La géoprospective : approche méthodologique pour la modélisation prospective spatialisée à une échelle fine des changements d’usages des sols
p. 469-489
Résumés
Face à l’émergence des besoins en matière de politiques de développement local et de gestion des ressources durables, les méthodes actuelles apparaissent encore limitées pour modéliser des changements futurs à moyen et long terme des modes d’occupation et d’utilisation des terres à une échelle fine. L’objectif de cet article est de présenter une méthode générique – la géoprospective –, basée sur la « méthode des scénarios » en prospective, qui permette de prendre en compte les interactions spatio-temporelles « Nature-Société » qui constitue la principale difficulté pour une telle modélisation. Cette méthodologie est illustrée par des exemples de scénarios prospectifs spatialisés réalisés sur des agrosystèmes contrastés. Les résultats montrent que les changements futurs possibles sont subtils et complexes, et que cette démarche est indispensable pour aider les décideurs à mettre en place des mesures durables efficaces.
Confronted with emergent needs of sustainable policies for local development and resources management, currents methods appear to be limited to model mid/long term plausible futures land use and land cover changes at a fine scale. The aim of this paper is to show a generic method – the geoprospective –, based on the “scenarios’ method”, that allows to take into account spatial and temporal interactions between “Nature and Society” which constitutes the main problem of such modelling. This methodology is illustrated by examples of spatialized prospective scenarios made on contrasted agro-systems. Results show that plausible futures changes are subtles and complexes and that this approach is essential to help stakeholders and decisions makers to implement efficient and sustainable policies.
Texte intégral
1. Introduction
1L’aménagement du territoire a régulièrement fait appel à la recherche, qu’elle soit fondamentale ou appliquée, pour l’aider à élaborer des documents d’aménagement visant à répondre à des contraintes démographiques, réglementaires ou encore politiques. L’émergence actuelle du concept de développement durable, tel qu’il est défini par le Rapport Brundtland (ONU 1987), influence et augmente sensiblement ces contraintes qui s’imposent aux décideurs et acteurs de la gestion des territoires. Ils doivent désormais considérer leurs plans de gestion, leurs programmes d’aménagements en évaluant les impacts qu’ils pourront générer à l’avenir à moyen ou long terme. Cette évaluation dans la durée est destinée à caractériser leur degré d’efficience et de durabilité sur les plans environnementaux, sociaux et économiques. C’est seulement après avoir éclairé les impacts des différents futurs possibles que le choix d’une stratégie d’aménagement durable devra être effectué. Aujourd’hui, ce type de procédure est nécessaire et commun à la mise en place d’Agenda 21, de PLU (Plan Local d’Urbanisme), de SCOT (Schéma de Cohérence Territoriale) à l’échelle des collectivités territoriales, ou encore des SAGE (Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux) à l’échelle de bassins versants hydrologiques. Par exemple, dans ce dernier cas, un volet prospectif, faisant suite au diagnostic territorial, fait partie intégrante de la procédure d’élaboration du SAGE. Cette phase finale permet d’évaluer si les opérations d’aménagement et de gestion des territoires concernés permettent de répondre aux objectifs de la DCE sur l’eau (Directive Cadre Européenne, 23 octobre 2000) qui imposent « le bon état écologique des masses d’eau naturelles et le bon état potentiel des masses d’eau artificielles et profondément modifiées ». L’ensemble de ces procédures est exclusivement dépendant des territoires concernés, car leur configuration spatiale actuelle découle de facteurs géographiques (topographie, localisation, climat, etc.) et d’héritages (socio-économiques, politiques, urbains, etc.). Enfin, une approche spatialement explicite, c’est-à-dire prenant en compte les caractéristiques propres d’un territoire, est indispensable dès lors que l’influence des actions anthropiques n’est pas uniforme. Par exemple, pour certaines problématiques environnementales telle que la gestion de l’eau, ce type d’approche est indispensable car les processus qui les engendrent (érosion des sols, dégradation de la qualité de l’eau, etc.) se produisent à une échelle locale, celle de la parcelle ou de la haie (Cheverry 1998, Mérot 1999, Caubel 2001, Clément 2001, Delahaye 2002) et que la diversité des pratiques agricoles et leur évolution à l’échelle des exploitations ont pu engendrer des paysages très contrastés sur des terroirs similaires (Thenail 1997, Baudry et Thenail 2004, Martin et al. 2006).
2D’une façon générale, l’élaboration d’une politique de développement durable requiert de projeter les changements futurs des modes d’usages des terres de façon spatialisée sur un territoire donné. Un état de l’art (Houet 2006) a permis de synthétiser les avantages et inconvénients des principales méthodes utilisées – des modèles de simulation (Argarwal et al. 2000), la méthode des scénarios en prospective (Godet 1992), et le couplage des deux – pour produire des images plausibles et cohérentes du futur. Il a été réalisé à partir d’une liste non exhaustive de travaux existants réalisés dans différents domaines tels que l’étude du changement climatique (Liu et al. 1999, 2003 ; Kerr et al. 2003), la planification territoriale (Goetz et al. 1998, Wang et Zhang 2001, Jantz et al. 2003, de Nijs et al. 2004, Veldkamp et Fresco 1996), l’agriculture (Moore et al. 1992, Verburgh et al. 2000, Ewert et al. 2005, Rounsevell et al. 2005, Nassauer et Corry 2004), la lutte contre la dévitalisation du tissu rural (Piveteau 1995, Michelin 2000), la gestion de l’eau et/ou de la biodiversité (Poux et al. 2001, Kersebaum et al. 2003, Baker et al. 2004, Narcy et al. 2006). Il est apparu que : (1) les modèles permettent, à travers les simulations, de tester des hypothèses ou un ensemble de combinatoires qui ne reposent pas obligatoirement sur des hypothèses plausibles et cohérentes entre elles. Les simulations servent dans ce cas à explorer le modèle (Ginot et al. 2006) et non les situations futures possibles d’un territoire ; (2) les études utilisant des modèles dynamiques pour spatialiser et quantifier les changements d’occupation et d’utilisation des sols portent sur des territoires vastes (échelles régionales à continentales) et se limitent à reproduire la diffusion de formes spatiales tel que l’étalement urbain ; (3) les études qui s’intéressent à des échelles plus fines (locales à régionales) sont moins nombreuses, généralement sous la forme de scénarios exploratoires, et s’appuient essentiellement sur des récits parfois illustrés par des représentations multi-temporelles de ces territoires et prenant approximativement en compte les interactions spatiales (multi-scalaires et de voisinage direct ou non) entre les facteurs anthropiques et les caractéristiques physiques du territoire. Ainsi, de fortes lacunes existent pour produire des scénarios prospectifs spatialisés à l’échelle locale.
3L’exploration du futur à moyen ou long terme a donc été rendue possible grâce à la généralisation de la prospective, couplée ou non avec des modèles plus ou moins complexes. L’appréhension des devenirs possibles d’un territoire de façon spatialisée vise un triple objectif : (1) l’identification d’espaces à enjeux, à risque par rapport à une ressource, et à partir desquelles pourront découler des actions stratégiques ; (2) la détermination des facteurs clefs et de leurs interactions qui font évoluer un territoire vers une situation définie, souhaitable ou non ; (3) mettre en évidence des leviers d’action pour une gestion durable vis-à-vis d’une problématique spécifique (gestion de l’eau, contrôle de l’urbanisation, lutte contre l’érosion ou encore maintien de la biodiversité). Toutefois, il apparaît clairement que, si les aménageurs ont besoin de méthodes et d’outils d’aide à la décision en matière de gestion et de développement durable, ceux-ci ne sont pas encore adaptés pour prendre en considération la dimension spatiale à une échelle fine.
4L’objectif visé ici est de présenter une méthode générique, fondée sur la méthode des scénarios, mise en place pour réaliser la modélisation prospective à une échelle fine des changements d’usages des sols et qui, non seulement appréhende la spatialisation de scénarios de façon plausible et cohérente, mais intègre également l’ensemble des interactions spatio-temporelles qui font évoluer les modes d’usages de terres : la géoprospective.
2. La géoprospective : définitions et méthodologie
2.1. La méthode des scénarios en prospective
5La prospective vise à réduire les incertitudes liées à l’avenir en donnant « un regard sur l’avenir, destiné à éclairer l’action présente » (Hatem 1993). L’élaboration de projections est réalisée à partir d’un jeu d’hypothèses plausibles et cohérentes entre elles. Parmi ces projections, les scénarios prospectifs sont les plus fréquents. Formellement, ils consistent en des récits cohérents qui décrivent une ou plusieurs anticipation(s) plausible(s) du futur, relativement à un sujet donné (l’environnement, l’économie, les représentations sociales…) (Poux 2003) qui s’appuient sur une base méthodologique commune (ou « méta-méthode ») – la méthode des scénarios – qui a été analysée et synthétisée sous l’impulsion de Godet (1992). Elle se décompose en deux phases : la construction de la « base » et l’élaboration des scénarios.
