Une orge modifiée capable de fixer l'azote de l'air ?

Répliquer sur d'autres plantes cultivées le fonctionnement symbiotique entre les bactéries et les légumineuses, pour permettre à celles-ci de fixer l'azote de l'air, représente un Graal de l'ingénierie biologique. En modifiant simultanément des souches bactériennes et une lignée d'orge, une équipe de chercheurs d'Oxford aurait réussi à mettre en place une nouvelle symbiose de ce type, présentée dans un article publié dans PNAS Microbiology. L'orge a ainsi été modifiée pour produire de la rhizopine, une molécule impliquée dans les symbioses des légumineuses, tandis que la bactérie Azorhizobium caulinodans a vu sa sensibilité à cette molécule accrue. Les deux ont ensuite été associées. Si ces travaux restent très expérimentaux, l'association symbiotique créée semble fonctionner et manifeste, bien que faiblement, une activité de nitrogénase au niveau de nodules sur les racines de l'orge. Ils ne sont pas encore applicables au champ, mais représentent toutefois une vraie avancée dans la compréhension des mécanismes symbiotiques, issus de millénaires de coévolutions.

Source : PNAS Microbiology

Reconnecter production végétale et animale pour la gestion de l'azote en France : les résultats du modèle bioéconomique SYNERGY

La spécialisation agricole a conduit à une déconnexion entre productions végétale et animale, avec des impacts en matière de bilan et de répartition des stocks et flux d'azote, sources de pollution des écosystèmes. À la recherche des possibilités d'une reconnexion et d'un rebouclage des cycles, une équipe de chercheurs d'INRAE a étudié deux solutions : i) l'augmentation des surfaces en légumineuses, pour réduire le besoin en azote minéral et contribuer à la production de protéines pour l'alimentation animale ; ii) les échanges locaux de produits végétaux et d'engrais organique (fumier, lisier) entre exploitations agricoles. Ces deux solutions ont été analysées à l'aide d'un modèle bioéconomique régional (SYNERGY), intégrant les dimensions économique et environnementale, et appliqué à l'Ouest de la France. Les résultats mettent au jour les limites significatives de ces solutions de rebouclage : dans le cas d'une augmentation de 10 % des surfaces en légumineuses, seulement 25 % d’entre elles serviraient à l'alimentation du bétail, car leur écoulement en tant que produits finaux est plus rentable. Les échanges d'engrais organiques tendraient à provoquer un rebond de la production animale, qui ferait plus que compenser l'économie d'engrais minéraux initialement permise.

Échanges d'engrais organique entre exploitations agricoles par département dans l'Ouest de la France dans (a) le scénario de référence et (b) le scénario LEG10 + MaC (superficie initiale de légumineuses de 10 %, échanges locaux de cultures et de fumier)

Source : Ecological Economics

Lecture : les cercles sont proportionnels à la superficie de chaque type d'exploitation agricole dans chaque département. Les flèches représentant les échanges de cultures sont proportionnelles à la valeur absolue du solde « achats - ventes ».

Source : Ecological Economics

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

Pour une transition agricole et alimentaire durable en France, portée par les légumineuses

Le WWF a publié en octobre 2019 une prospective du système alimentaire français à 2050, en particulier centrée sur les impacts environnementaux des régimes alimentaires et des pratiques agricoles. Faisant l'hypothèse d'une évolution linéaire des tendances alimentaires actuelles, les auteurs explorent les conséquences d'un régime majoritairement flexitarien (53 % des mangeurs) en 2050. Les légumineuses (lentilles, haricots et pois, lupin, soja) en constituent la pierre angulaire, passant de 1,7 kg/pers/an actuellement à 25 kg (+ 530 %). À l'inverse, la consommation de viande, de poisson et d'aliments industriels décroîtrait de 60 %.

Évolutions du régime alimentaire moyen (g/pers/j) d'aujourd'hui à 2050

Source : WWF

Dans ce contexte, à 2050, en utilisant la matrice de modélisation d'utilisation des terres MoSUT (Modèle Systémique d’Utilisation des Terres), conçue par Solagro, l'étude envisage une forte diminution des cheptels bovin et porcin (- 60 %) ainsi que des poulets de chair (- 10 %). Dans un système conçu comme plus autonome, notamment pour l'alimentation animale, les pratiques d'élevage s'extensifient. L'assolement se modifie également (figure ci-dessous) : si la surface en céréales reste constante, celles en oléagineux, protéagineux et maraîchage (dont légumes secs) augmentent, multipliant par quatre les surfaces en légumineuses à graines destinées à l'alimentation humaine (près de 2 millions d'ha en 2050 contre 419 000 actuellement). Dans le même temps, les cultures fourragères et les prairies naturelles diminuent, une partie (1 million d'ha) évoluant en forêts ou en landes.

