Pouvons-nous répondre à un besoin croissant de nourriture sans détruire notre environnement?

Un concept en évolution appelé «intensification durable» vise à combler le fossé entre l'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique.

Photo gracieuseté de USDA NRCS Texas, de Flickr, sous licence CC BY 2.0

Par Paul McDivitt pour Ensia | @ensiamedia | @PaulMcDivitt

L’histoire de l’agriculture se décrit mieux comme «obtenant plus pour plus». Plus nous cultivons de terres, plus nous produisons de nourriture. Plus nous avons appliqué d'eau, d'engrais et de pesticides, plus nos récoltes ont été abondantes. Alors que l'agriculture moderne nourrit avec succès des milliards de personnes, son expansion rapide a également entraîné une perte de biodiversité, une pollution des voies navigables et une augmentation des émissions de gaz à effet de serre. Alors que la population mondiale grimpe à 10 milliards et que les effets du changement climatique s'installent, cette approche n'est pas durable.

«Les progrès importants que nous devons envisager à l'avenir, que les gens considèrent comme une« intensification durable », nous obligent à obtenir plus pour moins,» déclare Navin Ramankutty, directeur par intérim de l'Institut des ressources, de l'environnement et du développement durable à l'université. de la Colombie-Britannique.

Les débats sur l’avenir de l’alimentation et de l’agriculture sont souvent présentés comme un choix entre deux approches apparemment diamétrales. L’une, l’agriculture conventionnelle, vise à produire le plus de nourriture possible avec de vastes monocultures reposant sur des systèmes d’irrigation, des engrais synthétiques et des pesticides. L'autre, l'agriculture biologique, donne la priorité à la durabilité en utilisant des intrants et des processus naturels pour rendre les fermes plus accueillantes pour la nature.

Les herbes Brachiaria et d'autres plantes fourragères sont utilisées dans l'ouest du Kenya dans le cadre d'une approche «push-pull» de la lutte antiparasitaire et de l'amélioration de la fertilité des sols mise au point par le Centre international de physiologie et d'écologie des insectes (ICIPE). Photo gracieuseté de CIAT, de Flickr, sous licence CC BY-NC-SA 2.0

Un concept en évolution appelé intensification durable cherche à combler ce fossé en prenant les meilleures idées des deux côtés et en minimisant leurs faiblesses, telles que la surutilisation d’engrais dans l’agriculture conventionnelle et la tendance de l’agriculture biologique à des rendements plus faibles.

«Nous ne pouvons tout simplement pas pratiquer l’agriculture de conservation ou l’agriculture biologique», explique Vara Prasad, phytotechnicien à la Kansas State University. «En même temps, nous ne pouvons pas nous permettre de polluer notre environnement avec les impacts négatifs qui se produisent actuellement.»

L'intensification durable reconnaît la nécessité de produire suffisamment de nourriture pour nourrir une population croissante, mais cherche à le faire de la manière la plus écologique possible. En particulier, il se concentre sur l'augmentation des rendements - la quantité de nourriture produite par unité de terre - afin de minimiser la nécessité de convertir les forêts et autres terres non cultivées en fermes.

«Cette première coupe fait une grande différence, donc tout ce que nous pouvons faire pour éviter cela est génial», déclare Ramankutty, en référence à la déforestation au Brésil et à la cause de l'expansion agricole indonésienne.

L'analyse de 85 projets de lutte antiparasitaire intégrée en Asie et en Afrique a montré que la plupart des utilisations de pesticides diminuaient sans provoquer une baisse de rendement. Adapté de Pretty, J. et Bharucha, Z. (2015) Gestion intégrée des nuisibles pour une intensification durable de l'agriculture en Asie et en Afrique. Insectes 6: 152-182. Cliquez pour agrandir.

La durabilité environnementale est tout aussi importante que l'augmentation de la production, déclare Prasad. Outre la préservation des terres sauvages, les objectifs environnementaux incluent la réduction des émissions de gaz à effet de serre, le ruissellement d’azote et de phosphore, la pollution par les pesticides et la protection des ressources en eau douce. Cependant, l’intensification durable montre qu’il n’existe pas de solution parfaite. Avec autant d'objectifs, des compromis sont inévitables.