6La base peut se définir comme « l’image actuelle du système, aussi complète, globale et explicative que possible, à partir de laquelle l’étude prospective proprement dite (c’est-à-dire la construction des scénarios) pourra être mise en œuvre » (Hatem 1993). La description du système doit à la fois prendre en compte la situation à un instant t et sa dynamique temporelle passée. Le système est défini à travers l’identification des variables principales qui le composent, qui peuvent être à la fois des variables externes au système (caractérisant l’environnement du système) et des variables internes à celui-ci (caractérisant le système stricto sensu). Son analyse doit permettre d’identifier les relations de causalités entre les variables, les variables motrices qui influencent fortement l’évolution du système et les variables « sensibles » pour lesquelles l’évolution future est la plus incertaine. La dynamique du système est déterminée à l’aide d’une analyse rétrospective qui permet de comprendre l’évolution passée, et d’identifier les acteurs et les variables qui ont joué un rôle, ceux qui jouent encore un rôle et ceux qui sont susceptibles de jouer un rôle à l’avenir.
7Les scénarios décrivent une évolution possible d’un système entre un état initial et un état daté dans le futur. Cette date à atteindre, constitue l’horizon temporel. Un scénario est fondé sur deux règles : (1) la description synchronique du système à différents moments de son évolution, appelé aussi images ; (2) la description diachronique d’une succession d’évènements hypothétiques et des relations de causalité qu’ils entretiennent avec le reste du système, qui constitue le cheminement. La construction d’images et de cheminements à partir des hypothèses déterminées au préalable peut être faite à partir de récits et/ou de modèles. Le récit est une manière « intellectuelle » et souple d’établir de façon dynamique les relations causales entre les variables du système. La construction même du récit contribue à identifier des relations de causalité qui donnent leur cohérence aux scénarios (Poux 2003). L’utilisation de modèles informatiques, à travers la réalisation de simulations, constitue une autre source de création de projections. Plus rigides que les récits, les modèles informatiques offrent l’avantage de fournir des données quantifiées et/ ou spatialisées, souvent plus explicites que la description qualitative fournie par les récits. Enfin, un scénario s’inscrit de façon formelle dans une démarche prospective si et seulement s’il répond à quatre critères : la pertinence, la cohérence, la vraisemblance et la transparence (Godet 1992).
2.2. La prospective et la dimension spatiale : « prospective des territoires » ou géoprospective ?
8Le recours à la dimension spatiale en prospective peut se distinguer suivant deux constats. Le premier est terminologique. Si les prospectivistes parlent d’images pour décrire une situation donnée d’un système, elles n’étaient pour autant que rarement spatialisées alors même que le système étudié était un territoire. L’introduction de la dimension spatiale a alors consisté à représenter, sous forme cartographique ou schématique, l’évolution paysagère du territoire étudié de façon diachronique (Michelin 2000, Joliveau et Michelin 2001). On parle alors de « prospective des territoires ». Le second constat repose sur le fait que la détermination des interactions entre les variables du système prenait peu en compte les interactions spatio-temporelles entre les différents éléments du territoire – ou « objets géographiques » – (relations multicritères, multi-scalaires et de voisinage ; rythmes d’évolution brutale, aléatoire, progressive ou encore cyclique ; effets de seuil, de résilience, de rémanence ou d’irréversibilité). Le territoire était alors considéré comme un « support » des changements plutôt qu’un facteur participant à l’évolution du système. La géoprospective, à l’inverse, part du principe que la dimension spatiale constitue à la fois une variable organisée et organisante du système.
9Le concept de géoprospective n’est pas nouveau mais relativement récent. Ce concept apparaît dans le rapport de conjoncture du CNRS (CNRS 2004) : « Les attentes existant en géoprospective orientent la recherche vers les notions d’imprévisibilité et d’émergence qui constituent les difficultés majeures dans ce domaine. Une des positions de recherche consiste à considérer que les émergences ne sont pas totalement imprévisibles, que les fils du futur sont contenus dans la trame du présent, mais que leur trajectoire précise est imprévisible. L’analyse et la modélisation de l’interaction spatiale permettent d’appréhender la complexité des dynamiques, de simuler les futurs possibles des géosystèmes et de produire des outils d’aide à la décision spatialisés ». Ainsi, la géoprospective constitue un thème de recherche émergent dans les sciences humaines et sociales ayant trait à la modélisation conceptuelle et formalisée de la complexité d’un géosystème, c’est-à-dire à la modélisation dynamique des interactions entre « espace, nature et société » (Tissot 2004, Langlois 2005, Voiron 2006).
2.3. Mise en place d’une méthode générique de géoprospective
10Fondée sur la méthode des scénarios de Godet (1992), la géoprospective s’appuie essentiellement sur la dimension spatiale pour réaliser l’analyse rétrospective, pour élaborer des scénarios spatialisés à une échelle fine et enfin pour les évaluer. Cette démarche est illustrée par la figure 1.
11La première étape consiste à choisir un ou plusieurs territoires d’étude. Il s’agira, soit de la totalité d’un territoire s’il n’est pas trop étendu, soit de sites représentatifs de la diversité paysagère d’un territoire englobant.
12La seconde étape – la construction de la base – consiste d’une part, à recréer les trajectoires d’évolution des modes d’usages des sols des territoires étudiés et d’autre part, à identifier et à hiérarchiser à partir de ces trajectoires l’ensemble des processus et facteurs explicatifs qui les ont fait et les font encore évoluer voire constituent des germes de changements futurs. Cette phase doit permettre de mettre en lumière la structuration et le fonctionnement du système territorial, de définir clairement l’ensemble des interactions spatio-temporelles existantes entre les contraintes spatiales (climat, pédologie, topographie, etc.), les facteurs anthropiques (facteurs politico-économiques, réglementaires, socioculturels, historiques, etc.) et les modes d’usages des sols.
13La troisième étape vise à élaborer des scénarios prospectifs spatialisés. Les méthodes de spatialisation vont dépendre de la façon dont le temps est pris en compte dans la construction des scénarios. Deux types de scénarios se distinguent : les scénarios exploratoires (ou forecasting) et les scénarios normatifs (ou backcasting). Les premiers partent d’une situation connue, initiale, pour explorer progressivement le futur (Fig. 2, n° 1). Les seconds partent d’une norme de désirabilité (image souhaitable ou non) et remontent le futur jusqu’au présent. La construction d’un cheminement plausible est faite de façon rétrospective (Fig. 2, n° 2). Dès lors que les hypothèses de construction des scénarios sont définies, elles serviront soit à alimenter un modèle dynamique et spatialement explicite afin de simuler les interactions entre les processus et facteurs de changements dans le cas des scénarios exploratoires, soit à recréer un récit d’évolution illustré de cartographies réalisées grâce à un SIG dans le cas des scénarios normatifs et dont la plausibilité et le réalisme seront assurés sur le plan quantitatif et en terme de localisation à l’aide de requêtes multicritères.
Fig. 1. Schéma de la méthode de géoprospective (Réalisation : T. Houet/ COSTEL ; Sources : Houet, 2006)

14Enfin la dernière étape porte sur l’évaluation des scénarios. Deux types d’évaluations se distinguent : (1) celle relative aux impacts des changements futurs sur le plan environnemental, et/ou économique et social qui pourra être réalisée par déduction et/ou par le couplage des images du futur, c’est-à-dire des cartographies, avec des modèles environnementaux (simulations de transferts de flux d’eau, de nutriments ou encore de biodiversité) ; (2) celle relative à l’apport des scénarios pour les gestionnaires et décideurs locaux à travers une restitution de l’ensemble des scénarios lors d’une réunion participative et d’un debriefing réalisé à travers un questionnaire.
15La place de la dimension spatiale dans cette méthodologie est présentée de façon détaillée ci-après. Elle est illustrée à partir d’exemples de scénarios prospectifs spatialisés, réalisés (Fig. 3) sur des territoires agricoles aux paysages contrastés dans le cadre respectivement de la mise en place du SAGE du Blavet et d’un programme de recherche américain de l’USGS – TRENDS program – (Loveland et al. 2002). Ils concernent des petits bassins versants bocagers du centre Bretagne et un site de grandes cultures situé dans la partie occidentale de la Corn-Belt (Sud Dakota, USA).
