Prospective et cycle de l'azote au niveau mondial

Un article publié dans Global Environmental Change s'intéresse à l'intégration de l'azote dans les exercices de prospective. L'azote est un élément nutritif essentiel pour la croissance des plantes. Cependant, en excès, ses différentes formes moléculaires (nitrate, ammoniac, oxyde nitreux, etc.) sont à l'origine de pollutions de différentes natures et à plusieurs échelles : acidification des sols, dégradation de la qualité des eaux de surface et souterraines, impacts sur la biodiversité, contribution au réchauffement global, etc. La pollution azotée ne cesse d'augmenter, en raison notamment de l'utilisation croissante des engrais minéraux, tirée par une demande alimentaire qui se poursuivra dans les décennies à venir (+60 % en 2050 par rapport à 2005). Son coût global est aujourd'hui estimé entre 0,2 et 2 % du PIB.

Les différentes formes de l'azote réactif se succèdent de façon dynamique, constituant le cycle de l'azote. Réduire une forme de pollution azotée en un lieu donné a donc des conséquences en cascade, qui sont autant de défis pour la cohérence et l'efficacité des politiques environnementales. Partant de ce constat, les auteurs plaident pour une prise en compte systémique du cycle de l'azote dans les exercices de prospective, en particulier dans les Shared Socioeconomic Pathways (SSP), un ensemble de 5 scénarios développés par la communauté scientifique pour servir de référence aux grands exercices internationaux de modélisations environnementales et climatiques.

L'intégration de nouvelles actions de réduction de l'azote dans le cadre des Shared Socioeconomic Pathways / Representative Concentration Pathways (RCP)

Source : Global Environmental Change

Sur la base d'une revue de littérature, ils proposent un ensemble cohérent d'indicateurs de l'azote et leurs hypothèses d'évolution aux horizons 2030 et 2050, intégrables dans les SSP. Le scénario le plus ambitieux ramènerait le surplus azoté à l'intérieur des limites planétaires (planet boundaries) à l'horizon 2050 : il combine une amélioration continue de l'efficience de son utilisation, une réduction de 30 % des excrétions par tête de bétail, un recyclage de 90 % des effluents, un déploiement généralisé des techniques de réduction de la pollution de l'air et un traitement de la quasi-totalité (99 %) des eaux usées. Le scénario le moins ambitieux suit, quant à lui, les tendances actuelles. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet Towards an International Nitrogen Management System (INMS) lancé par l'UNEP en 2017, qui devrait aboutir à la publication, en 2022, du premier International Nitrogen Assessment.

Julien Hardelin, Centre d'études et de prospective

Source : Global Environmental Change

De nouvelles opportunités pour l'extension de l'agriculture vers le Nord, mais à quel prix pour l'environnement ?

D'après un récent article publié dans PLOS One par une équipe de chercheurs anglo-saxons, le changement climatique pourrait lever les contraintes bioclimatiques à la production de grandes cultures, dans les régions les plus septentrionales jusqu'ici peu favorables. Les auteurs ont simulé l'impact potentiel, après 2050, de cette extension des aires de production sur l'environnement.

Dans un premier temps, ils ont identifié les « frontières agricoles », définies comme les zones actuellement inadaptées aux grandes cultures, mais susceptibles de le devenir en raison du changement climatique. Pour ce faire, ils ont considéré des hypothèses portant sur les températures et les précipitations, tirées de 17 modèles climatiques globaux, pour deux niveaux de forçage radiatif (RCP 4.5 et RCP 8.5 du GIEC). Ces hypothèses ont ensuite été utilisées à l'échelle locale, dans trois modèles agronomiques différents dont les auteurs ont croisé les résultats. L'opération a été conduite sur l'ensemble des terres du globe. Il apparaît que le changement climatique pourrait accroître les surfaces actuellement cultivables, de 0,8 à 2,4 milliards d'hectares en 2060-2080. Les nouvelles aires de production, situées principalement au nord du Canada et de la Russie, seraient dans un premier temps (2040-2060) adaptées à la culture de la pomme de terre, du blé, du maïs et du soja.

Extension des zones de production possibles en grandes cultures en 2040-2060

Source : PLOS One

Lecture : en bleu, les aires dans lesquelles on passe de 0 à au moins une culture possible ; en rouge, celles passant d'une culture possible à deux ou plus (zone d'intensification) ; en gris, celles pour lesquelles la situation reste inchangée. L'intensité de la couleur (bleue ou rouge) varie selon le scénario climatique, dans le cadre d'un forçage radiatif RCP 8.5.

