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Compétences de la communauté scientifique sur le domaine Agronomie - Plantes cultivées et systèmes de culture >Minimiser l'impact des cultures sur les cycles biogéochimiques
Portail thématique des compétences de la communauté scientifique
Agronomie - Plantes cultivées et systèmes de culture
2. Minimiser l'impact des cultures sur les cycles biogéochimiques
Par
Philippe Hinsinger
UMR Eco&SolsTexte de présentation extrait du Dossier Agropolis International publié en 2012
Au cours des cinquante dernières années, la production alimentaire mondiale a doublé, permettant quasiment de compenser la forte croissance de la population mondiale. Cette évolution qualifiée de Révolution Verte s’est faite grâce à des variétés améliorées et à un recours croissant aux intrants.
Un certain nombre de pays du Sud n’ont cependant pas connu une telle évolution et les récentes émeutes de la faim soulignent l’incapacité de la production agricole à couvrir les besoins alimentaires de ces pays. Par ailleurs, au cours des dernières décennies, et très largement en lien avec cette intensification de l’agriculture, l’homme a modifié les écosystèmes à un point jamais atteint jusque là, comme souligné par le Millenium Ecosystem Assessment. Si le bénéfice en termes d’augmentation de la productivité des agro-écosystèmes est incontestable, nombre d’autres services rendus par les écosystèmes se sont trouvés fortement altérés, en particulier les cycles biogéochimiques.
Les apports excessifs de fertilisants réalisés en agriculture intensive ont ainsi conduit à des impacts négatifs sur l’environnement. L’azote, nutriment majeur pour les plantes, est susceptible de polluer les nappes phréatiques par transfert vertical dans le sol (lixiviation) lorsque la concentration en nitrate du sol est en excès. Il peut être également à l’origine de l’émission de gaz à effet de serre (protoxyde d’azote). L’excès de phosphore dans les sols peut conduire, suite à son transfert latéral par érosion, à des phénomènes d’eutrophisation des eaux de surface. En outre, la satisfaction des besoins croissants de la population mondiale est en partie couverte par des changements d’usage des terres, en particulier la mise en culture de forêts ou prairies qui conduisent à un déstockage important de carbone contenu dans la matière organique des sols, affectant ainsi le cycle du carbone et conduisant à l’augmentation de l’effet dioxyde de carbone.
Les modèles prédisent une augmentation de près de 50% de la population mondiale d’ici à 2050. La poursuite des évolutions que notre planète a connues au cours des cinquante dernières années n’est pas durable, de sorte qu’une révolution doublement verte doit désormais être accomplie. L’enjeu est de poursuivre l’augmentation de la production agricole mondiale sensiblement au même rythme, tout en préservant désormais les services écosystémiques et, en particulier, en réduisant les impacts négatifs sur les cycles biogéochimiques et la biodiversité.
Les recherches menées par les équipes de la région s’inscrivent dans cet enjeu d’une nécessaire intensification écologique des agro-écosystèmes, en particulier dans les contextes méditerranéens et tropicaux, particulièrement soumis aux changements globaux (changements climatiques et changements d’usage des terres). Elles concernent la recherche de génotypes et d’intrants plus efficaces, la conception d’itinéraires techniques et systèmes de cultures innovants permettant d’assurer des productions agricoles plus importantes et plus stables, pour faire face aux changements et aléas climatiques.
Parmi ces pratiques, l’utilisation de peuplements plurispécifiques (agroforesterie, cultures associées, etc.) ou de techniques comme le semis direct sous couverture végétale, permettent de jouer sur la complémentarité fonctionnelle des différentes espèces végétales. De nombreuses recherches concernent en outre la gestion de la dynamique des matières organiques, en lien avec le couvert végétal, les communautés microbiennes et la faune du sol. Dans le contexte de l’agriculture périurbaine, le recyclage de ressources en matières organiques diversifiées comprenant des déchets et produits résiduaires posent, en outre, la question des effets des micropolluants tels que les métaux qu’ils contiennent. Les recherches conduites visent donc à l’évaluation à la fois des performances agronomiques et des impacts environnementaux des systèmes de culture et techniques étudiés.
