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Global Livestock Environmental Assessment Model (GLEAM)

Description du modèle - Structure et modules

GLEAM est composé de cinq modules principaux -troupeau, effluents, alimentation, système et allocation - et de deux modules supplémentaires pour le calcul de la consommation d’énergie sur l’exploitation (directe et indirecte) et des émissions en aval de l’exploitation.

PostfarmAllocationSystemFeedManureHerd

 Module troupeau

Le module troupeau porte sur les animaux eux-mêmes et décrit la structure du troupeau et les caractéristiques des animaux.

Afin d’obtenir une comptabilisation précise de la production, des ressources naturelles utilisées et des émissions de GES (y compris par l’utilisation de méthodes de niveau 2 [Tier 2] de l’IPCC, 2006) GLEAM prend en compte différents types d'animaux, leurs poids, leurs phases dans le cycle de reproduction et leur alimentation. Le cheptel national est décomposé en six cohortes: femelles adultes, mâles adultes, femelles de renouvellement, mâles de renouvellement et mâles et femelles à l'engraissement (ou animaux en surplus). Les paramètres clés pour la modélisation du troupeau sont les taux de mortalité, de fécondité, de croissance et de remplacement. Les autres paramètres utilisés pour définir la structure du troupeau sont l'âge ou le poids auquel les animaux passent d’une cohorte à l’autre, la durée des périodes clés tels que la gestation, la lactation ou la mue (pour la volaille) et le ratio entre mâles et femelles reproducteurs.

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Module effluents

Le module décrit comment sont gérés les effluents et simule le taux auquel les éléments nutritifs excrétés sont appliqués aux cultures fourragères. Le calcul se base sur la quantité totale d’éléments nutritifs excrétés dans chaque cellule (en utilisant les taux d’excrétion Tier 2), la proportion d’éléments nutritifs perdus lors de la gestion des effluents et la superficie des terres arables et prairies dans la cellule pour déterminer le taux d'application par hectare.

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Module aliments du bétail

Le module aliments du bétail calcule la composition de la ration pour chaque espèce, système de production et zone géographique, la valeur nutritionnelle de la ration et les impacts associés tels que l’usage des terres et les émissions de GES. Le calcul de la ration se fait de manière séparée pour les ruminants (bovins, buffles, ovins et caprins) et pour les monogastriques (porcs et poulets).

Ration des ruminants

Dans tous les systèmes de production de ruminants, la composition de la ration alimentaire dépend de la disponibilité en pâturages, fourrages, et cultures ainsi que de leurs rendements respectifs. La proportion de concentrés dans la ration varie considérablement, selon la nécessité de compléter les aliments disponibles localement, le pouvoir d'achat des agriculteurs et l'accès aux marchés. Les principaux ingrédients des aliments pour ruminants comprennent:

  • L’herbe: incluant les pâturages naturels, les prairies améliorées et cultivées, les parcours et les terres marginales telles que les bords de routes.
  • Les cultures fourragères: cultures utilisées pour nourrir le bétail, telles que l'ensilage de maïs ou les céréales.
  • Les feuilles des arbres: consommées par les ruminants dans les parcours ou forêts, ou collectées pour l'alimentation du bétail.
  • Les résidus de cultures: matériel végétal non récolté, telles que la paille ou les tiges.
  • Les sous-produits de l’industrie agro-alimentaire: sous-produits de la transformation de cultures tels que les tourteaux (provenant des oléagineux), la mélasse (canne à sucre) ou les sons de céréales.
  • Les aliments concentrés: mélanges de haute teneur en énergie ou protéines, provenant de souss-produits et de céréales traités dans des structures spécialisées.

La proportion de chaque élément de la ration est déterminée de façon différente pour les pays industrialisés et ceux en développement. Dans les pays industrialisés, la composition et la proportion des éléments de la ration sont tirés de rapports nationaux, de la littérature et d’enquêtes ciblées. Pour les pays en développement, un plan d'attribution des éléments de la ration a été développé. Il est basé sur la littérature et des connaissances d’experts, et s’appuie sur une étroite relation entre usage des sols, disponibilité des aliments pour le bétail et ration. Son information est également croisée avec des données d’enquêtes nationales.

Ration des monogastriques

Les principaux ingrédients des aliments pour ruminants  sont regroupés au sein de trois catégories principales:

  • Déchets alimentaires domestiques et commerciaux et autres déchets collectés par les animaux.
  • Aliments non-locaux : aliments concentrés provenant de diverses origines géographiques, inclus dans le commerce international.
  • Aliments produits localement et largement utilisés dans les systèmes intermédiaires et de basse-cour. Ce dernier groupe est plus varié et complexe, il comprend des aliments tels que des sous-produits locaux, des cultures de qualité impropres à la consommation humaine, des résidus de cultures ou de fourrages.

