Nourrir 10 milliards de personnes : Plus de nourriture sur moins de terres

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Mis à jour le: 14 Dec 2020

Avec une population qui devrait atteindre 9,7 milliards en 2050 , nous allons occuper encore plus de terres et aurons besoin d’encore plus de nourriture. Cependant, comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent, le défrichement des terres pour l’agriculture a des conséquences environnementales importantes . Afin de nourrir durablement notre population croissante , nous allons devoir produire plus de nourriture sur la même surface de terre . Cela signifie augmenter les rendements des cultures.

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Augmenter les rendements des cultures

Les rendements des cultures désignent le nombre de récoltes obtenues sur une surface cultivée donnée . Aujourd’hui, les rendements se situent généralement entre 20 et 80% du rendement possible . Cet écart de rendement est particulièrement important dans les pays en voie de développement . Ce sont donc des endroits importants où concentrer nos efforts afin d’améliorer les rendements moyens des cultures à l’échelle globale .

Dans ce chapitre, nous allons examiner les facteurs qui maintiennent les rendements agricoles à un faible niveau, comme le climat, la santé des plantes et la qualité des sols. Nous nous pencherons ensuite sur ce que nous pouvons faire pour résoudre ces problèmes.

Problème 1 : Météo et climat

Les plantes ont besoin de lumière et de CO₂ pour fabriquer des aliments (grâce à un processus appelé la photosynthèse ). Mais les plus grandes limitations des rendements agricoles proviennent de la température et de la quantité d’eau disponible .

Sans eau, les plantes ont du mal à fabriquer de la nourriture et à obtenir des nutriments . Les plantes utilisent également de l’eau pour se refroidir, elles en ont donc besoin en plus grande quantité lorsque les températures sont plus élevées .

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Pourquoi les plantes ont-elles besoin d’eau ?

Le changement climatique devrait augmenter les températures et réduire la disponibilité en eau dans de nombreuses régions, provoquant une chute catastrophique des rendements des cultures .

Problème 2 : Organismes nuisibles, mauvaises herbes et maladies

À l’échelle mondiale, entre 20 et 40% des récoltes sont perdues à cause des organismes nuisibles, des mauvaises herbes et des maladies . Le changement climatique et les systèmes de culture intensifs utilisés par de nombreux agriculteurs sont susceptibles d’aggraver ces pertes .

Cependant, ces monocultures sont également plus vulnérables aux organismes nuisibles et aux maladies : si les organismes nuisibles développent une résistance aux défenses d’une seule plante, tout le champ peut être détruit !

La menace biologique la plus importante pour les rendements sont les mauvaises herbes . Sans protection des cultures, les mauvaises herbes peuvent provoquer à elles seules la perte de 32% des rendements .

Image of Les mauvaises herbes sont la plus grande menace biologique pour les cultures

Les mauvaises herbes sont la plus grande menace biologique pour les cultures

Les produits et les méthodes utilisés pour lutter contre les mauvaises herbes, tels que les herbicides et le labour, permettent d’éviter plus des deux tiers de ces pertes . Cependant, l’utilisation excessive d’herbicides encourage les mauvaises herbes à développer des résistances à ceux-ci, et l’élimination physique des mauvaises herbes par le labour contribue à la dégradation des sols .

Problème 3 : Dégradation des sols

L’azote, le phosphore et le potassium sont trois nutriments importants favorisant la croissance des plantes . Le manque d’un de ces trois éléments limitera fortement les rendements des cultures .

Image of Les éléments importants de la nutrition des plantes

Les éléments importants de la nutrition des plantes

Jusqu’à présent, nous avons discuté de trois problèmes (la qualité du sol, les organismes nuisibles et le climat) qui réduisent considérablement les rendements des cultures. Mais que pouvons-nous faire pour les résoudre ?

Solution 1 : Améliorer la qualité des sols

Toute substance biologique, vivante ou morte, présente dans le sol est appelée matière organique .

