TH`ESE Docteur l'Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement (Agro Paris ...

220 Pages·2008·10.05 MB·French

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THESE
pour obtenir le grade de
Docteur
de
l’Institut des Sciences et Industries du Vivant et de
l’Environnement
(Agro Paris Tech)
Sp´ecialit´e : Sciences Sociales
pr´esent´ee et soutenue publiquement
par
Elodie Galko
le 24 octobre 2007
Mod´elisation de l’offre agricole europ´eenne face `a de
nouveaux enjeux : r´eformes politiques, effet de serre et
changement climatique
Directeur de th`ese : Pierre-Alain JAYET
INRA, UMR210 E´conomie Publique, 78850 Thiverval-Grignon
Devant le jury :
Sylviane Gastaldo Directice de l’ENSAE, Examinateur
Bruno Henry de Frahan Professeur, Univ. catholique de Louvain (Belgique), Examinateur
Pierre-Alain Jayet Directeur de Recherche, INRA
Claude Millier ENGREF, Examinateur
Michel Moreaux Professeur, Univ. de Toulouse 1, Rapporteur
Katheline Schubert Professeur, Univ. de Paris 1, Rapporteur
Bernard Seguin Directeur de Recherche, INRA, Examinateur
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Remerciements
Vous vous apprˆetez `a lire la seule partie de ma th`ese que j’aurai r´edig´ee en noc-
turne!
Je commencerai par remercier les membres de mon jury, Sylviane Gastaldo, Bruno
Henry de Frahan, Claude Millier, Michel Moreaux, Katheline Schubert et Bernard Se-
guin, qui ont accept´e d’examiner mes travaux et m’ont fait l’honneur de les commenter
et me questionner.
Je souhaite aussi remercier ceux grˆace `a qui cette th`ese a ´et´e possible : Dominique
Bureau, Sylviane Gastaldo et Pierre-Alain, qui m’ont apport´e tout leur appui quand
ma future th`ese n’´etait encore qu’un projet. Ils ont fait accepter mon sujet de th`ese par
le minist`ere de l’agriculture. Je remercie ´egalement Bernard Seguin qui, en apportant
le nerf de la guerre, a permis de d´ebloquer la situation.
Mes remerciements les plus sinc`eres vont ´egalement aux membres de mon comit´e
de th`ese : Sylviane Gastaldo et Katheline Schubert pour les ´economistes, Nathalie de
Noblet et Bertrand Ney pour les biophysiciens. Leurs conseils m’auront ´et´e utiles. Je
remercie ´egalement Claude Millier, mon tuteur `a l’Engref qui m’a aid´e `a me poser les
bonnes questions pour r´efl´echir `a mon poste d’apr`es th`ese.
Je tiens particuli`erement `a remercier Pierre-Alain, qui aura ´et´e `a la fois mon direc-
teur de th`ese et mon encadrant direct. Il m’a laiss´e la libert´e qui m’´etait n´ec´essaire et
les marges de manœuvre qu’il avait besoin de me laisser. Il aura successivement sup-
port´e mon cheval, et mes deux cong´es de maternit´e pour la naissance de ma fille puis
de mon fils. Il m’a ´egalement offert une exp´erience marquante en m’accordant toute sa
confiance pour encadrer une petite ´equipe d’ing´enieurs fort sympathiques.
Jeremercie´egalementmesrelecteurs:St´ephaneDeCara,RajaChakir,Ma¨ıaDavid,
Edouard Baranger, Sophie Durandeau, mais aussi mon mari, Florent et mon p`ere.
Enfin, mon travail n’aurait ´et´e possible sans l’ach`evement des travaux de Caroline
Godard. Nous avons partag´e 2 ann´ees au labo, son sens du d´etail aura´et´e une le¸con de
vie.
Pour en finir avec les remerciements“acad´emiques”, je mentionnerai aussi Nadine
Brisson, ainsi que la communaut´e STICS, ses danses bretonnes et ses s´eminaires en
bord de mer.
