Innover pour réussir le mariage entre agriculture et environnement

Nour­rir neuf mil­liards d’ha­bi­tants tout en res­pec­tant la pla­nète consti­tue un for­mi­dable défi. La recherche agro­no­mique doit pro­po­ser des sys­tèmes agri­coles divers, à hautes per­for­mances envi­ron­ne­men­tale et éco­no­mique. Les pers­pec­tives offertes par l’a­groé­co­lo­gie et la bio­lo­gie sont par­mi les plus prometteuses.

REPÈRES
À par­tir des don­nées actuelles de popu­la­tion et des dyna­miques connues sur la nata­li­té, les démo­graphes estiment que la popu­la­tion mon­diale à l’ho­ri­zon 2050 pour­rait atteindre entre 7 et 11 mil­liards d’ha­bi­tants. Une telle aug­men­ta­tion démo­gra­phique est inédite : nous avons mis des dizaines de siècles pour être 3 mil­liards, qua­rante ans pour être 6 mil­liards et nous met­trons pro­ba­ble­ment moins de temps pour atteindre 9 mil­liards d’ha­bi­tants. Cette évo­lu­tion s’ac­com­pagne d’un mou­ve­ment d’ur­ba­ni­sa­tion sans pré­cé­dent dans l’his­toire de l’hu­ma­ni­té : pour la pre­mière fois en 2008, le nombre d’ha­bi­tants dans les villes a dépas­sé le nombre d’ha­bi­tants dans les zones rurales. Elle se conjugue éga­le­ment avec une tran­si­tion ali­men­taire : dans les socié­tés où le pou­voir d’a­chat aug­mente, les régimes ali­men­taires évo­luent avec notam­ment une consom­ma­tion de pro­duits d’o­ri­gine ani­male qui s’ac­croît pour se tas­ser ensuite.

Neuf mil­liards d’ha­bi­tants en 2050 ? Alors que nous étions 3 mil­liards sur la pla­nète en 1960 et 6 mil­liards en 2000. Jamais la pres­sion n’au­ra été aus­si forte dans l’his­toire humaine. Jamais la pla­nète n’au­ra été autant sol­li­ci­tée. Rap­pe­lons-en quelques traits marquants.

Le pre­mier est une crois­sance démo­gra­phique, qui se ralen­tit avec le déve­lop­pe­ment mais est accom­pa­gnée alors d’une évo­lu­tion pro­fonde des modes de vie et de consommation.

Une demande alimentaire et non alimentaire croissante

À cela s’a­joute l’aug­men­ta­tion d’une demande non ali­men­taire adres­sée à la pro­duc­tion de plantes consi­dé­rées alors comme une source en car­bone renou­ve­lable. Dif­fé­rents fac­teurs y contri­buent : une aug­men­ta­tion de la demande en mobi­li­té dans les socié­tés qui deviennent plus riches, la raré­fac­tion ou le ren­ché­ris­se­ment des res­sources fos­siles, la demande de sub­sti­tu­tion de pro­duits issus des res­sources fos­siles par des pro­duits renou­ve­lables et moins polluants.

Jamais la pla­nète n’au­ra été autant sollicitée

Ain­si, au-delà des car­bu­rants d’o­ri­gine agri­cole, les plas­tiques végé­taux, les pro­duits chi­miques bio­sour­cés se déve­lop­pe­ront pro­gres­si­ve­ment. Il faut res­ter atten­tif à leur bilan éco­lo­gique glo­bal. Le deuxième trait est le chan­ge­ment cli­ma­tique : si les tra­vaux de recherche conti­nuent pour mieux com­prendre et pré­voir ce chan­ge­ment glo­bal, il semble désor­mais acquis que des actions même dras­tiques dans les années à venir ne suf­fi­ront pas à empê­cher un réchauf­fe­ment moyen de 2 °C ou plus d’i­ci la fin du siècle. L’en­jeu est désor­mais de conte­nir et de s’a­dap­ter au chan­ge­ment cli­ma­tique. L’a­gri­cul­ture est tout par­ti­cu­liè­re­ment concer­née, contri­buant direc­te­ment pour 14% des émis­sions mon­diales de gaz à effet de serre et glo­ba­le­ment pour 33% si l’on tient compte des chan­ge­ments d’af­fec­ta­tion des sols, et subis­sant au pre­mier chef les effets de ce chan­ge­ment global.

