Cours : Vers une agriculture durable

Écosystèmes naturels

Dans la nature, quel que soit l’endroit où l’on se trouve, on rencontre des êtres vivants qui vivent dans un habitat précis. On appelle écosystème l’ensemble qu’ils forment et les relations qu’ils entretiennent.

Définitions

Définition

Écosystème :

Un écosystème est l’unité écologique de base formée par l’interaction des êtres vivants et du milieu dans lequel ils vivent.

Un écosystème est un système clos, c’est-à-dire qu’il n’y a aucune perte : tout est recyclé.

Au cœur de l’écosystème forestier, le chêne pédonculé est l’un des producteurs primaires les plus importants.

Définition

Producteur primaire :

Un producteur primaire est un organisme qui crée sa propre matière organique à partir de la photosynthèse.

Le chêne est en relation avec les autres êtres vivants de l’écosystème forestier :

• ses feuilles fraîches servent de nourriture aux biches et aux lapins ;
• les feuilles mortes créent de la litière, indispensable aux micro-organismes du sol ;
• et le lapin, qui s’est nourri des feuilles du chêne, peut lui-même servir de repas à la buse ou au renard.

À retenir

On appelle réseau trophique ces relations alimentaires au sein de la biocénose. Chaque écosystème connaît des conditions bien précises, on parle de biotope.

Définition

Biocénose :

La biocénose est l’ensemble des êtres vivants d’un écosystème.

Définition

Biotope :

Le biotope est l’ensemble des conditions physico-chimiques d’un écosystème.

L’Homme interagit avec la plupart des écosystèmes de la planète, mais ses actions peuvent mettre en péril certains de ces écosystèmes. Aujourd’hui pourtant, nous avons suffisamment de connaissances sur le fonctionnement des écosystèmes pour agir de manière raisonnée.

Exemple

Par exemple, dans l’écosystème forestier, l’Homme peut prélever du bois pour le chauffage et des fruits pour son alimentation en quantités raisonnables pour l’écosystème, c’est-à-dire de façon à ce que celui-ci retrouve son équilibre très rapidement.

Malheureusement, comme c’est souvent le cas dans les forêts tropicales, l’Homme peut aussi réaliser des prélèvements tellement importants qu’il rompt l’équilibre de l’écosystème au risque de le faire disparaître.

Les flux d’énergie au sein de l’écosystème forestier

À retenir

L’énergie principale est le Soleil. Il permet aux végétaux de réaliser la photosynthèse.

Une partie de l’énergie lumineuse qui arrive à l’écosystème n’est pas utilisée : elle est réémise. La plus grande partie de cette énergie permet la production primaire brute.

Définition

Production primaire brute :

La production primaire brute, abrégée PPB, est la quantité de matière organique produite par unité de surface et par unité de temps grâce à la photosynthèse.

La production primaire brute est utilisée de différentes façons :

• une partie est dégradée sous forme d’énergie par la respiration des plantes ;
• une partie n’est pas utilisée par la plante et retourne au sol où elle va être utilisée par les décomposeurs ;
• et une partie, que l’on appelle la production primaire nette, est utilisée par les animaux de l’écosystème comme source alimentaire.

Définition

Production primaire nette :

La production primaire nette correspond à la production primaire brute moins les pertes induites par la respiration des plantes.

• La production primaire nette est ensuite utilisée par les animaux pour respirer.
• Une autre partie est non assimilée par l’animal : ce sont les excréments qui seront une source d’énergie pour les décomposeurs du sol.

Attention

Les décomposeurs du sol dégradent également une partie de leur énergie pour respirer.

Dans un écosystème naturel, il n’y a pratiquement pas d’échanges de flux et d’énergie avec l’extérieur si ce n’est l’énergie solaire qui est à la base de l’écosystème.

Agrosystèmes

Outre les prélèvements qu’il réalise dans les écosystèmes naturels, l’Homme s’est inspiré de la nature pour développer ce que l’on appelle des agrosystèmes.

Définition

Agrosystème :

Écosystème transformé ou construit par l’Homme afin d’être exploité.

Exemple

On peut prendre comme exemple d’agrosystème le champ de maïs.

Dans cet agrosystème, seul un producteur primaire est recherché : le maïs. Les relations de la biocénose sont contrôlées au maximum et l’Homme fait partie intégrante du système.

