Modélisation du choix de localisation des acteurs Thème « Géoprospective et acteurs » Laura Martin, 1ère année de thèse Présentation du 5 avril 2011 L’insertion à venir des cultures biomasses pérennes dans le territoire Modélisation du choix de localisation des acteurs UR 055 ASTER-Mirecourt (Marc Benoit INRA ASTER, Florence Le Ber, LORIA - ENGEES) Bonjour, je suis Laura MARTIN. Je suis en première année de thèse à l’INRA de Mirecourt où je travaille sur l’insertion des cultures biomasses pérennes dans le territoire et plus particulièrement sur la modélisation du choix de localisation décidés par les acteurs. Ce qui explique mon intervention ajd au sein du thème Géoprospective et acteurs. Une intervention qui portera sur les enjeux territoriaux de ces cultures et les questions de recherche qu’elles soulèvent, sur ma démarche de travail pour à la fois identifier/formaliser et simuler des raisonnements d’acteurs au sein d’un territoire et je terminerai par présenter les premiers résultats d’une première période d’enquêtes auprès d’agriculteurs concernant leurs règles de localisation de ces cultures dans leur EA. Territoire = A (situation/Cas) in RàPC

Modéliser l’insertion territoriale des CBP Pourquoi ? Switchgrass Miscanthus Source: Boizard H., 2010 Aider les décideurs à l’aménagement du territoire anticiper l’évolution de l’espace (fermeture du paysage, trames vertes, …) anticiper des actions qui font émerger de nouvelles organisations pérennes évaluer le potentiel d’un projet territorial et ses modalités d’accompagnement Répondre à des questions de recherche Sciences agronomiques: Comment modéliser les conceptions d’agriculteurs et leurs décisions territoriales? Sciences géographiques: Comment intégrer le raisonnement des acteurs dans la prospective spatialisée du changement d’occupation et d’usage des sols agricoles? Sciences informatiques: Comment implémenter ces raisonnements pour simuler des futurs possibles? Pourquoi s’intéresser à modéliser l’insertion territoriale des CBP dans une démarche géoprospective? Quelle est la particularité de ces cultures pour qu’on puisse s’interroger sur le devenir des territoires? Les cultures auxquelles nous ferons référence sont: le miscanthus qui est une graminée venant d’Asie, qui a une durée d’implantation de 20 ans et le switchgrass qui a une durée d’implantation de 10 à 20 ans et qui est elle aussi une graminée. Ces deux cultures sont récoltées pour leur pouvoir calorifique aussi intéressant que celui du bois brûlés en chaudière biomasse. C’est également des cultures candidates à la filière des biocarburant et qui présentent de gros potentiels pour les biomatériaux. On intègre également dans le terme cultures biomasses pérennes les TCR de 5 à 10 ans sur des espèces d’arbre comme le saule et le peuplier (également pour une valorisation énergétique). Au titre de « ressources énergétiques alternatives, locales et durables », les territoires agricoles et forestiers sont ajd sollicités pour l’introduction de ces nouvelles cultures, avec une première vague d’implantation dans certains territoire qui datent d’il y a 6 -7ans à peu près. Ce qui constitue en soit un enjeu au niveau de l’aménagement du territoire compte tenu du fait que ces cultures présentent le risque de fermer les paysages. Le miscanthus et switchgrass sont des plantes qui poussent jusqu’à plus de 3 mètres de hauteur et donc ça peut de perturber les connexions de biodiversité comme pour le cas des trames vertes par exemple. Outre ces caractéristiques physiologiques qui contribuent à faire évoluer la structure paysagère d’un territoire, l’autre enjeu que présente ces cultures, c’est cette fameuse « pérennité » qui de fait va faire émerger des réorganisations territoriales pérennes vis-à-vis desquelles les aménageurs du territoire se doivent de garder un certain contrôle pour anticiper des actions contraires aux objectifs de « durabilité des territoires ». C’est en cela qu’aujourd’hui se pose le besoin de connaître de façon spatialisée l’insertion de ces cultures dans le territoire dans les conditions actuelles mais aussi sous un certain jeu d’hypothèses pour saisir les futurs possibles... Ce qui pose 3 questions de recherche majeures. En sciences agronomiques avec la question de… En Sciences géographiques: pour savoir comment modéliser le comportement de l’acteur vis-à-vis de l’occupation et de l’usage des sols En Sciences informatiques: …. C’est dans ce contexte sociétal et scientifique que s’inscrit ma thèse, qui pose alors la question de savoir comment modéliser cette insertion territoriale?

