Cet article a été publié en collaboration avec le Réseau français des instituts des études avancées (RFIEA) dans le numéro 30 du bimensuel Fellows intitulé « Make our planet great again ? ».
Pendant des siècles, l’agriculture a été considérée comme une simple activité dédiée à la production de nourriture pour les humains (directement et via l’élevage) et à celle de fibres pour l’industrie textile.
Une mutation s’est opérée au cours des dernières décennies : le système agraire se retrouve au centre de nouvelles pressions et attentes sociales.
L’agriculture contemporaine doit, par exemple, répondre à la demande croissante d’énergie renouvelable par la production de biomasse à transformer en énergie (combustion, biogaz, biodiesel, éthanol). Elle est aussi en charge de la protection du paysage rural et de la biodiversité avec l’introduction de pratiques respectueuses de l’environnement – notamment la réduction des risques d’érosion et des émissions de gaz à effet de serre.
Au niveau mondial, l’enjeu est de pouvoir répondre à ces objectifs complexes, tout en satisfaisant une demande croissante de nourriture due à l’essor de la population mondiale, souvent associé à une variation rapide des régimes alimentaires ; en 2050, la population mondiale devrait atteindre les 9 milliards d’habitants.
Les terres consacrées à la production agricole ne peuvent croître davantage sans que cela se fasse au détriment des écosystèmes terrestres : la recherche agricole doit trouver rapidement des solutions durables.
Agriculture et changement climatique
Les céréales, les cultures oléagineuses et les légumineuses dominent l’agriculture contemporaine. Ces grandes cultures occupent environ 70 % des terres cultivées et fournissent la majeure partie des calories de l’alimentation humaine. Elles sont produites sur des cycles annuels. Les cultures basées sur ce paradigme de l’annualité émettent des quantités significatives de gaz à effet de serre, qui contribuent au changement climatique. Elles nécessitent des rotations, des traitements du sol, des engrais et l’utilisation de biocides pour la lutte antiparasitaire et contre les agents pathogènes. Elles sont une source potentielle de dégradation des sols et, par conséquent, une menace sérieuse pour la durabilité agricole.
L’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) estime qu’au moins un tiers des terres agricoles dans le monde a déjà subi une détérioration importante. Or, si un tel rythme se poursuit, la plupart des terres pourraient être perdues de façon irréversible au cours des soixante prochaines années. Il est urgent de changer radicalement les systèmes de culture pour assurer une production alimentaire durable sur des sols sains.
La recherche agricole s’est engagée à relever ce défi. Elle est d’ores et déjà en mesure de proposer un changement de paradigme : remplacer les cultures annuelles par des cultures pérennes, qui peuvent repousser après la récolte, sans réensemencer. Grâce aux techniques modernes d’hybridation, de croisement et de sélection, de nombreuses versions « pérennes » d’espèces et variétés sauvages habituellement cultivées de façon « annuelle » sont déjà disponibles. Les premières variétés pérennes d’oléagineux, de légumineuses, de blé, de sorgho, de riz et de tournesol existent. Le potentiel de recherche est important et la création de nouveaux grains se développe rapidement.
Miser sur les cultures pérennes
Le défi reste d’augmenter le rendement de ces cultures pérennes. Les techniques émergentes à l’échelle moléculaire ont tout le potentiel pour y parvenir rapidement.
Les espèces pérennes ont des racines plus profondes et plus persistantes que les espèces annuelles qui devraient modifier les propriétés physiques et chimiques du sol. Cela devrait permettre l’accès à l’eau et aux nutriments stockés dans les couches profondes du sol, prévenir la perte de percolation des éléments minéraux et augmenter la composante organique du sol.
Cela devrait également favoriser les interactions entre les plantes et les micro-organismes qui peuvent affecter la fertilité et la résistance aux parasites et aux maladies. La diminution drastique du travail du sol (charrue, herse, etc.) devrait protéger le sol en réduisant considérablement l’oxydation de la matière organique, tout en augmentant le stock de carbone du sol.
Le choix du « pérennialisme » pourrait de surcroît réduire la consommation d’énergie de l’agriculture et, par conséquent, les émissions de gaz à effet de serre. Le passage des cultures annuelles aux plantes pérennes se traduirait ainsi par une amélioration totale des terres agricoles, particulièrement des sols dégradés (ou qui se dégradent rapidement) dans de nombreuses parties du monde.
La recherche fait un grand effort pour réinterpréter le modèle de production agricole classique. Nous travaillons déjà avec de nouvelles espèces de blé obtenues par l’hybridation d’une espèce spontanée (Tynopyrum intermediateum, agropyre) et d’une espèce à culture annuelle (Triticum aestivum, blé tendre).
Les objectifs que nous nous sommes fixés dans l’immédiat concernent l’amélioration de la qualité et de la structure du sol, mais aussi la réduction des besoins d’irrigation et l’amélioration de la qualité de l’eau en réduisant la contamination chimique. Nous allons également essayer d’explorer la tolérance de ces nouvelles espèces aux parasites dangereux, qui nécessitent l’utilisation de pesticides dans les cultures annuelles.
Nous étudions comment l’introduction d’un nouveau « pérennialisme » peut conduire à une augmentation de la biodiversité microbienne (champignons et bactéries) qui peut se répercuter par une plus grande résistance aux parasites et maladies. Enfin, nous observons la façon dont la transition vers des formes de cultures pérennes peut contribuer à réduire l’érosion des sols en prolongeant la couverture végétale, et en augmentant la profondeur du système racinaire, et nous évaluons à différentes échelles son réel potentiel d’atténuation des émissions de gaz à effet de serre.
Le succès du développement des cultures de céréales pérennes pourrait avoir des effets importants sur l’environnement, les consommateurs et les agriculteurs. Les consommateurs continueront à utiliser la même gamme de produits, avec une valeur nutritive inchangée, mais avec moins de contamination potentielle (moins de toxines, de produits chimiques et de pesticides). Les agriculteurs continueront à utiliser des pratiques de gestion standard, mais moins intensivement. L’ajout de céréales pérennes à notre arsenal productif leur donnera un plus grand choix de cultures : ils auront plus de flexibilité dans la rotation.
Une transition est toujours longue et laborieuse, mais les avantages de celle-ci promettent un avenir meilleur. Ce changement de paradigme est crucial pour une production alimentaire durable, dans le contexte d’une population humaine mondiale qui continue de croître.
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