Nourrir dix milliards de personnes : comment les technologies agricoles peuvent-elles réaliser une intensification durable sans détruire la planète ?

Introduction

D'ici le milieu de ce siècle, la population mondiale approchera les 10 milliards d'habitants. Les systèmes agricoles devront garantir l'approvisionnement alimentaire tout en réduisant considérablement les émissions de carbone, en économisant l'eau, en diminuant les intrants chimiques et en limitant le gaspillage. C'est un moment crucial où il faut réussir ou échouer.

Un article de synthèse récemment publié dans la revue *Agronomy*, intitulé *Overview of Sustainable Agricultural Systems: Enhancing Efficiency and Reducing Environmental Impact*, rassemble 11 études qui examinent systématiquement comment rendre les systèmes agricoles plus efficaces et plus respectueux de l'environnement. Les recherches couvrent des domaines tels que les pratiques agricoles durables, la réutilisation des eaux usées, la réduction des gaz à effet de serre, l'empreinte carbone, l'efficacité énergétique, l'agriculture de précision, la culture sous abri et la prise de décision numérique.

Trois grandes voies : l'intégration de l'écologie, de l'intensification et de la technologie

En s'appuyant sur une revue systématique de 291 études, cette synthèse classe les pratiques agricoles durables en trois grandes orientations : les pratiques agroécologiques, l'intensification durable et l'innovation technologique. L'agroécologie comprend des méthodes telles que la diversification des cultures et l'utilisation d'engrais organiques ; l'intensification durable vise à augmenter le rendement par unité de surface grâce à une meilleure efficacité des ressources et à l'amélioration génétique ; l'innovation technologique englobe l'intelligence artificielle, la biotechnologie, les drones et les mégadonnées.

Ce cadre évite la fausse opposition entre l'agriculture écologique traditionnelle et les technologies modernes. Le futur système alimentaire aura probablement besoin d'une combinaison des deux : les pratiques écologiques peuvent renforcer la santé des sols et leur résilience, tandis que les outils numériques et biologiques aident les agriculteurs à appliquer les intrants avec plus de précision. L'article souligne également que les systèmes intégrés cultures-élevage constituent une voie praticable. Une étude menée sur des sols sableux en zone tropicale met en garde : les pratiques culturales traditionnelles dégradent la fertilité des sols et la productivité à long terme.

Dans les pays en développement, de nombreux agriculteurs sont confrontés simultanément à la dégradation des sols, à la croissance démographique, aux pressions climatiques et aux difficultés d'accès aux intrants onéreux. Les systèmes capables d'améliorer les sols et de maintenir la productivité sont plus résilients que les expansions reposant sur des intrants élevés.

Les déchets deviennent une nouvelle ressource

L'agriculture consomme environ 70 % des ressources en eau douce mondiales, et la réutilisation de l'eau devient un enjeu majeur de l'agriculture durable. La synthèse montre que les eaux usées traitées et les sous-produits agricoles, lorsqu'ils sont gérés correctement, peuvent être transformés en intrants précieux. Au Brésil, des chercheurs ont proposé une méthode pour identifier les zones appropriées à la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation. Les eaux usées provenant des laiteries et des sucreries peuvent fournir un apport stable en nutriments, réduisant ainsi la dépendance aux engrais de synthèse.

Une autre étude a montré que les eaux usées traitées d'abattoirs peuvent être utilisées pour la production de soja, mais nécessitent une surveillance à long terme de la teneur en sodium du sol pour éviter la salinisation. Une recherche a également indiqué que le digestat anaérobie peut être utilisé pour la fertigation du maïs, mais qu'un intervalle de 21 jours doit être maintenu entre l'application et la récolte afin de permettre la restauration du microbiote végétal.

Ces découvertes transforment le récit de la gestion des déchets : du traitement à la récupération des ressources.Ces découvertes changent le récit de la gestion des déchets, passant de l'élimination à la récupération des ressources. Dans les régions où l'eau est rare, les eaux usées traitées peuvent réduire la pression sur les systèmes d'eau douce ; dans les pays importateurs d'engrais, les flux de déchets riches en nutriments peuvent réduire les coûts des intrants et renforcer la résilience. Cependant, les eaux usées non traitées correctement peuvent propager des polluants, un excès de sodium peut endommager les sols, et un manque de réglementation pourrait faire de l'agriculture circulaire une source de dommages environnementaux. Le défi politique consiste à garantir la sécurité, la traçabilité et la viabilité économique de la réutilisation.

Agriculture climato-intelligente : réduire les émissions sans réduire les rendements

La synthèse montre que l'agriculture climato-intelligente devient plus quantifiable. Agriculteurs, entreprises et gouvernements ont de plus en plus besoin de suivre les émissions de gaz à effet de serre et l'empreinte carbone, et pas seulement les rendements. Dans le sud du Brésil, une étude a révélé que remplacer la jachère hivernale par des cultures de couverture, combiné à un système de maïs en semis direct, peut augmenter le puits de carbone du sol et réduire considérablement l'empreinte climatique des cultures. Les cultures de couverture protègent le sol, augmentent la matière organique, réduisent l'érosion et aident les systèmes agricoles à stocker davantage de carbone.