Modéliser l’insertion territoriale des CBP Comment? Objectifs de recherche: fournir un modèle de connaissances sur le raisonnement des acteurs, concernant l’insertion et la localisation des CBP dans un territoire, en vue de simuler son devenir. produire un modèle de localisation spatialement explicite (cartes) produire un modèle explicatif, capable de faire de la prospection des choix Questions de recherche: Comment identifier et formaliser le raisonnement d’implantation des CBP, en prenant en compte les considérations multiples exprimées par les agriculteurs? Démarche pour modéliser le comportement de l’acteur: explorer le raisonnement de l’acteur dans toutes ses dimensions par des entretiens compréhensifs (Kauffmann, 1996) respecter l’unicité du raisonnement de l’acteur en formalisant des cas (Lieber, 2005) encapsulés dans une analogie formelle d’intelligence artificielle L’objectif de la thèse est de fournir un modèle de localisation spatialement explicit des CEP dans les territoires à partir du raisonnement des acteurs ; ce qui consiste plus particulièrement à réaliser un modèle de connaissances sur le raisonnement des acteurs, concernant l’insertion et la localisation des CBP dans un territoire, en vue de simuler son devenir. Notre démarche est alors de produire un modèle explicatif par une approche systémique, globalisante du processus de décisions des acteurs du territoire/ soit de représenter le monde réel (et toutes ses complexités) dans un modèle formel; un modèle capable de faire de la prospection en déclinant les réorganisations spatiales possibles du territoire par simulation des actions locales. A partir de ces objectifs, nous avons défini la problématique suivante : « Comment identifier et formaliser le raisonnement d’implantation des CEP, en prenant en compte des considérations multiples exprimées par les agriculteurs? » et « Comment extraire des connaissances génériques de ce raisonnement pour alimenter la réflexion des décideurs dans une perspective de « re-design » territorial? ». Ce que j’entend par re-design c’est la définition qui s’oppose au « land planning » (où l’on impose des actions sur un territoire sans tenir compte des dynamiques émergentes venant des acteurs); le land re-design lui cherche à redéfinir les actions sur un territoire en fonction de ce qui est décidé petit à petit par les acteurs. C’est dans ce courant du Land Change Science que nous allons essayé d’apporter quelques éléments. Concernant la démarche que nous intéresse pour modéliser le comportement de l’acteur, on considère que: Puisque les déterminants à l’insertion et à la localisation des CEP ne sont pas a priori connus et constitues notre question de recherche, nous ce que l’on souhaite c’est acquérir les données par enquête en mettant en place une méthode d’enquête qui est celle de l’entretien compréhensif. Ce type d’entretien se distingue de l’entretien conduit par questionnaire dans la mesure où il se focalise sur le discours d’acteur, considérant que celui-ci permet d’explorer le raisonnement dans toutes ses dimensions. Ceci présente donc l’avantage de pouvoir capter un maximum d’informations comme l’identification de déterminant à la fois spatiaux et ceux résultant plus particulièrement de l’expérience de l’individu et de son profil social. Notre deuxième objectif c’est dans un deuxième temps d’être capable de modéliser le comportement de l’acteur tout en respectant l’unicité du raisonnement de chaque individu enquêté. En cela on souhaite considérer et traiter chaque situation particulière, chaque raisonnement comme un cas en développant une analogie de l’intelligence artificielle permettant d’identifier des localisations sur des territoires qui n’auraient pas été enquêtée. Donc voilà pour introduire mon travail. Concernant ma méthode…

