Peut-on nourrir le monde sans chimie ?
Tueurs d’abeilles, responsables de cancer, ou encore coupables des marées vertes toxiques en Bretagne… Les produits chimiques utilisés en agriculture ont contribué à la révolution verte qui a marqué le 20ème siècle en permettant de doubler la population mondiale en 40 ans, mais ils sont aujourd’hui accusés de bien des maux. Alors que l’on s’en est passé pendant des millénaires, ils sont aujourd’hui largement utilisés dans l’agriculture moderne, si bien qu’il est aujourd’hui difficile d’imaginer que l’on puisse faire sans eux. Les partisans d’une agriculture biologique, sans intrant chimique, sont pourtant de plus en plus nombreux [1].
Les “produits chimiques” utilisés en agriculture sont de deux types :
- les engrais de synthèse, qui permettent d’apporter à la plante des nutriments pour son développement, qu’elle ne peut obtenir par photosynthèse (principalement l’azote, le potassium, et le phosphore)
- les produits phytosanitaires, ou “pesticides” (insecticides, fongicides, herbicides…) qui permettent de protéger la plante contre ses divers bioagresseurs (insectes, champignons, adventices…)
Mais que leur reproche-t-on exactement ?
Dans les débats publics, ce sont principalement leurs impacts sur la santé et sur l’environnement qui sont pointés du doigt [1]: en effet, leur toxicité peut représenter un risque sanitaire, à la fois pour les agriculteurs qui les emploient [2] et pour les consommateurs qui en ingèrent les résidus dans leur alimentation (les effets du fameux “effet cocktail” étant encore mal connus) [3], et un risque écologique, en contribuant au déclin de la biodiversité [4], à la dégradation des sols [5], à la pollution des eaux [6] et au réchauffement climatique (à cause des énergies fossiles nécessaires à leur production, et aux émissions de protoxyde d’azote liées à l’épandage des engrais azotés notamment) [7].
Problématique moins abordée mais pas moins importante, les engrais chimiques et les produits phytosanitaires dépendent par ailleurs de ressources non renouvelables, qui sont amenées à se raréfier (le phosphore est déjà particulièrement en tension, et risque de faire défaut dans les décennies à venir [8]). Ce risque physique est doublé d’un risque économique dans la mesure où les difficultés d’approvisionnement qui en découlent vont mener à des fluctuations de prix dont les agriculteurs vont pâtir. Ces difficultés d’approvisionnement peuvent par ailleurs être causées par des conflits géopolitiques, comme c’est le cas actuellement pour les engrais azotés avec la guerre en Ukraine [9].
Ainsi, les problématiques liées aux intrants chimiques utilisés en agriculture sont multiples. Mais peut-on se passer de leurs vertus nutritives et protectrices sans menacer la sécurité alimentaire mondiale, dans un monde où la population ne cesse d’augmenter ?
Pourquoi utilise-t-on ces produits et comment s’en passer ?
Comment en est-on arrivés à un système alimentaire complètement dépendant des intrants chimiques ? Cette question est essentielle pour bien comprendre les difficultés qu’engendrerait la suppression de ces produits, et les solutions pour les surmonter.
Nourrir les plantes
Comme l’humain, la plante a besoin d’un certain nombre de nutriments pour vivre et se développer. La photosynthèse lui permet d’assimiler les trois principaux (le carbone, l’hydrogène et l’oxygène), mais elle doit prélever les autres dans le sol (principalement l’azote, le phosphore et le potassium). Lorsque la plante pousse, le sol s’appauvrit donc en ces nutriments. Si la plante meurt et se décompose sur place, les nutriments retournent dans le sol et sont disponibles pour la plante suivante : c’est un processus cyclique de recyclage des nutriments.
Mais sur une parcelle agricole, les plantes qui poussent sont exportées du champ afin d’être consommées ailleurs (par des humains ou par des animaux) : il n’y a pas de recyclage des nutriments, et il faut alors renouveler la fertilité des sols cultivés.