L'intensification durable ne spécifie pas de technologies ou de pratiques particulières. Au lieu de cela, il met l'accent sur les résultats souhaités: plus de nourriture sur moins de terre, avec un impact moins négatif sur l'environnement.

Stratégies gagnant-gagnant

Alors que le concept est ouvert, les scientifiques qui étudient l’intensification durable font état de plusieurs stratégies et technologies reposant sur des bases factuelles qui peuvent augmenter les rendements tout en réalisant des gains environnementaux. Une étude récente publiée dans Nature Sustainability estime que 163 millions d'exploitations, couvrant quelque 453 millions d'hectares, pratiquent une forme d'intensification durable.

L’une des stratégies les plus prometteuses consiste à améliorer les variétés de cultures et les races de bétail. Le développement de semences résistantes aux parasites et aux maladies par le biais de la sélection traditionnelle ou du génie génétique peut augmenter les rendements et réduire l'utilisation de pesticides. Les cultivars adaptés aux conditions locales et aux conditions climatiques extrêmes, telles que la sécheresse et la chaleur, peuvent également aider les agriculteurs à produire plus de nourriture sans dégrader les écosystèmes.

Les agriculteurs de Virginie utilisent des pratiques sans labour pour protéger l'habitat de la faune et la qualité de l'eau dans le bassin versant de la baie de Chesapeake. Photo gracieuseté de l'USDA, de Flickr, sous licence CC BY 2.0

L'utilisation efficace des intrants est un objectif commun des pratiques d'intensification durable. La lutte antiparasitaire intégrée, qui fait appel à des stratégies telles que le contrôle biologique pour lutter contre les parasites, peut protéger les cultures sans nuire aux insectes utiles. Une méta-analyse de 2015 de 85 projets de lutte intégrée contre les ravageurs a révélé une «augmentation moyenne du rendement de 41% pour les projets et les cultures, associée à une baisse de l'utilisation de pesticides de 31%». et rotation des cultures - améliorer la qualité du sol et réduire les mauvaises herbes, en réduisant les coûts et en stockant le carbone sous terre.

Le projet d'intensification des systèmes de production agricole durables et résilients dans les plaines à l'est du continent, une collaboration du Centre australien pour la recherche agricole internationale et du Centre international d'amélioration du maïs et du blé, vise à améliorer la productivité de la petite agriculture au Népal. Photo gracieuseté de l'IFPRI Asie du Sud, de Flickr, sous licence CC BY-NC-ND 2.0

La croissance des arbres et des arbustes sur et autour des cultures et des pâturages peut être bénéfique pour les agriculteurs et les écosystèmes locaux, offrant un habitat pour les oiseaux et d’autres créatures. Les arbres sur les silvopastures protègent les animaux du chaud soleil en été et des vents froids en hiver, et les herbes nutritives sous-jacentes renforcent le bétail rapidement et à moindre coût. Les arbres sur et autour des exploitations peuvent fixer l'azote dans le sol, séquestrer le carbone et réduire le ruissellement et l'érosion du sol.

Des technologies telles que le matériel agricole de précision - qui combine des données détaillées avec des robots, des capteurs et des images pour planter des semences et appliquer de l'eau, des engrais et des pesticides de manière plus efficace - peuvent augmenter la productivité de fermes déjà bien productives tout en réduisant les coûts en intrants. Parmi les nombreuses technologies gagnant-gagnant en cours de développement figurent des outils de prévision météorologique améliorés, qui aident les agriculteurs à choisir des dates optimales de plantation et de récolte, ainsi que des probiotiques liquides fixateurs d'azote, qui pourraient remplacer au moins certains engrais synthétiques.

La culture intensive augmente les rendements des rizières de Hai Duong, au Vietnam. Photo fournie par Eric Baker, de Flickr, sous licence CC BY-NC-SA 2.0

Une autre stratégie consiste à faire pousser des cultures sur des terres en jachère et à planter et récolter plus souvent sur des terres cultivées existantes. Cela augmente la productivité des terres déjà défrichées pour les cultures, réduisant ainsi la nécessité de convertir les forêts et autres habitats naturels.

