PIRAT


Pratiques, Innovations & Résilience des Agroécosystèmes en Transition

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1 Contexte

Les pratiques sont les manières de mettre en œuvre des techniques. Dans le contexte agricole, les pratiques sont mises en œuvre par les agriculteurs dans l’optique de garantir la prospérité et la qualité de vie de leurs familles tout en pérennisant les services écosystémiques de production, de régulations, associés à leur activité (McIntyre et al., 2009).

Les pratiques agricoles constituent l'objet d'étude central de ce projet. Elles ont la particularité de se situer à l'interface entre deux mondes distincts : le monde de la gestion, ancré dans les sciences humaines et le monde technique, ancré dans les sciences de l'ingénieur.

2 Objectifs

Les objectifs du projet PIRAT étaient, globalement,

  • de mettre en évidence, modéliser et évaluer les interactions entre les pratiques agricoles et les performances écologiques et économiques mais également sociales des agroécosystèmes,
  • et d'identifier et de documenter des systèmes de pratiques innovants qui permettent d'entretenir et d'augmenter la résilience et la durabilité des agroécosystèmes.

La proposition initiale s'articulait autour de trois WP principaux :

WP1
développement informatique pour diffuser notre approche pour l'étude et la modélisation qualitative des pratiques des agriculteurs,
WP2
l'application de l'approche à un cas d'étude en Wallonie : les pratiques agricoles pour gérer la fertilité des sols en grande cultures (avec un focus 'agriculture de conservation'),
WP3
l'utilisation ou le développement d'indicateurs techniques d'appréciation de la qualité des sols,
WP4
la mise en relation des pratiques agricoles et des indicateurs techniques

3 Résultats

3.1 WP1 : diffusion du package CMASOP sous forme d'un Package R

3.1.1 —NEWS— Nouveau package R : un outil pour analyser les entretiens semi-dirigés

Les pratiques agricoles sont complexes et diversifiées. Situées à l'interface entre deux mondes distincts – le monde de la gestion, ancré dans les sciences humaines et le monde technique, ancré dans les sciences de l'ingénieur – elles sont souvent documentées à partir d'enquêtes et d'entretiens semi-dirigés avec les agriculteurs et les acteurs du monde agricole.

hex_cogmapr.png

Figure 2: Logo (provisoire) du package cogmapr

Pour le traitement de ce type de données qualitatives, une approche méthodologique avait été développée par Frédéric Vanwindekens (U11), pour sa thèse de doctorat encadrée par Didier Stilmant (D3) et Philippe Baret (UCL). Dans le cadre du projet PIRAT, cette approche basée sur la théorie des graphes et la cartographie cognitive a été poursuivie et est actuelement disponible publiquement via l'installation d'une application open-source. Le package cogmapr (Cognitive Mapping Tools Based on Coding of Textual Sources) a passé l'ensemble des tests de qualité et est actuellement disponible dans les dépôts officiels de R (CRAN).

Le manuel d'utilisateur et l'aide à l'installation sont disponibles via le blog de la plate-forme qui heberge les versions de développement du programme.

Plus d'information sur l'approche et les applications concrètes via la fiche du projet PIRAT et auprès de mailto:f.vanwindekens@cra.wallonie.be.

3.1.2 Des avancées méthodologiques significatives pour l'analyse des données qualitatives, une nécessité pour de nombreux projets de l'U11

  • Participation au développement de 'qcoder', un outil de codage de documents (typiquement des entretiens retranscrits) et adaptation de l'application web au besoin de notre approche 'CMASOP' (ci-dessous),
  • Dans le cadre de l'approche 'CMASOP', notre approche pour l'étude et la modélisation qualitative des pratiques des agriculteurs, méthode développement d'un package R, 'cogmapr' qui reprend les fonctions principales de l'approche et une application web qui en facilite l'exploitation. La version de développement de l'application est hébergée sur gitlab.com/FrdVnW/cogmapr. On y trouve le manuel d'utilisation (en anglais) incluant des captures d'écrans en vidéo.