Les auteurs ont ensuite évalué les impacts d'une mise en production sur la biodiversité, la qualité de l'eau et le carbone stocké dans les sols. Si toutes les zones potentielles étaient cultivées, le travail des sols conduirait à relâcher dans l'atmosphère, dans les cinq années suivant la mise en culture, un maximum de 177 Gt de carbone (soit 119 fois les émissions annuelles actuelles des États-Unis). D'importants hotspots de biodiversité seraient également touchés, dans les régions nordiques et dans les zones de montagne (Himalaya, Andes notamment). Enfin, les effets de l'agriculture sur la qualité de l'eau pourraient affecter beaucoup d'habitants de ces régions.

En conclusion, ils invitent à ce que les initiatives menées pour étendre les aires de production, par exemple au Canada ou en Russie, tiennent compte des risques environnementaux encourus. Ils notent d'ailleurs que beaucoup de ces terres, jusqu'ici non cultivées, se situent sur les territoires de peuples autochtones, qui devraient être associés à leur exploitation.

Muriel Mahé, Centre d'études et de prospective

Source : PLOS One

L'odyssée de l'espace-temps agricole

Réalisé par G. Martiarena et accessible en ligne jusqu'à fin mars 2020, le documentaire Terres nourricières nous propose de suivre B. Grard (Inrae/AgroParisTech) autour de la planète à la recherche de pratiques agricoles variées, du néolithique à nos jours. Cette plongée dans l'histoire de l'agriculture est accompagnée des commentaires de divers spécialistes. Le voyage commence dans le Parc amazonien de Guyane, avec la culture du manioc en abattis-brûlis. Une deuxième séquence met en exergue différentes solutions d'irrigation : par décrue (Égypte ancienne) ; par la technique du khettara, avec creusement d'un canal souterrain et gestion économique de l'eau par une multitude de petits canaux et de barrages (Haut Atlas marocain) ; par l'hydroriziculture en terrasses (Philippines). Au Pérou, nous découvrons les recherches agricoles des Incas pour adapter les espèces à la diversité des conditions climatiques andines et, ainsi, développer plusieurs milliers de variétés de pommes de terre à partir des souches sauvages. Nous revenons ensuite en France pour évoquer l'association entre élevage et productions végétales, ainsi que le développement du machinisme agricole à partir du Moyen Âge. La dernière séquence est consacrée aux développements récents en matière d'agriculture urbaine, avec les visites d'une ferme verticale écossaise et des toits d'AgroParisTech.

Source : France 5

Paysages agricoles fragmentés : petits bois mais grands services écosystémiques

C'est l'un des résultats récemment publiés, dans le Journal of Applied Ecology, par une équipe européenne étudiant l'impact de la fragmentation des paysages agricoles sur la fourniture de services écosystémiques. Les auteurs ont mené un travail de recherche empirique sur 14 sites correspondant à des paysages plus ou moins fragmentés, couvrant un gradient de 2 500 km, depuis le sud-ouest de la France jusqu'en Suède. Au sein de chaque aire de 5 km de côté, l'analyse s'est focalisée sur les espaces boisés existants en essayant d'abord de les caractériser en matière de taille, d'ancienneté, d'environnement (proportion de cultures ou de forêts) et de type de peuplement (essences, classes d'âge des arbres).

L'intérêt écologique de ces espaces a ensuite été mesuré selon deux axes : la richesse en biodiversité, à travers les effectifs de six groupes taxonomiques, conduisant au calcul d'un indice de multidiversité ; la fourniture de services écosystémiques par unité de surface (abondance de plantes « utiles », de tiques et de gibier, capacité de lutte antiparasitaire, stockage du carbone dans la couche supérieure du sol, production de bois). L'analyse statistique menée a ainsi permis de dégager les liens entre la biodiversité et les caractéristiques des espaces boisés, des peuplements et du milieu (climat, sol). Elle a fait de même pour les liens entre ces mêmes caractéristiques et la fourniture d'un ou de l'ensemble des services écosystémiques retenus.

Relations entre l'environnement, la biodiversité et le potentiel de fourniture de services écosystémiques des espaces boisés isolés en Europe

Source : Journal of Applied Ecology

Lecture : l'épaisseur des flèches est proportionnelle à l'effet ; les effets positifs sont en bleu, les effets négatifs en rouge ; les variables non significatives sont représentées en gris clair.

