Innover pour réussir le mariage entre agriculture et environnement

REPÈRES

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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