Avant la seconde guerre mondiale, le renouvellement de la fertilité des sols était assuré principalement par l’utilisation d’engrais organiques (fumier par exemple), et par les cultures de légumineuses : en effet, ces plantes sont capables de fixer l’azote présent dans l’atmosphère via une symbiose avec des bactéries, et de le stocker dans le sol pour en faire profiter les cultures suivantes.
Mais au 20ème siècle, on trouve d’autres moyens d’apporter ces nutriments au champ : un procédé permettant de fabriquer des engrais azotés à partir de l’azote atmosphérique (procédé Haber-Bosch) est mis au point. En parallèle, la disponibilité croissante de pétrole permet d’intensifier l’exploitation des gisements de potassium et de phosphate. Les engrais minéraux (les fameux “engrais chimiques”), contenant de l’azote, du potassium et du phosphore, deviennent alors rapidement la source de fertilisation dominante, préférée aux engrais organiques pour leur plus grande efficacité (car plus rapidement assimilés par les plantes), leur facilité de mise en oeuvre et leur abondance (non limitée par la quantité de fumiers ou d’autres matières organiques).
Avec les engrais chimiques, plus besoin de fumier ni de légumineuses pour fertiliser les cultures ! Il n’est donc plus nécessaire d’associer cultures et élevage dans une exploitation, ni de cultiver des légumineuses. Cela permet aux agriculteurs de spécialiser leur exploitation, afin qu’elle devienne plus productive grâce à la mécanisation. Ainsi en 2020 en France, 89% des exploitations sont spécialisées en végétal ou en animal [10], et la fixation de l’azote via les légumineuses a également largement diminué [11].
Alors, comment assurer les besoins nutritifs de la plante sans utiliser d’engrais chimiques ?
- Remettre en place le recyclage des nutriments — Où finissent les nutriments captés par les plantes lors de leur croissance ? Dans les excréments de ceux qui les consomment ! Il s’agit donc de ré-associer les cultures et l’élevage sur les exploitations, afin de pouvoir fertiliser les cultures avec le fumier. Mais aussi… pourquoi pas d’exploiter les excréments humains ! En effet, c’est là que les nutriments que nous ingérons se retrouvent, notamment dans les urines [12]. Ainsi, la start-up française Toopi Organics produit un fertilisant organique à partir d’urines collectées sur les lieux recevant du public (stations services, écoles, festivals…).
- Améliorer l’assimilation des nutriments déjà présents dans le milieu — Par exemple, en intégrant des arbres sur la parcelle (on parle d’agroforesterie). En effet, les arbres puisent les minéraux en profondeur (phosphore et potassium notamment), qui se retrouvent à la surface lorsque leurs feuilles tombent. Plus besoin d’aller chercher ces nutriments dans les mines ! Restaurer et préserver la vie du sol est un autre moyen d’y parvenir : en effet, en créant des symbioses avec des micro-organismes du sol, les plantes ont accès à des nutriments qui leur sont inaccessibles autrement (car trop lointains ou sous une forme qu’elles ne savent pas assimiler). Ainsi, Gaïago commercialise un biostimulant qui permet de revitaliser naturellement les microorganismes du sol, ce qui favorise la croissance des cultures. Enfin, l’intégration des légumineuses évoquée plus haut est aussi une solution très efficace : elle permet de capitaliser sur l’azote atmosphérique, présent en quantité illimitée sur la parcelle, plutôt que de dépendre des engrais azotés.
Protéger les plantes
Dans la logique de la spécialisation et de l’augmentation de la productivité, les monocultures se développent. Ces espaces où une seule espèce végétale est cultivée sont plus fragiles aux attaques des nuisibles et des maladies [13]. En effet, les bioagresseurs peuvent s’y propager rapidement, sans rencontrer d’espèces résistantes pour les freiner ou les contraindre, et l’emploi de pesticides est alors nécessaire pour limiter l’impact sur les récoltes.
De plus, les infrastructures écologiques (arbres, haies, talus…), servant d’habitat aux auxiliaires de culture qui aident à lutter contre ces bioagresseurs, ont été supprimées pour faciliter le passage des machines agricoles. Privé de sa régulation naturelle, l’écosystème dépend alors des pesticides pour se protéger.
Alors comment protéger la plante sans avoir recours aux pesticides ?