Compétences de la communauté scientifique
- Exemples de recherche
- Unités et équipes de recherche impliquées
Évaluation environnementale globale des produits agricoles et alimentaires : le cas des fruits et légumes
La fonction alimentaire des sociétés humaines représente la principale composante de l’ensemble de leurs impacts environnementaux. La compréhension et, si possible, la quantification des relations entre modes de production et de consommation alimentaire et leurs impacts environnementaux (changement climatique, écotoxicité, eutrophisation, usage de l’eau…) sont (...)
La rhizosphère : une échelle pertinente pour évaluer la phytodisponibilité des éléments traces ?
La place centrale des plantes au sein des agroécosystèmes rend indispensable l’étude du transfert sol-plante (phytodisponibilité) des éléments traces (ET) en sols agricoles contaminés. Certains ET comme l’arsenic (As) tendent à s’accumuler dans les plantes avec un risque accru de contamination de la chaîne alimentaire. D’autres ET comme le cuivre (Cu) sont principalement (...)
Indicateurs d’impacts environnementaux en plantation de palmier à huile
Comprendre et mesurer les impacts environnementaux d’une production agricole est indispensable à l’optimisation des systèmes vers une production durable. Cet enjeu se révèle crucial dans le cas du palmier à huile. En effet, la demande mondiale croissante d’huile de palme accentue rapidement la pression sur les ressources naturelles. Le Cirad développe depuis (...)
Les semis directs sur couverture végétale permanente (SCV) et la séquestration du carbone
Les sols contiennent plus de carbone que la végétation terrestre et l’atmosphère combinées. Ils représentent en tant que tel un réservoir de carbone critique fortement dépendant du mode d’usage des terres. Les pratiques agricoles ont contribué à l’appauvrissement du stock de carbone organique. À l’échelle de la parcelle, la diminution des stocks de carbone est (...)
Modélisation intégrée des pratiques et des flux de biomasse dans les systèmes de production agricole
« Mafate » est une démarche de modélisation et d’analyse de flux de matières à l’échelle d’exploitations agricoles et de territoires,conçue pour représenter les pratiques des agriculteurs et tester des stratégies de gestion. Elle comporte quatre étapes :
- (i)l’acquisition de connaissances sur les pratiques,
- (ii)leur représentation conceptuelle
Partage des ressources en nutriments majeurs et facilitation en cultures associées céréales-légumineuses : exemple du phosphore
Dans le contexte d’une nécessaire intensification écologique des agro-écosystèmes, la problématique du phosphore est particulièrement préoccupante, compte tenu du caractère fini de la ressource en phosphates naturels, principale source d’engrais phosphatés. La pénurie de ces engrais sera un problème majeur à échéance de quelques décennies, et il est urgent de (...)
Émission d’oxyde nitreux en fonction des modes de gestion du couvert dans des agro-écosystèmes de Madagascar
À Madagascar, les pratiques de semis direct sous couverture végétale permanente (SCV) se sont développées comme une alternative aux systèmes conventionnels, fondés sur le labour, qui peinent à répondre aux enjeux majeurs de conservation des sols, de protection de l’environnement et de sécurité alimentaire.
Les systèmes de SCV associent non-labour et gestion (...)
Impact des systèmes de culture sur la faune aviaire des vergers de pommiers
Les stratégies de protection conventionnelle qui privilégient le recours aux produits phytosanitaires ‘chimiques’ pour lutter contre les bioagresseurs dans les vergers de pommiers ont favorisé l’apparition de résistances aux insecticides chez le carpocapse (vers de la pomme) avec pour conséquence d’augmenter la fréquence d’application de pesticides à fort impact (...)
Cet exemple ne figure pas dans la version papier du dossier, publiée en juillet 2010.Maîtriser les risques de pollutions par les nitrates dans l’ouest de la Réunion.