Méthode Mes territoires de recherche Donc pour recueillir les déterminants de la localisation des CBP, j’ai décidée d’enquêter des agriculteurs de Côte d’Or, essentiellement pour trois raisons: La première pcq c’est que la Bourgogne-Franche Comté concentre en elle-même 11% des CBP en France en 2009, dont plus de la majorité est localisée en Bourgogne, en Côte d’Or (270ha de CBP en 2009 + 450ha de miscanthus et swithcgrass). Donc ça permet d’enquêter plusieurs agriculteurs sur un même territoire et donc d’explorer autant de réactions différentes qui se prennent sur un territoire similaire. La seconde raison c’est que sur le département deux coopératives ont mis en place des moyens pour inciter les agriculteurs de leur bassin d’approvisionnement respectifs à mettre en place du miscanthus (pour l’une une garantie de débouchés et pour l’autre des subventions européennes à l’implantation, un prix garantie). Ce qui permet de saisir pourquoi les agriculteurs décident ou refusent d’implanter du miscanthus en essayant de s’extraire d’un raisonnement purement économique (tous au sein du b.appro ne vont pas faire les mêmes choix avec portant une même éligibilité pour les aides). La troisième raison c’est que ces deux coopératives sont localisées dans des territoires géographiques assez différents du point de vue géologique, climatologique et topographique. Ce qui était du coup aussi la garantie de rencontrer des raisonnements d’implantation très contrastés pour faire face à chacune des particularités de l’exploitation agricole. Donc pour ces deux terrains j’ai réalisé une première période d’enquêtes sur les deux bassins où j’ai rencontré 10 agriculteurs. J’ai fait mon échantillonnage en fonction des OTEX de telles façons encore une fois à rencontrer dors et déjà un maximum de diversité, donc en faisant le choix de rencontrer à la fois des éleveurs et des céréaliers. (Pour la zone d’Aizerey, j’ai rencontrer deux agriculteurs qui ne sont pas planteurs). Donc à l’issue de ce premier travail de terrain j’ai pu recueillir un ensemble de déterminants à l’insertion et à la localisation de ces cultures par le discours des agriculteurs, qui s’est essentiellement tourné sur la question l’assolement et de la localisation des cultures déjà présentes dans le parcellaire (certain ont accepté d’ailleurs d’accompagner leur discours par un dessin, ce qui constitue en soit un objet intermédiaire vraiment efficace pour expliciter le raisonnement). Le premier projet date de 2006(7), à Baigneux-les-Juifs où l’usine de déshydratation de luzerne a souhaité développer le miscanthus pour alimenter en énergie son usine; ils ont alors fait des essais d’implantation et proposé une aide matérielle à l’implantation et à la récolte et une garantie de débouchés. L’autre projet à Aiserez est quant à lui plus récent. Suite à la restructuration de la filière sucre et fermeture de l’usine de transformation de la betterave qui a obligé les agriculteurs a arrêté leur production, des aides européennes ont été accordées pour subventionner à hauteur de 40 à 60% pour les zones défavorisées, l’implantation de miscanthus. L’usine assure également les débouchés via un contrat dont le prix d’achat du miscanthus est fixé à 70€/to. ite j’ai mis un dessin réalisé par un enquêté qui illustre bien l’importance de nos échanges sur l’organisation du parcellaire et la conduite de l’assolement. Source: Chambre régionale d’agriculture, 2009 Source: Enquêtes de Martin L., 2010

