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Le renouvellement par le changement

par Joel Williams

Dans cette série d'articles, nous avons déjà examiné les conditions d'efficacité, de substitution et de changement nécessaires pour passer de systèmes de production intensifs à une agriculture intégrée plus écologique. Dans ce dernier article, nous allons examiner les méthodes et les stratégies qui sont au début d'un processus de changement et comment ces méthodes peuvent contribuer à réduire la dépendance vis-à-vis des apports extérieurs.

Il est essentiel de considérer l'exploitation agricole dans un contexte écologique. Il faut harmoniser les zones de production avec le cadre des conditions locales, par exemple le paysage environnant. Des termes tels que "agroécologie" ou "intensification écologique" sont importants. Cela pourrait être défini comme : "l'objectif est de produire des aliments tout en soutenant l'écologie de la zone environnante" ou de ‘’développer les exploitations agricoles de manière multifonctionnelle" (figure 1). En pratique, bien sûr, cela implique beaucoup plus de facteurs et il y a différents niveaux. Si l'accent n'est pas mis exclusivement sur la maximisation du rendement, mais sur l'optimisation de la stratégie de gestion et de l'écologie, il y a de nombreux avantages pour les cultures arables et les écosystèmes environnants. Ces avantages ont à leur tour un impact positif sur la production, pas nécessairement au détriment du rendement.1 Une paraphrase de ce processus de changement (tirée de la source2) est la suivante : "Construire une infrastructure écologique au niveau des champs et des paysages qui utilise la diversification et les interactions biologiques pour assurer la fertilité des sols, le cycle des nutriments, le stockage des nutriments et de l'eau, la régulation des parasites/maladies, la pollinisation et d'autres services importants des écosystèmes". Il existe de nombreuses stratégies qui peuvent être mises en œuvre dans le cadre de ce processus. Ils peuvent inclure des rotations plus longues avec de nouvelles cultures de vente, l'utilisation de couverts végétaux, la sélection de nouvelles variétés, la réduction du travail du sol, le semis direct, la fertilisation fractionnée, l'intégration du bétail, les zones tampons, les zones protégées, les refuges pour la faune, l'agroforesterie et les pâturages forestiers. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les quatre questions clés : biodiversité des cultures, plantes compagnes, systèmes agricoles mixtes et intégration écologique.

Diversité des espèces végétales

La plupart des systèmes agricoles sont construits autour de monocultures. Dans cette quête d'uniformité, nous ne nous contentons pas de cultiver la même espèce, nous allons plus loin et cultivons la même variété. Cette approche présente des avantages incontestables, mais aussi de grosses faiblesses, notamment dans le contexte des dépendances en matière de semences, d'engrais et de produits de protection des cultures. Des populations de plantes constamment uniformes sont plus susceptibles d'accélérer le développement de la résistance et sont donc plus sujettes aux problèmes. L'uniformité de la structure et de la profondeur des racines entraîne une plus grande concurrence pour l'humidité et les nutriments que dans le cas de racines plus diverses poussant à des profondeurs différentes. Ces deux inconvénients conduisent généralement à un recours encore plus important aux pesticides et aux engrais pour gérer les inconvénients liés à la monoculture. Si vous voulez changer le système de production, le premier et le plus important point de départ est de passer de la monoculture à des populations de plantes plus diversifiées. Examinons quelques exemples de changement et les avantages qui découlent du passage des pratiques de gestion de l'uniformité à la diversité.
Par rapport à la monoculture, la diversité des populations végétales améliore de nombreuses propriétés biologiques du sol : biomasse et respiration microbiennes3,4, biomasse bactérienne et fongique, rapport champignons-bactéries5 et champignons mycorhiziens6,7. Une plus grande diversité des systèmes racinaires a également un effet positif sur la structure du sol en améliorant l'agrégation et la stabilité des agrégats du sol8,9. L'amélioration des fonctions biologiques et physiques de l'environnement du sol entraîne en fin de compte une amélioration du cycle des éléments nutritifs et de leur disponibilité pour les plantes3,10-12, ce qui réduit la dépendance à l'égard des applications d'engrais. Au fur et à mesure que les pratiques de gestion passent de la monoculture à la polyculture, l'introduction d'espèces supplémentaires réduit les cultures commerciales sensibles, et la pression des parasites diminue également. Il est prouvé que des systèmes de production plus diversifiés ont très souvent une pression moindre des insectes, des maladies et des mauvaises herbes13-16. En outre, il a été démontré que la diversité végétale augmente les niveaux de carbone dans le sol dans les zones naturelles, les forêts, les prairies et les terres cultivées12,17,18. Une transition vers une plus grande biodiversité est relativement simple à mettre en œuvre dans les systèmes de prairies. Dans les systèmes agraires, le défi est plus difficile à relever. La culture de plantes compagnes et de cultures mixtes a augmenté ces dernières années, car le passage d'une à deux espèces de plantes cultivées est plus facile à mettre en œuvre. C'est pourquoi nous allons examiner de plus près cette méthode.