Les espaces boisés isolés jouent un rôle important qui varie selon leur taille et leur ancienneté : les plus étendus et les plus anciens abritent une biodiversité riche, alors que les plus petits fournissent davantage de services écosystémiques à l'hectare, les effets de lisière y étant plus importants. En revanche, l'étude n'a pas identifié de lien direct entre la richesse en biodiversité et les volumes de services écosystémiques, pris dans leur globalité. Les auteurs concluent notamment sur l'importance d'intégrer la préservation de ces espaces boisés, souvent négligés, dans les politiques publiques, en particulier européennes (réseau Natura 2000, Directive eau, PAC, etc.).

Muriel Mahé, Centre d'études et de prospective

Source : Journal of Applied Ecology

Quelles protéines végétales pourra-t-on produire en Europe en 2050 ?

Le dernier numéro de l'European Journal of Agronomy présente une modélisation de l'aptitude des territoires agricoles européens à la production de cultures riches en protéines : légumineuses adaptées aux climats tempérés (fèves, lentilles, différents lupins, pois et pois-chiches) et chauds (soja, niébé), mais aussi amarante, quinoa et sarrasin. Cette aptitude a été modélisée, à une échelle spatiale fine, en fonction du climat et du pH des sols. Cette modélisation de l'adéquation d'un territoire aux besoins des plantes a été calibrée sur le climat de la période 1970-2000 et menée sur les prévisions climatiques à l'horizon 2050 (scénario RCP 4.5 du GIEC), à l'aide du modèle EcoCrop.

Le travail sur les données climatiques des dernières décennies permet de vérifier la cohérence du modèle, les cultures riches en protéines n'étant, de fait, cultivées que dans les zones d'adéquation optimale. Les conditions pédoclimatiques constituent bien un facteur limitant du développement des cultures, mais l'analyse fait aussi ressortir un important potentiel de production non utilisé jusqu'à présent, du fait de la concurrence dans l'usage des sols avec les autres espèces cultivées. La comparaison, sur les territoires, des scores d'aptitudes calculés pour chacune des cultures permet de faire ressortir celle qui serait la plus adaptée aux conditions locales.

Dans un deuxième temps, la modélisation sur la base des projections climatiques à 2050 fait ressortir quelles seraient les futures opportunités de production de protéines végétales. Les légumineuses de climat tempéré seraient ainsi largement impactées par les stress climatiques. En revanche, apparaît un important potentiel de production européen pour le quinoa, certaines variétés de lupin et, en France, pour le pois.

Aptitude pédoclimatique à la culture de quinoa (haut) et de pois (bas) en 2050

Source : European Journal of Agronomy

Lecture : l'aptitude est mesurée par un score allant de 0 (inadaptation) en rouge à 1 (aptitude optimale) en bleu.

Alors que la production de protéines végétales redevient un objectif stratégique, cette étude fait ressortir un important potentiel en Europe, notamment en quinoa. Par ailleurs, les auteurs notent que la sélection variétale offre des possibilités importantes, à moyen terme, pour ces espèces. Le type de projections présenté ici pourrait aider à cibler les critères de cette sélection.

Jean-Noël Depeyrot, Centre d'études et de prospective

Source : European Journal of Agronomy

Pratiques innovantes d’agriculteurs et ingénierie des systèmes agro-écologiques

Dans le cadre de sa thèse, publiée récemment sur HAL, C. Salembier (Inra) s'est intéressée à la façon dont les agronomes utilisent les innovations mises au point par les agriculteurs pour appuyer leurs propres travaux de « reconception » des systèmes de culture. Si la « traque d'innovations » émanant du terrain est de plus en plus évoquée, pour trouver des voies de « déverrouillage » du système agroalimentaire, l'auteure montre que sa contribution à l'émergence de nouvelles questions de recherche, à la production de connaissances et à la prescription de façons de produire plus efficaces, demeure encore largement impensée.