Fig. 2. Approches de construction des scénarios (1) exploratoires et (2) normatifs (Source : Julien et al. 1975)

Fig. 3. Localisation des sites d’études (Réalisation : T. Houet/COSTEL ;

Sources : SAGE Blavet, BD Carthage © IGN, COSTEL © NASA EOS/MODIS)
3. L’apport de la dimension spatiale dans l’analyse rétrospective
16L’approche méthodologique utilisée pour réaliser l’étude rétrospective repose sur l’analyse systémique en géographie qui a pour intérêt d’appréhender un territoire comme un système dynamique, permettant de comprendre, dans le cadre d’une approche globale, les mécanismes de la dynamique des activités humaines dans un espace géographique (Le Berre 1984). Il s’agit d’une approche conceptuelle, formalisée ou non mathématiquement, qui cherche ainsi à établir l’ensemble des interactions spatio-temporelles entre des contraintes historiques, économiques, sociales, mentales, physiques, naturelles d’un territoire donné (Marchand 1986, 1996). L’ensemble de ces interrelations influence le fonctionnement et la structuration de ce territoire, voire le fonctionnement et la structuration d’autres territoires englobés ou englobants, voisins directs ou éloignés. Réciproquement, le territoire ainsi créé réagit à son tour sur les contraintes qui participent à son fonctionnement. L’analyse systémique du fonctionnement d’un territoire agricole repose sur deux étapes préalables : la détermination des trajectoires d’évolution de paysages bocagers et l’identification et la hiérarchisation des facteurs explicatifs des changements observés sur des sites d’études préalablement choisis.
3.1. La détermination des trajectoires d’évolution par télédétection
17La détermination des trajectoires d’évolution des modes d’usages des sols a été réalisée suivant deux dynamiques temporelles, selon l’origine des documents utilisés : un suivi décadaire à partir de séries de photographies aériennes et de données satellitaires sur les 30-50 dernières années a permis de mettre en évidence les changements des modes d’occupation et d’utilisation des sols et des structures paysagères (Loveland et al. 2002, Houet 2006) ; un suivi annuel à partir d’une série d’images satellitaires haute résolution (SPOT, IRS-LISS, etc.) sur les 6-7 dernières années a permis d’identifier les principaux systèmes culturaux. L’analyse rétrospective effectuée à l’aide d’une série de descripteurs statistiques et cartographiques (taille du parcellaire ; surface, fragmentation et compacité des zones humides ; longueur, distribution et densité du réseau bocager ; ratio « SAU/non SAU » ; superficie et localisation des principales classes d’occupation des sols – Fig. 4 – ; successions culturales) destinés à déterminer l’évolution des modes d’occupation des sols et des structures paysagères a rendu possible la comparaison des trajectoires des modes d’usages des terres sur différents sites. Ainsi, les territoires bretons ont connu globalement des évolutions semblables, tant au niveau de la transformation des structures paysagères (régression du réseau bocager, drainage des zones humides) que des changements dans les modes d’occupation des sols (diminution des cultures au profit des prairies). Toutefois, l’ampleur et le rythme de ces changements diffèrent d’un site à l’autre, et parfois très sensiblement. Ceci explique les différences observées actuellement, tant dans la part occupée par les différents éléments du paysage (bocage, zones humides) et par les cultures que dans leur répartition spatiale. Sur le site américain, les principaux changements observés sur les 30 dernières années se traduisent par une augmentation non négligeable (+ 9 %) des surfaces cultivées au détriment des prairies naturelles.
Fig. 4. Exemples de descripteurs utilisés pour déterminer les changements d’usages des sols sur le bassin versant du Lestolet entre 1952 et 1998 : (1) évolution des classes d’occupation des sols, (2) évolution des zones humides de fonds de vallées ; (3) évolution du parcellaire (Réalisation : T. Houet/COSTEL ;

source : Houet et al. 2008a)
3.2. L’identification et la hiérarchisation des facteurs explicatifs des changements
18Les trajectoires d’évolution ont été restituées auprès d’acteurs locaux (agriculteurs, élus, gestionnaires) et d’experts (agronomes, géographes, écologues, hydrologues) lors d’une réflexion participative. Cette approche « experte » a permis de reconstruire les récits d’évolution pour chacun des sites par grandes périodes clés et à partir desquels les facteurs expliquant les changements intervenus au cours de la période d’étude ont été identifiés.
19Les facteurs de changement identifiés sont de nature très différente : ils peuvent être d’ordre qualitatif ou quantitatif, intervenir ponctuellement dans le temps ou agir sur plusieurs années ou décennies. Leur spatialisation à l’aide de descripteurs, nécessaire pour valider les facteurs identifiés à dire d’experts et désigner les variables influant réellement sur les évolutions constatées, est une étape délicate, car les données nécessaires à leur élaboration sont très variées et pas toujours disponibles. Les facteurs identifiés ont une origine locale (parcelle agricole, exploitation ou groupement d’exploitations agricoles, commune, bassin versant), infra-régionale (bassin de vie, bassin de production…) ou encore nationale et internationale (Politique Agricole Commune, etc.). La méthode mise en place pour valider et hiérarchiser les facteurs identifiés par les experts est présentée dans Houet et al. (2008a). L’étape de validation repose sur l’évaluation de la corrélation entre les descripteurs spatialisés des changements d’occupation et d’utilisation des sols et les descripteurs des facteurs explicatifs des changements observés. Ces derniers ont été spatialisés à deux échelles : à l’échelle locale pour les descripteurs relevant du milieu physique ou des exploitations agricoles, et à l’échelle communale pour replacer les changements observés sur les sites étudiés dans le cadre de l’évolution d’un territoire plus vaste. Ensuite, pour valider les facteurs explicatifs des changements des modes d’usages des sols, deux méthodes sont utilisées : la première consiste, pour les données structurées à une échelle communale, à calculer un coefficient de corrélation entre le descripteur du facteur explicatif des changements et le descripteur de l’évolution des modes d’usages des sols ; la seconde consiste à calculer une matrice de confusion à l’aide d’un SIG pour les données spatialisées à une échelle locale. Enfin, l’étape de hiérarchisation a été réalisée suivant deux approches : une qualitative et l’autre quantitative. La première a été effectuée par une analyse croisée des facteurs issus des récits, et de leurs représentations spatialisées et validées. Elle a permis de dégager le poids relatif des principaux facteurs explicatifs des changements pour chaque période et de définir leur influence (prépondérante, croissante ou décroissante). La hiérarchisation quantitative n’a été réalisable que pour les descripteurs structurés à une échelle communale car seules des données ayant les mêmes échelles spatiales et temporelles sont comparables (Corgne 2004-a, 2004-b). La détermination du poids respectif des facteurs influençant l’évolution des modes d’occupation des sols a été effectuée à travers une régression multiple standard appliquée pour chacune des dates d’observation de l’évolution contraintes par les données utilisées, issues des recensements agricoles de 1979, 1988 et 2000 (ONIC 1979, 1988 et 2000).
20Les résultats issus de cette méthodologie ont clairement mis en évidence le fonctionnement d’un agro-système agricole intensif et plus particulièrement le rôle des exploitations agricoles, niveau clef des changements, et le poids prédominant des mesures politiques, économiques et réglementaires.
3.3. Le fonctionnement d’un géosystème agricole
21Les facteurs et processus qui font évoluer les modes d’usages des sols et leurs interactions, qui traduisent le « fonctionnement » d’un territoire de type agricole, sont similaires pour les sites bretons et le site américain.