- Réintroduire des infrastructures écologiques afin d’abriter et de nourrir des auxiliaires de culture qui luttent contre ces bioagresseurs
- Utiliser des associations et rotations de cultures pour limiter la prolifération massive des ravageurs, chaque espèce de plante constituant une barrière face à un type de ravageur différent
Quid de l’amélioration variétale ?
Traditionnellement, les paysans faisaient leur propre sélection génétique, de manière empirique : ils sélectionnaient les plants qui présentaient les meilleures capacités de développement dans leur champ, et les re-plantaient l’année suivante, ce qui permettait une adaptation continue au terroir et aux conditions climatiques. Cette pratique de sélection in situ a été remplacée au 20ème siècle par des techniques poussées de génétiques qui ont permis de développer des variétés présentant un haut rendement et une homogénéité facilitant les processus industriels de transformation.
Cependant, pour reproduire les conditions artificielles du champ d’expérimentation dans lesquels ces variétés ont été sélectionnées, et ainsi atteindre les hauts rendements espérés, des grandes quantités d’engrais et de pesticides sont nécessaires.
Par ailleurs, le processus de sélection est long et coûteux. Pour le rentabiliser, il faut alors que la variété obtenue soit utilisée par le plus grand nombre, sans prise en compte des spécificités de chaque terroir, avec son sol, son climat, son écosystème.
On se retrouve alors avec des variétés cultivées dans des champs auxquels elles ne sont pas adaptées, présentant des bioagresseurs locaux face auxquels elles ne savent pas se défendre, et des ressources qu’elles ne savent pas exploiter. Pour combler ces faiblesses, les engrais chimiques et les pesticides sont alors bien utiles : au lieu d’adapter la variété à l’environnement, comme le faisaient les paysans traditionnellement, on adapte l’environnement à la variété.
Ré-impliquer les paysans dans les processus de sélection permettrait d’obtenir des variétés réellement adaptées à chaque écosystème, qui savent se nourrir et se défendre sur une parcelle donnée, sans avoir recours à des intrants chimiques. Les techniques de sélection et d’amélioration génétique peuvent toutefois être un atout si elles permettent de développer des variétés favorisant une indépendance aux intrants chimiques, sans nier les différences des écosystèmes locaux.
Finalement, pourrait-on nourrir tout le monde sans produits chimiques ?
Recyclage des nutriments, légumineuses, agroforesterie… Les pratiques citées ci-dessus, dites agroécologiques, permettent d’assurer les fonctions de nutrition et de protection de la plante en limitant le recours aux produits chimiques. Mais pourraient-elles permettre de s’en passer totalement ? La préoccupation principale en cas d’éradication ou de forte réduction des intrants chimiques est la diminution des rendements.
En effet, même avec une optimisation des agroécosystèmes basée sur l’agroécologie, la plupart des études montrent qu’une diminution de rendement par rapport à l’agriculture conventionnelle est à prévoir, même si l’importance de ces diminutions est difficile à estimer et très variable : l’Institut du Développement Durable et des Relations Internationales (IDDRI) a ainsi évalué qu’une généralisation de l’agroécologie en Europe avec une suppression totale des intrants chimiques aboutirait à une baisse de rendement de 10 à 50% selon les cultures [14].
Pour autant, des baisses de rendement dans les pays pratiquant l’agriculture conventionnelle n’impliquent pas nécessairement une menace pour la sécurité alimentaire mondiale. En effet, la diminution de la production dans ces pays peut être compensée par différents leviers.
Avec un tiers des aliments produits pour la consommation humaine qui sont perdus ou gaspillés à l’échelle mondiale [15], la réduction du gaspillage alimentaire tout au long de la chaîne représente un premier levier considérable pour amortir une baisse des rendements.
Ensuite, il y a la diminution de la consommation de viande. En effet, la FAO estime à 33% les terres cultivables de la planète utilisées pour produire l’alimentation des animaux d’élevage [16]. Or, les animaux ne sont pas des convertisseurs d’énergie très efficace : il faut en effet en moyenne 7 kcal végétale pour produire une kcal animale [17]. Diminuer notre consommation de viande, c’est diminuer le nombre d’animaux d’élevage et donc libérer des terres arables nécessaires à la production de leur nourriture, qui sont alors mobilisables pour l’alimentation humaine.