Des effets climatiques visibles

Des signes du changement
En France, depuis les années soixante-dix, les ven­danges ont été avan­cées bon an mal an de trois semaines et la matu­ra­tion des grains s’est tra­duite par une aug­men­ta­tion de la teneur en alcool dans les vins (+2 °C envi­ron pour les vins d’Al­sace par exemple). Le chan­ge­ment cli­ma­tique est éga­le­ment à l’o­ri­gine d’une exten­sion de l’aire de répar­ti­tion de cer­tains rava­geurs comme la che­nille pro­ces­sion­naire du pin, d’une aug­men­ta­tion du nombre ou de la diver­si­té au sein de cer­taines popu­la­tions d’in­sectes, ou encore d’un accrois­se­ment de 30 à 40% de la pro­duc­ti­vi­té forestière.

Ces effets sont d’ores et déjà obser­vables : par exemple, dans l’hé­mi­sphère nord, les scien­ti­fiques ont mis en évi­dence une avan­cée géné­ra­li­sée du prin­temps et un allon­ge­ment de la sai­son de végé­ta­tion, depuis une cin­quan­taine d’an­nées. Ce réchauf­fe­ment cli­ma­tique n’au­ra pas des effets néga­tifs par­tout, dans les zones sep­ten­trio­nales en par­ti­cu­lier il amé­lio­re­ra les condi­tions de pro­duc­tion mais il sup­pose dans tous les cas de s’y adap­ter, par exemple à tra­vers une sélec­tion des varié­tés végé­tales plus résis­tantes à la séche­resse ou aux pluies abon­dantes, tout en pour­sui­vant les efforts d’at­té­nua­tion des émis­sions de gaz à effet de serre.

Ressources dégradées

Menaces sur la biodiversité
Au niveau natio­nal, les connais­sances scien­ti­fiques dis­po­nibles, ana­ly­sées dans le cadre de l’ex­per­tise scien­ti­fique col­lec­tive sur Agri­cul­ture et bio­di­ver­si­té, montrent qu’il y a eu une dimi­nu­tion de la bio­di­ver­si­té dans les espaces agri­coles en France depuis une cin­quan­taine d’an­nées. À l’é­chelle de la pla­nète, la bio­di­ver­si­té décroît à un rythme 1000 fois plus rapide que le rythme natu­rel obser­vé depuis cent mil­lions d’an­nées, même si l’a­gri­cul­ture est éga­le­ment source poten­tielle de bio­di­ver­si­té ou fac­teur d’é­pu­ra­tion de l’eau qui s’infiltre.

Troi­sième fac­teur, une dégra­da­tion des res­sources natu­relles : les res­sources natu­relles, pour la plu­part essen­tielles à l’ac­ti­vi­té agri­cole, se dégradent à l’é­chelle de la pla­nète, perte de bio­di­ver­si­té, baisse de fer­ti­li­té des sols, dégra­da­tion quan­ti­ta­tive ou qua­li­ta­tive des res­sources en eau. Enfin, une mon­dia­li­sa­tion des échanges et des risques : la cir­cu­la­tion de per­sonnes et de biens a crû consi­dé­ra­ble­ment depuis 1950. Elle entraîne une cir­cu­la­tion plus rapide des patho­gènes et une aug­men­ta­tion expo­nen­tielle des inva­sions bio­lo­giques. Cette mon­dia­li­sa­tion concerne éga­le­ment les flux finan­ciers et les flux d’in­for­ma­tion, qui rendent les éco­no­mies de chaque pays plus sen­sibles aux évé­ne­ments qui ont lieu dans d’autres par­ties du monde.

L’en­jeu est désor­mais de conte­nir et de s’a­dap­ter au chan­ge­ment climatique

Ce pano­ra­ma des ten­dances lourdes au niveau mon­dial montre un appel fort à la pro­duc­tion agri­cole à l’ho­ri­zon 2050 dans un contexte de chan­ge­ment et d’in­cer­ti­tude, qui peut être source de ten­sion mais éga­le­ment de récon­ci­lia­tion entre agri­cul­ture et envi­ron­ne­ment. Conser­va­tion ou ges­tion de l’en­vi­ron­ne­ment ? Cette ques­tion a été explo­rée dans le cadre de la pros­pec­tive Agri­monde sur l’a­ve­nir du sys­tème agri­cole et ali­men­taire mon­dial à l’ho­ri­zon 2050, menée conjoin­te­ment par l’IN­RA et le CIRAD. Celle-là a com­pa­ré un scé­na­rio d’é­vo­lu­tion ten­dan­cielle à un scé­na­rio construit en fonc­tion d’un objec­tif de dura­bi­li­té en 2050.

Inva­sions biologiques
L’a­na­lyse de 1300 publi­ca­tions conduite par des scien­ti­fiques de l’IN­RA a mon­tré que les inva­sions bio­lo­giques de ver­té­brés ont aug­men­té très récem­ment : de moins d’une inva­sion par siècle sur 25 siècles obser­vés, à 132 au cours des soixante der­nières années.