22Les exploitants agricoles, par leurs activités de production, d’entretien et d’aménagement de leur territoire, et l’agrégation des pratiques relatives à ses activités et réalisées au sein de la mosaïque des exploitations agricoles, constituent les principaux facteurs explicatifs des changements observés dans un paysage agraire (Thenail 1997). L’agriculteur a adopté ou adopte, lors de son installation, un système de production, c’est-à-dire un type de production (élevage, cultures de vente, etc.) et un mode de production (intensive, extensive, biologique…) en fonction de ses convictions, d’une demande économique provenant de marchés locaux ou nationaux et des réseaux de collecte ou de transformation à proximité, du contexte géographique local (c’est-à-dire des potentialités agronomiques des terres), de la configuration spatiale de l’exploitation (éclatement ou regroupement des parcelles) ; du marché du foncier agricole… Suivant le système de production adopté, il définit un assolement, c’est-à-dire la répartition des proportions des types d’occupation des sols sur son exploitation, pour produire ses besoins en fourrages par exemple. Cet assolement est conduit suivant un itinéraire technique (ensemble des successions culturales réalisées sur son territoire d’exploitation) afin d’obtenir les meilleurs rendements possibles, destinés à améliorer directement ou indirectement la rentabilité de sa production principale (lait, viande, cultures.). Dès lors, l’allocation spatiale des types d’occupation des sols à l’échelle d’une exploitation agricole tient compte de la structure spatiale de l’exploitation, des contraintes du milieu (hydromorphie, pente), de facteurs agronomiques (précédent cultural), topologiques (distance au siège d’exploitation) et géométriques (taille et morphologie des parcelles) (Joannon et al. 2005, Morlon 2005, Mathieu et al. 2005). Enfin, dès que la structure spatiale d’une exploitation évolue suite à la reprise des terres d’un exploitant cessant son activité, les propriétés de chacune des parcelles (distance au siège, taille, etc.) évoluent également en fonction des besoins et de la perception du repreneur.
23Ensuite, se structure une « sphère organisationnelle englobante » régulant et influençant les décisions des exploitants agricoles qui varient d’une exploitation à une autre en fonction de ses convictions, ses choix passés et sa situation personnelle. L’échelle de l’exploitation agricole est le niveau intégrateur de l’ensemble des politiques et réformes agricoles et environnementales et des textes réglementaires mis en place par l’État ou des structures internationales. Par exemple, dans le cas français, la réforme de la PAC de 1992 a eu des conséquences importantes sur l’occupation des sols en Bretagne. Le système de primes allouées à certaines cultures (céréales, maïs fourrager) a fortement encouragé les agriculteurs à les implanter au détriment des prairies temporaires, dont la baisse a été limitée par la mise en place des MAE (Mesures Agri Environnementales).
24Enfin, un troisième échelon, au rôle croissant, participe aux changements des modes d’usages des sols. Il est toutefois apparu, d’après les experts américains interrogés, que cet échelon est plus présent en France. Il correspond à l’ensemble des mesures et règlements mis en place par des collectivités locales aux pouvoirs propres ou issues de structures appliquant à l’échelle locale des mesures nationales ou internationales. Par exemple, en Bretagne, cela recouvre les actions menées dans le cadre des CTE (Contrats Territoriaux d’Exploitation), CAD (Contrats d’Agriculture Durable), PLU (Plans Locaux d’Urbanisme), ZAC (Zones d’Actions Complémentaires), du programme BEP (Bretagne Eau Pure) ou encore du SDAGE (Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux) par collectivités territoriales, des syndicats intercommunaux, les Chambres Consulaires Agricoles ou encore par les préfectures.
4. La construction de scénarios prospectifs spatialisés
25L’élaboration d’un scénario spatialisé des changements d’usages des sols à une échelle fine diffère selon la prise en compte du temps dans la construction du scénario, c’est-à-dire suivant le type de scénario (exploratoire ou normatif). Les scénarios prospectifs ont pour objectif d’éclairer des enjeux de gestion liés à une ou plusieurs hypothèses d’évolution de futurs facteurs de changements, mais aussi à définir la gamme des futurs possibles d’un territoire. Les hypothèses constitutives d’un scénario doivent être plausibles et cohérentes entre elles, qu’elles soient probables ou peu probables.
4.1. L’approche exploratoire : l’utilisation de modèles dynamiques et spatialement explicites
26Les scénarios prospectifs exploratoires permettent de tester l’influence d’un ou plusieurs facteurs de changements au cours du temps. L’exploration du temps est réalisée à travers la simulation des processus d’évolution d’un territoire agricole (successions culturales, changement de système de production, agrandissement d’une exploitation, etc.), de leurs interactions et de l’influence du facteur considéré sur ces processus à l’aide de modèles informatiques. Pour simuler les changements des modes d’usages de sols à une échelle fine, les modèles informatiques doivent être capables de modéliser les dimensions spatiale, temporelle et « des décisions humaines » d’un système complexe (Agarwal et al. 2000). La dimension spatiale de la complexité se définit par la résolution (unité élémentaire du système – pixel ou objet géographique – ), l’étendue de la zone d’étude et le caractère spatialement explicite du modèle (allant de la simple représentation synchronique d’un site à la prise en compte des interactions spatiales de voisinage et multi-scalaires entre les objets géographiques). La dimension temporelle de la complexité se caractérise par un pas de temps, une durée ainsi que par l’aspect dynamique du modèle, c’est-à-dire sa capacité à prendre en compte des décalages temporels, de rythmes d’évolution variés ou encore des effets rétroactifs. Enfin, la dimension « des décisions humaines » de la complexité se définit par trois variables : l’agent, unité de base modélisée prenant des décisions ; la représentation de plusieurs niveaux de groupes sociaux pouvant influencer l’évolution du système ; les types d’interactions humaines (déterministes, hiérarchiques, cognitives, etc.). Une analyse bibliographique des modèles existants a mis en évidence que certains modèles, tel que certains automates cellulaires, sont peu adaptés pour simuler ces processus à des échelles fines (Houet et Hubert-Moy 2006) ou encore pour simuler des changements attributaires (changements des types d’occupation du sol) et géométriques (agrandissement parcellaire, arasement de haie…) d’un paysage (Houet et Gaucherel, sous presse). Dans le cas de paysages agricoles fragmentés, la plateforme L1 (Gaucherel et al. 2006) est apparue comme étant la plus appropriée pour simuler les changements des modes d’usages des sols à une échelle fine. Cette plateforme nécessite en entrée deux types de données : des paramètres spatiaux, décrivant l’ensemble des niveaux d’organisations influençant les changements d’occupation et d’utilisation des sols, et des paramètres temporels caractérisant l’ensemble des processus qui interviennent sur le territoire étudié. La figure 5 synthétise le fonctionnement général du modèle développé pour des paysages agricoles fragmentés de type bocager, les données nécessaires en entrée du modèle et les processus d’évolution du paysage. Le paysage résultant de la première itération de la simulation est utilisé comme paysage initial à l’itération suivant, le pas de temps étant ici annuel.
27Cette plateforme a été adaptée et utilisée sur le Menno Block pour simuler les changements des modes d’usages des sols fondés sur deux scénarios prospectifs élaborés en partenariat avec des experts locaux. Leur objectif était d’évaluer les impacts à l’échelle locale de facteurs tendanciels tels que la nouvelle politique énergétique de 2006 et du maintien ou non du CRP (Conservation Reserve Program). L’agrandissement des exploitations agricoles n’a pas été pris en compte ici en raison de l’indisponibilité de certaines données (âge des exploitants). Toutefois, étant donné que les successions culturales ne dépendent de la distance au siège d’exploitation et que les systèmes de productions sont relativement similaires (assolements peu de différents), il a été estimé avec les experts que cela ne devrait que très peu affecté les changements d’usages des sols.
28Débutant en 2000 et visant l’horizon 2020, ces scénarios prévoient que cette politique destinée à produire des biocarburants va donner un second souffle à la production de soja (pour le biodiesel), soumise à la pénétration de la production brésilienne sur le marché international, et de maïs (pour le bioéthanol). Ainsi, la production de soja devrait se maintenir entre 2000 et 2010 et augmenter légèrement (+5 %) jusqu’en 2020. L’incertitude réside dans le maintien ou non à partir de 2008 d’un programme de conservation (CRP) de la biodiversité et des sols qui consiste en une « location » de parcelles sur lesquelles sont préservées des prairies naturelles. Les adaptations réalisées sont peu significatives dans le sens où elles n’affectent pas l’architecture du modèle. Elles comprennent la constitution d’un nouveau jeu de données (certaines exploitations n’ayant pu être délimitées, les parcelles dans le quart nord ouest de la zone n’ont pas été prises en compte dans la simulation), le développement de nouvelles successions culturales propres aux systèmes de production en présence et à définir de nouvelles règles d’usage des sols liées à de nouvelles contraintes liées au milieu (Houet et al. 2010). Des cartographies annuelles de types d’occupation des sols sont alors produites (Fig. 6.).