Méthode La formalisation des raisonnements Activités agricoles Parcellaire Conduite d’un assolement Territoire Raisonnement d’insertion territoriale - le choix du couvert les règles de localisation l’adoption dans un assolement Projets Représen-tations Territoire Etape 1. Décrire chaque agriculteur par ses représentations, son territoire et son raisonnement (1 cas) Tables et règles (Benoît et al., 2005) Graphes (Lardon et Capitaine, 2008) =>Prototypes « d’insertion spatiale des CBP » Etape 2. Expliciter la dynamique spatiale de chaque raisonnement décliner un cas sous hypothèses (seuils) (seconde période d’enquêtes) Etape 3. Extrapoler un cas (1 EA enquêté) à un territoire développer une analogie formelle comme le Raisonnement à Partir de Cas Donc après, comment faire pour formaliser un raisonnement qui respecte justement la multi dimension que l’on a cherché à explorer par les entretiens compréhensifs et comment à partir de chacun de ces cas particuliers est-ce que l’on peut identifier la localisation des CBP sur d’autres territoires non enquêtés? Notre méthode consiste premièrement à décrire l’agriculteur par son territoire et son raisonnement, comme je vous l’ai illustré ci-dessous. Soit par d’un côté une exploitation qui est remise dans son contexte territoriale et qui est caractérisée par une ensemble de déterminants, auxquels correspond un certain comportement face à l’implantation de CBP, soit : le choix du couvert, les règles de localisation et l’adoption dans la conduite d’un assolement particulier. Ça c’est ce qui va constituer un cas. Ensuite dans un deuxième temps, on cherche à expliciter la dynamique spatiale de chaque cas. Je m’explique. Souvent les raisonnements d’acteur se font sous conditions et donc explorer ces conditions sous jeux d’hypothèses permet du coup d’identifier des seuils d’implantation, comme je vous l’ai illustré avec les zones en rouges. Ceci permet d’identifier la façon dont ce décline ces raisonnements dans des conditions territoriales d’implantation. Ce qui est nécessaire… … pour dans un dernier temps extrapoler un cas enquêté à un territoire inconnu, soit à extrapoler les règles de localisation d’une EA agri à une autre qui n’aurait pas été enquêté sur le même territoire voire sur une territoire complètement différent grâce à l’étape précédente. Pour faire cela, il faut développer une analogie particulière qui est celle dans notre travail du raisonnement à partir de cas. (première période d’enquêtes)

Méthode Le RàPC: quelle analogie? Le RàPC se réfère à une partie du raisonnement analogique dont le principe est de résoudre un nouveau problème en utilisant un cas passé pour trouver une solution et d’enrichir ce mode de raisonnement en actualisant le processus de mémorisation (Aamodt, 1994).  Développer une analogie: - à partir des similitudes entre les nouveaux acteurs et les prototypes d’acteurs enquêtés - à partir de règles « d’adaptation » du raisonnement entre acteurs cibles et prototypes enquêtés Problème Solution Donc une rapide parenthèse sur le raisonnement à partir de cas. Il s’agit d’un raisonnement analogique dont le principe est de résoudre un problème en utilisant un cas passé pour trouver une solution. Transposer à notre problématique, il s’agit d’identifier dans notre base de cas (faite à partir des enquêtes) une situation agricole similaire entre un cas et un agriculteur non enquêté et d’en mesurer les similarités de façon à adapter la solution soit le choix de la localisation en fonction des dissemblances entre les deux cas. Sans vous présenter en détail tout le processus, l’intérêt c’est que le nouveau cas constitué va être mémoriser, de telle façon que l’on aurra une base de cas de plus en plus fourni et donc des dissemblances entre cas qui vont être de plus en plus limitées. Donc voilà pour la méthode. Maintenant concernant les résultats… Territoire Déterminants du cas 1 …… ….. Raisonnement 1 Règles de localisation dans un parcellaire + type de couvert ∆ similarités ∆ Raisonnement1 Territoire Déterminants du nouveau cas …… …..