Atténuer les tensions futures entre ressources et besoins

Cette réflexion pros­pec­tive met tout d’a­bord en évi­dence l’en­jeu d’une évo­lu­tion des modes de consom­ma­tion ali­men­taire, pour atté­nuer les ten­sions futures entre res­sources et besoins, et pour favo­ri­ser une répar­ti­tion plus équi­table des dis­po­ni­bi­li­tés alimentaires.

Aujourd’­hui la faim touche un mil­liard de per­sonnes alors même que la pro­duc­tion agri­cole de la pla­nète est en quan­ti­té glo­bale suf­fi­sante pour ali­men­ter cor­rec­te­ment tous ses habitants.

Agri­monde éclaire les enjeux d’une évo­lu­tion des modes de consom­ma­tion au sens large (dimi­nu­tion des pertes et gas­pillages, inflé­chis­se­ment de la ten­dance à aug­men­ter la part de pro­duits ani­maux lorsque le pou­voir d’a­chat s’a­mé­liore) : alors que le scé­na­rio de pro­lon­ga­tion des ten­dances actuelles de consom­ma­tion appelle à un qua­si-dou­ble­ment de la pro­duc­tion agri­cole au niveau mon­dial entre 2000 et 2050, le scé­na­rio construit sur une hypo­thèse de conver­gence des dis­po­ni­bi­li­tés ali­men­taires à 3000 kcal/jour/hab (dont 500 kcal issues de pro­duits ani­maux) sup­pose une aug­men­ta­tion de la pro­duc­tion agri­cole d’en­vi­ron un tiers.

Ces scé­na­rios ne visent ni à pré­dire ni à pres­crire des modes de consom­ma­tion, mais ils nous aident à réflé­chir sur leurs effets. Ils nous invitent à ins­crire les rela­tions agri­cul­ture-envi­ron­ne­ment dans un modèle durable.

Produire plus et mieux

Gas­pillages alimentaires
Les dis­po­ni­bi­li­tés ali­men­taires sont très mal répar­ties (de 2400 kcal/jour/hab en Afrique sub­sa­ha­rienne à 4000 kcal/jour/hab dans les pays de l’OCDE) ; elles sont obé­rées par des pertes et gas­pillages, qui repré­sentent 30 à 50% de la pro­duc­tion (essen­tiel­le­ment dans les champs et au niveau du sto­ckage dans les pays pauvres, et au niveau de la dis­tri­bu­tion et chez le consom­ma­teur dans les pays riches); et elles sont par­fois mal uti­li­sées si l’on consi­dère le nombre de per­sonnes obèses ou en sur­poids, qui pour­rait atteindre 2,3milliards de per­sonnes en 2015 d’a­près l’OMS.

De fait, l’a­gri­cul­ture devra pro­duire plus pour répondre à une demande crois­sante et diver­si­fiée, et mieux à tra­vers des pra­tiques agri­coles éco­nomes en intrants et res­pec­tueuses des res­sources natu­relles, tout en fai­sant face à un envi­ron­ne­ment incer­tain. Pour répondre à ce défi, le pre­mier fac­teur sera l’aug­men­ta­tion du ren­de­ment par uni­té de surface.

L’ac­ces­si­bi­li­té aux terres fer­tiles est le deuxième fac­teur poten­tiel d’aug­men­ta­tion de la pro­duc­tion. Des » réserves fon­cières » existent mais sont inéga­le­ment répar­ties. Qua­si inexis­tantes en Chine, en Asie du Sud, au Proche et au Moyen-Orient et en Afrique du Nord, elles sont net­te­ment plus impor­tantes en Amé­rique latine, dans cer­taines par­ties de l’Eu­rope (Ukraine, Rus­sie) et en Afrique sub­sa­ha­rienne mais, dans ce der­nier cas, leur mise en culture se heurte à de nom­breux obs­tacles tech­niques, éco­no­miques et politiques.

Frontières agraires

Ren­de­ments croissants
De 1961 à 2003, la sur­face uti­li­sée pour nour­rir un homme a pu être divi­sée par deux, pas­sant de 0,45 à 0,25 hec­tare. Cette inten­si­fi­ca­tion de la pro­duc­tion agri­cole a concer­né toutes les zones du monde. Mais les écarts de pro­duc­ti­vi­té à l’hec­tare entre les extrêmes (en bas de l’é­chelle l’A­frique sub­sa­ha­rienne ; en haut, les pays asia­tiques et les pays déve­lop­pés) se sont accrus : de 1 à 2 en 1961, ils sont pas­sés de 1 à 3,4 en 2003.

