Rapport Roudart Terres cultivables / terres cultivées

COUVERTURES ET USAGES AGRICOLES DES TERRES À L'ÉCHELLE MONDIALE :
ANALYSE ET COMPARAISON DES BASES DE DONNÉES SUR LA SITUATION
ACTUELLE ET SUR LES ÉVOLUTIONS POSSIBLES
VOLUME I : INFORMATIONS SUR LES CONTENUS
DES BASES DE DONNEES EXISTANTES
Réalisé par Virginie Pinson
Sous la direction de Laurence Roudart
1
Le présent document s’inscrit dans le cadre de l’étude n° 8 financée par le
ministère de l’Agriculture et de la Pêche sur le programme 215, action 2, sous
action 22. Son contenu n’engage que la responsabilité de ses auteurs.

COUVERTURES ET USAGES AGRICOLES DES TERRES À L'ÉCHELLE MONDIALE :
ANALYSE ET COMPARAISON DES BASES DE DONNÉES SUR LA SITUATION
ACTUELLE ET SUR LES ÉVOLUTIONS POSSIBLES
Table des matières
1 Première partie: Inventaire des institutions et des bases de données .................................................... 8
Définition de la couverture et de l’usage du sol..................................................................................8
Couverture des sols (Land Cover)...................................................................................................8
Usage des sols (Land Use)...............................................................................................................8
Classifications des usages et couvertures des sols...............................................................................9
1.1.1 Les classifications de l’USGS (United States Geological Survey : « Institut d’enquête
géologique des Etats-Unis ») ............................................................................................................ 9
Le système de classification de la couverture des sols de la FAO.................................................10
Les huit classes du système de classification de la couverture des sols LCCS.........................11
Définitions des différentes classes.............................................................................................11
Conclusion sur les types de classifications....................................................................................14
Les bases de données primaires.........................................................................................................14
Données satellitaires......................................................................................................................14
Bases de données spécifiques à des sujets particuliers .................................................................14
Forêts .......................................................................................................................................14
Topographie, géologie, pédologie.............................................................................................15
Climat.........................................................................................................................................16
Irrigation....................................................................................................................................16
Réserves naturelles et zones protégées......................................................................................16
Population..................................................................................................................................16
Bases généralistes sur la couverture et l’usage des sols................................................................16
1.1.1.1 GLP (Global Land Project), ex-LUCC (Land-Use and Land-Cover) ............................. 16
GLCCD : Global Land Cover Characterisation Database.........................................................17
GLOBCOVER (ex GLC2000)...................................................................................................17
1.1.1.2 BU-MODIS (Boston University’s MODIS : MODerate resolution Imaging
Spectrometer) .............................................................................................................................. 17
1.1.1.3 FAOSTAT (Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) Statistical
Database) ..................................................................................................................................... 17
1.1.1.4 Agro-MAPS (Mapping of Agricultural Production Systems) ........................................ 19
Les bases de données secondaires, de compilation des données précédentes...................................19
1.1.2 GAEZ (Global Agro Ecological Zoning: « Zonage agroécologique du monde ») ................ 19
1.1.3 La Base de données mondiale sur les usages des sols du SAGE (Center for Sustainability
And the Global Environment) ......................................................................................................... 21
Principe : ...................................................................................................................................21
Contenu......................................................................................................................................21
Données de sortie :.....................................................................................................................21
GTAP Land Use Data Base...........................................................................................................22
Principe......................................................................................................................................22
Données de sortie.......................................................................................................................22
Conclusion.........................................................................................................................................23
2 Deuxième partie : Analyse détaillée de quatre bases de données ........................................................ 24
La base GAEZ (Global Agro Ecological Zoning) de l’IIASA..........................................................24
Données constitutives de la base GAEZ........................................................................................24
Schéma de fonctionnement .......................................................................................................25
2

