L'agriculture représente l'une des activités humaines les plus fondamentales pour la survie et le développement de notre espèce. Pour nourrir une population mondiale en constante augmentation, passant de 3 milliards d'habitants il y a 30 ans à 8 milliards aujourd'hui, avec des projections atteignant 9 milliards à l'horizon 2050, l'humanité a dû transformer radicalement son rapport à la nature. Cette transformation s'incarne dans l'agrosystème, un écosystème artificiel, modifié ou créé et géré par l'Homme afin de satisfaire des besoins alimentaires, industriels ou énergétiques.
Structure et définition de l'agrosystème
Un écosystème naturel est composé d'un habitat, le biotope, dans lequel vivent des êtres vivants, la biocénose. Dans cet équilibre, la matière est recyclée : les organismes morts sont décomposés, et les éléments minéraux retournent au sol pour être puisés à nouveau par les végétaux. À l'opposé, un agrosystème est un écosystème agricole artificiel, modifié ou créé par l'Homme qui choisit d'y implanter un nombre limité d'espèces vivantes. Cette simplification volontaire de la biodiversité vise à optimiser la production de biomasse utile.
La productivité de l'agrosystème quantifie la biomasse produite par unité de surface et de temps. Ce système met en interrelation le sol, la culture ou l'élevage, l'environnement et l'exploitant. Contrairement à une forêt où le cycle de la matière est fermé, l'agrosystème est un système ouvert où l'exportation par l'Homme d'une partie de la biomasse produite (récolte, moisson) empêche son recyclage naturel.
Le cycle de la matière et les intrants
Dans un écosystème naturel, la matière dégradée est utilisée à nouveau par les végétaux. Il existe un cycle qui permet la production année après année. Dans un agrosystème, cette exportation massive de biomasse appauvrit rapidement le sol en éléments minéraux (azote, phosphore, potassium). Pour éviter un appauvrissement inexorable, l'Homme doit compenser ces pertes de façon artificielle : ce sont les intrants.
Les intrants sont des produits apportés à l'agrosystème afin d'améliorer le rendement. Ils incluent :
- Les engrais : Apports de sels minéraux comme l'azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K).
- Les produits phytosanitaires : Pesticides, herbicides et fongicides visant à protéger la culture contre les bioagresseurs.
- L'eau : Apports d'irrigation essentiels lorsque les précipitations naturelles ne suffisent pas.
Les plantes acquièrent leurs éléments nutritifs en les absorbant dans le sol via leur système racinaire sous forme ionique. Si l'azote atmosphérique peut être fixé par certaines bactéries (légumineuses), le phosphore et le potassium proviennent majoritairement de la roche mère du sol. L'agriculteur doit donc veiller à ce que ces éléments soient disponibles en quantité suffisante dans la solution du sol.
Flux d'énergie et rendements trophiques
La principale source d'énergie dans tout écosystème est l'énergie solaire, convertie par les végétaux en énergie chimique par photosynthèse. Dans un agrosystème, cette énergie est captée pour être transformée en production agricole. Cependant, les transferts de matière et d'énergie entre les êtres vivants ne se font pas sans pertes.
Plus on s'élève dans la pyramide des biomasses, plus le rendement est faible. Dans une chaîne alimentaire, une grande partie de l'énergie ingérée est dissipée par la respiration ou l'excrétion. Par exemple, la production d'un kilogramme de viande bovine nécessite environ 5 fois plus d'eau que celle d'un kilogramme de poulet, car la vache est un consommateur primaire qui doit être nourri de grandes quantités de biomasse végétale. Le rendement écologique, rapport entre l'énergie récoltée et l'énergie reçue, illustre cette perte : une culture de blé tendre présente un rendement écologique d'environ 0,28 %, tandis qu'un élevage laitier plafonne à 0,02 %.
Impacts environnementaux et gestion durable
L'intensification de l'agriculture, bien que nécessaire pour répondre à la demande alimentaire, engendre des conséquences environnementales majeures. L'usage massif d'engrais azotés et phosphatés conduit au lessivage de ces substances vers les eaux superficielles et souterraines. Ce phénomène provoque l'eutrophisation des lacs et cours d'eau : la prolifération excessive d'algues entraîne une désoxygénisation de l'eau, nuisible aux espèces aquatiques.
Les pesticides, quant à eux, posent des problèmes de bioaccumulation. Certaines molécules, comme le DDT (aujourd'hui interdit), se fixent aux lipides des animaux. Le long de la chaîne alimentaire, leur concentration augmente dans les tissus, menaçant les prédateurs supérieurs. Par ailleurs, l'agriculture émet des gaz à effet de serre : le méthane (CH4) issu de la fermentation entérique des bovins, et le protoxyde d'azote (N2O) lié à l'épandage des engrais, au pouvoir réchauffant 310 fois supérieur au CO2.
Eutrophisation
Pour lutter contre ces pollutions, des solutions émergent, comme les stations d'épuration pour traiter les eaux, ou l'agriculture de conservation qui supprime le labour pour préserver la structure du sol. Le passage à des pratiques agroécologiques, visant à réduire la dépendance aux intrants chimiques et à favoriser la biodiversité fonctionnelle (abeilles, lombrics), constitue un enjeu majeur pour l'avenir de la production mondiale.
Diversité des modèles agricoles
L'organisation d'un agrosystème dépend de l'objectif de l'exploitant et des contraintes du milieu. On distingue :
- L'agriculture vivrière : Destinée à la consommation locale, elle représente 80 % de la production dans les pays en développement.
- L'agriculture extensive : Utilise les ressources naturellement présentes, avec peu d'intrants et une mécanisation limitée.
- L'agriculture intensive : Vise la productivité maximale via une forte mécanisation, l'utilisation massive d'engrais et de produits phytosanitaires.
Les choix des agriculteurs, couplés aux spécificités naturelles, forment des terroirs. Le terroir est le résultat d'un ensemble de facteurs naturels précis, des choix et des savoir-faire d'exploitants. C'est cette interaction qui permet de produire des denrées spécifiques tout en gérant l'équilibre fragile entre la productivité nécessaire et la préservation des ressources naturelles indispensables à la pérennité de notre système alimentaire.