La combinaison de ces deux applications offre un outil d'analyse complet pour le traitement des données d'enquêtes qualitatives (applicable à de nombreux thèmes de recherche du CRA-W). L'approche en elle-même a déjà été suivie :

  • dans le cadre de deux thèses de master réalisées par des étudiantes du master Agroécologie européenne sur les pratiques des vignerons du Trentin et des apiculteurs du massif de la Chartreuse (2015, ISARA-Lyon, Wageningen university). Un de ces deux mémoires a abouti à une publication scientifique dans Land Use Planning (Garini et al. 2017, voir section 3.1.3),
  • dans le cadre du partenariat initié au Québec, pour documenter le choix des pratiques des agriculteurs face à une série de mesures agro-environnementales pour limiter l'érosion et la pollution des cours d'eau (Aurélie Dumont, Julie Ruiz, projet L'AcadieLab) (travail en cours)
  • dans le cadre du travail de recherche d'Iris Vanermen, doctorante d'Erik Mathijs à la KULeuven sur l'influences des variables environnementales et des pratiques de gestion sylvicole sur la biodiversité des sols forestiers (travail en cours)

Il est prévu que l'approche soit utilisée avec Louise Legein dans la tâche 1.2 du projet européen DiverIMPACTS pour la documentation des expériences de diversification des cultures (2019). L'intérêt de son utilisation dans le cadre d'autres projets du D3 ou du CRA-W est évoqué (pertinence à évaluer) :

  • Caroline Battheu (Protecow), Rodolphe Soumoy (TransAE), Daniel Jamar et Louise Legein (DiverIMPACTS, WP2),
  • Éléonore Malice, enquête sur la gestion des adventices en froment d’hiver (enquête en cours),
  • Potentiellement Adelise Lefevre, pour l'analyse des entretiens des trajectoires des éleveurs visant à améliorer l'efficience de l'utilisation de leurs ressources fourragères (projet EFFORT, contact à établir) .

3.1.3 Exemple de résultats : Pratiques agroécologiques des vignerons du Trentin (Italie)

Chiara Garini a utilisé notre approche dans le cadre d'une thèse du master en agroécologie (2015). Nous avons collaboré à cette étude en détaillant le protocole de codage des entretiens d'agriculteurs et en réalisant les traitements de données. Cette collaboration a été à la base du développement du package R liée à notre approche ('cogmapr').

L'étude menée auprès des vignerons du Trentin (Italie) avait pour objectif de documenter l'adoption de pratiques agroécologiques et de questionner l'influence de la Politique Agricole Commune (PAC).

L'application de l'approche a permis de mettre en évidence les facteurs les plus importants, du point de vue des agriculteurs, pour l'adoption des pratiques agroécologiques. Le principal éléments concerne les conditions pédoclimatiques locales (ex. : désherbage mécanique en fonction de la topographie, système d'irrigation par gouttes-à-gouttes dans ces régions à faible disponibilité en eau, techniques de taille différentes en fonction de la pente, …).

L'adoption des pratiques agroécologiques dépend aussi des exigences des établissements vinicoles, qui se sont révélés être les acteurs avec le plus d'influence dans l'agro-écosystème (ex. : exigence de qualité, diminution de l'utilisation des produits phytosanitaires).

Les considérations esthétiques et sanitaires (santé des producteurs) ont également été reportées comme facteurs influençant l'adoption des pratiques. Enfin, les mesures légales (législation locale et mesures agro-environnementales de la PAC) sont également mentionnées par les agriculteurs.

Les résultats de l'étude ont été mis en perspective et discutés à la lumière de la théorie de l'autodétermination de la motivation humaine de Ryan & Deci (2000). Ils ont révélé le fait que l'adoption de pratiques agroécologiques était fortement liée à des facteurs relevant de choix autonomes, liés à des motivations intrinsèques à l'agriculteur (choix personnel, bien-être) ou tout le moins dont l'intérêt est clairement identifiés (qualité des produits, santé, durabilité), plus que sur des mesures coercitives et imposées. C'est particulièrement le cas en agriculture et pour les mesures agro-environnementales dans le sens où l'atteinte d'objectifs (à long terme et très influencés par les conditions locales) demande une implication constante des agriculteurs.