Détail des cadres du schéma......................................................................................................25
Contraintes topographiques, pédologiques et climatiques.............................................................30
2.1.1.1 Méthode de définition des contraintes topographiques et pédologiques ........................ 30
2.1.1.2 Contraintes climatiques ................................................................................................... 32
2.1.1.3 Résultats : quelles contraintes pour un usage agricole ? ................................................. 33
2.1.2 Rendements maximum accessibles calculés, corrigés selon les risques. ............................... 37
2.1.2.1 Méthode .......................................................................................................................... 37
2.1.2.2 Résultats : Rendements maximum accessibles corrigés compte tenu des risques par
culture selon les niveaux d’intrants ............................................................................................. 39
2.1.3 Superficies des terres cultivables, cultivées ou non, en agriculture pluviale ......................... 42
2.1.3.1 Méthode .......................................................................................................................... 42
2.1.3.2 Résultats : Superficies potentiellement cultivables dans le monde ................................ 42
2.1.4 Meilleure espèce de céréale ................................................................................................... 43
2.1.4.1 Méthode .......................................................................................................................... 43
2.1.4.2 Résultats : Meilleure espèce de céréale d’un point de vue agronomique ou nutritionnel
.................................................................................................................................................... 44
2.1.5 Productivité des zones selon le nombre de cultures par an ................................................... 47
2.1.5.1 Méthode .......................................................................................................................... 47
2.1.5.2 Résultats : Importance de la production potentielle en zones de cultures successives ... 47
2.1.6 Couverture des sols actuelle ................................................................................................... 49
2.1.6.1 Méthode .......................................................................................................................... 49
2.1.6.2 Résultats : Localisation des terres cultivables –toutes cultures- par rapport au couvert
forestier actuel ............................................................................................................................. 49
2.1.6.3 Résultats : Localisation des terres cultivables en céréales par rapport au couvert
forestier actuel ............................................................................................................................. 51
2.1.7 Limites de l’étude GAEZ ....................................................................................................... 53
Les études du SAGE (Center for Sustainability And the Global Environment)................................55
2.1.8 Distribution géographique des terres agricoles ..................................................................... 55
2.1.8.1 Méthode .......................................................................................................................... 55
2.1.8.2 Résultats .......................................................................................................................... 56
2.1.8.3 Discussion et conclusion ................................................................................................. 59
2.1.9 Distribution géographique des cultures, des rendements et de la production ....................... 59
2.1.9.1 Méthode .......................................................................................................................... 59
2.1.9.2 Résultats .......................................................................................................................... 60
Répartition des terres cultivables et sensibilité au changement climatique...................................61
Répartition actuelle des terres cultivables..................................................................................61
2.1.9.3 Discussion et conclusion ................................................................................................. 66
GLCCD : Global Land Cover Characteristic Database.....................................................................67
Analyse des résultats de couverture des sols dans le monde.........................................................68
Analyse des résultats de couverture des sols : comparaison pays développés/pays en
développement................................................................................................................................70
La base GTAP....................................................................................................................................71
Source : GTAP...............................................................................................................................73
Analyse des données d’usage des sols...........................................................................................73
Les usages agricoles des sols à l’échelle globale.......................................................................73
Les usages agricoles par zone agro-écologique.........................................................................74
Répartition géographique des différents types de culture..........................................................76
Bilan et discussion.............................................................................................................................76
Comparaison des données sur les usages et les potentialités agricoles.........................................76
Estimation des terres cultivées selon le SAGE et FAOSTAT...................................................76
3

Estimation des pâtures...............................................................................................................77
Estimation des potentiels agricoles............................................................................................78
Quelles sont les terres disponibles pour un usage agricole selon les régions?..............................79
3 Troisième partie : Analyse des potentiels d’évolution des terres cultivables ...................................... 81
En fonction du changement climatique..............................................................................................81
3.1.1 Les résultats de l’étude GAEZ (CD-ROM) ........................................................................... 81
3.1.1.1 Méthode .......................................................................................................................... 81
3.1.1.2 Résultats : Variation de la superficie cultivable avec le changement climatique ........... 82
3.1.2 Autre étude basée sur GAEZ ................................................................................................. 86
3.1.2.1 Conséquences de la variation de la concentration de CO2 atmosphérique .................... 87
3.1.2.2 Conséquences du changement climatique sur la distribution des contraintes pour
l’agriculture ................................................................................................................................ 88
3.1.2.3 Variation de la superficie potentiellement cultivable pour les cultures alimentaires et les
fibres avec le changement climatique ........................................................................................ 90
3.1.2.4 Conséquences du changement climatique sur la production de céréales ........................ 91
3.1.3 Les résultats de l’étude du SAGE .......................................................................................... 91
3.1.3.1 Sensibilité de l’indice de potentiel agricole aux variations de température et de
précipitations ............................................................................................................................... 91
a. Méthode ............................................................................................................................. 91
b. Résultats ............................................................................................................................. 91
3.1.3.2 Sensibilité des potentiels agricoles en cas de réchauffement climatique ....................... 93
i. Méthode .............................................................................................................................. 93
ii. Résultats ............................................................................................................................. 93
3.1.3.3 Limites ............................................................................................................................ 94
Impact de l’irrigation sur la culture de céréales d’après l’étude GAEZ............................................94
3.1.4 Superficies potentiellement cultivables avec irrigation ......................................................... 94
3.1.4.1 Hypothèses pour la culture irriguée : .............................................................................. 94
3.1.4.2 Résultats : Augmentation des surfaces par l’irrigation ................................................... 95
3.1.5 Impact de l’irrigation pour la culture céréalière .................................................................... 98
3.1.5.1 Méthode .......................................................................................................................... 98
3.1.5.2 Résultats : Impact de l’irrigation sur les superficies cultivables et la production .......... 99
Table des figures
Figure 1 Méthode utilisée dans l’étude GAEZ (Global Agro Ecological Zoning) ................................25
Figure 2 Superficie des terres selon le type de contraintes ....................................................................35
Figure 3 Distribution des contraintes topo/pédologiques et climatiques par région...............................35
Figure 4 Estimation des superficies potentiellement cultivables actuellement sous couvert forestier, et
actuellement hors couvert forestier, niveau d’intrants combiné, toutes cultures....................................51
Figure 5 Superficies classées TC+C+mC sous couvert forestier et hors couvert forestier, pour la
culture du blé, du riz et du maïs, niveaux d’intrants combinés...............................................................53
Figure 6 Part relative des usages agricoles des terres par grandes régions géographiques....................57
Figure 7 Représentation cartographique des composantes climatiques du potentiel des sols................62
Figure 8 Représentation cartographique des composantes pédologiques du potentiel des sols.............62
Figure 9 Terres cultivables et terres cultivées en 1992...........................................................................66
Figure 10 Couverture des sols – niveau global - GLCCD......................................................................68
Figure 11 Couverture des sols par sous-continents - GLCCD................................................................69
Figure 12 L’urbanisation des sols par sous continents – GLCCD. ........................................................69
Figure 13 Couverture des sols – Comparaison pays développés/en développement - GLCCD.............70
Figure 14 Couverture des sols à l’échelle globale- GTAP.....................................................................72
Figure 15 Couverture des sols par zone agro-écologique.......................................................................72
4

