L’intégration culture – élevage à l’échelle territoire représente une voie pour améliorer le fonctionnement métabolique et les services écosystémiques fournis par les systèmes agricoles, malgré les contraintes de spécialisation des exploitations. Cette thèse propose une méthodologie de conception de systèmes culture – élevage au niveau du territoire, dans une démarche participative structurée en trois grandes étapes : diagnostic des enjeux, conception d’options techniques et organisationnelles, évaluation multicritère. Chaque étape est outillée par un cadre conceptuel et une grille d’évaluation multicritère adaptée aux dispositifs de terrain menés sur le bassin versant de l’Aveyron. Les scénarios construits présentent deux modèles de l’intégration culture – élevage : une « filière territorialisée » pour la production de luzerne dans les systèmes de culture de l’aval du bassin à destination des élevages de l’amont, un « collectif d’agriculteurs bio » échangeant directement de la luzerne, des méteils et du fumier dans des groupes locaux. Chaque scénario présente des performances de durabilité améliorées et pourraient être complémentaires pour le changement de pratiques sur le territoire. La méthodologie développée permet la conception multi-niveaux et multi-domaines de scénarios d’intégration, et pourrait être renforcée par une évaluation quantitative des bénéfices attendus et des coûts de coordination entre acteurs. / Crop-livestock integration at territory level may be a pathway to impove metabolic functions and delivery of ecosystem services in agricultural systems, overcoming the constraints of farm specialization. This thesis builds on a methodology of participatory design of integrated crop-livestock systems at territory level in three steps: diagnosis of issues, design of technical and organizational options for change, multicriteria assessment. Each step is supported with a conceptual framework and a multicriteria grid adapted to the case study in Aveyron river basin. The designed scenarios show two approaches of crop –livestock integration: the introduction of alfalfa in downstream cropping systems sold to upstream livestock systems through a local supply chain and the direct exchanges of alfalfa, cereal-legume mixtures and animal manure in local groups of organic farmers. Both scenario present improved sustainability performances and could be complementary to initiate more sustainable practices in local farming systems. The methodology allows designing multi-level and multi-domain scenarios of crop-livestock integration. It could be improved with models for quantitative assessment of benefits and coordination costs among stakeholders.

Dans les territoires irrigués exposés aux crises de gestion quantitative de l’eau, la sévérité des étiages dépend des interactions entre systèmes de culture, situations pédoclimatiques, hydrologie, lâchers d’eau et restriction d’irrigation. Dans de nombreuses situations, l’absence de nouvelles solutions de stockage et les tensions entre gestionnaires et usagers de l’eau rendent nécessaire la planification des étiages. Mes travaux explorent le potentiel de « la gestion spatiale » de l’eau pour mettre en adéquation la dynamique des prélèvements pour l’irrigation avec celle de l’offre en eau disponible (naturelle et stockée). Je propose une méthodologie participative de conception-évaluation d’organisations territoriales des activités agricoles, déployée sur l’aval du bassin versant de l’Aveyron (800 km²), en trois étapes: (1) modéliser le système socio-agro-hydrologique, (2) concevoir des alternatives de distribution spatiale des systèmes de culture, (3) conduire une évaluation intégrée des alternatives face à la variabilité climatique observée. Ces travaux combinent des méthodes, connaissances et outils « hard and soft », et font usage de la plateforme de simulation multi-agent MAELIA. Le processus a permis de formaliser des visions d’acteurs et de poser les bases d’une concertation multi acteur. Cependant la simulation des impacts de ces alternatives a montré leurs limites pour régler le problème de déficit structurel en eau. Cette démarche pourrait être prolongée pour aboutir à des propositions opérationnelles. / In irrigated landscapes exposed to quantitative water management crisis, the intensity of low flows depends on interactions between cropping systems, pedoclimatic situation hydrology, water releases and withdrawal restrictions. In many situations there are no opportunities for more water storage, thus tensions occur between water managers and users, which makes the planning of water demand dynamics necessary. My work explores the potentials in the “spatial management of water” to align the water demand dynamics with natural and stored water availability. I present a 3 step, participatory method to design and assess agricultural landscapes: (1) model the Social-Agro Hydrological system, (2) design alternative spatial distribution of the cropping systems, (3) carry an integrated assessment of those alternatives based on observed climatic variability. This method combines “hard” and “soft” methods, knowledge and tools, and uses the MAELIA multi-agent simulation platform. I tested the method tested in the downstream area of the Aveyron River (800 km² Southwestern France). It allowed to formalize the actors’ visions on alternative distributions of the cropping systems. However they showed to be limited in solving the water deficit issue. The method could be continued to reach operational proposals.