– Allotement (règles de constitution des lots, calendrier)
Développement de DairyMoTion
Après la phase de suivi, nous avons conçu et développé le modèle DairyMoTion (whole Dairy farm simulaTion Model). DairyMoTion se base d’une part sur un modèle de simulation de l’exploitation laitière conçu dans le contexte marocain d’élevage laitier dans un périmètre irrigué (Le Gal et al., 2009) et d’autre part sur notre analyse du fonctionnement des exploitations laitières suivies.
Une première application utilisée au Maroc
DALIB est un modèle de simulation de l’exploitation laitière pour la réflexion autour de stratégies de développement de l’activité laitière. Il a été conçu pour être utilisable par les coopératives laitières dans une démarche de conseil au producteur. Une utilisation simple du modèle était donc un critère de développement. DALIB calcule les productions laitières et les résultats économiques de l’exploitation. Les rations ingérées sont calculées par un bilan entre la demande alimentaire émanent du troupeau et l’offre alimentaire produite sur l’exploitation, selon les pratiques de rationnement définies par l’utilisateur. DALIB fonctionne à pas de temps mensuel sur douze mois. Il prend la forme d’un tableur Excel composé de feuilles de saisies de données et de calculs et de feuilles de résultats.
Développement de DairyMoTion
Le développement de DairyMoTion avait pour ambition d’étendre le domaine d’application de DALIB à d’autres situations d’élevage. Les grands principes de fonctionnement de DALIB ont été conservés. Cependant, plusieurs aspects présents dans les exploitations laitières étudiées ne pouvaient être pris en compte par DALIB. La spécialisation des élevages vers la production laitière entraine une grande diversité de types génétiques dans les troupeaux. Une distinction par type génétique (jusqu’à trois) a été introduite, pour rendre compte des caractéristiques zootechniques (potentiel de production laitière, paramètres liés à la reproduction) très disparates entre animaux. Dans le cas marocain, tous les jeunes sont vendus à un âge déterminé par l’éleveur, tandis que dans le cas brésilien les génisses sont élevées et intégrées au troupeau de vaches laitières. Les jeunes ont été séparés selon leur sexe pour considérer les devenirs différents entre mâles et femelles. DALIB calcule les jeunes présents sur l’exploitation à partir des effectifs des vaches laitières, des dates de vêlage et des paramètres de reproduction. Les stratégies de gestion des jeunes dans les exploitations étudiées diffèrent d’une exploitation à l’autre. Pour prendre en compte l’effectif et l’âge réels des veaux et des vêles, notamment des génisses dans le cas d’une utilisation pluriannuelle du modèle, tous les animaux sont déclarés par l’utilisateur et le modèle simule leur évolution.
Une différence majeure entre les systèmes fourragers du cas marocain et du cas brésilien est l’utilisation du pâturage au Brésil. DairyMoTion inclut le pâturage comme ressource fourragère. Enfin, la diversité de types de sols rencontrés sur une même exploitation nous a conduits à introduire la possibilité de décrire trois situations culturales (représentant une combinaison de type de sol et d’itinéraire technique) pour un même fourrage. La forme de tableur a été conservée. Une macro a été ajoutée pour enchainer plusieurs simulations permettant une modélisation pluriannuelle de l’exploitation.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre 1 : Problématique scientifique
I. Conception de systèmes agricoles
II. L’exploitation laitière
III. Modélisation des exploitations
IV. Accompagnement des producteurs
V. Question de recherche
Chapitre 2 : Zone d’étude et dispositif de recherche.
I. La zone d’étude
1. L’agriculture brésilienne
2. Le choix d’Unaí
2.1. Le projet Unaí, démarche de recherche-développement pour appuyer le développement de
l’agriculture familiale
2.2. La dynamique d’intensification laitière
3. Description de la zone d’étude
3.1. Caractéristiques pédoclimatiques
3.2. L’organisation du bassin laitier
3.2.1.La collecte
3.2.2.Le paiement du lait
3.2.3.Les services de conseil au petit producteur
3.2.3.1. Le département technique de la coopérative
3.2.3.2. L’EMATER-MG
3.2.3.3. Le programme Balde Cheio
II. Démarche méthodologique
1. Analyse des opérateurs en relation avec les exploitations laitières
2. Comprendre le fonctionnement des exploitations laitières
2.1. Choix des exploitations
2.2. Protocole de suivi des exploitations
3. Développement de DairyMoTion
3.1. Une première application utilisée au Maroc
3.2. Développement de DairyMoTion
4. Elaboration et test de la démarche d’accompagnement
Chapitre 3 : Analyse des systèmes de production
I. Introduction
II. Involvement of small-scale dairy farms in an industrial supply chain: when production standards meet farm diversity
Abstract
Implications
1. Introduction
2. Material and methods
2.1. Context
2.2. Case-study methodology and farm sampling
2.3. Data collection
2.4. Data analysis
3. Results
3.1. A mainstream production model
3.2. Actions in the farmers’ environment to facilitate the spread of the benchmark
3.3. Comparison of farms with the benchmark .
3.4. Farm dynamics and farmers’ strategies
4. Discussion
5. Conclusion
Acknowledgements
Chapitre 4 : Conception, développement et test du modèle DairyMoTion
I. Introduction
II. DairyMoTion, un modèle de simulation de l’exploitation laitière pour accompagner les éleveurs dans la construction de stratégies de production innovantes
Résumé
1. Introduction
2. Description du modèle
2.1. Objectif
2.2. Architecture générale
2.3. Composantes et boucle de simulation
2.3.1.Module Troupeau
2.3.2.Module Pâturage et Fourrage
2.3.3.Module Alimentation
2.3.4.Module Résultats de simulation
2.4. Structure et collecte des données d’entrée
3. Utilisation du modèle
3.1. Contexte
3.2. La démarche d’accompagnement
3.3. Expérimentation de la démarche auprès de trois exploitations
3.3.1.Redimensionnement de l’atelier lait (cas 1)
3.3.2.Modification du système fourrager (cas 2)
3.3.3.Dynamique d’augmentation du troupeau (cas 3)
4. Discussion
5. Conclusion
Remerciements
Discussion générale
Références bibliographiques
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