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L'agriculture implique un équilibre difficile entre la production alimentaire et l'impact environnemental. Par exemple, les engrais peuvent aider à obtenir de bons rendements agricoles, mais leur utilisation excessive produit des émissions de gaz à effet de serre et de la pollution.
Certains de ces impacts menacent également la production agricole future. Les émissions de gaz à effet de serre, par exemple, contribuent au changement climatique et augmentent la probabilité d'événements météorologiques extrêmes.
Pour soutenir l'agriculture, il est donc nécessaire de minimiser l'utilisation d'intrants tels que les engrais et de soutenir la croissance des cultures par d'autres moyens. Une approche consiste à accroître le fonctionnement écologique au sein des exploitations. Cela signifie améliorer les relations entre les différents organismes de la ferme, y compris les cultures, le bétail, les microbes et les plantes et animaux sauvages. L'utilisation de ces relations pour soutenir les rendements des cultures s'appelle "l'intensification écologique".
Des recherches antérieures ont montré que l'intensification écologique peut être efficace. Mais les études n'ont été menées que sur des échelles de temps courtes de quelques années seulement, alors que les effets des pratiques agricoles mettent souvent plus de temps à se faire sentir. Les variations météorologiques d'une année à l'autre peuvent masquer les effets à court terme, et certains processus écologiques mettent plusieurs années à se stabiliser.
Dans une étude récente, mes collègues et moi avons exploré si les études à long terme soutenaient également l'intensification écologique. Pour répondre à cette question, nous avons recherché 30 expériences à long terme en Europe et en Afrique. Nous avons utilisé ces expériences pour voir si l'intensification écologique pouvait réduire le besoin de deux intrants :les engrais azotés et le travail du sol.
Nous avons constaté que l'intensification écologique peut en partie remplacer les engrais pour soutenir les rendements des cultures, car l'intensification écologique et les engrais augmentent les éléments nutritifs du sol. Ainsi, les agriculteurs pourraient utiliser l'intensification écologique pour réduire l'utilisation d'engrais tout en maintenant les mêmes rendements. Les agriculteurs qui utilisaient déjà peu ou pas d'engrais pourraient augmenter leurs rendements.
L'intensification écologique pourrait également augmenter les rendements, que les agriculteurs labourent ou pratiquent l'agriculture sans labour. En effet, le travail du sol et les pratiques écologiques que nous avons testées avaient des fonctions différentes et contribuaient aux rendements des cultures de différentes manières.
Dans l'ensemble, l'intensification écologique peut aider à équilibrer la production alimentaire et les impacts environnementaux en réduisant l'utilisation élevée d'engrais sans réduire les rendements. Et il peut compléter de faibles intrants pour augmenter les rendements dans les communautés pauvres et éloignées où les intrants sont chers ou difficiles d'accès.
Ce que nous avons mesuré
Nous avons sélectionné des expériences qui duraient depuis 10 ans ou plus. Nous avons fait une exception pour inclure deux expériences de neuf ans afin d'augmenter la représentation des pratiques agricoles des petits exploitants dans notre ensemble de données.
Les 30 expériences de notre étude ont testé différentes pratiques dans une gamme variée de climats, de types de sols et de systèmes agricoles. Nous avons recherché des tendances communes à travers les expériences. En particulier, nous voulions savoir comment les pratiques écologiques et l'utilisation des intrants interagissaient. Était-il préférable de combiner plusieurs pratiques et intrants écologiques, ou étaient-ils plus efficaces lorsqu'ils étaient utilisés indépendamment ?
Dans notre ensemble de données, il y avait trois classes de pratiques écologiques et deux types d'intrants testés assez fréquemment pour être inclus dans notre analyse.
Les pratiques écologiques étaient :
L'intensification écologique consiste à remplacer ou à augmenter les intrants. Nous avons donc comparé les effets sur les rendements des cultures de l'augmentation des trois pratiques écologiques aux effets de la diminution de deux intrants :les engrais azotés synthétiques et l'intensité du travail du sol. Les engrais fournissent l'azote dont les cultures ont besoin pour pousser, mais peuvent également causer de la pollution. Le travail intensif du sol (ou labour) élimine les mauvaises herbes mais peut augmenter l'érosion du sol.
