Climate change and extreme heat effects on output in Vietnamese agriculture

Résumé technique : Changement climatique et effets de la chaleur extrême sur la production de l'agriculture vietnamienne

Énoncé du problème
L'agriculture vietnamienne a connu une croissance significative de son volume de production au cours des dernières décennies, accompagnée d'une augmentation parallèle de l'utilisation des produits agrochimiques, spécifiquement les engrais et les pesticides. Cependant, l'élévation des températures mondiales et la fréquence croissante des épisodes de chaleur extrême constituent une menace critique pour cette trajectoire. Bien que les agriculteurs répondent souvent au stress thermique par une intensification de l'utilisation des produits agrochimiques, la littérature existante suggère que l'efficacité de ces intrants dépend de la température. Plus précisément, il existe des hypothèses de valeurs seuils (par exemple, 30 °C pour les cultures majeures, 35 °C pour l'application agrochimique) au-delà desquelles l'efficacité des engrais et des pesticides diminue, entraînant potentiellement des rendements marginaux négatifs. Le problème central abordé est de savoir si la chaleur extrême au Vietnam a atteint un point où elle ne réduit pas seulement directement la production agricole, mais modifie également fondamentalement la productivité des intrants chimiques, rendant l'augmentation de leur application contre-productive.

Méthodologie
L'étude emploie une analyse de séries temporelles macroéconomiques couvrant la période de 1991 à 2023. Les données proviennent principalement de FAOSTAT, complétées par le portail de connaissances sur le changement climatique de la Banque mondiale et l'Office national de la statistique du Vietnam. L'analyse utilise une fonction de production Cobb-Douglas modifiée (modèle C-D-C) au sein d'un cadre de moindres carrés ordinaires entièrement modifiés (FMOLS) afin de traiter l'endogénéité potentielle et la non-stationnarité des données de séries temporelles.

La spécification du modèle inclut les facteurs d'intrants traditionnels : la terre ($L$), le travail ($W$), le stock de capital ($C$), les engrais ($F$) et les pesticides ($P$). Crucialement, le modèle intègre des variables climatiques, avec un accent particulier sur un indice de « chaleur extrême » ($Heat$). Cet indice est défini comme la somme du nombre de jours où les températures maximales dépassent 35 °C et du nombre de nuits tropicales (températures restant au-dessus de 26 °C).

Pour tester l'hypothèse selon laquelle la chaleur diminue l'efficacité des produits agrochimiques, les auteurs introduisent des termes d'interaction entre la variable de chaleur et les intrants chimiques. Deux spécifications principales sont estimées :

1. $Y_t = \alpha_0 + \alpha_1 L_t + \alpha_2 W_t + \alpha_3 C_t + \alpha_4 F_t + \alpha_5 P_t + \alpha_6 Heat_t + \alpha_7 (F_t \times Heat_t) + \epsilon_t$
2. $Y_t = \alpha_0 + \alpha_1 L_t + \alpha_2 W_t + \alpha_3 C_t + \alpha_4 F_t + \alpha_5 P_t + \alpha_6 Heat_t + \alpha_7 (P_t \times Heat_t) + \epsilon_t$

L'étude distingue la température moyenne de la chaleur extrême, arguant que cette dernière capture mieux les seuils non linéaires pertinents pour l'efficacité agrochimique.

Résultats clés
Les résultats de l'estimation, présentés dans le Tableau 1, indiquent que si la terre, le travail, le capital et les produits agrochimiques ont généralement des effets positifs sur la production, l'interaction entre la chaleur extrême et les intrants chimiques est statistiquement significative et négative.