Fig. 5. Schéma de synthèse du fonctionnement de la plateforme L1 pour simuler des changements futurs des modes d’usages des sols (Réalisation : T. Houet/COSTEL)

Fig. 6. Exemples de cartographies annuelles des types d’occupation et d’utilisation des sols produites par la plateforme L1 pour les scénarios réalisés sur le Menno Block (Réalisation : T. Houet/COSTEL)

4.2. L’approche normative : SIG et requêtes multicritères
29L’approche normative consiste à envisager des paysages futurs d’un même territoire à partir d’hypothèses contrastées et vraisemblables. Le cheminement et les images intermédiaires sont construits rétrospectivement : les différents récits pour parvenir aux situations futures définies mettent en lumière l’ensemble des facteurs qui engendrent cette évolution ; les zones concernées par des changements des modes d’usages des sols sont identifiées à l’aide de requêtes multicritères effectuées dans un SIG. S’il est évident que les changements n’auront pas exactement la même configuration que celle décrite cartographiquement, cette dernière représente en terme de localisation et de quantité de changements attendus, une image plausible et réaliste. Par ailleurs, si cette approche s’apparente plus à une « prospective d’un territoire » en illustrant des images du futur, elle s’en distingue néanmoins par la prise en compte d’interactions spatiales par le biais des requêtes multicritères (relations de voisinage entre parcelles, de distance au siège d’exploitation, de relations multiscalaires entre les types d’occupation des sols, du milieu physique, des limites des exploitations agricoles et des systèmes de production) illustrées par la figure 7. Par exemple, le changement de système de production d’une exploitation suite à une reprise d’exploitation engendre un changement de l’assolement, c’est-à-dire des proportions des types de cultures à l’échelle de l’exploitation reprise. Les types d’occupation des sols sont alors alloués en fonction de la distance au nouveau siège d’exploitation, de la taille et du degré d’hydromorphie des parcelles. Deux exemples de scénarios, un « optimiste » et l’autre « pessimiste » réalisés pour la période 1998-2027, sont présentés ci-après.
4.2.1. Le scénario optimiste sur le Lestolet : une gestion fonctionnelle et durable du bassin versant par les agriculteurs et les gestionnaires de l’eau
30Entre 1998 et 2005, le paysage du Lestolet a peu changé, les proportions des principales classes d’occupation des sols restant relativement stables. En novembre 2005, les modalités de la PAC de 2006 sont enfin révélées et les agriculteurs découvrent le montant des primes qu’ils toucheront annuellement jusqu’en 2013-2014. Le système complexe du Droit à Paiement Unique (DPU) incite les agriculteurs à produire au moins la même quantité de céréales voire à l’augmenter de 5 % pour conserver la totalité des « Aides aux Grandes Cultures ». Le prix du blé sur le marché mondial poursuit, en 2006, la tendance à la baisse observée mais les agriculteurs du Lestolet sont éleveurs avant tout. Tout concorde pour ne pas engendrer de modification profonde et immédiate des assolements au niveau du système de production. Au cours de la même année, le SAGE Blavet est adopté. Le syndicat mixte de gestion des eaux du Lestolet (SMKU) s’étant lancé dans une politique forte en matière de gestion des zones humides de fonds de vallées et du bocage, trouve dans la mise en place du SAGE un nouveau soutien politique et financier. Le SAGE voit dans le site du Lestolet un site « témoin » qui servira d’exemple aux démarches futures sur d’autres bassins versants. Une structure partenariale (SAGE Blavet, SMKU, Chambre d’Agriculture, Agriculteurs et Elus locaux) est instaurée pour une mise en place efficace et durable de ces objectifs. Trois exploitations « témoins », choisies sur la base du volontariat, entament un changement de leur système de production. Le travail collaboratif avec la Chambre d’Agriculture apporte une nouvelle vision des possibilités de gestion du système de production notamment en lien avec les contraintes économiques de la PAC de 2006 et l’augmentation de leur Surface Agricole Utile (SAU) et de leur Surface Fourragère Principale (SFP) lié à la restauration des prairies permanentes des fonds de vallées. Ils reçoivent des formations prises en charge par la Chambre d’Agriculture ainsi que des Aides à la Reconversion par la Région et l’Agence de l’Eau Loire-Bretagne. Ils réduisent la taille de leur cheptel du fait de l’optimisation de la production laitière par vache (efficacité alimentaire, génétique). Ils amorcent en parallèle un changement progressif (sur 5 ans) de cheptel qui accompagne les modifications d’assolement. Le passage progressif à l’herbe amène les agriculteurs à adopter de façon toute aussi progressive soit la race Normande, soit la Montbéliarde, plus adaptée à cette alimentation que la Prime Olstein. Ils passent au bout de 5 ans à un mode de gestion extensif avec un système « Tout Herbe ». Ils réduisent ainsi considérablement leurs charges liées aux achats d’intrants et à l’arrêt du recours à des ETA pour les semis et récoltes des cultures de blé et de maïs. Durant la même période, quelques opérations de protections des cours d’eau et de restauration de quelques haies de ceintures stratégiques, de défrichements et de déboisements réalisées à partir de l’inventaire des zones humides du Haut-Blavet, ont été réalisées, et notamment pour les parcelles des exploitations témoins. Certaines friches et landes sont conservées et entretenues pour leur potentiel dénitrifiant et leur richesse patrimoniale (mégaphorbiaies, magno-cariçaie, landes humides).
Fig. 7. Méthode de spatialisation des scénarios normatifs pour le bassin versant à l’aide de requêtes multicritères permettant de prendre en compte les interactions spatiales et temporelles des processus de changements d’usages de sols (Réalisation : T. Houet/COSTEL)

source : Houet et al. 2008b
31Les autres agriculteurs du bassin versant n’ont jusqu’alors pas changé leur système de production. Lors d’une journée de démonstration en 2010 où sont conviés l’ensemble des exploitants, les résultats obtenus sur les trois exploitations sont présentés : estimations des retombées financières, investissements du nouveau système de production et simulations « temps/coûts » en cas d’adoption du système présenté. La mobilisation des agriculteurs est totale lors de cette journée car les cours du blé continuent de descendre et parce qu’une bonne partie d’entre eux a perdu une partie de leurs aides en raison du non-respect du principe d’éco-conditionnalité, faute d’entretien des zones humides et du bocage, issu de l’agrandissement des exploitations. De plus, les crises sanitaires (grippe aviaire) de 2006 et 2008 ont sérieusement touché les producteurs de lait+volaille. Près de la moitié des agriculteurs du Haut-Blavet (dont 60 % des agriculteurs du Lestolet) sont convaincus par les arguments présentés et adoptent la même démarche de changement de système de production en se réfugiant vers la valeur refuge, le lait.
322012 est une année charnière dans l’évolution des exploitations agricoles : la gestion du DPU historique (fondé sur des subventions antérieures d’années de référence) étant trop complexe, la France rejoint l’Angleterre, les Pays-Bas et d’autres pays de l’Union Européenne (UE) et adopte le principe du découplage total et la mutualisation des aides. La Région aura à l’avenir la gestion des subventions de la PAC : quel que soit le montant des primes allouées, celles-ci seront indépendantes des cultures implantées. Cette « pseudo réforme » de la PAC à l’échelle nationale prend effet en 2014. Ainsi, à cette date, les prairies deviennent prédominantes sur le Lestolet et les zones humides stoppent leur dynamique de fermeture. En 2014, la PAC 2006 est maintenue grâce à la présidence de la France à l’Union Européenne et les primes sont désormais des primes à l’hectare. Rassurés face aux rumeurs de suppression des subventions de la Politique Agricole Commune après 2014 et par les nouvelles modalités des primes, les agriculteurs du Lestolet qui n’avaient pas encore adopté cette démarche de changement de système de production y adhèrent (Fig. 8, n° 2). En 2015, le canton est déclassé et n’est plus en excédent structurel et le label rouge, demandé en 2011, est obtenu l’année suivante. Quelques exploitants valorisent leur activité à l’aide de la réhabilitation de corps de ferme en gîte ruraux parfois accompagnés de la transformation et de la vente directe des produits de la ferme. Toutefois, l’entretien du bocage constitue encore une véritable contrainte pour les exploitations qui ne cessent de s’agrandir. Une démarche concertée est engagée entre les agriculteurs, les gestionnaires de l’eau et les élus locaux pour définir une stratégie de gestion. Les agriculteurs proposent de réduire le nombre de haies n’ayant pas de rôle majeur sur les transferts de flux d’eau et de nutriments en contrepartie de l’entretien de l’ensemble des haies et notamment celles qui ont été et qui seront restaurés par le SMKU et le SAGE Blavet. Ils auraient souhaité renégocier la densité bocagère à maintenir au final mais le marché du bois de chauffage, économie parallèle non négligeable (10000 euros pour 50 cordes de bois), est très porteur en raison de la flambée des prix du pétrole et du gaz.