Parcourant l'histoire de l'agronomie, elle repère cinq « régimes de conception » : ils sont caractérisés notamment par des sites d'expérimentation privilégiés (ferme, station ou modélisation in silico), des niveaux d'implication des agriculteurs (de simples informateurs pour l'analyse des techniques et des contraintes, à co-concepteurs de solutions avec les chercheurs), et par la nature des contenus prescriptifs générés (principes d'action et règles de décision, outils d'optimisation, etc.). Pour approfondir le régime – en cours d'émergence selon l'auteure – de « co-conception » avec les exploitants, elle retient 12 initiatives en France qu'elle décrit (voir figure ci-dessous). Elle entre ensuite dans le détail de deux cas. Ainsi, à propos de la coopérative d'autoconstruction L'Atelier paysan, elle décortique « la conception simultanée d’un outil et d’un système de culture », avec l'exemple du rouleau Faca Buzuk en systèmes légumiers. Une recherche-action dans le cadre du projet VivLéBio, porté par Agro-Transfert Ressources et Territoires (AGT-RT), lui permet de décrire, au-delà des modalités de gestion des adventices vivaces en agriculture biologique, la méthodologie de la « traque d'innovation ».

Processus reliant étude de pratiques innovantes et conception

Source : thèse de C. Salembier, p. 96

Le cadre ainsi construit permet de mieux comprendre comment certains agronomes « identifient des espaces inconnus à explorer » (par exemple, les techniques pour lesquelles on ne dispose pas encore de connaissances fiables), et d'expliciter les questions clés à se poser au cours des démarches d'ingénierie agro-écologique.

Florent Bidaud, Centre d'études et de prospective

Lien : HAL

Le Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria (CREA) - Conseil pour la recherche agricole et l'analyse de l'économie agraire

Le CREA, organisme public de recherche italien sur les questions agricoles, est le résultat d'une évolution institutionnelle débutant lors de la période d'unification du pays (création en 1850 du ministère de l'Agriculture et du Commerce du Royaume de Sardaigne) et aboutissant à la fusion, en 2015, du Consiglio per la ricerca e la sperimentazione in agricoltura et de l'Istituto nazionale di economia agraria (chargé précédemment de la mise en place et de la gestion du RICA italien). Le CREA est organisé en 12 centres de recherche régionaux. Leurs travaux couvrent l'ensemble de la chaîne alimentaire et portent tant sur les filières (céréales et cultures industrielles, viti-viniculture, horticulture et floriculture, oléiculture et fruticulture) que sur des thématiques transversales (génomique et bio-informatique, environnement, protection des végétaux et certification, ingénierie et transformation alimentaires, aliments et nutrition, politiques publiques et bio-économie). Son Plan triennal 2018-2020 comporte quatre sujets prioritaires : climat et protection de l'environnement, technologies numériques, ressources génétiques, qualité de la production agroalimentaire. Il dispose également de stations expérimentales et d'observatoires, ces derniers travaillant en étroite collaboration avec les établissements d'enseignement agricole.

Dans une logique de recherche appliquée, le CREA fait partie du système Agritransfer, chargé du transfert des technologies et de leur vulgarisation auprès des producteurs agricoles et des entreprises de transformation. Le CREA publie également 5 revues scientifiques : les Annals of Silvicultural Research abordant l'ensemble des aspects de la sylviculture (écologie forestière, agroforesterie et sylvopastoralisme, rôle multifonctionnel, etc.), le Dal seme consacré aux semences et aux plantes, le Redia traitant de zoologie et le Maydica sur la culture du maïs. Enfin, l'Italian Review of Agricultural Economics se consacre aux questions économiques et politiques relatives à l'agriculture, à la foresterie, à l'environnement, au secteur agroalimentaire ainsi qu'à la ruralité. Son dernier numéro traite de la productivité de l'agriculture en Afrique du Sud, de la filière du soja au Brésil et de l'évolution de la diversification agricole en Italie.

Enfin, le CREA a signé plusieurs accords de collaboration scientifique et technologique bilatéraux (Argentine, Chine, Croatie, Cuba, Égypte, Espagne, États-Unis, Iran, Saint-Domingue) et multilatéraux (FAO, African Conservation Tillage, Instituto Italo-Latino-Americano).