La réflexion pros­pec­tive Agri­monde, explo­rant des évo­lu­tions pos­sibles pour les sur­faces et les ren­de­ments agri­coles, remet à l’ordre du jour, de façon renou­ve­lée, la ques­tion de la fron­tière agraire et son impli­ca­tion pour les rela­tions entre agri­cul­ture et envi­ron­ne­ment : cette fron­tière n’est plus seule­ment celle de la défriche et de la mise en culture de » terres vierges « , mais éga­le­ment celle du déve­lop­pe­ment urbain et des infra­struc­tures, et celle qui se des­sine au sein même du monde agri­cole, entre des concep­tions très dif­fé­rentes des pra­tiques de culture et de l’élevage.

La pro­duc­tion agri­cole est à ce jour suf­fi­sante pour ali­men­ter tous les habi­tants de la planète

Sché­ma­ti­que­ment, on peut dis­tin­guer un modèle « ségré­ga­tion­niste », sépa­rant ce qui peut être culti­vé, de ce qui ne doit pas l’être du point de vue de la pro­tec­tion de l’en­vi­ron­ne­ment, et un modèle « inté­gra­tion­niste » com­bi­nant les fonc­tions éco­lo­giques et pro­duc­tives des agroé­co­sys­tèmes sur un même ter­ri­toire. Le modèle ségré­ga­tion­niste condui­rait soit à pro­té­ger soit à défri­cher et mettre en culture les espaces occu­pés par les forêts en Amé­rique latine, alors que le modèle inté­gra­tion­niste invi­te­rait à déve­lop­per dif­fé­rents modèles de pro­duc­tion agroforestiers.

Éclairer les choix

La recherche agro­no­mique n’a pas voca­tion à pré­co­ni­ser l’un ou l’autre de ces modèles, qui relèvent in fine de choix de socié­té et qui pro­ba­ble­ment se com­bi­ne­ront à dif­fé­rentes échelles spa­tiales et en fonc­tion de contextes socioé­co­no­miques et cultu­rels variés. Elle doit appor­ter les connais­sances et les outils néces­saires à l’in­no­va­tion, essen­tielle pour pro­duire plus et mieux, qu’elle soit pro­gres­sive ou de rup­ture, tech­no­lo­gique ou orga­ni­sa­tion­nelle. Dans cette pers­pec­tive, agroé­co­lo­gie et bio­lo­gie inté­gra­tive sont mobilisées.

L’a­groé­co­lo­gie est un champ de recherche émergent, au croi­se­ment de l’é­co­lo­gie et de l’a­gro­no­mie. Les scien­ti­fiques de ces deux dis­ci­plines ont long­temps tra­vaillé sépa­ré­ment, les éco­logues se pen­chant sur une nature sau­vage consi­dé­rée en état d’é­qui­libre et les agro­nomes s’in­té­res­sant à la diver­si­té des res­sources géné­tiques pour les espèces domes­ti­quées, ou aux flux de matière et d’éner­gie au sein des espaces cultivés.

Des » réserves fon­cières » existent mais sont inéga­le­ment réparties

Cette dyna­mique ouvre de nou­velles et pas­sion­nantes pers­pec­tives. Elle met en évi­dence la com­plexi­té des pro­ces­sus : rela­tions entre essences fores­tières et com­mu­nau­té micro­bienne du sol, coévo­lu­tion des patho­gènes, insectes et plantes, rela­tions entre pra­tiques cultu­rales et mau­vaises herbes, etc.

Elle montre l’in­té­rêt d’é­lar­gir les échelles d’ob­ser­va­tion et de com­pré­hen­sion de ce fonc­tion­ne­ment : les échelles de temps, en ins­cri­vant l’é­tat d’un éco­sys­tème et les effets des per­tur­ba­tions dans une pers­pec­tive his­to­rique, et les échelles d’es­pace en allant, au-delà de l’é­chelle de la par­celle, à celle du bas­sin ver­sant ou de la région, voire aux grands cycles de la planète.

Révolution en biologie

Rap­pro­cher éco­lo­gie et agronomie
Aujourd’­hui la bio­di­ver­si­té est lar­ge­ment recon­nue comme un pro­ces­sus dyna­mique influen­cé par les acti­vi­tés humaines, notam­ment par l’a­gri­cul­ture qui modèle une large par­tie de notre ter­ri­toire. Réci­pro­que­ment, l’a­gri­cul­ture et la syl­vi­cul­ture sont désor­mais trai­tées comme par­ties inté­grantes d’un éco­sys­tème dont il est néces­saire de mieux connaître la bio­di­ver­si­té et la dyna­mique à dif­fé­rentes échelles, afin de mieux gérer le sys­tème de pro­duc­tion. C’est ain­si que les éco­logues et les agro­nomes sont ame­nés à tra­vailler ensemble.