«Les outils techniques ne manquent pas, les opportunités techniques que les gens peuvent utiliser pour augmenter la productivité des cultures et réduire leur impact sur l’environnement», explique Tim Searchinger, professeur à Princeton et chercheur au World Resources Institute. «Ce n’est pas un problème scientifique, c’est un problème de fait.»

Lieu et contexte

Dans certaines régions, telles que l'Afrique subsaharienne, les rendements sont très faibles, principalement en raison d'un manque d'eau et d'éléments nutritifs dans le sol. Ce faible niveau de référence signifie que les outils de l'agriculture moderne offrent une énorme opportunité d'obtenir plus de nourriture des terres agricoles existantes. Toutefois, pour que cette intensification soit durable, il sera crucial d'associer cet accès à des programmes qui informent les agriculteurs des meilleures pratiques pour éviter le gaspillage et la pollution, explique Prasad.

«On oublie souvent qu’une application d’engrais n’est pas intrinsèquement mauvaise», explique Michael Clark, chercheur postdoctoral à l’Université d’Oxford. “Lorsque vous commencez à appliquer trop, c'est quand cela devient un problème.”

En Chine, les petites exploitations ont réduit leurs émissions de gaz à effet de serre après avoir participé à des programmes de formation axés sur la gestion des engrais. Adapté de Cui, Z., et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature25785 (2018)

La Chine s'emploie à lutter contre la surconsommation d'engrais en finançant des scientifiques agricoles qui vivent dans des villages où ils apprennent aux agriculteurs quand et comment appliquer les engrais plus efficacement. Ces initiatives ont aidé plus de 20 millions de petits exploitants agricoles à augmenter de 10% les rendements en maïs, en riz et en blé, tout en réduisant de 15% l'utilisation d'engrais, réduisant ainsi considérablement les émissions de gaz à effet de serre.

À mesure que de nouvelles régions adoptent des systèmes d'irrigation par eau pour augmenter les rendements, les agriculteurs ayant un accès privilégié ont tendance à surexploiter la précieuse ressource, laissant peu pour les adoptants tardifs. Les réglementations locales et les groupes d'utilisateurs de l'eau peuvent aider les agriculteurs à utiliser l'eau de manière plus efficace, équitable et durable.

En Éthiopie, les agriculteurs ont recours au paillis d'herbe et à l'irrigation goutte à goutte pour intensifier durablement leurs rendements. Photo gracieuseté du laboratoire d'innovation d'intensification durable

Outre les technologies et pratiques agricoles, la mise en place de structures et d’institutions sociales et économiques est un élément important de l’intensification durable. Prasad dit qu'il est nécessaire d'investir dans les champs écoles d'agriculteurs et de développer des programmes de vulgarisation dans les pays en développement pour aider les agriculteurs à mettre en œuvre des pratiques et des technologies durables.

Système alimentaire durable

Bien que l’intensification durable soit un élément important pour rendre l’agriculture plus durable, elle ne peut pas faire le travail seule. Si nous essayons de produire suffisamment de nourriture pour répondre aux prévisions actuelles sans agrandir les terres cultivées, nous devrons augmenter les rendements de 11% de plus de 2006 à 2050 que de 1962 à 2006 - un défi de taille compte tenu du fait que les gains passés sont en grande partie attribuables aux intrants supplémentaires. . Selon Clark, un système alimentaire véritablement durable doit également prendre en compte le gaspillage et la surconsommation d'aliments, ainsi que le remplacement des régimes alimentaires par la viande et les produits laitiers, qui représentent une part démesurée de l'empreinte environnementale de l'agriculture.

En outre, dans le paradoxe de Jevons, les gains d’efficacité peuvent inciter les agriculteurs à produire plus, ce qui peut entraîner un défrichement supplémentaire des terres. Pour tirer pleinement parti de l’intensification durable, nous devrons faire un meilleur travail pour nous assurer que les zones naturelles sont interdites à l’expansion agricole.

Bien que des difficultés subsistent, le calcul de l’intensification durable est simple: plus nous produirons de nourriture sur le moins de terres ayant le moins d’impact sur l’environnement, plus les êtres humains - et la nature - seront mieux lotis.

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Publié à l'origine sur ensia.com le 1er novembre 2018.