Carte des centres du CREA

Source : CREA

Hugo Berman, Centre d'études et de prospective

Source : CREA

Les effets positifs de l'agriculture de conservation sur les rendements dans la Corn Belt

Un article récent, publié dans la revue Environmental Research Letters par des chercheurs de l'université de Stanford, s'intéresse aux effets des pratiques d'agriculture de conservation sur les rendements du maïs et du soja dans la Corn Belt des États-Unis. Selon les auteurs, la littérature sur le sujet, bien que riche, ne permet pas toujours de conclure en raison de la variété des conditions de culture, des pratiques, des profils pédoclimatiques, etc. Ils proposent ici une approche originale, en utilisant des bases de données issues d'observations satellitaires et en analysant les données avec des algorithmes de machine learning. Les résultats montrent que les pratiques d'agriculture de conservation permettent d'augmenter le rendement de 3,3 % en moyenne pour le maïs et de 0,74 % pour le soja. Cet effet positif est en revanche plus limité pour les parcelles venant de passer récemment en agriculture de conservation, probablement en raison du temps nécessaire pour que la qualité des sols évolue et que les agriculteurs utilisent de façon optimisée ces pratiques (cf. figure).

Résumé des impacts moyens de l'agriculture de conservation sur les rendements en fonction de la durée de mise en œuvre

Source : Environmental Research Letters

Source : Environmental Research Letters

Suivre la diversité végétale en prairie par des images satellites

Des chercheurs de quatre centres français ont publié, fin novembre 2019, les résultats d'une étude analysant par images satellites la diversité végétale en prairie. Pour cela, les auteurs ont comparé des images prises pendant 15 mois consécutifs sur une zone de 40 000 km², avec 415 relevés de terrain, sur 83 prairies (près de Toulouse). L'intérêt de leur travail repose sur l'étendue importante de la zone étudiée et sur la précision de prédiction des indices de diversité Simpson et Shannon, qui prennent en compte une proportion de présence plutôt qu'une donnée binaire présence/absence. Cette capacité à prédire l'abondance des espèces les plus présentes, mieux que le nombre d'espèces présentes, s'explique par le fait que les images satellites ont une résolution de carrés de 10 mètres de côté. Les auteurs concluent que les images satellites utilisées (Sentinel 1 et 2) sont des outils intéressants pour suivre la diversité végétale et sa variabilité intra-parcellaire.

Image haute résolution (a) et prédiction de l'indice de Simpson (b) pour une zone de 1 km²

Source : Remote Sensing of Environment

Lecture : l'indice de Simpson tend vers 0 quand une espèce unique prédomine.

Source : Remote Sensing of Environment

Agriculture et qualité de l'air. Comprendre, évaluer, agir, C. Bedos, S. Génermont, J.-F. Castell, P. Cellier, (coord.)

Dans cet ouvrage collectif publié en octobre 2019, les auteurs analysent les liens entre agriculture et qualité de l'air, en France et en Europe de l'Ouest. Leur but est de mettre à disposition de tout acteur concerné par ce sujet une synthèse des connaissances actuelles. Ils décrivent le contexte et l'histoire de cette problématique, et présentent les différents polluants atmosphériques produits par ou impactant l'agriculture, ainsi que les méthodes permettant de les mesurer ou de modéliser leur émission. La dernière partie propose une réflexion sur le passage du diagnostic à la mise en œuvre d'actions de réduction de ces pollutions.

L'agriculture est source de nombreux polluants atmosphériques : par exemple, 94 % des émissions d'ammoniac en sont issus, de même que 54 % des particules totales en suspension (essentiellement des PM10). Pourtant, les auteurs soulignent que la prise de conscience par la société de l'impact de l'agriculture sur la qualité de l'air s'est seulement faite dans les années 2000, et qu'il a fallu attendre 2010 pour que le secteur reconnaisse sa propre vulnérabilité face à ces polluants. Par exemple, l'ammoniac favorise l'acidification des sols, ce qui diminue leur fertilité et joue sur les rendements. Selon eux, il est probable qu'à l'avenir la pression de l'opinion publique, pour réduire les émissions d'origine agricole, s'accentue parallèlement à l'augmentation des aires d'influence des villes et donc des interfaces avec l'agriculture.

L'ouvrage dresse par ailleurs un panorama du corpus réglementaire relatif aux émissions dues à l'agriculture (voir figure), et alerte sur le risque d'incohérences et d'inefficacité dû à l'empilement des textes et au manque de coordination entre ceux-ci. Ainsi, leur mise en œuvre s'avère difficile et la France est par exemple attaquée, devant la Cour de justice européenne, pour non-respect des valeurs limites dans l'air pour le NO2.

Afin d'améliorer la qualité de l'air, les auteurs envisagent des actions à l'échelle de l'exploitation (changement de pratiques, etc.), mais aussi à des échelles plus larges. On peut citer entre autres les leviers suivants : modifier la mosaïque paysagère pour maximiser la recapture locale de polluants ; positionner les sources émettrices importantes loin des zones sensibles (zones protégées par exemple) ; répartir les émissions dans le temps et dans l’espace pour éviter des pics de concentration, et donc maintenir une diversité des productions dans chaque bassin. Ils soulignent enfin que la mise en œuvre de ces leviers devra être adaptée au contexte local.