33Enfin, malgré le désengagement financier du SAGE en 2018, « qui souhaite concentrer ses actions volontaristes sur des secteurs où les exigences de la DCE ne sont pas atteintes », le Lestolet devient dès 2020 une région où agriculture et environnement cohabitent. De plus, l’augmentation des prairies permanentes hydromorphes a augmenté le potentiel hydrologique du bassin versant et permet de soutenir les étiages estivaux des sécheresses consécutives de 2018 et 2019 plus sévères que celles de 2003 et de 2005. En 2027, la SAU du Lestolet est totalement en herbe (Fig. 8, n° 3)
4.2.2. Le scénario pessimiste sur le Lestolet : du « modèle agricole breton » aux modèles de la « production laitière hors-sol » hollandais et de la « Corn-Belt » américaine
34Entre 1998 et 2005, le paysage du Lestolet a peu changé, les proportions des principales classes d’occupation des sols restant relativement stables. En novembre 2005, les modalités de la PAC de 2006 sont enfin révélées et les agriculteurs découvrent le montant des primes qu’ils toucheront annuellement jusqu’en 2013-2014. Le système complexe du Droit à Paiement Unique (DPU) incite les agriculteurs à produire au moins la même quantité de céréales voire à l’augmenter de 5 % pour conserver 100 % des « Aides Grandes Cultures ». Le prix du blé sur le marché mondial poursuit, en 2006, la tendance à la baisse observée mais les agriculteurs du Lestolet sont éleveurs avant tout. Tout concorde pour ne pas engendrer de modification profonde et immédiate des assolements au niveau du système de production. Au cours de la même année, le SAGE Blavet est adopté. La priorité est mise sur les bassins versants les plus intensifs : le Lestolet n’est pas concerné. Le SMKU ne possède que très peu d’outils juridiques et de moyens financiers pour lutter efficacement contre la dégradation de la qualité des eaux. L’objectif est donc de tout faire pour sauvegarder la situation telle qu’elle l’était en 1998 (Fig. 8, n° 1).
35Entre 2005 et 2014, quelques exploitations s’agrandissent de façon non négligeable, suite au départ à la retraite d’un tiers des exploitants du Lestolet. La reprise des quotas laitiers, des DPU et des terres induit une intensification du système de production et une augmentation de sa charge de travail. Le DPU incite l’exploitant à augmenter la part des cultures dans l’assolement dont la gestion (semis, récolte) est réalisée par une Entreprise de Travaux Agricoles. Par incidence, seules les prairies permanentes hydromorphes localisées à proximité du siège d’exploitation sont encore utilisées, les autres sont abandonnées, faute de temps pour les entretenir. Suivant le même principe, les initiatives individuelles d’arasement des haies poursuivent la tendance des 50 dernières années. Les haies situées autour du siège et des prairies qui l’entourent, en limite de propriété ou d’usage entre deux exploitations, ainsi que les haies de ceinture de fonds de vallées ne sont pas concernées.
36Fin 2008, les exploitants de type « lait + viande » se réfugient dans la production laitière, suite aux crises sanitaires (grippes aviaires) de 2006 et 2008. D’autres abandonnent leur production de viande bovine par pessimisme (investissements, risque sanitaire – rumeurs d’une variante de la maladie de la vache folle –, etc.). De plus, en 2009-2010, la conjoncture internationale est défavorable à l’agriculture française pour trois raisons : la concurrence des pays de l’Europe de l’Est devient plus prégnante ; la pression internationale de la coalition « USA – Brésil – Grande-Bretagne » mise en place en novembre 2005 « contre la situation privilégiée de la France liée à la PAC » se fait de plus en plus ressentir ; l’augmentation des prix des carburants issue des crises pétrolières de 2006 et 2008 met sérieusement en péril la rentabilité des exploitations agricoles. Dès 2010, la production de biocarburants devient une nécessité et se généralise. Elle était marginale avant 2008. Ainsi, après 2010, on observe une augmentation sensible de la production d’oléo-protéagineux (colza diester), de maïs et de céréales pour la production de bioéthanol. Les exploitations laitières tendent donc à augmenter la part de cultures dans leur assolement, à réduire au maximum les surfaces de pâturage pour tendre vers une production laitière quasiment hors-sol, telle qu’elle est déjà pratiquée depuis près de 10 ans aux Pays-Bas (Fig. 8, n° 4).
37En 2014, le système d’aides de la PAC 2006 n’est pas fondamentalement remis en cause et est prolongé jusqu’en 2022 grâce à la présidence de la France à l’UE. La pression de la DCE est forte et les tensions entre le monde agricole et les gestionnaires de l’eau se font de plus en plus ressentir. Les agriculteurs du Lestolet restent sensibles aux préoccupations environnementales de leur bassin versant et s’attachent à avoir des pratiques (de fertilisation) les meilleures possibles, tant que cela reste rentable pour eux. Mais les tensions avec le SMKU et ses exigences environnementales sont palpables et la scission imminente alors que le cours du blé continue de baisser et les prix du pétrole d’augmenter. En 2015, sous la pression de la communauté internationale s’appuyant sur des études scientifiques américaines et en raison de l’absence de résultats scientifiques fondés des laboratoires européens et des cours inflationnistes du pétrole, l’État et l’UE autorisent l’utilisation de cultures transgéniques. Des sociétés américaines implantent alors des usines de transformation pour la production de biocarburants. Les OGM réduisent considérablement les coûts de traitements pour les agriculteurs (arrêt des achats de pesticides). En l’espace de 2 ans, un réseau d’IAE (Industries Agro-Energétiques) se structure pour absorber cette production massivement adoptée par les agriculteurs bretons. Le modèle américain de la « Corn Belt » des années 2000-2005 se met en place en Bretagne et dans d’autres régions françaises. La production céréalière est toutefois maintenue pour percevoir les « Aides Grandes Cultures ». À l’échelle de l’exploitation, la part des prairies se limite au strict minimum pour le pâturage du cheptel bovin afin de respecter le principe d’éco-conditionnalité (bien-être animal). Une partie de la production de maïs est destinée aux fourrages, le reste aux IAE. La production de céréales et d’oléo-protéagineux est maintenue pour toucher à la fois le DPU et la production personnelle de biocarburant. Les deux sécheresses consécutives de 2018 et 2019, encore plus sévères que celles de 2003 et de 2005, ont fini de convaincre les derniers agriculteurs réticents. Les cultures OGM ont beaucoup moins souffert de la sécheresse. Après 2020, l’agrandissement des exploitations se poursuit et engendre un abandon quasi-total des zones humides de fonds de vallées. Seules les prairies permanentes situées à proximité des sièges d’exploitation n’ont pas évolué en friches et en bois, et seules les haies situées autour du siège d’exploitation et des prairies qui l’entourent, en limite de propriété ou d’usage entre deux exploitations et les haies de ceinture de fonds de vallées n’ont pas été arasées. Au final, cette évolution se traduit essentiellement par une hausse des cultures OGM et une production laitière de type hors-sol (Fig. 8, n° 5).
Fig. 8. Images initiale, intermédiaires et finales des scénarios normatifs – optimiste et pessimiste – réalisés sur le Lestolet (Réalisation : T. Houet/COSTEL)

source : Houet 2006
5. Dimension spatiale et évaluation des scénarios
38L’évaluation des scénarios prospectifs spatialisés peut être appréhendée de deux façons : (1) quantifier et localiser les changements des modes d’occupation et d’utilisation des sols sur un territoire ; (2) mesurer leurs apports aux acteurs locaux et gestionnaires concernés par l’exercice de prospective. Si l’apport de la dimension spatiale est implicite dans le premier cas, elle requiert d’être appréciée dans le second cas.