Figure 16 Distribution de la couverture des terres selon GTAP. ...........................................................73
Figure 17 Part des cultures dans la superficie de chaque zone agro-écologique (% des terres émergées)
................................................................................................................................................................74
Figure 18 Répartition des types de cultures par agro-écologique...........................................................75
Figure 19 Répartition de la culture des céréales par zone agro-écologique...........................................76
Figure 20 Différence SAGE-FAO selon les régions, superficies cultivées, millions d’hectares..........77
Figure 21 Différence SAGE-FAO selon les régions, superficies pâturées, millions d’hectares...........78
Figure 22 Terres cultivables non encore cultivées en 2005 hors forêts et urbanisation (106 ha)...........80
Figure 23 Variations des superficies convenables au blé, au maïs grain et au riz en culture pluviale
selon sept scenarii de changement climatique .......................................................................................83
Figure 24 Superficies convenables à l’agriculture pluviale pour les cultures alimentaires ou les fibres, à
haut niveau d’intrants pour le climat de référence et à l’horizon 2080, Scénario A1f, modèle HadCM3.
................................................................................................................................................................91
Figure 25 Comparaison des superficies des terres cultivées et des terres cultivables dans les pays en
développement........................................................................................................................................97
Figure 26 Comparaison des superficies des terres cultivées et des terres cultivables dans les pays
développés..............................................................................................................................................97
Figure 27 L’impact de l’irrigation de la culture céréalière sur l’augmentation des superficies des terres
convenables et sur la production, en comparaison avec la situation de 1994/96....................................99
Table des tableaux
Tableau 1 Classification des zones terrestres par type d’écosystèmes...................................................10
Tableau 2 : Les huit classes du Land Cover Classification System........................................................11
Tableau 3 Définitions du Land Cover Classification System.................................................................12
Tableau 4 Définitions des forêts par la FAO..........................................................................................15
Tableau 5 Définitions des données de la base FAOSTAT.....................................................................18
Tableau 6 Récapitulatif des principales sources des bases pertinentes pour notre étude. ....................19
Tableau 7 Les cultures dans l’étude GAEZ et nombre de leurs cultivars pris en compte......................26
Tableau 8 Caractérisation climatique des zones agroécologiques .........................................................28
Tableau 9 Définition des climats dans l’étude GAEZ............................................................................29
Tableau 10 Contraintes pour l’agriculture selon la topographie.............................................................30
Tableau 11 Contraintes pour l’agriculture selon la profondeur des sols................................................31
Tableau 12 Contraintes pour l’agriculture selon la fertilité des sols .....................................................31
Tableau 13 Contraintes pour l’agriculture selon l’aptitude au drainage des sols...................................31
Tableau 14 Contraintes pour l’agriculture selon la texture des sols.......................................................32
Tableau 15 Contraintes pour l’Agriculture selon la composition chimique des sols.............................32
Tableau 16 Contraintes pour l’agriculture selon les températures moyennes........................................32
Tableau 17 Contraintes pour l’agriculture selon la durée de la période de croissance des plantes........33
Tableau 18 Contraintes pour l’agriculture combinées à l’échelle globale..............................................34
Tableau 19 : Répartition des contraintes pour l’agriculture par continents............................................36
Tableau 20 Contraintes de milieu sévères pour l'agriculture pluviale à l’échelle globale et par grande
région......................................................................................................................................................37
Tableau 21 Définitions des niveaux techniques par les auteurs de l’étude GAEZ.................................38
Tableau 22 Tableau des premiers centiles supérieurs de rendement dans chaque région climatique,
pour le cultivar le plus productif et le cultivar le moins productif..........................................................41
Tableau 23 Définition des classes d’aptitude des terres à la culture.......................................................42
Tableau 24 Superficies potentiellement cultivables, en pluvial, niveau d’intrants combiné, par région.
................................................................................................................................................................42
Tableau 25 Part des zones permettant plusieurs cultures par an dans la superficie cultivable et la
production potentielle en céréaliculture pluviale, niveau d’intrants moyen...........................................48
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