Lecadredemes3ann´eesetdemideth`esea´et´elelaboratoired’´economiepubliquede
Grignonetsonambianceinoubliable.Jen’oublieraipaslesgrandsd´ebats,plusoumoins
scientifiques qui ont anim´e nos footings et pauses caf´e. A chaque ´ev´enement `a venir,
de nature plus ou moins pr´evisible, comme une coupe du monde ou une ´election, je ne
manqueraipasd’imaginerunbarˆemepourprendrelesparis.Chaquemoisdejanvierme
fera penser aux merveilleuses galettes de Grignon (f´evrier et mars aussi d’ailleurs!). Et
l’odeur du caf´e me rappelera toujours la table de votre salle caf´e, rarement impeccable
car toujours surcharg´ee de victuailles en tout genre. Et puis, le parc me manquera
pour les innombrables possibilit´es qu’il me laissait pour mes entrainements pour les
iii
20km de Paris et `a mes compagnons de course que je n’aurai pas r´eussi `a convaincre de
me suivre jusqu’au bout. Et parce que les r´ecr´eations scientifiques peuvent aussi ˆetre
studieuses, les cours d’anglais en sont un exemple. Des moments de d´etente en anglais
ou` il fallait bien faire ses le¸cons! Bien suˆr, mes deux grossesses ont eu une incidence sur
certaines conversations, merci pour ces partages d’exp´eriences avec les jeunes, moins
jeunes et futures mamans du labo! Et notre public masculin a finalement ´et´e presque
aussi patient que nous les ´ecoutant parler de foot et de Yannick Noah.
Nathalie, Sylvie, Estelle, Raja, Sophie, Anne-Claire, Ma¨ıa, Binou, Caroline, Ca-
therine, Laure, Evelyne, St´ephane, Paul, Edouard, Pierre-Alain, Lo¨ıc, Kevin, Thierry,
travailler avec vous ou vous cˆotoyer au quotidien a ´et´e un r´eel plaisir, alors merci tout
simplement.
Et puis, surtout, gardez moi une tasse de th´e `a l’occasion!
iv
Resum´e
L’agriculture se trouve aujourd’hui au carrefour d’enjeux collectifs majeurs, comme
la s´ecurit´e alimentaire ou la pr´eservation de l’environnement. Dans les prochaines an-
n´ees, les effets combin´es de la lib´eralisation des ´echanges et du changement climatique
vont conduire `a des mutations majeures pour l’activit´e agricole europ´eenne. L’objectif
est ici d’analyser le syst`eme agricole europ´een dans sa relation par rapport aux en-
jeux auxquels il doit ou devra faire face au cours du XXI`eme si`ecle : r´eformes de la
politique agricole commune, limitation des ´emissions de gaz `a effet de serre (GES) et
cons´equences du changement climatique. L’´etude se fonde sur un mod`ele ´economique
del’offre(AROPAj),coupl´e`aunmod`eleagronomique(STICS)pourlapriseencompte
des effets du climat sur les rendements agricoles. Un des atouts du mod`ele ´economique
est qu’il permet en outre de mesurer les couˆts d’abattement des ´emissions de GES au
niveau europ´een. Les r´esultats obtenus sont tr`es sensibles aux poids donn´es aux deux
GES, le m´ethane et le protoxyde d’azote. Le concept standard utilis´e pour mesurer les
´emissions de GES diff´erents est celui de pouvoir de r´echauffement global (PRG). Leur
valeur est discut´ee dans un cadre ´economique, puis une analyse de sensibilit´e est faite
afin d’´evaluer leur impact sur les couˆts d’abattement. L’utilisation d’AROPAj pour
´evaluer `a la fois les cons´equences de r´eformes politiques et du changement climatique
permet de hi´erarchiser les impacts. Ainsi, le changement climatique aurait un effet
important sur les marges brutes des exploitants tandis que les sc´enarios de r´eforme
envisag´es se traduiraient essentiellement sur l’allocation des terres.
Mots-clefs : mod´elisation, politiques agricoles, changement climatique, ´economie,
agronomie, Europe, pouvoir de r´echauffement global
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vi
Abstract
Agriculture is strongly involved in major issues like food security and preservation
of the environment. Along years, combined effects of trade liberalisation and climate
change are going to induce major mutations in the European agricultural sector. This
work aims at the analyse of the European agricultural system facing with the major
expected stakes of the XXIth century : common agricultural policy reforms, abatement
of greenhouse gas (GHG) emissions, and consequences of climate change. This work
is based on a supply economic model of the European agriculture (AROPAj), coupled
with an agronomic model (STICS) to take into account climate effects on crop yields.
One of the major positive interests of AROPAj is that it makes it possible to evaluate
EuropeanGHGabatementcostsforagriculture.Resultsareverysensitivetotheweights
usedintheaggregationofthetwogreenhousegasesinvolvedinagriculturalproduction,
namelymethaneandnitrogenprotoxyde.ThestandardconceptusedtoaggregateGHG
emissions related to different gases is usually the Global Warming Potential (GWP).
GWP is discussed in a theoretical economic framework. Moreover a sensibility analysis
is conducted to assess their impacts on GHG abatement costs. The use of AROPAj in
assessing the impacts of both policy reform and climate change helps us to rank these
impacts.Accordingtothiswork,climatechangewouldhaveimportantconsequenceson
gross margins whereas the policy reforms we studied would have their essential impacts
on land allocation.