Résultats Localisations des CBP de l’échantillon Localisation majoritaire du miscanthus sur des anciennes parcelles en culture *cultures: maïs, blé, colza, sarrasin Au sein d’une même EA, la localisation du miscanthus peut se faire sur un ou plusieurs types d’occupation du sol Les surfaces implantées sur des anciennes parcelles de cultures correspondent aux plus grandes surfaces d’implantation et aux taux d’insertion de miscanthus les plus élevés au sein du parcellaire. Les éleveurs ont d’avantage implanté le miscanthus sur des surfaces qui étaient mises en culture tandis que 3 céréaliers sur 5 ont implanté le miscanthus sur des surfaces en jachère. Les deux agriculteurs en AB qui détiennent tous les deux des parcelles tjs en herbe ont implanté le miscanthus sur des anciennes parcelles de cultures. J’ai ajd pu dépouillé l’ensemble de mes entretiens. On constate que la localisation du miscanthus s’est faite majoritairement sur des parcelles en cultures, puisque sur mon échantillon d’enquêtes 75% des anciennes parcelles étaient en cultures. Deuxième constat, c’est que… (cf. diapo). On a effectivement des agriculteurs qui ont implanté que sur des cultures, d’autres sur des cultures et des jachères, d’autres sur des jachères exclusivement et enfin sur des prairies-jachères. Ce qui est intéressant de voir c’est que (Cf. diapo + je pointe les chiffres en même temps). On pourra revenir sur le tableau après si vous avez des questions.

Résultats La complexité du raisonnement Des déterminants biophysiques du territoire d’EA? 50% des parcelles se situent sur les terres les plus éloignées du siège elles se situent globalement entre 10 km et 20 km, pour les ¾ sur des anciennes terres en culture elles représentent la quasi-totalité des surfaces éloignées pour 2 céréaliers d’Aiserey elles constituent qu’une partie minoritaire des surfaces éloignées à Baigneux-les-Juifs les autres parcelles se situent dans un rayon d’environ 3 km (une parcelle est attenante au siège) L’essentiel des parcelles implantées ne présente pas de forme gênante pour l’agriculteur, ni d’environnement particulier L’implantation s’est faite sur une diversité de types de sol 4 agriculteurs ont implanté le miscanthus sur des terres à bon potentiel (1céréalier d’Aiserey) 2 agriculteurs d’Aiserey ont implanté sur des terres à potentiel moyen 2 agriculteurs de Baigneux-les-Juifs ont implanté le miscanthus sur des terres à potentiel limité une pratique d’implantation contrastée puisque certains ont implanté sur des bonnes terres et d’autres sur des mauvaises terres (pas d’effet des OTEX ni de la taille de l’EA). Il n’y a pas de cohérence particulière de localisation sur des mêmes caractéristiques biophysiques du territoire Chaque agriculteur appréhende donc son territoire en fonction de règles de décision qui lui sont propres Concernant les déterminants biophysiques ce que l’on constate c’est que (Cf. diapo et ajouté à l’oral les chiffres ci-dessous en gras) 50% des parcelles se situent sur les terres les plus éloignées du siège elles se situent globalement entre 10 km et 20 km, pour les ¾ sur des anciennes terres en culture elles représentent la quasi-totalité des surfaces éloignées pour 2 céréaliers d’Aizerey elles constituent qu’une partie minoritaire des surfaces éloignées pour l’éleveur et le céréalier de Baigneux-les-Juifs (implantation entre 14% et 20% de la SAU du bloc de parcelles le plus éloigné du siège de l’EA) les autres parcelles enquêtées se situent dans un rayon d’environ 3 km (une parcelle est attenante au siège) L’essentielle des parcelles implantées ne présente pas de forme gênant l’agriculteur (2EA/8 ont implanté sur des parcelles « biscornues ») ni d’environnement particulier (2: au bord d’un cours d’eau / 1: bordure de bois). L’implantation s’est faite sur une diversité de types de sol 4 agriculteurs ont implanté le miscanthus sur des terres à bon potentiel, pour les ¾ anciennement