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Page 1 AGRICULTURE DE CREVETTES POUR L'AVENIR: UNE ANALYSE DE DURABILITÉ DES ÉL

Page 1 AGRICULTURE DE CREVETTES POUR L'AVENIR: UNE ANALYSE DE DURABILITÉ DES ÉLEVAGE DE CREVETTES EN CHINE par Ling Cao Un mémoire soumis en exécution partielle des exigences relatives au degré de Docteur en philosophie (Ressources naturelles et environnement) à l'Université du Michigan 2012 Comité doctoral: Professeur James S. Diana, président Professeur Gregory A. Keoleian Professeur Donald Scavia Professeur John H. Vandermeer Page 2 Ling Cao © 2012 Tous les droits sont réservés Page 3 ii À ma famille Page 4 iii REMERCIEMENTS Je voudrais exprimer ma sincère gratitude et ma profonde gratitude à mon conseiller, Professeur James S. Diana. Ses conseils, son aide, sa patience et ses encouragements ont été d'une importance énorme pour mes recherches et la réalisation de la thèse. Je remercie les membres de mon comité de thèse, le professeur Gregory A. Keoleian, le professeur Donald Scavia et le professeur John H. Vandermeer, pour leur contribution généreuse et conseils utiles dans les domaines de la production alimentaire durable, modélisation et optimisation. J'aimerais remercier l'École des ressources naturelles et de l'environnement, Rackham Graduate School et le soutien à la recherche collaborative en aquaculture Programme (USAID Grant No LAG-G-00-96-90015-00) pour un soutien financier. Je dois également remercier mes collègues, amis, enseignants et personnels qui assisté, conseillé et soutenu mes recherches et mes études au fil des ans. J'aimerais remercier spécifiquement Barbara Diana pour toute son aide en m'aidant à m'adapter à la vie Michigan. Je veux exprimer mes remerciements les plus profonds à mes parents pour tout l'amour et le soutien ils m'ont donné. Enfin, je voudrais remercier mon mari Jiajia et ma fille Eileen, qui sont toujours les sources de bonheur et de motivation pour moi de terminer le Étudier au doctorat et poursuivre une future carrière. Page 5 iv PRÉFACE Les chapitres 2 à 5 de la thèse ont été rédigés dans des articles séparés, publiés ou être soumis à des revues scientifiques. Page 6 v TABLE DES MATIÈRES DÉDICACE ................................................. .................................................. ................ ii REMERCIEMENTS ................................................. ........................................... iii PRÉFACE ................................................. .................................................. ...................... iv LISTE DES FIGURES ............................................... .................................................. ....... vii LISTE DES TABLEAUX ............................................... .................................................. .......... ix RÉSUMÉ ................................................. .................................................. ................... xi CHAPITRE 1 INTRODUCTION ............................................... ...................................... 1 CHAPITRE 2 ÉVALUATION DU CYCLE DE VIE DE L'ÉLEVAGE CHINOIS DE CREVETTES SYSTÈMES CIBLÉS POUR L'EXPORTATION ET LES VENTES NATIONALES ................... 10 Introduction ................................................. .................................................. ................ dix Méthodes ................................................. .................................................. ...................... 13 Limite du système ................................................ .................................................. ..... 13 Description du système ................................................ .................................................. .. 15 Inventaire du cycle de vie (LCI) ............................................ ............................................ 16 Analyse d'impact sur le cycle de vie (LCIA) ........................................... ............................ 16 Comparaison des différentes méthodes de caractérisation ............................................. ...... 17 Analyse d'incertitude et de sensibilité .............................................. .............................. 18 Résultats ................................................. .................................................. ........................ 18 Inventaire du cycle de vie ............................................... .................................................. 18 Évaluation de l'impact du cycle de vie .............................................. ...................................... 20 Comparaison des méthodes de caractérisation .............................................. .................... 25 Résultats de l'analyse de sensibilité ............................................... ......................................... 25 Discussion ................................................. .................................................. .................. 26 Comparaison des performances environnementales .............................................. ............... 