Évolutions de la SAU agricole d'ici à 2050

Source : WWF

Un passage important à l'agriculture biologique (60 % des surfaces en grandes cultures) et la généralisation de pratiques agro-écologiques débouchent sur un bilan environnemental de l'agriculture nettement amélioré : - 55 % d'émissions de GES, - 46 % de consommation d'énergie, - 83 % de recours aux produits pharmaceutiques et - 50 % de recours aux engrais de synthèse, avec une consommation d'eau constante. Le rapport examine ensuite les leviers possibles pour le développement des filières légumineuses (innovations agroalimentaires, soutiens publics), et les articulations de ce scénario avec les politiques actuelles (Plan d'autonomie protéique, Stratégie nationale bas carbone, Programme national de l'alimentation et de la nutrition). Le développement des légumineuses fourragères n'a, en revanche, pas été exploré en détail, tout comme les implications en termes de compétitivité et d'échanges commerciaux.

Claire Bernard-Mongin, Centre d'études et de prospective

Source : WWF

Quelle place des légumineuses dans l'alimentation des Français ?

Une étude récente, publiée dans Food Research International par une équipe du Centre des sciences du goût et de l'alimentation (CSGA), et financée par l’institut Carnot Qualiment, s’est intéressée à la place des légumineuses dans l'alimentation des Français non végétariens et aux moyens d'encourager leur consommation. 120 participants de plus de 18 ans, cuisinant régulièrement, ont été invités à composer des plats principaux, en choisissant trois photos d’aliments parmi 20, issus du répertoire culinaire traditionnel français et représentant les quatre catégories principales recommandées dans le Plan national nutrition santé (PNNS) : viandes-poissons-oeufs (VPO), féculents, légumes et légumineuses. Six scénarios fictifs étaient proposés aux participants pour différencier les contextes : repas du quotidien à domicile, restauration collective, restaurant, avec un budget restreint, pour recevoir un ami végétarien ou bien des invités. Les freins à la consommation de protéines végétales ont également été étudiés.

Les résultats montrent que les groupes d'aliments les plus souvent choisis sont ceux de la catégorie VPO : près de 80 % des plats composés par les participants contenaient un produit de cette catégorie, suivis des féculents et des légumes. Seul le scenario végétarien plaçait en premier des choix de photos de légumineuses. Quant aux photos de la catégorie féculents, elles étaient choisies pour composer le plat principal des scénarios « bon marché » (47 % des choix) ou « végétarien » (42 %).

Malgré la baisse de la consommation de viande depuis les années 1980, les aliments d'origine animale conservent une importance centrale dans les pratiques alimentaires françaises, et la place des protéines végétales, telles les légumineuses, est moins visible. Outre la quantification des préférences des mangeurs, pour différents types d'aliments, cette étude décrit les freins à la consommation de ces produits (difficiles à cuisiner, image vieillotte, etc.). Elle met en évidence des leviers pour les promouvoir (qualités nutritionnelles, durabilité, etc.) afin de ré-équilibrer les choix entre protéines animales et végétales.

Madeleine Lesage, Centre d'études et de prospective

Source : Food Research International

FAO : bénéfices des légumineuses pour la santé

L'Organisation des Nations unies pour l'Alimentation et l'Agriculture (FAO) a déclaré 2016 année internationale des légumineuses et publie à cette occasion une interview de Francesco Branca, Directeur du Département Nutrition pour la santé et le développement de l’Organisation Mondiale de la Santé, qui souligne leur bénéfices pour les populations.

La consommation de légumineuses (grains secs tels que haricots, lentilles ou pois-chiches) fournit des apports intéressants en protéines et fibres, avec un faible taux de matières grasses. Une consommation régulière aurait des effets préventifs contre plusieurs maladies d'origine nutritionnelle telles qu'obésité, diabète et maladies cardiovasculaires.

Sur les pages dédiées de son site, la FAO met en ligne diverses ressources : recension d'événements sur ce sujet, publications, recettes, etc.