Détails dans la publication : Garini, C., Vanwindekens, F., Scholberg, J., Wezel, A., Groot, J., 2017. Drivers of adoption of agroecological practices for winegrowers and influence from policies in the province of Trento, Italy. Land Use Policy 68 : 200–211

3.2 WP2 : Application CMASOP aux pratiques du travail du sol

Courant 2019-2020

3.3 WP3 Évaluer la stabilité structurale d'un sol : la méthode QuantiSlake et l'application 'slaker' (package R)

Une méthode permettant d'évaluer rapidement la stabilité structurale des sols cultivés a été développée, via une automatisation et objectivation du 'slake test'. Pour l'instant, elle a été appliquée :

  • Dans les parcelles d'essai du CRA-W
    • aux Champs-du-Mont (Gentinnes), pour comparer les modalités labour / non labour
    • aux Longs Tours, pour comparer différentes stratégies de restitution de matières organiques
    • aux Fonds, pour comparer les modalités labour / TCS, TMS (application ou non), fongicide (traité ou non)
  • Dans des parcelles d'agriculteurs en Technique de Conservation des Sols (TCS) à travers la Wallonie, comparaison TCS / labour (avec des parcelles voisines)

Un package R et une application web ont été produits afin de pouvoir divulguer l'approche et l'appliquer facilement à d'autres cas d'étude au besoin (intérêt exprimer par B. Huyghebaert pour évaluer l'impact des itinéraires contrastés à implémenter sur les plateformes du CRA-W)). La version de développement est hébergée sur gitlab.com/slaker.

Deux stagiaires (avec TFE) ont été encadrés sur ce thème en 2017 et en 2018 : Vincent Gaucet (actuellement engagé au CRA-W) et Cyril André.

3.3.1 Exemple de résultats : application du 'QuantiSlake test' en champs d'essai

Les premiers résultats ont été obtenus lors de l'application du QuantiSlake test sur les échantillons collectés au sein des parcelles d'essai du CRA-W. Ils montrent un effet marqué des pratiques de travail du sol sur le comportement des échantillons (ex. figure 4), et ce sur différents indicateurs extraits des courbes (ex. le poids relatif final sur la figure 5).

indic_courbes.png

Figure 3: Visualisation des deux indicateurs des courbes de délitement des échantillons de sol repris dans ce document

plotslakes.png

Figure 4: Exemple de courbes de délitement des échantillons lors de l'expérience (comparaison travail du sol, Champs-du-Mont à Gentinnes)

results_lesfonds_labour.png

Figure 5: Les échantillons de sols prélevés dans les parcelles cultivées en Techniques Culturales Simplifiées (TCS) sont moins sujets au délitement que ceux des parcelles labourées. L'indicateur utilisé ici est le poids relatifs résiduels de l'échantillon à la stabilisation (fin de la courbe).

Les effets des pratiques d'incorporation des matières organiques sont plus nuancés. Des tests supplémentaires sont nécessaires pour les affiner, mais les premiers résultats ne montrent pas d'influence des itinéraires testés sur les poids relatifs résiduels. Par contre, les dynamiques semblent différentes et d'autres indicateurs permettraient de différencier les traitements (ex. à la figure 6 : la pente de la courbe entre le poids maximum (tmax) et tmax + 30 secondes, voir la figure d'aide 4 pour visualiser les indicateurs).

results_longstours_MO.png

Figure 6: L'incorportation de fumier a une influence sur la dynamique de délitement des échantillons de sols au slake test. Dans les parcelles dans lesquelles du fumier a été incorporé, le délitement est moins rapide en début d'expérience. Ici, la pente de la courbe entre le poids maximum (tmax) et tmax + 30 secondes (visuel à la figure 3). Sur le graphique ici, la pente de la droite est moins négative que les parcelles qui n'ont pas eu de restitution.

3.4 WP4 : Analyse globale de la résilience et des verrouillages :

  • 2020-2021

4 Dates

09/03/2016 – 08/03/2021

5 Lien avec le Plan Triennal de Recherches

5.1 Domaines de recherche

2.3 Développement des méthodes rapides et efficaces de mesure des effets des techniques agricoles sur l'environnement et la biodiversité
3.2 Mise à disposition de pratiques culturales et forestières qui limitent les émissions de GES et augmentent la fixation de carbone
3.4 Mise à disposition de solutions qui améliorent la résilience de l'élevage, de l'agriculture et des forêts aux effet du réchauffement climatique

5.2 Portefeuille de projets

3.2 Optimiser le système de production


Pratiques, Innovations & Résilience des Agroécosystèmes en Transition

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1 Contexte

Les pratiques sont les manières de mettre en œuvre des techniques. Dans le contexte agricole, les pratiques sont mises en œuvre par les agriculteurs dans l’optique de garantir la prospérité et la qualité de vie de leurs familles tout en pérennisant les services écosystémiques de production, de régulations, associés à leur activité (McIntyre et al., 2009).