mises en culture (1céréalier d’Aizerey) 2 agriculteurs d’Aizerey ont implanté sur des terres à potentiel moyen , anciennement en jachère pour le céréalier et en culture pour l’éleveur 2 agriculteurs de Baigneux-les-Juifs ont implanté le miscanthus sur des terres à potentiel limité (l’éleveur: anciennes cultures / céréalier: ancienne jachère ) une pratique d’implantation contrastée à Baigneux-le-Juifs puisque certains ont implanté sur des bonnes terres et d’autres sur des mauvaises terres (pas d’effet des OTEX ni de la taille de l’EA). Donc il n’y a pas… (Cf. diapo). Et c’est les déterminants de chacune de ces règles de décisions que l’on cherche à déterminer par cette thèse selon une approche plutôt systémique. Au vue d’un premier dépouillement des entretiens, ce qui apparaît c’est que les règles de localisation s’articulent autour de 2 pôles de déterminants, celui de la représentation et celui de la conduite de l’assolement. Si question sur les déterminants, donner des ex: Age et niveau d’étude? Histoire de l’EA et expérience professionnelle? Valeurs? Etc… Caractéristique du parcellaire (foncier)? Environnement de l’exploitation agricole? Conduite économique et echnique de l’EA?

Résultats D’un ensemble de cas à un territoire Présentation d’un cas Problème Grandes cultures + activité de diversification / pour la vente (pas d’élevage) SAU > 100 ha quelques parcelles humides à bon potentiel agronomique pour le maïs dont certaines éloignées et en propriétés / des jachères, certaines éloignées et en propriété miscanthus assimilé à un maïs (besoin d’eau) / assimilé à une culture rentable / assimilé à un projet d’avenir / l’agriculteur est contre la mise en jachère (jachère = diversification) Solution Implantation du miscanthus sur des jachères, éloignées et en propriété, sur des petites surfaces (plusieurs parcelles d’1ha) L’extrapolation d’un cas Problème Solution Pour finir sur la partie résultat (avant notre conclusion), voici un exemple de cas. On a comme situation (ce que l’on appel le problème et qui correspond à un certain jeu de déterminants): (cf. diapo) Donc voilà un exemple type de ce qu’est un cas: une situation et en solution une règle de localisation dans un parcelle et le choix du couvert végétal. Donc en guise de dernière illustration, voilà comment on extrapole un cas à un territoire. (Cf. diapo). On va appliquer des règles d’adaptation au raisonnement initiale en fonction du niveau de dissemblance entre les cas. Ce qui permet de respecter finement la particularité de chacun des cas traités. Territoire Déterminants du cas 1 …… ….. Raisonnement 1 Règles de localisation dans un parcellaire + type de couvert ∆ similarités ∆ Raisonnement1 Territoire Déterminants du nouveau cas …… …..

Le choix de la localisation des CBP est complexe Conclusions Le choix de la localisation des CBP est complexe La modélisation des localisations permettra d’enrichir une réflexion prospective… sur la production énergétique sur des objets territoriaux pérennes sur les fonctionnalités de l’agriculture (food / non food) … et de contribuer aux recherches de la Géoprospective compréhension des interactions nature-espace-société sur la question des cultures énergétiques modélisation du comportement de l’acteur dans un contexte d’incertitude utilisation de décisions déjà prises pour simuler des avenirs possibles (un cas et ses réalisations futures possibles ) Représentation des CBP Règles de localisation dans le parcellaire Gestion de l’assolement Donc pour conclure…. Et pour finalement enrichir quelques réflexions prospectives sur d’autres enjeux que l’aménagement du territoire à proprement parlé… à savoir sur la production énergétique (est-ce que ces cultures contribueraient à l’autosuffisance de la France par exemple?) sur les fonctionnalités de l’agriculture, notamment sur l’usage des sols à vocation alimentaire ou non alimentaire (réflexion qui fait débat ajd).