Interregional Grain Flows and Carbon Responsibility in China: Two-Stage Network DEA and Allocation Optimization for Low-Carbon Agricultural Governance

Imaginez un système vaste et interconnecté où la nourriture est cultivée en un lieu, expédiée sur des centaines de kilomètres, puis consommée dans un autre. Dans ce système, le coût environnemental de la culture de cette nourriture — comme les émissions de carbone provenant des tracteurs et des engrais — reste à la ferme, mais le bénéfice de l'aliment finit dans une ville lointaine. Pendant des décennies, les scientifiques et les décideurs politiques ont lutté pour mesurer qui est véritablement responsable de l'impact environnemental de notre approvisionnement alimentaire. Les méthodes traditionnelles considèrent souvent une région isolée, comme une pièce close, en ne comptant que la pollution générée à l'intérieur de ses frontières. Cette approche crée un angle mort : elle fait passer les villes qui importent de la nourriture pour propres et efficaces, tout en punissant les régions rurales qui cultivent la nourriture pour le reste du pays. Alors que le changement climatique nous force à repenser la gestion de nos ressources, comprendre le flux caché des fardeaux environnementaux entre les régions est devenu crucial. Si nous ne pouvons pas voir l'image complète de l'origine et de la destination des émissions, nous ne pouvons pas concevoir de stratégies justes ou efficaces pour les réduire.

Une équipe de chercheurs de l'Université de technologie de Hefei et d'une société d'investissement d'Anhui a abordé ce problème en développant une nouvelle façon de cartographier le voyage des céréales à travers la Chine. Ils se sont concentrés sur le réseau massif de production et de consommation de céréales du pays, où certaines provinces produisent bien plus qu'elles n'en ont besoin et expédient leur surplus vers d'autres. Les chercheurs ont construit un cadre computationnel qui traite le mouvement des céréales non pas seulement comme une transaction commerciale, mais comme un transfert de responsabilité environnementale. Au lieu de considérer chaque province comme une île séparée, leur modèle relie les points entre l'étape de la ferme, où des intrants comme l'eau, l'engrais et les machines sont utilisés pour cultiver les cultures, et l'étape de la circulation, où ces céréales sont transportées et transformées en nourriture pour les consommateurs. En suivant les céréales au fur et à mesure qu'elles passent des régions excédentaires aux régions déficitaires, l'équipe a pu calculer comment la charge de carbone est transférée du mangeur vers le producteur.

L'étude a analysé les données de trente provinces chinoises sur cinq ans, de 2017 à 2021. Les chercheurs ont découvert un partage clair et souvent injuste dans le système. Les provinces qui exportent des céréales, comme celles du nord-est et des plaines centrales, opèrent généralement avec une grande efficacité de production. Elles utilisent des fermes hautement mécanisées pour produire de grandes quantités de nourriture. Cependant, parce qu'elles cultivent de la nourriture pour toute la nation, elles supportent aussi le plus gros de la charge des émissions de carbone associées à la culture. En revanche, les provinces qui importent des céréales, souvent situées le long de la côte est prospère, apparaissent comme ayant des émissions locales très faibles car elles ne cultivent pas beaucoup leur propre nourriture. Leurs registres locaux montrent un profil environnemental propre, mais c'est une illusion créée par le fait qu'elles ont externalisé le travail sale de la production vers d'autres régions. Les chercheurs ont démontré que si ces provinces importatrices étaient contraintes de cultiver toute leur propre nourriture sans l'aide de leurs voisins, leurs émissions de carbone locales grimperaient en flèche, révélant le coût réel de leur consommation.