Plantes compagnes et cultures associées

Ces dernières années, l'intérêt et la mise en œuvre de la polyculture ont connu une augmentation significative. Et je pense aussi personnellement que cette évolution vers des méthodes d'agriculture multi-espèces s'imposera de plus en plus au cours des deux prochaines décennies. Cette tendance se reflète également dans le domaine de la recherche - avec un nombre toujours croissant d'études publiées sur le thème des cultures intermédiaires14 (figure 2). Bien qu'il existe encore de nombreux obstacles à la généralisation des cultures intermédiaires, il est toujours plus facile de passer d'un système de monoculture à un système de biculture qu'à une polyculture complexe. Et ce petit changement d'une à deux espèces de culture peut en fait entraîner une modification importante des propriétés du sol et de la résistance aux parasites et aux maladies, comme décrit ci-dessus. Même la culture de plantes compagnes pour soutenir la culture principale mais sans la récolter est un bon début pour expérimenter cette méthode. Et dans des conditions sèches, où il n'est pas tout à fait certain qu'il y aura suffisamment d'humidité pour faire pousser les deux cultures jusqu'à maturité, c'est aussi plus pratique.

Le type de culture associée le plus répandu est une combinaison céréales-légumineuses. De nombreux avantages reviennent à la céréale lorsqu'elle est associée à une légumineuse, qui lui fournit de l'azote en temps réel17,18 et améliore l'apport global en nutriments grâce à ses exsudats racinaires acides11. De même, la céréale dressée peut fournir un soutien et empêcher la verse de la légumineuse. Les combinaisons les plus courantes sont les suivantes : blé/pois, orge/pois, avoine/pois, maïs/haricots, maïs/vesce. Au-delà, il n'y a pas de limites à l'imagination de l'agriculteur. Il existe également des combinaisons plus inhabituelles mais assez courantes comme un pois/colza, un colza/féverole, un lin/avoine, un pois chiches/lentilles. Cependant, toutes les combinaisons de plantes ne vont pas bien ensemble, bien sûr. Certaines peuvent également être en concurrence les unes avec les autres. Par conséquent, il y a certainement des facteurs à prendre en compte lors de la planification d'une double culture. Outre le choix des espèces appropriées, il faut également tenir compte de variables telles que la sélection des variétés, la densité de semis, l'espacement des rangs, la disposition des plantes (en alternance ou sur le même rang), la fertilité du sol et les contraintes environnementales locales.
Par exemple, une proportion plus élevée de légumineuses dans une culture mixte favorise le transfert d'azote à la culture compagne. L'ensemencement en rangs alternés avec un rapport de 1 pour 1 permet de transférer plus d'azote qu'avec un rapport de 2 pour 1 (céréale pour légumineuse). Un point de départ pour combiner deux cultures est de réduire de moitié la densité de semis de chaque culture. Cependant, en raison de la différence de comportement de croissance, la couverture d'une espèce peut dominer et supprimer la culture compagne. Il s'agit donc d'un exercice d'équilibre très délicat qui nécessite des essais et l’acceptation d’erreurs systématiques. L'avoine, par exemple, peut supprimer les pois. Pour compenser, la densité en pois peut être augmentée de 50 à 70 % par rapport à une densité classique en monoculture.