Une autre étude a analysé l'empreinte carbone agricole de la Chine de 2000 à 2020, constatant une augmentation de 21,32 % des émissions totales, principalement due aux engrais et à la consommation d'énergie. Parallèlement, l'intensité carbone (émissions par valeur économique) a diminué, indiquant une production plus efficace économiquement. Mais pour les décideurs politiques, l'augmentation de la productivité ne suffit pas en soi ; les politiques climatiques doivent suivre les émissions absolues, l'utilisation des intrants et la structure de la croissance agricole.

La synthèse remet également en question les hypothèses simplistes sur l'utilisation de l'énergie. Une analyse du cycle de vie de la culture du cannabis en intérieur a révélé que les systèmes à haute densité pourraient être plus respectueux de l'environnement si l'augmentation de la productivité compense la consommation électrique supplémentaire. Une autre étude sur les serres en zones arides montre qu'une amélioration de la conception de la ventilation peut renforcer le refroidissement naturel et réduire la dépendance aux systèmes mécaniques. La durabilité doit être évaluée dans l'ensemble du système : rendements, sources d'énergie, consommation d'eau, économies d'intrants, pertes évitées et intensité des émissions.

Agriculture numérique : réduire le gaspillage mais nécessiter un accès équitable

L'agriculture de précision devient un outil majeur pour réduire le gaspillage. Les cartes numériques, la fertilisation variable, les caméras hyperspectrales, l'apprentissage automatique et les systèmes robotiques peuvent aider les agriculteurs à n'appliquer les intrants que là où ils sont nécessaires. Une étude a combiné la pensée lean avec des outils numériques pour la protection phytosanitaire de la canne à sucre, réduisant les chevauchements de pesticides et améliorant l'efficacité grâce à des cartes numériques et une application variable. Une autre étude a utilisé l'imagerie hyperspectrale et l'apprentissage automatique pour distinguer les plants de tomates des mauvaises herbes avec une précision supérieure à 94 %, nécessitant seulement 10 à 20 bandes spectrales, permettant une prise de décision en temps réel par des robots sur le terrain.

Ces technologies peuvent transformer radicalement la gestion des pesticides, des engrais, de l'irrigation et de la main-d'œuvre, réduisant les coûts, la pollution, augmentant la productivité, et créant des opportunités d'investissement dans les capteurs, les drones, les plateformes de gestion agricole, la robotique, les technologies de serre et l'analyse de données.Cependant, la transformation numérique comporte des risques majeurs en matière d'équité. Si l'agriculture de précision reste coûteuse, gourmande en données et concentrée dans les grandes exploitations commerciales, elle risque d'accentuer l'écart entre les entreprises agricoles et les petits exploitants. De nombreux agriculteurs du Sud global sont confrontés à des problèmes de connectivité faible, de difficultés de financement, de pénurie de soutien technique et de fragmentation des marchés. Les gouvernements et les institutions de développement doivent soutenir des outils numériques abordables, des coopératives agricoles, des systèmes de données ouverts, des services de vulgarisation ainsi que des modèles de financement permettant la participation des petits et moyens producteurs.

Impact sur le secteur

La progression de l'intensification durable transformera profondément l'efficacité de la production agricole, les modes d'exploitation des fermes et la structure de la main-d'œuvre. L'agriculture de précision et l'automatisation réduisent la demande de travaux physiques répétitifs, mais exigent également des agriculteurs qu'ils maîtrisent des compétences numériques. La chaîne d'approvisionnement alimentaire devient plus circulaire grâce à la valorisation des déchets, et les prix alimentaires pourraient se stabiliser grâce à l'amélioration de l'efficacité des intrants, bien que l'investissement technologique initial puisse augmenter les coûts. Dans le paysage commercial mondial, les pays capables d'utiliser efficacement l'eau et les engrais obtiendront un avantage concurrentiel, tandis que ceux dépendant des importations d'engrais pourront réduire leur vulnérabilité grâce au recyclage des déchets. Les orientations d'investissement agricole se tournent vers les plateformes de données, les biotechnologies et l'agriculture régénérative.

Perspectives futures

Au cours des 3 à 5 prochaines années, le développement des technologies agricoles se concentrera sur trois axes : premièrement, les systèmes décisionnels pilotés par l'IA, de la collecte de données à l'analyse en temps réel, améliorant globalement la précision de la gestion agricole ; deuxièmement, les technologies de valorisation en boucle fermée, y compris le traitement des eaux usées et la conversion de la biomasse en énergie, qui deviendront la norme dans les régions sujettes au stress hydrique ; troisièmement, la maturation progressive des marchés du carbone agricole et des crédits écologiques, encourageant les agriculteurs à adopter des pratiques climato-intelligentes telles que les cultures de couverture et le semis direct. Alors que la demande alimentaire mondiale continue de croître, l'automatisation agricole et les applications de l'IA offrent des perspectives prometteuses, et les capitaux afflueront plus rapidement vers les innovations agricoles durables et évolutives. Dans le secteur des technologies alimentaires, les protéines alternatives et la viande cultivée en laboratoire devraient occuper une place plus importante dans la chaîne d'approvisionnement.

Conclusion

La prochaine révolution agricole sera caractérisée par une « croissance plus intelligente » : moins de gaspillage d'eau, moins de pertes de nutriments, moins d'utilisation de produits chimiques, une meilleure exploitation des données, et la conception de systèmes respectant les limites écologiques. L'agriculture de demain appartient à ceux qui sauront transformer l'efficacité en résilience.