Les pratiques agricoles constituent l'objet d'étude central de ce projet. Elles ont la particularité de se situer à l'interface entre deux mondes distincts : le monde de la gestion, ancré dans les sciences humaines et le monde technique, ancré dans les sciences de l'ingénieur.

2 Objectifs

Les objectifs du projet PIRAT étaient, globalement,

  • de mettre en évidence, modéliser et évaluer les interactions entre les pratiques agricoles et les performances écologiques et économiques mais également sociales des agroécosystèmes,
  • et d'identifier et de documenter des systèmes de pratiques innovants qui permettent d'entretenir et d'augmenter la résilience et la durabilité des agroécosystèmes.

La proposition initiale s'articulait autour de trois WP principaux :

WP1
développement informatique pour diffuser notre approche pour l'étude et la modélisation qualitative des pratiques des agriculteurs,
WP2
l'application de l'approche à un cas d'étude en Wallonie : les pratiques agricoles pour gérer la fertilité des sols en grande cultures (avec un focus 'agriculture de conservation'),
WP3
l'utilisation ou le développement d'indicateurs techniques d'appréciation de la qualité des sols,
WP4
la mise en relation des pratiques agricoles et des indicateurs techniques

3 Résultats

3.1 WP1 : diffusion du package CMASOP sous forme d'un Package R

3.1.1 —NEWS— Nouveau package R : un outil pour analyser les entretiens semi-dirigés

Les pratiques agricoles sont complexes et diversifiées. Situées à l'interface entre deux mondes distincts – le monde de la gestion, ancré dans les sciences humaines et le monde technique, ancré dans les sciences de l'ingénieur – elles sont souvent documentées à partir d'enquêtes et d'entretiens semi-dirigés avec les agriculteurs et les acteurs du monde agricole.

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Figure 2: Logo (provisoire) du package cogmapr

Pour le traitement de ce type de données qualitatives, une approche méthodologique avait été développée par Frédéric Vanwindekens (U11), pour sa thèse de doctorat encadrée par Didier Stilmant (D3) et Philippe Baret (UCL). Dans le cadre du projet PIRAT, cette approche basée sur la théorie des graphes et la cartographie cognitive a été poursuivie et est actuelement disponible publiquement via l'installation d'une application open-source. Le package cogmapr (Cognitive Mapping Tools Based on Coding of Textual Sources) a passé l'ensemble des tests de qualité et est actuellement disponible dans les dépôts officiels de R (CRAN).

Le manuel d'utilisateur et l'aide à l'installation sont disponibles via le blog de la plate-forme qui heberge les versions de développement du programme.

Plus d'information sur l'approche et les applications concrètes via la fiche du projet PIRAT et auprès de mailto:f.vanwindekens@cra.wallonie.be.

3.1.2 Des avancées méthodologiques significatives pour l'analyse des données qualitatives, une nécessité pour de nombreux projets de l'U11

  • Participation au développement de 'qcoder', un outil de codage de documents (typiquement des entretiens retranscrits) et adaptation de l'application web au besoin de notre approche 'CMASOP' (ci-dessous),
  • Dans le cadre de l'approche 'CMASOP', notre approche pour l'étude et la modélisation qualitative des pratiques des agriculteurs, méthode développement d'un package R, 'cogmapr' qui reprend les fonctions principales de l'approche et une application web qui en facilite l'exploitation. La version de développement de l'application est hébergée sur gitlab.com/FrdVnW/cogmapr. On y trouve le manuel d'utilisation (en anglais) incluant des captures d'écrans en vidéo.