Keywords : model, agricultural policy, climate change, economic assessment, agro-
nomy, Europe, Global Warming Potential
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Table des mati`eres
Remerciements iii
Introduction 1
I Politiques agricoles 7
1 Int´erˆet de la programmation math´ematique pour la mod´elisation ´eco-
nomique du secteur agricole 9
1.1 Choix de mod´elisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.1 Mod`eles d’´equilibre g´en´eral calculable . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.2 Mod`eles d’´equilibre partiel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.3 Mod`eles d’offre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2 Techniques de mod´elisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2.1 Programmation lin´eaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.2 Programmation math´ematique positive . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 Quelques mod`eles de l’agriculture europ´eenne . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.1 AROPAj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.2 EU-FARMIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3.3 PROMAPA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 Impacts de la r´eforme de Luxembourg 27
2.1 Le d´ecouplage en th´eorie et dans les mod`eles . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.1 Le concept de d´ecouplage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.2 E´valuation de la r´eforme de la PAC . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.3 R´esultats attendus du mod`ele AROPAj . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 L’accord de Luxembourg dans le mod`ele AROPAj . . . . . . . . . . . . 31
2.2.1 La PAC apr`es l’accord de Luxembourg . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.2 L’accord de Luxembourg dans le mod`ele . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 R´esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.1 Sc´enarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.2 Impact sur les marges brutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.3 Changement d’usage des terres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.4 Productions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.5 Une approche d´etaill´ee `a l’´echelle des r´egions . . . . . . . . . . . 43
2.3.6 Impact sur les ´emissions de GES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
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3 Impacts du d´ecouplage sur le prix de la terre 57
3.1 Prix de la terre, march´e de la terre, droits et soutien agricole . . . . . . 58
3.1.1 Soutien agricole et prix de la terre . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.1.2 March´e de la terre et droits `a paiement . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2 Contribution d’un mod`ele `a l’´echelle europ´eenne (AROPAj) . . . . . . . 64
3.2.1 Le prix fictif de la terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.2.2 Contribution du facteur terre `a la marge `a l’´echelle des E´tats
Membres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.3 Modifications r´egionales du prix fictif de la terre . . . . . . . . . 68
II L’agriculture, un secteur impliqu´e dans le changement clima-
tique avec des sp´ecificit´es propres. 77
4 Un secteur ´economique `a la fois source et puits de GES 79
4.1 Contribution du secteur agricole aux ´emissions de gaz `a effet de serre . . 80
4.1.1 Un secteur responsable d’une part importante des ´emissions . . . 80
4.1.2 Nature des ´emissions d’origine agricole . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.3 Le puits agricole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.2 Les ph´enom`enes autres que les ´emissions de GES . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.1 Le rˆole de l’alb´edo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.2 Climat et cycle du carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3 Possibilit´es d’abattement dans le secteur agricole . . . . . . . . . . . . . 86
4.3.1 E´valuer les couˆts d’abattement du secteur agricole . . . . . . . . 86
4.3.2 De la th´eorie `a la pratique : les projets domestiques . . . . . . . 87
5 La mesure de l’´equivalence des diff´erents gaz `a effet de serre 91
5.1 Pouvoir de R´echauffement Global : une perspective ´economique . . . . . 93
5.1.1 Comparaison du PRG et d’un indice ´economique d’´equivalence . 94
5.1.2 Remise en cause du PRG dans une perspective ´economique . . . 95
5.2 Cadre d’analyse : Un probl`eme de contrˆole optimal `a plusieurs gaz . . . 97
5.2.1 Formulation du probl`eme g´en´eral . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2.2 Lin´earisation et ´etat stationnaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.2.3 Dynamique du rapport des prix fictifs . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.2.4 Taxe sur les ´emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3 Cas d’un dommage lin´eaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.4 Dommage lin´eaire, facteurs d’´emissions constants et surplus quadratique 106
5.5 Dommage quadratique, facteurs d’´emissions constants et surplus qua-
dratique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.5.1 Solution de premier rang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.5.2 Taxe bas´ee sur une r`egle d’´equivalence constante . . . . . . . . . 111
5.5.3 Illustration pour deux gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Annexe A : Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Annexe B : D´emonstrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6 De l’effet de la valeur des PRG sur les couˆts d’abattement du secteur
agricole europ´een. 119
6.1 M´ethode utilis´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.1.1 Calcul des ´emissions dans le mod`ele AROPAj . . . . . . . . . . . 120
6.1.2 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
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