Systèmes de cultures associées

Avant l'agriculture conventionnelle, qui était axée sur la séparation et la spécialisation, les systèmes en polyculture-élevage étaient la norme. L'objectif de ces pratiques agricoles est de rendre le bétail autosuffisant en fourrage et de fournir le meilleur cycle de recyclage des éléments nutritifs possible entre le sol, les cultures et le bétail au sein de l'exploitation.19 De cette façon, les éléments nutritifs ne sont pas perdus dans le sol et ne sont ajoutés que lorsque les approvisionnements sont insuffisants et qu'ils sont nécessaires de toute urgence. En outre, les systèmes intégrés de culture et d'élevage fournissent une variété de services écosystémiques et d'avantages pour la biodiversité, tout en contribuant à réduire certains des effets négatifs d'un système séparé (par exemple, l'excès de nutriments dans les élevages). Une analyse a montré que les fumures organiques - par rapport à la fertilisation minérale - amélioraient le rendement des cultures de 27 % en moyenne. Le fumier a l'impact le plus important, tandis que les amendements organiques augmentent également le carbone organique du sol, l'azote total et la biomasse microbienne par rapport à une fertilisation uniquement minérale20.
Les arbres sont également une solution idéale pour l'intégration dans les systèmes de conduite des cultures - non seulement pour leurs avantages esthétiques ou leur habitat favorable à la faune, mais aussi en mettant l'accent sur la sylviculture pastorale. Traditionnellement, les arbres ont été utilisés principalement pour les haies, les brise-vent, l'ombre, les bandes tampons, les zones proches des rivages ou pour la production forestière, mais ils peuvent également être intégrés dans les systèmes de culture et d'élevage et améliorer la productivité des parcours et des cultures, soutenir la conservation des sols, fournir de la bioénergie, accroître la diversité d’utilisation des terres et aussi augmenter la diversité des revenus (en particulier lorsque des arbres à fruits ou à coques de grande valeur sont plantés, figure 3). La plantation de plantes fourragères vivaces de grande valeur sur les pâturages peut également accroître les bénéfices globaux de l'exploitation (car elle nécessite moins d'aliments complémentaires), tout comme le pâturage en rotation sur les pâturages annuels. Il y a aussi d'autres avantages comme la santé du bétail, car de nombreux arbres et plantes vivaces ont des propriétés vermifuges. Enfin et surtout, la plantation de plantes ligneuses le long des cultures arables peut doubler le nombre d'insectes pollinisateurs et améliorer la présence d’abeilles solitaires21.

Intégration écologique

Par le terme d'intégration écologique, j'entends les stratégies qui créent des zones semi-naturelles et respectueuses de la vie sauvage dans une ferme - que ce soit dans le champ, dans les champs environnants ou dans l'espace ouvert de la ferme. Comme indiqué précédemment, la manière la plus simple d'améliorer la fonction écologique sur le terrain est d'accroître la diversité des plantes, des arbres et de la faune. Cela permet de trouver un équilibre entre les améliorations écologiques et l'accent mis sur la production. L'utilisation de cultures intermédiaires entre les principales cultures est également un bon exemple de mise en œuvre dans les champs. En outre, les trois stratégies clés de l'intégration écologique sont : protéger, augmenter et créer.

  1. protéger en priorité toutes les zones naturelles et semi-naturelles.
  2. élargir et relier ces zones (si possible)
  3. créer et intégrer de nouveaux espaces écologiques

Comme pour la plupart des zones naturelles, la protection des habitats existants signifie la chose suivante : ne touchez à rien et laissez les choses telles qu'elles sont. Cela peut signifier de ne pas réduire les haies ou les bords des champs chaque année, mais peut-être seulement tous les trois à cinq ans. Et puis pas tout d'un coup non plus, mais de manière organisée pour qu'il y ait toujours une certaine quantité de haies sauvages et envahies par la végétation dans la ferme. Il en va de même pour l'utilisation des promontoires et des fossés - laissez l'herbe y pousser longtemps et ne la réduisez pas en paillis. En général, plus c’est grand, mieux c'est pour l'habitat. Je conseille donc de semer délibérément en bordure des champs un mélange d'herbes courtes et hautes et de différentes variétés. Cela peut aussi signifier qu'il faut laisser pousser certaines mauvaises herbes. Les mauvaises herbes peuvent être un habitat bénéfique et une bonne source de nourriture pour les pollinisateurs - tant qu'elles ne dépassent pas un certain seuil, bien sûr. Pour ce qui est de la création de nouvelles parcelles de terre économiquement exploitées, il est possible de planter davantage de haies en bordure des champs, le long des cours d'eau ou des chemins de ferme, et le long des allées, ou de planter des bandes de fleurs avec des plantes à fleurs annuelles ou vivaces. Cela dépend des espèces d'insectes, bien sûr, mais nombre d’entre eux sont utiles et opèrent à partir des bordures de champs jusqu'à environ 50 m dans les cultures arables22. Par conséquent, si vous découpez des parcelles avec une bande de fleurs tous les 100 m environ, vous pouvez vous assurer que toute la zone cultivée bénéficie de l'activité des insectes prédateurs et de la lutte biologique (figure 4). Dans l'ensemble, laisser les bordures des champs couvertes uniquement d'herbe et la tondre tout le temps est une énorme occasion manquée. Une première étape très simple pour les agriculteurs qui souhaitent introduire certaines pratiques biologiques dans leur exploitation consiste à créer ces bordures de champs avec un mélange très différent d'herbes hautes et courtes, de plantes à fleurs et d'herbes - annuelles et vivaces combinées. Dans le cadre d'une approche de lutte intégrée contre les parasites, elle fournit un abri, du fourrage et un habitat à une variété de petits animaux pour qu'ils puissent vivre, se nourrir, se reproduire et rendre de précieux services à la culture commerciale.