La combinaison de ces deux applications offre un outil d'analyse complet pour le traitement des données d'enquêtes qualitatives (applicable à de nombreux thèmes de recherche du CRA-W). L'approche en elle-même a déjà été suivie :

  • dans le cadre de deux thèses de master réalisées par des étudiantes du master Agroécologie européenne sur les pratiques des vignerons du Trentin et des apiculteurs du massif de la Chartreuse (2015, ISARA-Lyon, Wageningen university). Un de ces deux mémoires a abouti à une publication scientifique dans Land Use Planning (Garini et al. 2017, voir section 3.1.3),
  • dans le cadre du partenariat initié au Québec, pour documenter le choix des pratiques des agriculteurs face à une série de mesures agro-environnementales pour limiter l'érosion et la pollution des cours d'eau (Aurélie Dumont, Julie Ruiz, projet L'AcadieLab) (travail en cours)
  • dans le cadre du travail de recherche d'Iris Vanermen, doctorante d'Erik Mathijs à la KULeuven sur l'influences des variables environnementales et des pratiques de gestion sylvicole sur la biodiversité des sols forestiers (travail en cours)

Il est prévu que l'approche soit utilisée avec Louise Legein dans la tâche 1.2 du projet européen DiverIMPACTS pour la documentation des expériences de diversification des cultures (2019). L'intérêt de son utilisation dans le cadre d'autres projets du D3 ou du CRA-W est évoqué (pertinence à évaluer) :

  • Caroline Battheu (Protecow), Rodolphe Soumoy (TransAE), Daniel Jamar et Louise Legein (DiverIMPACTS, WP2),
  • Éléonore Malice, enquête sur la gestion des adventices en froment d’hiver (enquête en cours),
  • Potentiellement Adelise Lefevre, pour l'analyse des entretiens des trajectoires des éleveurs visant à améliorer l'efficience de l'utilisation de leurs ressources fourragères (projet EFFORT, contact à établir) .

3.1.3 Exemple de résultats : Pratiques agroécologiques des vignerons du Trentin (Italie)

Chiara Garini a utilisé notre approche dans le cadre d'une thèse du master en agroécologie (2015). Nous avons collaboré à cette étude en détaillant le protocole de codage des entretiens d'agriculteurs et en réalisant les traitements de données. Cette collaboration a été à la base du développement du package R liée à notre approche ('cogmapr').

L'étude menée auprès des vignerons du Trentin (Italie) avait pour objectif de documenter l'adoption de pratiques agroécologiques et de questionner l'influence de la Politique Agricole Commune (PAC).

L'application de l'approche a permis de mettre en évidence les facteurs les plus importants, du point de vue des agriculteurs, pour l'adoption des pratiques agroécologiques. Le principal éléments concerne les conditions pédoclimatiques locales (ex. : désherbage mécanique en fonction de la topographie, système d'irrigation par gouttes-à-gouttes dans ces régions à faible disponibilité en eau, techniques de taille différentes en fonction de la pente, …).

L'adoption des pratiques agroécologiques dépend aussi des exigences des établissements vinicoles, qui se sont révélés être les acteurs avec le plus d'influence dans l'agro-écosystème (ex. : exigence de qualité, diminution de l'utilisation des produits phytosanitaires).

Les considérations esthétiques et sanitaires (santé des producteurs) ont également été reportées comme facteurs influençant l'adoption des pratiques. Enfin, les mesures légales (législation locale et mesures agro-environnementales de la PAC) sont également mentionnées par les agriculteurs.

Les résultats de l'étude ont été mis en perspective et discutés à la lumière de la théorie de l'autodétermination de la motivation humaine de Ryan & Deci (2000). Ils ont révélé le fait que l'adoption de pratiques agroécologiques était fortement liée à des facteurs relevant de choix autonomes, liés à des motivations intrinsèques à l'agriculteur (choix personnel, bien-être) ou tout le moins dont l'intérêt est clairement identifiés (qualité des produits, santé, durabilité), plus que sur des mesures coercitives et imposées. C'est particulièrement le cas en agriculture et pour les mesures agro-environnementales dans le sens où l'atteinte d'objectifs (à long terme et très influencés par les conditions locales) demande une implication constante des agriculteurs.