L’augmentation de la quantité de matière organique dans les sols est essentielle pour améliorer leur qualité . Pourquoi ?

  1. Des nutriments sont libérés dans le sol lorsque les microbes du sol décomposent des organismes morts .
  2. Les microbes du sol sont en compétition avec les organismes nuisibles des plantes, et ils peuvent également augmenter la capacité des plantes à se défendre contre les maladies .
  3. Avoir plus de matière organique dans le sol augmente la quantité de carbone qui peut y être stockée .
  4. La matière organique du sol le maintient ensemble, ce qui améliore la capacité du sol à stocker de l’eau, réduisant également les risques d’érosion .
Image of Les avantages de la matière organique du sol

Les avantages de la matière organique du sol

Lorsqu’un sol est laissé à nu, il perd davantage d’eau à cause de l’évaporation et risque d’être emporté par le vent et la pluie . Les sols nus sont également plus exposés au développement de mauvaises herbes . Les « cultures de couverture » à croissance rapide, comme le seigle ou le sarrasin, peuvent être cultivées pour concurrencer les mauvaises herbes et protéger le sol .

Une autre solution consiste à ajouter une couverture organique, par exemple de la paille, pour protéger le sol . C’est ce qu’on appelle le paillage .

Un arrosage plus efficace pourra aussi réduire la dégradation des sols et produire davantage de cultures en utilisant moins d’eau .

Solution 2 : Agroécologie

Dans les systèmes naturels, les nutriments sont recyclés entre les plantes et le sol au fur et à mesure de la croissance et de la mort des plantes.

Image of Le cycle naturel des nutriments

Le cycle naturel des nutriments

Lorsque la terre est cultivée, ces cycles sont rompus car les plantes sont récoltées avant de pouvoir rendre leurs nutriments au sol.

Image of Le flux de nutriments dans un système agricole

Le flux de nutriments dans un système agricole

L’ agroécologie est une stratégie agricole dont l’objectif est d’imiter les cycles naturels . En utilisant les relations entre les plantes, les animaux et leur environnement, les systèmes agroécologiques réduisent au minimum leurs besoins en apports externes. Cela permet d’augmenter la productivité et la durabilité de ces systèmes, tout en réduisant la pollution et les déchets .

Chaque type de plante a des besoins en nutriments différents . C’est pourquoi la culture de différentes plantes sur un même sol, ensemble ou en rotation, utilise efficacement les éléments nutritifs disponibles sans les épuiser .

Image of Rotation des cultures et cultures intercalaires

Rotation des cultures et cultures intercalaires

Les cultures intercalaires augmentent également la diversité des systèmes agricoles. Plus ces systèmes sont diversifiés, plus ils sont en mesure de faire face aux chocs naturels et économiques .

Intéressons-nous à un exemple d’un tel système. En agroforesterie, les cultures (et parfois le bétail) sont cultivées avec les arbres sur les mêmes espaces .

Mais qu’y a-t-il de si génial à cela ?

Image of L’agroforesterie

L’agroforesterie

Les arbres eux-mêmes stockent une quantité importante de carbone dans leur bois et leurs racines . De plus, en améliorant la qualité du sol, ils augmentent également sa capacité à absorber du CO₂ de l’atmosphère !

Lorsque différentes cultures sont cultivées sur les mêmes terres, les organismes nuisibles et les maladies sont moins susceptibles d’endommager les cultures .

Certaines plantes peuvent protéger les cultures contre les organismes nuisibles en envoyant des signaux chimiques . Cela peut vraiment faire des merveilles. Dans le sud et l’est de l’Afrique, les chenilles foreuses de tiges peuvent faire chuter le rendement du maïs de 80% !

Les papillons de nuit adultes pondent habituellement les œufs qui deviendront ces chenilles dans les plants de maïs. Cependant, ils préfèrent plutôt pondre dans le napier (herbe à éléphant). Si le napier est cultivé en bordure de champ, il attire donc les chenilles à l’écart des plants de maïs. .