5.1. L’apport de l’approche spatialement explicite : quantification et localisation des changements, couplage de modèles et évaluation d’indices de risques
39Dans le cas des scénarios exploratoires, les modèles informatiques offrent la possibilité de quantifier et de localiser, à un pas de temps régulier plus ou moins fin, l’évolution des modes d’usages des sols à l’aide de descripteurs statistiques et cartographiques. L’élaboration d’indices de risque propres à une problématique (érosion des sols, gestion qualitative de l’eau, préservation de la biodiversité, etc.) est possible grâce à ces descripteurs et notamment grâce à l’intégration dans un SIG des cartographies multi dates. Il devient possible alors de mesurer par exemple des indices d’hétérogénéité (Li et Reynolds 1994), de connectivité (Burel et Baudry 2003) ou encore de calculer les surfaces en maïs en fonction de la distance au cours d’eau (Ruiz et al. 2004) de façon synchronique et de suivre leur évolution sur la durée. Il est également possible d’évaluer un risque en terme de répétitivité de situations à risque. Par exemple, une forte fréquence de retour en maïs sur une parcelle, du fait de l’insensibilité de la plante à une sur-fertilisation et du risque d’absence de couverture hivernale des sols en cas de récolte tardive, constitue une situation à risque vis-à-vis de la qualité de l’eau et de l’érosion de sols (AScA, 2000). Suivant le même principe, les cartographies peuvent être couplées avec d’autres modèles informatiques distribués simulant par exemple des flux d’eau (Langlois et Delahaye, 2002 ; Bocher 2005), de nutriments (Viaud 2004) ou d’espèces animales (Pain et al. 2000), pour évaluer de façon synchronique ou dynamique l’impact des changements futurs des modes d’usage des sols sur les ressources en eau, les sols et la biodiversité. Pour les scénarios normatifs, la quantification des changements, le calcul d’indices de risques et le couplage avec des modèles est également possible mais uniquement de façon synchronique. L’évaluation de l’évolution des changements et de leurs impacts est alors réalisée de façon diachronique.
40Dans le cas des scénarios exploratoires réalisés sur le Menno Block, le suivi de l’évolution des proportions des différentes classes d’occupation des sols met en évidence que la nouvelle politique énergétique et le non-renouvellement du CRP engendrent des changements subtils. Entre 2000 et 2010, les proportions des classes d’occupation des sols sont relativement stables ; les variations interannuelles résultent des changements annuels d’occupation des sols engendrés par les rotations culturales. Dans le cas du maintien du CRP (Fig. 9, n° 1), la hausse en soja (+2.3 %) occasionnée par la nouvelle politique énergétique, se fait principalement au détriment de la culture de prairies temporaires qui est destinée à reposer les sols et à produire du foin. Les contraintes agronomiques (successions culturales) engendrent également une hausse de la part moyenne en maïs (+2.9 %). Dans le cas du non-renouvellement du CRP (Fig. 9, n° 2), les contraintes agronomiques et pédologiques des parcelles concernées incitent les exploitants à y implanter des prairies temporaires voire de la luzerne. Mais dès 2010, l’augmentation de la production de soja (+3.5 %) se fait là encore au détriment des prairies temporaires et engendre une hausse de la part en maïs (+3.2 %). Ces résultats ont pour intérêt de mettre en évidence d’une part, que les changements d’occupation des sols ne sont pas aussi simples et linéaires que la légère hausse de la part en soja attendue dans les scénarios et d’autre part, qu’un facteur de changement peut avoir des incidences indirectes (hausse du maïs) sur d’autres types d’occupation et d’utilisation des sols.
Fig. 9. Évaluations des changements des types d’occupation des sols et de leurs impacts potentiels des scénarios prospectifs exploratoires réalisés sur le Menno Block (Réalisation : T. Houet)

41Ensuite, l’étude des occurrences des parcelles en maïs a eu pour objectif d’étudier les impacts de ces changements subtils en terme de localisation et de répétitivité de situations potentiellement à risque vis-à-vis de l’érosion des sols. La figure 9 (n° 3) témoigne tout d’abord d’un nombre d’occurrences relativement important, compris entre 9 et 12 pour la période 2000-2020, pour la majeure partie des parcelles. Une carte d’analyse des changements du nombre d’occurrences en maïs entre les deux scénarios (Fig. 9, n° 4) apporte des précisions sur ces changements subtils quant à l’impact, en terme de localisation, du non-renouvellement du CRP. Tout d’abord, les parcelles qui présentent une forte hausse du nombre d’occurrences (+ 6 à + 8) correspondent aux parcelles qui faisaient partie du CRP avant qu’il ne soit supprimé. Les autres changements détectés, hausse et baisse légères du nombre d’occurrences (- 3 à + 3), témoignent de l’impact du gain de terres agricoles sur les autres parcelles des exploitations concernées. Ainsi, du fait des contraintes agronomiques (successions culturales), le non-renouvellement du CRP affecte les modes d’usages des sols sur d’autres portions (parcelles) du territoire des exploitations. Enfin, afin d’évaluer plus finement l’impact des changements subtils, les parcelles présentant les propriétés pédologiques les plus sensibles à ce risque ont été répertoriées en hachures sur la figure 9 (n° 4). À l’exception de la perte de biodiversité occasionnée par l’arrêt du CRP, l’analyse montre finalement que, a priori, la nouvelle politique énergétique et le non-renouvellement de ce programme de conservation engendreront des impacts négligeables vis-à-vis de l’érosion des sols sur le Menno Block. Il convient toutefois de préciser qu’étant donné que les risques dépendent de la configuration pédologique locale, ces conclusions ne sont pas valables pour un autre site.
42Ainsi, la modélisation des processus qui participent à l’évolution paysagère d’un territoire offre la possibilité de mieux comprendre et d’appréhender des changements qui, s’ils sont subtils sur le plan quantitatif, cachent une réalité plus complexe, notamment sur le plan spatial, et dont les interactions peuvent engendrer des conséquences potentiellement sensibles et inattendues initialement. De même, des scénarios exploratoires réalisés sur les sites bretons ont mis en évidence le rôle propre de certains facteurs ainsi que des leviers d’actions pour la gestion d’eau. Par exemple, le risque de dégradation de la qualité de l’eau est apparu comme très largement dépendant de l’évolution d’un facteur structurel : l’organisation spatiale de la mosaïque des exploitations agricoles par rapport au réseau hydrographique. L’agrandissement des exploitations tend à accroître le nombre de parcelles sur lesquelles la probabilité d’avoir du maïs est élevée (parcelles éloignées du siège d’exploitation, localisées à proximité d’un cours d’eau), et par corollaire, augmente le risque de dégradation de la qualité des eaux. Dès lors, la participation aux évolutions foncières, par exemple en partenariat avec les SAFER (Sociétés d’Aménagement Foncier et d’Établissement Rural), peut constituer un outil de gestion spatiale de l’eau efficace et peu onéreux (Houet, 2006).
43Dans le cas des scénarios normatifs, les récits offrent une part d’imagination plus grande et par conséquent, apportent plus de précisions sur les pratiques agricoles. Dès lors, l’évaluation des conséquences environnementales peut être faite par déduction à partir de connaissances issues de la bibliographie et d’entretiens avec des experts, ainsi que par celles issues de l’analyse des descripteurs cartographiques et des indicateurs de risque précédemment cités.
44Sur le plan quantitatif, la figure 10 (n° 1) montre que le scénario optimiste est en rupture avec l’évolution passée entre 1981 et 2005 (la situation de 2005 étant assimilée à celle de 1998). En 2014, les efforts des acteurs locaux et des gestionnaires ont permis de rétablir des proportions d’occupation des sols similaires à celles observées dans les années 1970 dans l’analyse rétrospective. C’est la fin de la « révolution du maïs fourrager » et le début de « l’ère herbagère agri-environnementale », qui atteint son paroxysme dès la fin des années 2020. À l’inverse, le scénario pessimiste (Fig. 10, n° 1) poursuit les tendances passées en les accentuant. Entre 1981-2005, 25 % de la surface en herbe de 1981 (environ 220 ha) a été convertie en cultures. Entre 2005 et 2014, soit 2,5 fois moins de temps, ce sont près de 220 ha de prairies qui disparaissent au profit des cultures. Entre 2014 et 2027, ce sont encore près de 200 ha de prairies qui se transforment en maïs ou en blé. Cette évolution est synonyme d’une très forte intensification des productions. L’évolution des modes d’usages des sols dans les scénarios optimiste et pessimiste a, a priori, des impacts contrastés. Dans le premier, la concentration en nitrates atteint les normes de la DCE en 2014. L’amélioration de la qualité de l’eau par rapport à 2005 est liée dans les deux cas à la disparition des cultures sur lesquelles les apports d’engrais organiques et minéraux étaient réalisés et à l’amélioration des pratiques de fertilisation des prairies. La contamination par les pesticides reste inexistante. La restauration des zones humides permet de sauvegarder les parcelles d’intérêt patrimonial recensées et engendre un enrichissement de la biodiversité floristique et faunistique. Dans le scénario pessimiste, la concentration en nitrates augmente de façon régulière entre 2005 et 2027, jusqu’à atteindre des taux (>50 mg. L-1) mettant en péril la distribution en eau potable par le SMKU. Des contaminations ponctuelles par les pesticides apparaissent jusqu’en 2014 alors qu’elles étaient inexistantes auparavant, mais l’utilisation de cultures génétiquement modifiées les fait disparaître après cette date. L’eutrophisation constitue un nouvel enjeu de reconquête de la qualité de l’eau. Elle croît au fur et à mesure que les zones humides se boisent, provoquant également un appauvrissement de la biodiversité.