Détails dans la publication : Garini, C., Vanwindekens, F., Scholberg, J., Wezel, A., Groot, J., 2017. Drivers of adoption of agroecological practices for winegrowers and influence from policies in the province of Trento, Italy. Land Use Policy 68 : 200–211

3.2 WP2 : Application CMASOP aux pratiques du travail du sol

Courant 2019-2020

3.3 WP3 Évaluer la stabilité structurale d'un sol : la méthode QuantiSlake et l'application 'slaker' (package R)

Une méthode permettant d'évaluer rapidement la stabilité structurale des sols cultivés a été développée, via une automatisation et objectivation du 'slake test'. Pour l'instant, elle a été appliquée :

  • Dans les parcelles d'essai du CRA-W
    • aux Champs-du-Mont (Gentinnes), pour comparer les modalités labour / non labour
    • aux Longs Tours, pour comparer différentes stratégies de restitution de matières organiques
    • aux Fonds, pour comparer les modalités labour / TCS, TMS (application ou non), fongicide (traité ou non)
  • Dans des parcelles d'agriculteurs en Technique de Conservation des Sols (TCS) à travers la Wallonie, comparaison TCS / labour (avec des parcelles voisines)

Un package R et une application web ont été produits afin de pouvoir divulguer l'approche et l'appliquer facilement à d'autres cas d'étude au besoin (intérêt exprimer par B. Huyghebaert pour évaluer l'impact des itinéraires contrastés à implémenter sur les plateformes du CRA-W)). La version de développement est hébergée sur gitlab.com/slaker.

Deux stagiaires (avec TFE) ont été encadrés sur ce thème en 2017 et en 2018 : Vincent Gaucet (actuellement engagé au CRA-W) et Cyril André.

3.3.1 Exemple de résultats : application du 'QuantiSlake test' en champs d'essai

Les premiers résultats ont été obtenus lors de l'application du QuantiSlake test sur les échantillons collectés au sein des parcelles d'essai du CRA-W. Ils montrent un effet marqué des pratiques de travail du sol sur le comportement des échantillons (ex. figure 4), et ce sur différents indicateurs extraits des courbes (ex. le poids relatif final sur la figure 5).

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Figure 3: Visualisation des deux indicateurs des courbes de délitement des échantillons de sol repris dans ce document

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Figure 4: Exemple de courbes de délitement des échantillons lors de l'expérience (comparaison travail du sol, Champs-du-Mont à Gentinnes)

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Figure 5: Les échantillons de sols prélevés dans les parcelles cultivées en Techniques Culturales Simplifiées (TCS) sont moins sujets au délitement que ceux des parcelles labourées. L'indicateur utilisé ici est le poids relatifs résiduels de l'échantillon à la stabilisation (fin de la courbe).

Les effets des pratiques d'incorporation des matières organiques sont plus nuancés. Des tests supplémentaires sont nécessaires pour les affiner, mais les premiers résultats ne montrent pas d'influence des itinéraires testés sur les poids relatifs résiduels. Par contre, les dynamiques semblent différentes et d'autres indicateurs permettraient de différencier les traitements (ex. à la figure 6 : la pente de la courbe entre le poids maximum (tmax) et tmax + 30 secondes, voir la figure d'aide 4 pour visualiser les indicateurs).

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Figure 6: L'incorportation de fumier a une influence sur la dynamique de délitement des échantillons de sols au slake test. Dans les parcelles dans lesquelles du fumier a été incorporé, le délitement est moins rapide en début d'expérience. Ici, la pente de la courbe entre le poids maximum (tmax) et tmax + 30 secondes (visuel à la figure 3). Sur le graphique ici, la pente de la droite est moins négative que les parcelles qui n'ont pas eu de restitution.

3.4 WP4 : Analyse globale de la résilience et des verrouillages :

  • 2020-2021

4 Dates

09/03/2016 – 08/03/2021

5 Lien avec le Plan Triennal de Recherches

5.1 Domaines de recherche

2.3 Développement des méthodes rapides et efficaces de mesure des effets des techniques agricoles sur l'environnement et la biodiversité
3.2 Mise à disposition de pratiques culturales et forestières qui limitent les émissions de GES et augmentent la fixation de carbone
3.4 Mise à disposition de solutions qui améliorent la résilience de l'élevage, de l'agriculture et des forêts aux effet du réchauffement climatique

5.2 Portefeuille de projets

3.2 Optimiser le système de production
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