26 Stratégies d'amélioration de la performance environnementale ............................................. . 28 Comparaison des méthodologies d'évaluation de l'impact du cycle de vie ....................................... 31 Comparaison avec d'autres poissons ou produits agroalimentaires ......................................... ........... 32 CHAPITRE 3 APPLIQUER LA RÉFLEXION DU CYCLE DE VIE VERS DURABILITÉ EN AQUACULTURE ............................................... .................... 38 Introduction ................................................. .................................................. ................ 38 Évaluation de la durabilité de l'aquaculture à l'aide de l'ACV ............................................ .......... 41 Systèmes intensifs, semi-intensifs et extensifs .......................................... ............ 43 Systèmes à circulation ouverte et à recirculation fermée ....................................... ..... 45 Page 7 vi Systèmes conventionnels et organiques .............................................. .............................. 46 Systèmes de monoculture et polyculture .............................................. ........................ 49 Comparaisons géographiques ................................................ ........................................ 50 Comparaison du cycle de vie de l'agroalimentaire et des fruits de mer ......................................... ................. 52 Modélisation de la perte de biodiversité dans l'ACV ............................................. .................................. 54 Utilisation de l'ACV pour la certification et l'éco- étiquetage .......................................... .................... 55 Conclusion ................................................. .................................................. ................. 57 CHAPITRE 4 MODÉLISER LES EFFETS DES STRATÉGIES DE GESTION SUR LA DYNAMIQUE DES NUTRIMENTS DANS LES ÉTANGS DE CREVETTES INTENSIFS EN CHINE ........ 66 Introduction ................................................. .................................................. ................ 66 Méthodes ................................................. .................................................. ...................... 69 Analyses sur le terrain et en laboratoire .............................................. ...................................... 69 Modélisation mathématique ................................................ ............................................ 70 Résultats ................................................. .................................................. ........................ 76 Calibrage du modèle ................................................ .................................................. .... 76 Analyse de sensibilité ................................................ .................................................. .. 79 Impacts des stratégies de gestion .............................................. .............................. 81 Discussion ................................................. .................................................. .................. 91 Conclusion ................................................. .................................................. ................. 98 CHAPITRE 5 CARACTÉRISATION DE L'ÉLEVAGE CHINOIS DE CREVETTES SYSTÈMES VERS LA TYPOLOGIE, ÉCONOMIQUE ET SOCIALE DURABILITÉ ................................................. .................................................. ... 103 Introduction ................................................. .................................................. .............. 103 Méthodes ................................................. .................................................. .................... 106 Collecte de données ................................................ .................................................. ...... 106 Classification des types d'élevage .............................................. ................................. 107 Performances économiques et facteurs influents ............................................. .......... 108 Risque de maladie ................................................ .................................................. ........... 109 Analyse sociale ................................................ .................................................. ....... 109 Résultats ................................................. .................................................. ...................... 110 Classification et caractérisation ............................................... .......................... 110 Performance économique ................................................ ........................................... 115 Facteurs influents pour les rendements et les bénéfices ............................................ ...................... 117 Risque de maladie ................................................ .................................................. ........... 118 Perceptions des changements dans la qualité de vie ........................................... ...................... 