Sur l’île de la Réunion, la population devrait augmenter d’environ 30 % d’ici 2030. La production de déchets organiques d’origine agro-industrielle (effluents, composts, vinasses, etc.) et urbaine (boues de STEP, eaux résiduaires, composts mixtes) va s’accélérer pour combler les retards structurels. D’autre part, au sein de cette région insulaire, l’expansion (...)
Cet exemple ne figure pas dans la version papier du dossier, publiée en juillet 2010.Bilan environnemental du compostage
Le compostage est une technique intéressante pour mieux gérer dans le temps et l’espace les matières organiques issues de l’élevage : réduction de masse et volume, amélioration de la fertilité de sols, nutrition progressive des plantes. Cependant, lors des transformations de la matière organique, des pertes ont lieu sous forme gazeuse. Celles-ci, pouvant atteindre (...)
Cet exemple ne figure pas dans la version papier du dossier, publiée en juillet 2010.Cycle de l’azote et rôle des légumineuses d’ombrage dans les systèmes caféiers au Costa Rica
En Amérique Centrale, les systèmes agroforestiers représentent une alternative à la monoculture intensive de café fondée sur l’utilisation importante d’intrants et qui peine à concilier à la fois production, respect de l’environnement et rentabilité économique. Les systèmes agroforestiers ont un potentiel de stockage de carbone mais aussi de réduction du lessivage (...)
Cet exemple ne figure pas dans la version papier du dossier, publiée en juillet 2010.
Unités et équipes de recherche impliquées sur la thématique "Minimiser l'impact des cultures sur les cycles biogéochimiques"
| Nom de l'unité et lien vers le site web | Organismes membres participants ou partenaires | Nb. scientifiques | Directeur | Fiche descriptive |
|---|---|---|---|---|
| UMR Eco&Sols : Écologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et agro-écosystèmes | Cirad, Inra, IRD, Montpellier SupAgro | 68 | Laurent Cournac | En savoir plus |
| UMR SYSTEM : Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens | CIHEAM-IAM.M, Cirad, Inra, Montpellier SupAgro | 20 | Christian Gary | En savoir plus |
| UPR HortSys : Fonctionnement agroécologique et performances des systèmes de culture horticoles | Cirad | 28 | Fabrice Le Bellec | En savoir plus |
| UPR PSCPP : Performance des systèmes de culture des plantes pérennes | Cirad | 20 | Eric Gohet | En savoir plus |
| UPR
: Recyclage et risque
Ancien nom Risque environnemental lié au recyclage |
Cirad | 17 | Jean-Marie Paillat | En savoir plus |
| UPR AIDA
: Agroécologie et intensification durable des cultures annuelles
Depuis le 1er janvier 2014, UPR Aida - Agroécologie et intensification durable des cultures annuelles -Directeur : Eric Scopel |
Cirad | 56 | Eric Scopel | En savoir plus |
| UPR AIDA
: Agroécologie et intensification durable des cultures annuelles
Depuis le 1er janvier 2014 : UPR Aida - Agroécologie et intensification durable des cultures annuelles - Directeur : Eric Scopel Ancien nom SCV -Systèmes de semis direct sous couverture végétale |
Cirad | 13 | En savoir plus | |
| UPR GECO
: Fonctionnement écologique et gestion durable des agrosystèmes bananiers et ananas
L'UPR 26 change de nom au 1er janvier 2015. Ancien nom : Systèmes de culture bananiers, plantains et nanas - SCBPA |
Cirad | 22 | Luc De Lapeyre de Bellaire | En savoir plus |
| UR PSH : Plantes et systèmes de culture horticoles | Inra Avignon | 24 | Hélène Gautier | En savoir plus |
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Animation scientifique agroécologie- Intensification écologique des systèmes de culture
Au travers de séminaires/débats, des unités de recherche en agronomie de Montpellier (Cirad, Inra, Ird et Montpellier SupAgro) vous proposent, en partenariat avec Agropolis International, une animation collective transversale mensuelle autour de l'intensification écologique des systèmes de culture.
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Mise à jour le 22/05/19
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Extrait du site http://www.agropolis.fr/agronomie/ch2-impact-cultures-cycles-biogeochimiques.php