Conclusion

Le concept d'efficacité, de substitution et de changement fournit des cadres utiles pour faire évoluer les systèmes agricoles vers une meilleure santé des sols et des agroécosystèmes durables. Accroître l'efficacité de l'utilisation externe des intrants ou même trouver des solutions de remplacement plus écologiques sont des étapes importantes et peuvent avoir de nombreux résultats économiques et environnementaux positifs. Toutefois, il est essentiel de modifier les pratiques de conduites des cultures pour atteindre des niveaux plus élevés d'intégration écologique si nous voulons parvenir à un équilibre durable entre la production alimentaire et l'environnement. La mise en œuvre de stratégies basées sur la biodiversité commence sur le terrain - avec des mesures telles que les cultures intermédiaires, les pâturages multi-espèces, l'agroforesterie et l'intégration du bétail. De même, il faut prendre des mesures pour protéger, augmenter et créer des parcelles semi-naturelles avec des haies, des bandes fleuries et des zones d'herbes hautes spécialement aménagées. Sur le chemin de l'uniformité à la diversité, et afin de parvenir à une intégration écologique efficace, la modification du processus de gestion est une étape importante qui ne peut être omise en aucun cas. Car seul ce changement apporte un renouveau.

Lisez un autre article de Joel Williams sur "L'activité microbienne pour augmenter la matière organique du sol ».

Sources

  1. Agricultural diversification promotes biodiversity and multiple ecosystem services without compromising yield. (2019). doi: 10.1126/sciadv.aba1715.
  2. groecology: The science of natural resource management for poor farmers in marginal environments. (2002). doi: 10.1016/S0167-8809(02)00085-3.
  3. Plant Diversity, Soil Microbial Communities, and Ecosystem Function: Are There Any Links? (2003). doi: 10.1890/02-0433.
  4. Meta-analysis shows positive effects of plant diversity on microbial biomass and respiration.(2019). doi: 10.1038/s41467-019-09258-y.
  5. Root biomass and exudates link plant diversity with soil bacterial and fungal biomass. (2017). doi: 10.1038/srep44641.
  6. Glomalin Production and Infectivity of Arbuscular-Mycorrhizal Fungi in Response to Grassland Plant Diversity. (2014). doi: 10.4236/ajps.2014.51013.
  7. Arbuscular mycorrhizal fungi respond to increasing plant diversity. (2002). doi: 10.1139/b01-138.
  8. Plant diversity and root traits benefit physical properties key to soil function in grasslands. (2016). doi: 10.1111/ele.12652.
  9. Crop diversity facilitates soil aggregation in relation to soil microbial community composition driven by intercropping. doi:10.1007/s11104-018-03924-8.
  10. Yield of binary- and multi-species swards relative to single-species swards in intensive silage systems. (2020). doi: 10.2478/ijafr-2020-0002.
  11. Species interactions enhance root allocation, microbial diversity and P acquisition in intercropped wheat and soybean under P deficiency. (2017). doi: 10.1016/j.apsoil.2017.08.011.
  12. Intercropping enhances soil carbon and nitrogen. (2015). doi: 10.1111/gcb.12738
  13. Mixed Cropping and Suppression of Soilborne Diseases. (2010). doi:10.1007/978-90-481-8741-6_5.
  14. Designing intercrops for high yield, yield stability and efficient use of resources: Are there principles? (2020). doi: 10.1016/bs.agron.2019.10.002.
  15. Higher plant diversity promotes higher diversity of fungal pathogens, while it decreases pathogen infection per plant. (2014). doi: 10.1890/13-2317.1.
  16. Can legume companion plants control weeds without decreasing crop yield? A meta-analysis. (2017). doi: 10.1016/J.FCR.2017.01.010.
  17. Effects of plant diversity on soil carbon in diverse ecosystems: a global meta-analysis. (2020). doi: 10.1111/brv.12554.
  18. Soil carbon sequestration accelerated by restoration of grassland biodiversity. (2019). doi: 10.1038/s41467-019-08636-w.
  19. Integration of Crop and Livestock Production in Temperate Regions to Improve Agroecosystem Functioning, Ecosystem Services, and Human Nutrition and Health. (2019). doi:10.1016/b978-0-12-811050-8.00015-7.
  20. Organic amendments increase crop yields by improving microbe-mediated soil functioning of agroecosystems: A meta-analysis. (2018). doi: 10.1016/j.soilbio.2018.06.002.
  21. Temperate agroforestry systems provide greater pollination service than monoculture. (2020). doi: 10.1016/j.agee.2020.107031.
  22. Wildlife-friendly farming increases crop yield: Evidence for ecological intensification. (2015). doi: 10.1098/rspb.2015.1740.