Ainsi, l’étude de l’IDDRI évoquée plus haut conclut que malgré la baisse de production induite, une généralisation de l’agroécologie associée à la réduction de la consommation de produits animaux et du gaspillage permettrait de satisfaire les besoins alimentaires européens.
Enfin, le levier potentiellement le plus impactant pour compenser les baisses de rendement dans les pays développés, est de réduire la dépendance des pays du Sud déficitaires aux exports des pays du Nord. Cette stratégie semble d’autant plus pertinente que c’est dans ces pays que la croissance démographique devrait être la plus importante (avec, par exemple, un doublement de la population d’Afrique subsaharienne d’ici à 2050). C’est également un moyen efficace de lutter contre les problèmes de migrations et d’exode rurale dans ces pays : en effet, 80 % des personnes sous-alimentées appartiennent à la petite paysannerie des pays du Sud [19], qui, ne parvenant pas à lutter contre les prix bon marché des aliments importés par les pays du Nord et issus d’une agriculture industrielle, se voient obligés de quitter leur terres. Le potentiel d’augmentation de la production dans ces pays est très important : un rapport de l’ONU a ainsi affirmé, après un examen approfondi de plusieurs publications scientifiques, que le recours aux pratiques agroécologiques pourrait permettre un doublement de la production alimentaire des régions vulnérables [20].
Cependant, l’agroécologie n’implique pas nécessairement d’exclure totalement les intrants chimiques, et il est possible que la multiplication des évènements climatiques extrêmes et des invasions de ravageurs causées par le réchauffement climatique nécessitent le recours, au moins ponctuellement, à des engrais chimiques ou des produits phytosanitaires (à noter que même l’agriculture biologique y a parfois recours sous certaines conditions [21]).
En conclusion, quels challenges à relever ?
D’un point de vue purement technique, il pourrait donc être possible de produire suffisamment de nourriture pour nourrir le monde, en limitant drastiquement l’utilisation des intrants chimiques. Mais le système alimentaire moderne s’est construit autour de ces produits, et leur suppression — ou du moins leur forte réduction — nécessite donc des changements profonds, qui remettent en question la façon dont nous produisons, transformons et consommons notre nourriture. La transition agroécologique est systémique, et la mise en place des leviers évoqués ci-dessus implique de relever un certain nombre de défis pour la filière :
- Résoudre la pénurie de main d’oeuvre agricole : les pratiques agroécologiques nécessitent bien plus de main d’oeuvre que l’agriculture conventionnelle (le Plan de Transformation de l’Economie Française proposé par le Shift Project prévoit ainsi un besoin supplémentaire de 540 000 emplois en France dans l’agriculture d’ici 2050) [22], alors que le renouvellement des générations agricoles fait déjà défaut aujourd’hui, avec près d’un exploitant sur trois qui n’est pas remplacé en France. En cause : les difficultés d’accès au foncier, et le manque de valorisation du métier d’agriculteur.
- Former aux pratiques agroécologiques : que ce soit dans les pays développés ou dans les pays en développement, la mise en place de l’agroécologie demande un savoir-faire pointu qui ne s’improvise pas.
- Réintroduire de l’hétérogénéité dans la transformation et la distribution : redonner le pouvoir aux paysans dans la sélection des semences, c’est ré-injecter de la variété génétique dans les champs, et donc de l’hétérogénéité dans les produits agricoles. Or, la transformation et les enseignes de grande distribution sont basées sur des contraintes de standardisation fortes.
- Changer les comportements de consommation : afin de réduire le gaspillage alimentaire et la consommation de produits animaux, de profonds changements d’habitude doivent s’installer.
- Repenser la rémunération des producteurs agricoles : la baisse des rendements ne doit pas s’accompagner de baisse de revenus pour les agriculteurs !