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Attraction

Au contraire, une plante nommée Desmodium produit des substances chimiques qui repoussent les papillons de nuit. Elle protège également les cultures contre les mauvaises herbes parasites .

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Répulsion

Lorsqu’elles sont utilisées ensemble, ces plantes créent une forte défense « attraction-répulsion » contre les insectes et les mauvaises herbes :

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La technique de l’attraction-répulsion

En plus de protéger les plantations, le Desmodium fait partie d’un groupe de plantes qui est capable d’ajouter de l’azote dans le sol . Ce groupe de plantes (qui comprend également les pois et les haricots ) ont un lien particulier avec un certain groupe de bactéries qui vivent à l’intérieur de leurs racines . Ces bactéries capturent l’azote de l’atmosphère et le donnent à la plante en échange de nourriture .

Une partie de cet azote se retrouve dans le sol environnant . C’est pourquoi la culture de ces plantes en rotation ou en combinaison avec d’autres plantes permet de restaurer l’azote du sol et de réduire les besoins en engrais .

Solution 3 : L’agriculture de précision

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L’agriculture de précision

La qualité du sol peut varier énormément au sein d’un même champ, que ce soit en fonction de l’endroit ou de la saison . L’agriculture de précision utilise des technologies permettant de mesurer cette variabilité et de s’y adapter. En utilisant des capteurs de mesure à différents endroits du champ, l’arrosage ainsi que la quantité d’engrais et de pesticides peuvent être optimisés pour maximiser les rendements, tout en minimisant les déchets .

L’agriculture de précision réduit les coûts économiques et environnementaux liés à l’agriculture . Comment ?

  1. Elle permet d’éviter les émissions de protoxyde d’azote inutiles et la pollution des nutriments causée par une utilisation inefficace des engrais (voir chapitre précédent) .
  2. Moins d’énergie est nécessaire si l’eau est uniquement acheminée vers les plantes assoiffées .
  3. Elle réduit l’accumulation d’un surplus de pesticides, minimisant ainsi le risque de voir les organismes nuisibles développer une résistance et limitant la fuite de ces poisons dans les écosystèmes locaux .

La santé des plantes et leur état nutritionnel peuvent être surveillés par des capteurs et des scanners montés sur des tracteurs, tandis que des drones peuvent être envoyés au dessus du champ pour détecter les mauvaises herbes et autres organismes nuisibles .

L’intelligence artificielle et le GPS peuvent être utilisés pour optimiser les trajets des tracteurs, ce qui minimise le compactage du sol et réduit au minimum la consommation de carburant .

En fait, l’utilisation de tracteurs pourrait être complètement évitée ! Des robots autonomes ont été développés pour appliquer les engrais et les pesticides directement là où ils sont nécessaires . L’utilisation de ces robots permet de réduire les coûts de main-d’oeuvre, le compactage du sol et les émissions de CO₂ .

Les robots peuvent également être utilisés pour le désherbage non chimique. Par exemple, les mauvaises herbes peuvent être supprimées grâce à l’électricité, ce qui évite d’utiliser des herbicides chimiques .

Image of Des robots pour le désherbage non chimique

Des robots pour le désherbage non chimique

Les robots coûtent cher, et le prix empêche de nombreux agriculteurs d’adopter ces pratiques, en particulier dans les pays en voie de développement . Le transfert de technologies nouvelles et anciennes vers ces régions sera essentiel si nous voulons produire suffisamment de nourriture . Cela nécessitera des investissements importants ainsi que le partage de connaissances et de ressources entre les différents pays .

Conclusions

Il est clair que des changements doivent être apportés aux méthodes agricoles traditionnelles. Des solutions tant naturelles que technologiques seront nécessaires pour augmenter les rendements des cultures tout en réduisant les déchets et l’utilisation des ressources. Mais qu’en serait-il si nous pouvions améliorer les cultures elles-mêmes ?

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