Ce que nous avons trouvé
Nos résultats ont montré que les pratiques écologiques augmentaient généralement les rendements lorsqu'elles étaient ajoutées à un système agricole. Cependant, les avantages de la diversification des cultures, des cultures de fertilité et de l'ajout de matière organique étaient généralement élevés lorsque l'utilisation d'engrais azotés synthétiques était faible. Souvent, il n'y avait aucun avantage lorsque l'utilisation d'engrais azotés était élevée.
Cela nous a montré que vous pouvez utiliser soit une pratique écologique, soit un engrais azoté pour augmenter les rendements. Mais si vous utilisez les deux ensemble, l'effet est le même que si vous utilisiez l'un ou l'autre.
Nous en avons déduit que c'est parce que les pratiques et l'engrais ont la même fonction principale :tous fournissent de l'azote à la culture. La diversification des cultures et les cultures de fertilité impliquent souvent l'ajout de légumineuses au système. Les plantes telles que les haricots, les pois et les trèfles fixent l'azote atmosphérique et l'ajoutent au sol. Les fumiers et les composts libèrent de l'azote provenant de la décomposition des matières végétales ou des déchets du bétail.
Parfois, nous avons observé de petits avantages supplémentaires liés à l'utilisation d'une pratique écologique parallèlement à une teneur élevée en azote. Par exemple, l'ajout de fumier et de compost augmentait encore les rendements lorsque l'azote était élevé. D'autres recherches ont montré que ces ajouts de matière organique contribuent à améliorer la structure du sol et l'activité microbienne. Ils peuvent également contribuer à la rétention d'eau du sol et au cycle d'autres nutriments.
L'utilisation conjointe de deux pratiques écologiques était généralement bénéfique, car chacune offre des fonctions différentes.
De même, l'utilisation de pratiques écologiques avec des intrants peut augmenter les rendements lorsque leurs fonctions ne se chevauchent pas. Cela peut être réalisé, par exemple, en utilisant des engrais en petites quantités pour compléter les nutriments fournis par les pratiques écologiques.
Nous avons également constaté que la diversification avec des cultures non légumineuses à haute teneur en azote avait un effet bénéfique sur le rendement. Cela est probablement dû à l'interruption des cycles des mauvaises herbes, des ravageurs et des maladies.
Dans notre étude, le travail du sol n'a pas fortement interagi avec les pratiques écologiques, suggérant que chacune avait des fonctions différentes. Cela signifie que les agriculteurs peuvent adapter leurs pratiques de travail du sol à leur environnement indépendamment de leurs décisions d'utilisation de la diversification, des cultures de fertilité et de la matière organique.
L'effet net
L'intensification écologique pourrait être un moyen de distribuer plus équitablement les engrais pour améliorer la sécurité alimentaire mondiale tout en minimisant les impacts environnementaux. Actuellement, les taux moyens d'engrais en Afrique ne représentent qu'une petite fraction de ceux en Europe. Les petits exploitants en particulier utilisent beaucoup moins que leur juste part. Trop d'engrais a des impacts sur l'environnement, mais trop peu d'engrais rend difficile la production de suffisamment de nourriture.
D'autres études ont suggéré que si l'utilisation d'engrais est réduite là où elle est actuellement élevée (comme les grandes exploitations commerciales dans les pays développés), alors l'utilisation d'engrais pourrait être augmentée là où elle est actuellement très faible (petits exploitants agricoles dans les pays en développement), sans surcharger les écosystèmes mondiaux. avec une pollution azotée.
Notre étude montre comment l'intensification écologique pourrait aider à atteindre cet objectif.
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine. Une étude à long terme suggère que des pratiques respectueuses du climat pourraient augmenter les rendements des cultures et améliorer les écosystèmes agricoles