• Efficacité des engrais : Dans le Modèle 3, le terme d'interaction entre l'engrais et la chaleur ($\alpha_7$) est négatif et significatif (-0,3223). L'effet marginal de l'engrais est calculé comme étant $1,287 - 0,3223 \times \ln(Heat)$. L'analyse révèle que lorsque l'indice de chaleur dépasse environ 54,2 (jours/nuits), la contribution marginale d'un ajout d'engrais devient négative. Cela suggère que lors des années de vagues de chaleur sévères, l'augmentation de l'application d'engrais peut en réalité réduire la production totale ou ne pas apporter de bénéfices économiques.
• Efficacité des pesticides : Dans le Modèle 4, le terme d'interaction entre les pesticides et la chaleur est également négatif (-0,081). L'analyse indique que l'effet marginal des pesticides reste positif jusqu'à environ 80 jours de chaleur extrême. Les données montrent que seules 2 années de la période observée ont atteint un point d'effet marginal nul, bien que les auteurs notent que ce résultat manque de preuves directes dans les données et ne confirme pas l'absence d'années avec des rendements marginaux négatifs. Cependant, la tendance est à la baisse, suggérant que l'efficacité diminue à mesure que l'exposition à la chaleur augmente.
• Chaleur vs Température moyenne : L'étude conclut que l'indice de chaleur extrême est un prédicteur plus robuste des pertes de productivité que la température moyenne annuelle. Les modèles incluant la température moyenne, les précipitations ou l'humidité n'ont pas conservé leur signification une fois l'indice de chaleur extrême inclus, soutenant l'argument selon lequel les événements extrêmes sont des moteurs de risques de production plus importants que les conditions moyennes.
• Tendance historique : L'extrapolation des paramètres du modèle vers 1961 (Figure 8) indique un déclin à long terme de l'efficacité marginale des engrais, les effets négatifs les plus prononcés se produisant au cours des dernières décennies à mesure que la fréquence des jours de chaleur extrême a augmenté.

Signification et affirmations
L'article revendique trois contributions primaires à la littérature sur le changement climatique et l'économie agricole :

1. Élasticité non constante : L'étude conteste l'hypothèse standard des cadres Cobb-Douglas selon laquelle les élasticités des intrants sont constantes. Elle démontre que l'élasticité de la production par rapport aux intrants chimiques au Vietnam n'est pas fixe mais varie systématiquement avec l'exposition à la chaleur. À mesure que l'exposition à la chaleur augmente, l'augmentation proportionnelle de la production résultant de l'utilisation supplémentaire d'engrais ou de pesticides diminue.
2. Supériorité des mesures de chaleur extrême : Les auteurs soutiennent que les températures moyennes annuelles sont insuffisantes pour modéliser les risques de production agricole dans les contextes tropicaux. Ils postulent que la fréquence, la durée et l'intensité cumulative des événements météorologiques extrêmes (capturées par l'indice de chaleur) sont les moteurs critiques des résultats de production, particulièrement en ce qui concerne l'efficacité des intrants.
3. Pertinence politique pour la gestion des intrants : Les conclusions suggèrent que la stratégie d'adaptation courante consistant à augmenter l'utilisation des produits agrochimiques en réponse au stress thermique est de plus en plus inefficace et potentiellement préjudiciable. L'article conclut qu'en période de chaleur extrême, l'utilisation marginale d'engrais peut être économiquement et environnementalement néfaste. Par conséquent, l'étude préconise un changement de politique, passant de la subvention des quantités chimiques à l'amélioration de l'efficacité de leur application grâce à l'agriculture intelligente, des prévisions météorologiques précises et des stratégies de gestion spécifiques aux sols.

Les auteurs maintiennent un ton modeste concernant la causalité, notant que bien que les preuves statistiques soutiennent fortement un lien entre la chaleur extrême et la baisse de l'efficacité agrochimique, l'interaction complexe des variables climatiques nécessite une interprétation prudente. L'étude sert d'indicateur macroéconomique de ces tendances, soulignant la nécessité de stratégies d'adaptation qui tiennent compte de la dégradation non linéaire de la productivité des intrants sous des conditions thermiques extrêmes.