Réduire les intrants chimiques en agriculture, c’est augmenter la résilience du système alimentaire face aux conséquences du réchauffement climatique (propagations et migrations des bioagresseurs, évènements climatiques extrêmes…) et aux conflits géopolitiques présents et futurs. Mais les bénéfices de la transformation que cela implique vont bien au-delà : redonner du sens au métier d’agriculteur, augmenter le stock de carbone dans les sols (et donc de lutter contre le réchauffement climatique), rétablir la biodiversité, limiter les migrations et véritablement nourrir le monde. En effet, “nourrir le monde” n’est pas simplement une question de quantité de nourriture produite : la production agricole mondiale actuelle devrait permettre de nourrir correctement l’ensemble de la population [19], et pourtant plus d’un humain sur dix souffrent de sous-nutrition [23].
Un grand merci à Pierre-Louis pour ses illustrations !
Références
[1] Agence Bio, 18e Baromètre de consommation et de perception des produits biologiques en France, 2021
[2] Inserm, Pesticides et effets sur la santé : Nouvelles données*.* Collection Expertise collective. Montrouge : EDP Sciences, 2021
[3] C. Lukowicz et al., Metabolic Effects of a Chronic Dietary Exposure to a Low-Dose Pesticide Cocktail in Mice: Sexual Dimorphism and Role of the Constitutive Androstane Receptor. Environmental Health Perspectives, 2018.
[4] IPBES, Summary for policymakers of the global assessment report on biodiversity and ecosystem services of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, 2019
[5] J.Riedo et al., Widespread Occurrence of Pesticides in Organically Managed Agricultural Soils — the Ghost of a Conventional Agricultural Past? Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 5, 2919–2928
[6] OCDE, La performance environnementale de l’agriculture dans les pays de l’OCDE depuis 1990, 2008
[7] Stefano Menegat, Alicia Ledo et Reyes Tirado, Greenhouse gas emissions from global production and use of nitrogen synthetic fertilisers in agriculture, Research Square Preprints, 2021
[8] K.Reitzel et al.,New Training to Meet the Global Phosphorus Challenge. Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 15, 8479–8481
[9] L’ADN, Blé, gaz, engrais : le conflit en Ukraine atteint les campagnes françaises, 2022
[10] Agreste, Recensement agricole 2020
[11] Harchaoui S, Chatzimpiros P. Energy, Nitrogen, and Farm Surplus Transitions in Agriculture from Historical Data Modeling. France, 1882–2013. Journal of Industrial Ecology, 2018
[12] Esculier F. Le système alimentation/excrétion des territoires urbains : régimes et transitions socio-écologiques. Thèse de doctorat de l’université Paris-Est. 2018
[13] Meehan TD, Werling BP, Landis DA, Gratton C, Agricultural landscape simplifcation and insecticide use in the Midwestern United States, 2011
[14] Poux, X., Aubert, P.-M. Une Europe agroécologique en 2050 : une agriculture multifonctionnelle pour une alimentation saine. Enseignements d’une modélisation du système alimentaire européen, Iddri-AScA, Study N 09/18, Paris, France, 78, 2018
[15] FAO, Global food losses and food waste — Extent, causes and prevention. Rome, 2011
[16] FAO, Livestock Long Shadow, Rome : Food and agriculture organisation of the United Nations, 2006
[17] Mottet, A., C. de Haan, A. Falcucci, G. Tempio, C. Opio, and P. Gerber. Livestock : on our plates or eating at our table ? A new analysis of the feed/food debate. Glob. Food Sec. 14:1–8, 2017
[18] ONU, perspectives de la population mondiale, 2019
[19] Rebulard S. Le défi alimentaire. Écologie, agronomie et avenir. Belin : Éducation, 2018
[20] “Agroécologie et droit à l’alimentation”, Rapport présenté à la 16ème session du Conseil des droits de l’homme de l’ONU [A/HRC/16/49], 2011
[21] Article 4 du règlement CE n°834/2007 ****du conseil du 28 juin 2007 relatif à la production biologique et à l’étiquetage des produits biologiques
[22] The Shift Project, L’Emploi : moteur de la transition bas carbone — Rapport intermédiaire, 2021
[23] FAO, FIDA, OMS, PAM et UNICEF, L’État de la sécurité alimentaire et de la nutrition dans le monde 2017. Renforcer la résilience pour favoriser la paix et la sécurité alimentaire, 2017