Niveaux d'action du cadre législatif appliqué en France pour lutter contre les émissions de polluants atmosphériques d'origine agricole

Source : Éditions Quae

Aurore Payen, Centre d'études et de prospective

Lien : Éditions Quae

Le tour du monde des vers de terre

Plus de 130 chercheurs ont publié en octobre, dans la revue Science, une étude modélisant les liens entre la distribution des vers de terre (au niveau mondial) et six variables environnementales. Ils concluent que, contrairement aux espèces vivant au-dessus du sol, les vers de terre affichent une plus grande diversité spécifique et une abondance accrue sous les latitudes élevées. Par ailleurs, ils observent que le lien entre les paramètres des communautés (richesse spécifique, abondance, biomasse) et certaines variables climatiques (principalement la température et les précipitations) est inquiétant, au regard des changements à venir dus à l'activité humaine. Selon les auteurs, ces considérations doivent inciter à mieux prendre en compte les organismes du sol dans la recherche sur la biodiversité dans les écosystèmes.

Influence des six types de variables étudiés sur la richesse spécifique, l'abondance et la biomasse des communautés de vers de terre

Source : Science

Source : Science

Effet de la simplification des paysages agricoles sur la pollinisation, le biocontrôle et les rendements

Plus de cent chercheurs ont participé à une méta-analyse, publiée en octobre dans la revue Science Advances, étudiant le lien entre la biodiversité présente dans les agrosystèmes et la provision des services de pollinisation et de biocontrôle. Ils ont également analysé les effets induits par la simplification des paysages agricoles sur la biodiversité, ces services et les rendements agricoles. Pour ce faire, ils ont utilisé des données de 89 études, regroupant 1 475 cas de terrain et portant sur : i) la diversité des pollinisateurs et des auxiliaires de cultures (richesse des espèces, abondance et régularité) ; ii) la production des services qui en découle ; iii) la part de la surface en cultures dans un rayon d'1 km autour du centre de chaque parcelle (indicateur de simplification des paysages) ; iv) les rendements.

Ils montrent que la richesse des espèces et l'abondance de pollinisateurs et d'auxiliaires des cultures sont corrélées à une production de services écosystémiques supérieure. De plus, la simplification des paysages (telle que mesurée par l'indicateur utilisé), aurait un impact négatif sur la richesse de ces espèces, entraînant des effets en cascade sur la pollinisation, le biocontrôle et, en conséquence, sur les rendements agricoles.

Effets de la simplification des paysages sur la biodiversité, les services de pollinisation (A) et de biocontrôle (B), et les rendements agricoles

Source : Science Advances

Lecture : les coefficients représentent la taille de l'effet observé. Un coefficient positif (respectivement négatif) représente une corrélation positive (resp. négative). Les flèches noires (resp. rouges) représentent les effets significatifs et positifs (resp. négatifs). Les flèches grises représentent les effets non significatifs.

Source : Science Advances

État de l'environnement et part de la France dans l'atteinte des limites planétaires

L'édition 2019 du rapport du ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES) sur l'état de l'environnement en France inclut, pour la première fois, une analyse de l'impact global de la France sur les ressources planétaires. La méthode repose sur les « limites planétaires » (planet boundaries), qui définissent un espace de développement sûr et juste pour l’humanité, fondé sur neuf processus naturels régulant la stabilité de la planète : climat, biodiversité, cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore, utilisation des sols, acidification des océans, eau, ozone stratosphérique, aérosols atmosphériques, nouvelles entités introduites dans la biosphère (substances chimiques, formes de vie modifiées, etc.). Le rapport conclut que la France contribue au dépassement d'au moins six de ces neuf limites à l'échelle globale (voir figure ci-dessous). De plus, les activités et pratiques agricoles ont différents impacts sur ces six limites, par exemple avec l'utilisation d'engrais de synthèse et de produits phytosanitaires. Enfin, les auteurs discutent des interactions entre besoins humains et respect de l'environnement : selon eux, malgré d'importantes inégalités sociales et territoriales, les besoins essentiels sont largement satisfaits, ce qui induit de fortes pressions sur l'environnement à l'échelle nationale comme à l'étranger. L'alimentation représente, à elle seule, entre 17 % et 24 % de l'empreinte carbone du pays.