Les outils actuels de la bio­lo­gie offrent une capa­ci­té nou­velle à décrire et com­prendre le fonc­tion­ne­ment des éco­sys­tèmes : c’est ain­si grâce à l’ou­til de la méta­gé­no­mique (géno­mique à l’é­chelle d’une popu­la­tion et non d’un indi­vi­du) que l’ef­fet des essences fores­tières sur la com­mu­nau­té micro­bienne du sol a été mis en évidence.

La conjonc­tion de trois évo­lu­tions majeures -
• l’ac­crois­se­ment des capa­ci­tés d’in­ves­ti­ga­tion depuis le niveau molé­cu­laire jus­qu’à celui de l’or­ga­nisme vivant, voire à celui des populations ;
• l’aug­men­ta­tion for­mi­dable du débit d’ac­qui­si­tion des don­nées sur les génomes ;
• les capa­ci­tés offertes par l’es­sor des sciences et tech­no­lo­gies numériques
– induit en effet des bou­le­ver­se­ments consi­dé­rables en bio­lo­gie. Elle per­met d’en­vi­sa­ger la com­pré­hen­sion et la modé­li­sa­tion de sys­tèmes com­plexes en pre­nant en compte simul­ta­né­ment dif­fé­rentes échelles : gènes, phy­sio­lo­gie des indi­vi­dus, inter­ac­tions tro­phiques, flux de matière à l’é­chelle d’un ter­ri­toire. Elle déplace les enjeux cog­ni­tifs, métho­do­lo­giques ou orga­ni­sa­tion­nels, et accroît for­te­ment le besoin de com­pé­tences for­melles pour la ges­tion et l’a­na­lyse des don­nées, comme pour la modélisation.

Res­sources, pro­duc­tion, échanges et consom­ma­tion ali­men­taire en 2003 par grandes régions du monde (Agri­monde, pros­pec­tive INRA-CIRAD, d’a­près don­nées FAO)
Légende des bols	Légende des batons

L’a­groé­co­lo­gie est un champ de recherche émergent

Ces évo­lu­tions concernent l’IN­RA, mais éga­le­ment toute la com­mu­nau­té scien­ti­fique : elles ouvrent la pers­pec­tive d’une meilleure com­pré­hen­sion des phé­no­mènes dans les sys­tèmes vivants mais aus­si dans leurs inter­ac­tions avec les milieux.

L’a­gri­cul­ture, plus que jamais, est un atout à cultiver

Ain­si des inven­tions ou des inno­va­tions récentes illus­trent des voies d’a­ve­nir pos­sibles : des fac­teurs qui per­mettent une meilleure absorp­tion de l’a­zote de l’air par les plantes, dimi­nuant d’au­tant les besoins d’ap­ports externes d’en­grais, des méthodes d’i­den­ti­fi­ca­tion des gènes des ani­maux qui évitent de tes­ter les per­for­mances de leur des­cen­dance sur plu­sieurs années, des pra­tiques fores­tières mieux adap­tées au cli­mat plus irré­gu­lier à venir, des moda­li­tés éco­no­miques favo­ri­sant une meilleure uti­li­sa­tion de l’eau. L’a­gri­cul­ture, plus que jamais, est un atout à cultiver.

Un exemple de recherche Le sché­ma ci-des­sous illustre l’ap­proche sui­vie pour com­prendre les trois fonc­tions clés des com­mu­nau­tés fon­giques et bac­té­riennes dans les éco­sys­tèmes : la contri­bu­tion aux cycles bio­géo­chi­miques (miné­ra­li­sa­tion de la matière orga­nique, alté­ra­tion des miné­raux) ; le déve­lop­pe­ment et la nutri­tion des plantes hôtes (archi­tec­ture raci­naire, bio­dis­po­ni­bi­li­té azote, phos­phore, cations) ; et enfin la san­té des peu­ple­ments et cultures (micro-orga­nismes pathogènes).

Pros­pec­tive Agri­monde (INRA-CIRAD)
Exper­tise scien­ti­fique col­lec­tive » Agri­cul­ture et bio­di­ver­si­té, valo­ri­ser les syner­gies  » (INRA)
Pro­gramme » Éco­lo­gie pour la ges­tion des éco­sys­tèmes et de leurs res­sources » (INRA-CNRS)
La mise en débat des futures prio­ri­tés scien­ti­fiques de l’INRA

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