Pour tester à quel point ce commerce interrégional modifie réellement le tableau environnemental, les chercheurs ont créé un scénario « et si » où les céréales ne pourraient pas circuler entre les provinces. Dans cette simulation de système fermé, ils ont calculé ce qui se passerait si chaque province devait compter uniquement sur sa propre terre. Les résultats sont frappants. Sans la capacité d'expédier des céréales des zones excédentaires vers les zones déficitaires, les émissions de carbone de l'agriculture dans les régions importatrices augmenteraient de manière spectaculaire. Par exemple, l'étude note qu'une province importatrice majeure comme Pékin verrait ses émissions de carbone agricoles augmenter d'environ vingt-six fois leur niveau actuel si elle devait produire toute sa propre céréale. Inversement, les régions exportatrices verraient leurs émissions chuter considérablement, car elles ne cultiveraient plus de nourriture pour les villes lointaines. Cette comparaison a prouvé que le système actuel de mouvement des céréales aide en fait à réduire la quantité totale de carbone émise par l'agriculture à travers le pays, mais qu'il le fait en concentrant le fardeau sur les régions productrices.

Les chercheurs ont ensuite posé une question plus pratique : si nous devons maintenir la production totale de céréales pour la nation exactement la même, pouvons-nous réorganiser qui cultive quoi pour réduire encore davantage les émissions ? Ils ont utilisé leur modèle pour simuler le déplacement des responsabilités de production entre les provinces qui exportent déjà. L'objectif était de déplacer davantage la culture vers les régions les plus efficaces et moins vers les moins efficaces, sans changer l'offre alimentaire totale. La simulation a montré que ce type de réallocation stratégique pourrait réduire les émissions de carbone liées à la culture à l'échelle nationale de près de 5 %. Plus précisément, les émissions totales de la culture pourraient passer de 55,65 millions de tonnes à 52,91 millions de tonnes. Cette réduction serait obtenue en dirigeant davantage la production vers les provinces possédant de vastes terres contiguës et une machinerie avancée, capables de cultiver des céréales avec moins de carbone par tonne, tout en demandant aux provinces avec des terres fragmentées ou des coûts plus élevés de produire légèrement moins.

L'étude a également examiné ce qui motive ces différences d'efficacité. Ils ont constaté que les régions ayant une proportion plus élevée de cultures céréalières et une urbanisation plus marquée tendaient à être plus efficaces, probablement grâce à un meilleur accès à la technologie et aux marchés. Cependant, ils ont aussi découvert que des protections environnementales strictes, telles que de grandes réserves naturelles, rendaient parfois plus difficile l'obtention de scores d'efficacité élevés. C'est parce que les agriculteurs de ces zones sont contraints de cultiver sur des terres moins adaptées, nécessitant plus d'engrais et d'eau pour obtenir le même rendement. Les chercheurs ont conclu qu'une approche de politique environnementale uniforme ne fonctionnerait pas. Une province qui importe de la nourriture fait face à des défis différents d'une province qui exporte. Les régions importatrices doivent se concentrer sur la logistique et la réduction du gaspillage dans la chaîne d'approvisionnement, tandis que les régions exportatrices ont besoin de soutien pour améliorer leurs techniques agricoles et gérer la lourde charge environnementale qu'elles portent pour le reste du pays.

Enfin, cette recherche offre une nouvelle façon de penser l'équité dans la gouvernance climatique. Elle suggère que nous ne pouvons pas simplement regarder une carte des émissions et supposer que les chiffres racontent toute l'histoire. La responsabilité de l'empreinte carbone de notre nourriture est partagée à travers le réseau de production et de consommation. L'étude propose que les politiques reflètent cette réalité en créant des systèmes de comptabilité qui reconnaissent le fardeau imposé aux régions exportatrices. Elle suggère que les régions bénéficiant des importations de céréales devraient contribuer aux coûts environnementaux des régions qui cultivent leur nourriture. En comprenant ces flux cachés, les décideurs peuvent concevoir de meilleures stratégies pour réduire les émissions sans compromettre l'approvisionnement alimentaire, garantissant que le coût de l'alimentation de la nation soit partagé de manière plus équitable et efficace.