Situations mondiale et française vis-à-vis de l'atteinte des neuf limites planétaires

Source : MTES

Lecture : les limites colorées en rouge sont dépassées. Les limites colorées en rose sont presque atteintes ou préoccupantes. Les limites colorées en vert sont bien maîtrisées. Les informations disponibles sont insuffisantes pour conclure dans le cas des limites représentées en blanc.

Source : MTES

En l'absence de molybdène, le vanadium peut servir de catalyseur à la nitrogénase en zone boréale

C'est ce qu'ont découvert des chercheurs d'Amérique du Nord en s'intéressant à la fixation de l'azote de l'air par les forêts boréales, via les symbioses avec des couverts cryptogamiques (cyanolichens notamment). Le molybdène, indispensable à la fixation de l'azote par les végétaux, peut être remplacé par le vanadium. S'élargissent donc les connaissances de la nitrogénase en milieu fortement contraint et ces résultats devraient permettre de réévaluer les modèles biogéochimiques, en particulier sur le cycle de l'azote.

Source : PNAS

Pollinisation par les abeilles, pesticides et culture du colza

Dans un récent article publié dans la revue Proceedings of the Royal Society B, des chercheurs français ont analysé les interactions entre la pollinisation, les pratiques agricoles et les rendement et marge brute de la culture du colza. À cet effet, entre 2011 et 2016, diverses données ont été recueillies auprès de 142 agriculteurs de la zone « Plaine & Val de Sèvre », cultivant 294 parcelles de colza : abondance des abeilles, nombre de cultures et équipements des exploitations, pratiques agricoles (pesticides, engrais, nature et travail du sol, lutte mécanique contre les mauvaises herbes), rendements. Sur cette base, les meilleurs compromis entre pollinisateurs, pesticides et pressions parasitaires, pour optimiser les marges brutes, ont été explorés en testant plusieurs modèles linéaires.

Il ressort de ces travaux qu'une faible utilisation d'herbicides et insecticides permet une pollinisation accrue. Celle-ci augmenterait le rendement des cultures de colza et compenserait les pertes de rendement potentielles dues à des ravageurs plus abondants. Les résultats suggèrent en outre que ni les herbicides ni les insecticides n'ont d’effets significatifs directs sur le rendement : les insectes ravageurs sont certes moins abondants dans les champs où les apports d'insecticides sont élevés (par rapport aux parcelles ayant des apports faibles), mais l'abondance plus importante des insectes ravageurs ne semblerait pas se traduire par une baisse significative des rendements.

Relation entre insecticides (graphiques de gauche), herbicides (graphiques de droite), rendement (a, b) et marge brute (c, d)

Source : Proceedings of the Royal Society B

Lecture : les lignes pleines montrent des régressions significatives, les lignes en pointillé des régressions non significatives.

De manière générale, à l'exception du phosphore et des fongicides, tous les intrants conservés dans le modèle ont, en définitive, en pesant sur les coûts, une incidence négative sur les marges brutes, y compris l'azote et les herbicides. Les rendements et les marges brutes sont en revanche plus élevés dans les champs où les pollinisateurs sont plus abondants : il apparaît donc que les pesticides n’ont pas un effet positif sur les rendements physiques alors que leurs coûts diminuent les marges brutes. Pour les auteurs, ces résultats contredisent les arguments régulièrement avancés sur les compromis à faire entre rentabilité de la production agricole et conservation de la biodiversité : ils montreraient plutôt que des solutions préservant et utilisant les services écosystémiques peuvent être une stratégie gagnant-gagnant.

Effet combiné, sur le rendement (a) et les marges brutes (b), de l'interaction entre abondance des abeilles et fréquence de traitement pour les herbicides et insecticides

Source : Proceedings of the Royal Society B

Lecture : le gradient de couleur représente les variations du rendement (a) et de la marge brute (b), allant du plus bas (bleu) ou plus élevé (vert). Les points noirs représentent les valeurs prédites par le modèle. L'abondance des abeilles comprend celle de l'abeille domestique et du genre Lasioglossum. L’indicateur « pesticide IFT » est calculé à partir de la somme des taux de fréquence d’utilisation des insecticides et des herbicides.

José Ramanantsoa, Centre d'études et de prospective

Source : Proceedings of the Royal Society B