La proportion d’aliments non-locaux (ou importés) est définie, lorsque possible, pays par pays après recherche bibliographique approfondie et consultation d’experts. La quantité totale d'aliments locaux disponibles est comparée aux besoins alimentaires du troupeau au sein d’une cellule. Lorsque la disponibilité est inférieure à un seuil défini, de petites quantités d'herbe et de feuilles sont ajoutés pour compléter la ration.

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Module système

Le module calcule:

  • les besoins énergétiques moyens de chaque cohorte d'animaux et l’ingestion nécessaire.
  • la production totale de viande, de lait et d’œufs.
  • l’utilisation de ressources naturelles et les impacts environnementaux de la production, comprenant actuellement l’utilisation des aliments, des terres et de l’azote, ainsi que les émissions de GES.

Pour les ruminants, le module système calcule les besoins énergétiques de chaque animal, comme décrit dans les lignes directrices correspondantes du GIEC (2006). Le besoin brut en énergie d’un animal correspond à la somme des quantités d’énergie nécessaire pour la maintenance, gestation, activité de l'animal, gain de poids et lactation. Le GIEC (2006) ne fournit pas les équations nécessaires au calcul des besoins énergétiques des porcs et volailles. Par conséquent, GLEAM utilise des modèles provenant de la littérature, légèrement modifiés.

L'ingestion d'aliments par animal dans chaque cohorte est calculée en divisant les besoins en énergie de l'animal par le contenu énergétique moyen de la ration, calculée dans le module aliments du bétail. Les émissions et l’usage des sols associés à la production d'aliments sont calculés à partir des impacts unitaires (par kg de matière sèche) calculés dans le module aliments du bétail, et de l’ingestion totale d’aliments par le troupeau.

Les émissions de CH4 et de N2O associés à la gestion des effluents sont calculées suivant la méthodologie Tier 2 du GIEC (2006). La proportion d’effluents gérés dans chaque système est basée sur les statistiques officielles, comme les Rapports Nationaux d’Inventaire de l’UNFCCC pour les pays Annex I, ainsi que sur des revues bibliographiques et le jugement d’experts. Les émissions de méthane entérique des ruminants et des porcs sont calculées à partir d'une légère modification des équations du GIEC (2006) reliant la quantité d'énergie brute des aliments consommés par l'animal et la proportion d'aliments convertis en CH4.

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A Module allocation

 

Traction animale. Le profil d’impact d'un troupeau est affecté par l'utilisation des animaux pour le travail. Les bœufs doivent arriver à maturité avant qu'ils ne puissent être utilisés pour la traction. Ils entrent donc en compétition avec d’autres animaux du troupeau pour les aliments et autres ressources. Les impacts alloués aux animaux de traction sont basés sur la durée de vie et les besoins énergétiques supplémentaires comparés à la durée de vie inférieure des animaux de boucherie.

Effluents. Les impacts liés aux effluents se répartissent entre différentes situations. Tout d'abord, ceux liés au stockage du fumier sont alloués entièrement au système d'élevage. Ensuite, les impacts survenant lorsque les effluents sont utilisés comme engrais organique pour les cultures fourragères sont affectés à l'élevage. Enfin, les effets provoqués par l'utilisation du fumier en tant que combustible ou engrais pour des cultures non-fourragères ne sont pas alloués au système d'élevage.

Allocation pour les espèces monogastriques

Les porcs et les poulets de chair produisent un seul produit, la viande. Par conséquent, aucune allocation n’est nécessaire. En revanche, les poules pondeuses et les volailles de basse-cour produisent à la fois de la viande et des œufs. Les impacts sont alloués sur la base de la quantité de protéines dans la viande et les œufs produits par chaque système de production. L’allocation aux effluents suit la méthode que pour les ruminants.

 

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Impacts en aval de l’exploitation

 

Le profil d’impact d'un troupeau est affecté par l'utilisation des animaux pour le travail. Les bœufs doivent arriver à maturité avant qu'ils ne puissent être utilisés pour la traction. Ils entrent donc en compétition avec d’autres animaux du troupeau pour les aliments et autres ressources. Les impacts alloués aux animaux de traction sont basés sur la durée de vie et les besoins énergétiques supplémentaires comparés à la durée de vie inférieure des animaux de boucherie.

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