Attention

Il y a une grande différence entre un écosystème et un agrosystème : l’agrosystème n’est pas un système clos. En effet, l’Homme va apporter à l’agrosystème un certain nombre d’intrants (engrais, produits phytosanitaires, semences, etc.).

Définition

Intrant :

Les intrants constituent l’ensemble des produits apportés par l’Homme aux agrosystèmes.

En plus d’apporter des intrants, l’Homme exporte de l’agrosystème la majorité de la biomasse comme le maïs lorsqu’il est mûr.

• C’est le but de l’agrosystème.

Il y a donc de nombreux intrants :

• le carburant pour les machines agricoles comme le tracteur,
• les engrais,
• les semences,
• l’eau pour irriguer,
• et les insecticides.

En sortie, on trouve les épis de maïs.

On parle de productivité pour qualifier les flux sortant de l’agrosystème.

Pratiques collectives et conséquences globales

Il existe différentes finalités aux épis de maïs récoltés dans l’agrosystème « champ de maïs » :

• nourrir les Hommes directement : l’Homme est alors le consommateur primaire ;
• nourrir des animaux d’élevage : les épis de maïs entrent alors dans un autre agrosystème qui est l’agrosystème « élevage bovin ». Là, le bovin est le consommateur primaire et l’Homme, qui mange la viande produite, est le consommateur secondaire ;
• servir d’agrocarburant : ici, c’est la voiture qui est le consommateur primaire. Il n’y a alors pas d’utilisation alimentaire.

Lorsque l’Homme n’est que consommateur secondaire des épis de maïs, il y a une perte d’énergie.

Un hectare de maïs produit des grains dont la valeur énergétique est de 85 mégajoules. Or l’Homme a besoin de 4,1 mégajoules d’énergie par an.

• Un hectare de maïs permet donc de nourrir une vingtaine d’Hommes sur toute une année en terme d’énergie.

Par ailleurs, on sait qu’un kilo de maïs consomme 1 300 litres d’eau.

Une comparaison peut être faite avec l’agrosystème « élevage bovin » :

• une vache a besoin 8,03 mégajoules d’énergie par an qu’elle trouve dans son alimentation (soit, dans notre exemple, dans le maïs qu’elle consomme) ;
• cela donne une productivité en viande de 10,5 mégajoules par hectare de maïs et par an.
• Un hectare de maïs permet donc de nourrir 2,5 Hommes par an par l’intermédiaire de l’agrosystème « élevage bovin ».

Par ailleurs, pour 1 kilo de viande, 13 500 litres d’eau sont nécessaires.

Amélioration des espèces agricoles et impacts des pratiques agricoles

Pour faire face à une population grandissante qui consomme de plus en plus de viande, l’Homme cherche à améliorer les espèces agricoles, ce qui a des conséquences pour l’environnement et pour la santé.

À l’origine de toute plante cultivée il y a un ancêtre sauvage que l’Homme a domestiqué. Pour le maïs, l’espèce sauvage ancestrale s’appelle la téosinte. L’Homme a domestiqué cette plante et a réalisé une sélection génétique.

Définition

Sélection génétique :

La sélection génétique est le principe par lequel l’Homme choisit de reproduire deux espèces qui présentent des caractéristiques qui l’intéresse.

Exemple

Par exemple, pour le maïs, l’Homme a choisi de favoriser les sujets ayant les épis les plus longs, le nombre de grains par épis le plus élevé et les grains les plus gros.

Définition

OGM :

Les OGM sont des organismes vivants dont le génome contient un gène étranger codant pour un caractère apportant une amélioration à l’espèce d’origine.

Par exemple, on peut créer une variété de maïs qui possède le gène d’une bactérie qui lui permette d’être résistant à un parasite.

Les agronomes ont ensuite remarqué que lorsqu’on croise deux variétés différentes, le produit de ce croisement, que l’on appelle un hybride, est très vigoureux.

• On parle de vigueur hybride.

Aujourd’hui, on entend de plus en plus parler d’organismes génétiquement modifiés (OGM).

L’industrie crée différents OGM dont les plus connus sont résistants aux herbicides. Cela permet de mettre des herbicides très puissants dans les champs sans atteindre la plante cultivée.

À retenir

Mais l’utilisation de plantes OGM résistantes aux herbicides entraîne plusieurs problèmes, dont d’importantes pollutions.