Source : FAO

Source : FAO

Légumineuses et atténuation du changement climatique : une étude sur les coûts d'abattement en France

Un article d'Ecological economics publié fin 2014 explore les coûts d'abattement (€/tCO2éq réduits) liés à l'introduction de légumineuses dans les assolements en France, et ce à l'échelle des départements. Les deux auteurs, l'un travaillant à l'Inra et à la Chaire d'économie du climat, l'autre au Scotland's Rural College, partent du constat d'une forte disparité de ces coûts calculés par deux précédentes études (environ 17 000 €/tCO2éq contre 19). Ils ont alors combiné deux types d'approches actuellement utilisées pour calculer les coûts d'abattement, une approche économique (maximisation des profits sous contraintes) et une approche dite « ingénieure » (étude de mesures individuelles avec estimation des coûts d'abattement moyens associés, méthode majoritairement utilisée).

Les cultures étudiées sont le blé tendre, le blé dur, l'orge, le maïs, le tournesol, le colza et trois légumineuses (pois, féverole et luzerne). Dans cette approche, les agents économiques (agriculteurs) peuvent remplacer, en partie ou en totalité, les surfaces en cultures citées précédemment par les légumineuses (ex : 10, 50 ou 100% de la surface de la culture), avec une application selon le ratio croissant marge brute sur émissions. À noter que la surface agricole utile reste constante et qu'un seuil de 125 €/tCO2éq pour le coût marginal d'abattement est aussi fixé. L’étude conclut par exemple que pour un taux de changement d'assolement de 100 %, l'abattement maximum serait de 2,5 MTCO2éq, avec un coût de 118 M€ par an et une augmentation de la surface en légumineuses de 1,6 Mha (soit une multiplication par environ 2 par rapport à la baseline). Le coût d'abattement moyen serait alors de 43 €/tCO2éq. De plus, les résultats ont été comparés à ceux de l’étude de l’Inra (2013) : pour un même abattement de 0,9MtCO2éq, ils trouvent un coût marginal d’abattement de 80 €/tCO2éq et un coût d’abattement moyen similaire à celui de l’étude Inra. Les auteurs ont complété leur étude par une analyse de sensibilité à divers facteurs, comme le prix des semences ou le coût des engrais. Quant à l'analyse spatialisée, la carte ci-dessous montre les principales disparités (pour un cas particulier) : les départements avec le plus fort potentiel sont ici dans le Nord-Ouest.

Potentiel d'atténuation par département (limite de 50 %, coût d'abattement de 80 €/tCO2éq et objectif de réduction des émissions à 0,9 MtCO2éq)

Source : Ecological Economics

Élise Delgoulet, Centre d’études et de prospective

Source : Ecological Economics

 

Projet LEGATO : des légumineuses pour l'agriculture de demain

Le projet européen LEGATO (LEGumes for the Agriculture of Tomorrow) a été lancé ce printemps dans le but de promouvoir la réintroduction de légumineuses à graines dans les systèmes de culture européens. D'une durée de quatre ans et financé par le programme FP7 de l'Union européenne, ce projet rassemble une trentaine de partenaires (dont des acteurs de la recherche et des PME). Il a pour objectifs de développer de nouvelles variétés (résistance à certains bio-agresseurs, qualité pour la consommation humaine), de concevoir des systèmes de culture à base de légumineuses, et d'explorer de nouveaux produits alimentaires utilisant des farines de légumineuses. Les recherches porteront plus particulièrement sur le pois et la féverole qui sont les légumineuses les plus cultivées en Europe.

Source : http://www.legato-fp7.eu/index.html

Ekoranda : inauguration d'une usine de cuisson-extrusion de graines oléo-protéagineuses

Une usine dédiée à la cuisson-extrusion de graines oléo-protéagineuses a été inaugurée en février 2014 dans la Vienne, par Terrena, Valorex et Sofiprotéol. Les trois partenaires, rassemblés dans la société Ekoranda, ont pour ambition de produire 25 000 tonnes par an d'aliments pour animaux. Ce projet a nécessité un investissement de 2 millions d'euros. Grâce à la technologie innovante de cuisson-extrusion, les trois partenaires souhaitent accroître l'indépendance en protéines en Poitou-Charentes. Les aliments produits pour les éleveurs seront élaborés à partir de matières premières locales telles que lin, lupin, féverole, etc., dont les partenaires espèrent voir les surfaces se développer dans les années à venir.

Source : Terrena