119 Discussion ................................................. .................................................. ................ 119 Conclusion ................................................. .................................................. ............... 126 CHAPITRE 6 CONCLUSIONS ............................................... ..................................... 132 APPENDICE ................................................. .................................................. ................. 137 Page 8 vii LISTE DES FIGURES Figure 2.1 Organigramme du cycle de vie et limites du système pour l'ACV des crevettes produites Chine et distribué aux marchés intérieurs (Shanghai) et d'exportation (Chicago). ................ 14 Figure 2.2 (a) Impacts normalisés de l'offre semi-intensive par rapport à l'offre intensive chaîne. Les barres d'erreur représentent des intervalles de confiance à 95%; (b) Analyses des contributions au cycle de vie des systèmes d'agriculture intensive du berceau au port de Chicago; c) Contribution au cycle de vie analyses des systèmes agricoles semi-intensifs du berceau au port de Shanghai ...................... 24 Figure 4.1 Modèle conceptuel de l'apport, de la transformation et de l'élimination de l'azote dans les étangs à crevettes. TN: N total; TAN: ammoniac total N; NON: nitrate + nitrite; Chl: N particulaire (modifié d'après Lorenzen et al., 1997) .......................................... .................................................. ... 71 Figure 4.2 Modèle conceptuel de l'apport, de la transformation et de l'élimination du P dans les étangs à crevettes. TP: P total; Chl: P. particulaire ............................................. ............................................. 72 Figure 4.3 Poids prévu des crevettes au temps t en utilisant la fonction de croissance de von Bertalanffy. 77 Figure 4.4 Prédictions du modèle et valeurs moyennes observées de TAN (ammoniac total azote), NO (nitrite + nitrate), Chl (chlorophylle) et TP (phosphore total) sur une cycle de production................................................ .................................................. .............. 79 Figure 4.5 Sensibilités des sorties du modèle par rapport aux paramètres estimés. BRONZER: azote ammoniacal total; NON: nitrite + nitrate; Chl: chlorophylle; TP: phosphore total. .. 80 Figure 4.6 Impact de la densité de stockage sur les concentrations de TAN (ammoniac total azote), NO (nitrite + nitrate), Chl (chlorophylle) et TP (phosphore total) à la fin de le cycle de production ............................................... .................................................. ......... 82 Figure 4.7 Impact de la densité de charge sur la charge de TAN (azote ammoniacal total), NO (nitrite + nitrate), Chl (chlorophylle) et TP (phosphore total) d'un étang à crevettes (taille de l'étang = 0,3 ha) ........................................... .................................................. .............. 83 Figure 4.8 Impact des échanges d'eau sur les concentrations de TAN (azote ammoniacal total), NO (nitrite + nitrate), Chl (chlorophylle) et TP (phosphore total) à la fin de la cycle de production................................................ .................................................. .............. 84 Figure 4.9 Impact de l'échange d'eau sur la charge de TAN (azote ammoniacal total), NO (nitrite + nitrate), Chl (chlorophylle) et TP (phosphore total) d'un étang à crevettes (taille de l'étang = 0,3 ha) ........................................... .................................................. .............. 85 Page 9 viii Figure 4.10 Les effets combinés de la densité de stockage et des échanges d'eau sur concentrations de TAN (azote ammoniacal total) à la fin du cycle de production ...... 86 Figure 4.11 Les effets combinés de la densité de stockage et des échanges d'eau sur concentrations de NO (nitrite + nitrate) à la fin du cycle de production ...................... 87 Figure 4.12 Les effets combinés de la densité de stockage et des échanges d'eau sur concentrations de TP (phosphore total) à la fin du cycle de production. ................... 87 Figure 4.13 Les effets combinés de la densité de stockage et des échanges d'eau sur concentrations de Chl (chlorophylle) à la fin du cycle de production. .......................... 88 Figure 4.14 Les effets combinés de la densité de charge et des échanges d'eau sur le chargement TAN (azote ammoniacal total) d'un étang à crevettes (taille de l'étang = 0,3 ha) .................... 89 Figure 4.15 Les effets combinés de la densité de charge et des échanges d'eau sur le chargement NON (nitrite + nitrate) d'un étang à crevettes (taille de l'étang = 0,3 ha). .................................. 89 Figure 4.16 Les effets combinés de la densité de charge et des échanges d'eau sur le chargement TP (phosphore total) d'un étang à crevettes (taille de l'étang = 0,3 ha) .................................. 90 Figure 4.17 Les effets combinés de la densité de stockage et des échanges d'eau sur le chargement Chl (chlorophylle) d'un étang à crevettes (taille uploads/Management/ aqua-cao-2012-farming-shrimp-for-the-future-timp-lu-pp-102-131.pdf