Un herbicide appelé DDT (qui est maintenant interdit en France) a été retrouvé à des concentrations très faibles dans les océans.

Par ailleurs, nous sommes consommateurs primaires ou secondaires des cultures traitées aux herbicides. Il est donc évident que l’on retrouve des traces de ces produits chimiques dans notre corps.

L’utilisation d’intrants à outrance a de graves conséquences sur la santé de notre planète et de ses habitants à différents niveaux.

• La pollution de l’eau a lieu au niveau des eaux superficielles et, plus grave encore, au niveau des eaux souterraines et des nappes phréatiques. Les engrais et produits phytosanitaires déversés sur les champs sont transportés par ruissellement et érosion dans les rivières. De plus, ils s’infiltrent dans le sol jusqu’aux nappes phréatiques. On parle de lessivage des nitrates.

Exemple

Les conséquences sont catastrophiques en Bretagne par exemple où, dans la plupart des villes et villages, il est interdit de consommer de l’eau du robinet qui peut même être mortelle chez les nourrissons. La même région connaît régulièrement une prolifération d’algues vertes sur les plages qui dégagent des substances toxiques et asphyxie les milieux où elles se développent.

• Le coût en énergie fossile est très important. Or cette énergie est de moins en moins disponible.
• L’emploi de pesticides a une conséquence majeure qui est la disparition des abeilles. Or les abeilles sont indispensables car elles permettent de polliniser les cultures. De plus, les pesticides tuent une bonne partie des décomposeurs du sol alors qu’ils sont indispensables au recyclage des matières organiques.
• L’action néfaste des pesticides sur la santé touche à la fois les agriculteurs, qui les utilisent, et les consommateurs, qui en retrouvent une partie dans les aliments qu’ils consomment.

Des pratiques agricoles pour une agriculture durable

De nouvelles techniques sont mises au point afin de préserver la richesse du sol. Trop longtemps négligé, cet aspect de la production agroalimentaire est pourtant le garant d’une production tant qualitative que quantitative.

Ces techniques sont nombreuses et variées.

• La rotation des cultures est l’opposé de ce que l’on appelle monoculture.

Le principe est de changer chaque année de culture sur un champ donné. On peut ainsi tourner sur 4 à 5 ans avec 3 cultures, avec 2 années lors desquelles on laisse la parcelle à l’état de jachère. Cette technique permet de ne pas épuiser le sol puisque chaque culture a des exigences propres.

Si chaque année, le sol est le support de la même culture, il va finir par manquer d’éléments nécessaires à cette culture. Dans une rotation, on intègre généralement des plantes qui fixent l’azote atmosphérique et permettent d’enrichir le sol en azote pour les cultures suivantes. De cette manière, l’engrais n’est plus nécessaire.

La rotation des cultures permet aussi de limiter la prolifération des espèces nuisibles et mauvaises herbes car eux aussi sont spécifiques à chaque culture.

• Le non-travail du sol, c’est-à-dire l’arrêt du labour.

Le labour a des effets néfastes sur l’activité du sol. Son but est d’enfouir la matière organique dans le sol.
Cependant, la matière organique ne peut se décomposer qu’en présence d’oxygène, ce qui n’est pas le cas lorsqu’elle est enfouie. De plus, le labour détruit les vers de terre, qui sont garant d’un bon fonctionnement des sols. Des études ont montrés que le non-labour permet une augmentation importante de la matière organique dans un sol.

• L’utilisation de la biodiversité naturelle en favorisant l’habitat.

En gardant les haies qui bordent les champs, les agriculteurs favorisent l’accès aux prédateurs naturels des espèces nuisibles aux cultures. L’utilisation de pesticides n’est alors plus nécessaire.

• L’utilisation d’un couvre-sol végétal entre deux cultures.

Le couvre-sol végétal permet de ne pas laisser les mauvaises herbes s’installer dans le champ car la culture couvre-sol leur fait concurrence.
Cette technique permet également de ne pas laisser le sol nu pendant l’hiver, ce qui évite l’érosion. Si le couvre-sol choisi est de la famille des légumineuses, il va enrichir le sol en azote directement assimilable par la culture qui sera implantée par la suite.

À retenir

Il existe ainsi de nombreuses techniques qui visent à diminuer ou supprimer l’utilisation des intrants : il suffit pour cela d’imiter au maximum le fonctionnement d’un écosystème naturel.