45Enfin, le modèle Ruicells (Langlois et Delahaye 2002) a été utilisé pour évaluer l’influence des changements d’occupation des sols engendrés sur les flux d’eau à l’exutoire par les deux scénarios. Ces débits sont théoriques et évalués pour un épisode pluvieux donné (20 mm/m2), supposé uniforme sur l’ensemble du bassin versant. Les résultats sont comparés avec le flux théorique en fonction de la topographie du bassin versant et de la situation initiale de 1998 (Fig. 10, n° 2). Ces évaluations ne tiennent pas compte de la configuration du bocage car le modèle n’est pas encore adapté pour les intégrer. La surface en amont du point de mesure choisi est de 1135 ha, engendrant un flux d’eau total de 22700 m3 en fin de simulation. Le débit théorique maximal observé durant la simulation et lié à la seule morphologie du bassin versant est de 1,99 m3.s-1. Les modes d’occupation des sols de 1998 influencent sensiblement ces flux d’eau en augmentant le débit moyen, avec un débit maximal de 3,05 m3.s-1. L’implantation généralisée des prairies (scénario -A- optimiste) freine légèrement ces débits et modifie le moment où le débit maximal se produit. À l’inverse, l’augmentation de la part de cultures (scénario -B- pessimiste), augmente les débits à l’exutoire avec un débit maximal de 4,05 m3.s-1 qui est deux fois plus élevé que celui qui ne tient compte que de la morphologie du bassin versant. Par déduction, le scénario optimiste qui freine de façon non négligeable les flux, contribue à éviter l’ennoiement des zones humides et à augmenter le potentiel de rétention en eau du bassin versant par infiltration, la recharge des nappes et le soutien aux étiages. La réciproque n’est pas aussi évidente pour le scénario pessimiste, mais toujours est-il qu’il augmente le risque d’érosion des sols.
Fig. 10. Évaluations des changements des types d’occupation des sols et de leurs impacts potentiels des scénarios prospectifs normatifs réalisés sur le Lestolet (Réalisation : T. Houet)

Sources : Houet, 2006
5.2. L’apport de la dimension spatiale pour les acteurs locaux et les décideurs
46L’évaluation de l’apport des scénarios pour les gestionnaires et décideurs locaux a été réalisée lors d’une réunion participative où les scénarios exploratoires et normatifs portant sur les sites bretons ont été présentés aux gestionnaires et acteurs locaux du Lestolet à l’aide d’un questionnaire.
47Il ressort que les représentations spatiales aident à la gestion durable de l’eau. Non seulement les scénarios spatialisés apportent plus de réalisme d’un point de vue visuel et quantitatif, mais en plus ils sensibilisent l’ensemble des acteurs concernés. Les gestionnaires de l’eau se sont montrés plus intéressés par les résultats provenant des scénarios exploratoires car ils aident à la compréhension de l’impact de facteurs de changements sur les modes d’usages des sols et de leurs interactions. À l’inverse, ceux qui ont majoritairement jugé les scénarios normatifs comme « éclairant sur l’avenir » sont les acteurs du monde agricole : ils leur ont apporté une vision plus globale qui ne se limite plus à leur seule exploitation et met en exergue le poids des jeux d’acteurs, les moyens financiers et humains nécessaires à mettre en œuvre de façon collective pour y parvenir.
48De plus, les scénarios offrent la possibilité de produire des descripteurs de risque qui permettent d’identifier les zones sur lesquelles des opérations d’aménagement ou de sensibilisation peuvent être réalisées. Enfin, cette évaluation a mis en avant un point essentiel de la finalité des scénarios prospectifs qui vise à définir de façon concertée de futurs moyens de gestion de l’eau. Un des participants a émis la remarque suivante : « Ces scénarios obligent à prendre position, c’est-à-dire non seulement à faire réagir, mais surtout à trouver un consensus dans l’intérêt territorial local ». Les scénarios spatialisés, issus d’une démarche géoprospective, constituent donc un d’outil d’aide à la démarche participative (Joliveau, 2004), en offrant « une représentation » réaliste et multi-temporelle d’un territoire vécu (Joliveau et Michelin, 2001).
6. Conclusion
49Cet article avait pour but de présenter, à partir d’exemples précis, une méthode formalisée de géoprospective pour envisager les changements futurs des modes d’usages des sols dans des agrosystèmes différenciés et à une échelle fine. Reposant sur la « méta-méthode » des scénarios de Godet (1992), elle est fondée sur l’hypothèse que le territoire constitue une variable structurée et structurante du système territorial étudié à prendre en compte à chaque étape de la démarche prospective. Il s’agissait donc de montrer l’apport de la dimension spatiale lors de la construction de la « base », de l’élaboration et de l’évaluation des scénarios prospectifs.
50La prise en compte de la dimension spatiale dans la construction de la « base » des scénarios a permis la détermination des interactions spatio-temporelles qui participent à l’évolution paysagère d’un territoire. Les changements d’occupation et d’utilisation des sols ont pu être quantifiés et localisés à l’aide de données de télédétection. Les facteurs explicatifs des changements observés ont été déterminés et hiérarchisés de façon qualitative et quantitative à l’aide de descripteurs spatialisés et de réunions participatives avec des experts et des acteurs locaux. Ces interactions spatiales ont dès lors pu être prises en compte lors de la spatialisation d’un scénario prospectif soit à travers des modèles de simulation dans le cas de scénarios exploratoires, soit par le biais de requêtes multicritères sous un SIG dans le cas de scénarios normatifs. Elles confèrent aux changements futurs plus de réalisme et de cohérence mais surtout permettent de mieux comprendre et évaluer des changements subtils sur le plan quantitatif. Ces derniers s’avèrent localement plus complexes qu’une simple évolution des proportions des types d’occupation et d’utilisation des sols. Ainsi, les changements prévus de certains types d’occupation des sols peuvent non seulement avoir des conséquences sur l’évolution des proportions des autres classes d’occupation des sols, mais également sur leur localisation. Ces changements, non prévisibles autrement que par la géoprospective, sont essentiels à prendre en considération pour évaluer les impacts des changements futurs des modes d’usages des sols sur les ressources en eau, l’érosion des sols ou encore sur la biodiversité. Ainsi, la géoprospective offre principalement deux avantages importants : (1) la dimension spatiale est indispensable pour tenir compte des spécificités locales et de l’incidence de la localisation des changements futurs et (2) la prise en compte de la moyenne ou de la longue durée permet d’évaluer un risque en terme de durabilité, c’est-à-dire au regard de la répétitivité des modes d’occupation et d’usages des sols.
51La géoprospective constitue donc une méthode à privilégier pour aider les décideurs à mettre en place des mesures efficaces, à l’échelle locale, de gestion et d’aménagement durable. Elle a mis en évidence, dans le cas de la gestion de l’eau, des zones où les efforts (accompagnement des agriculteurs) doivent être effectués, mais également que la dégradation de la qualité de l’eau dépend d’un facteur de risque structurel lié à la configuration spatiale de la mosaïque des exploitations agricoles par rapport au réseau hydrographique. Dans le cas du Menno Block, elle a démontré que les risques vis-à-vis de l’érosion des sols étaient limités. Enfin, si elle a contribué, lors de la restitution des résultats, à mieux comprendre les mécanismes d’évolution d’un paysage agricole et les enjeux d’une gestion collective du territoire pour l’ensemble des acteurs, la géoprospective a également constitué un outil d’aide à la démarche participative.
Bibliographie
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Auteurs
-
Thomas Houet
thomas.houet@univ-tlse2.fr
Laboratoire COSTEL – UMR 6554 LETG CNRS – IFR 90 CAREN FR 2116 Université Rennes 2, Place du recteur Henri-Le-Moal, F- 35043 Rennes cedex ; laboratoire GEODE - UMR GEODE 5602, Université Toulouse 2 le Mirail, 5 allée Antonio Machado, 31058 Toulouse cedex
-
Laurence Hubert-Moy
laurence.hubert@uhb.fr
Laboratoire COSTEL – UMR 6554 LETG CNRS – IFR 90 CAREN FR 2116 Université Rennes 2, Place du recteur Henri-Le-Moal, F- 35043 Rennes cedex
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