Nourrir 10 milliards de personnes sans détruire la planète : efficacité et voies de réduction des émissions des systèmes agricoles durables

L'agriculture mondiale se trouve à un tournant crucial. D'ici le milieu de ce siècle, le monde devra nourrir près de 10 milliards de personnes, tout en réduisant considérablement les émissions de carbone, en économisant l'eau douce, en diminuant l'utilisation de produits chimiques et en limitant le gaspillage alimentaire. Un éditorial de synthèse publié dans *Agronomy*, intitulé « Aperçu des systèmes agricoles durables : améliorer l'efficacité et réduire l'impact environnemental », compile 11 études et analyse systématiquement comment rendre la production agricole plus efficace et moins dommageable pour l'environnement.

Mesurer chaque intrant : les trois grandes voies de l'agriculture durable

En s'appuyant sur une revue systématique de 291 études, la recherche regroupe les pratiques agricoles durables prometteuses en trois grandes voies : les pratiques agroécologiques, l'intensification durable et l'innovation technologique. L'agroécologie inclut la diversification des cultures, les engrais organiques, etc. ; l'intensification durable vise à accroître les rendements par unité de terre grâce à une meilleure efficacité des ressources et à l'amélioration génétique ; l'innovation technologique englobe l'intelligence artificielle, les biotechnologies, les drones et le big data.

Ce cadre évite l'opposition stérile entre agroécologie traditionnelle et technologies modernes. Le futur système alimentaire nécessitera probablement une combinaison des deux : les pratiques écologiques peuvent renforcer la santé et la résilience des sols, tandis que les outils numériques et biologiques aident les agriculteurs à utiliser les intrants avec plus de précision. L'étude souligne également que les systèmes d'intégration culture-élevage constituent une voie pratique, par exemple le pâturage intermittent de légumineuses peut maintenir ou améliorer la composition chimique du sol.

Réutilisation des eaux usées : des déchets à la ressource agricole

L'agriculture consomme environ 70 % de l'eau douce mondiale, ce qui fait de la réutilisation de l'eau un enjeu clé pour l'agriculture durable. Les recherches montrent que les eaux usées traitées et les sous-produits agricoles, s'ils sont gérés correctement, peuvent devenir des intrants précieux. Au Brésil, des chercheurs ont proposé une méthode pour identifier les zones propices à la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation agricole ; les eaux usées des laiteries et des sucreries peuvent fournir des nutriments stables, réduisant ainsi la dépendance aux engrais de synthèse. Une autre étude a révélé que les eaux usées d'abattoir traitées peuvent soutenir la production de soja, mais nécessitent une surveillance à long terme de la concentration en sodium du sol pour éviter la salinisation.

Pour les régions en situation de stress hydrique, les eaux usées traitées peuvent réduire la pression sur les systèmes d'eau douce. Dans les pays dépendants des importations d'engrais, les flux d'eaux usées riches en nutriments peuvent diminuer les coûts des intrants et renforcer la résilience. Cependant, le défi réglementaire consiste à garantir la sécurité, la traçabilité et la viabilité économique de cette réutilisation.

Agriculture intelligente face au climat : décarboner sans réduire la production

L'agriculture intelligente face au climat devient quantifiable. Une étude menée dans le sud du Brésil a montré que, dans les systèmes de maïs en semis direct, le remplacement de la jachère hivernale par des cultures de couverture peut augmenter le stockage de carbone dans le sol et réduire considérablement l'empreinte carbone des cultures. Une analyse de l'empreinte carbone agricole de la Chine entre 2000 et 2020 indique que les émissions totales ont augmenté de 21,32 %, principalement sous l'effet des engrais et de la consommation d'énergie ; mais l'intensité carbone (émissions par unité de valeur économique) a diminué, ce qui témoigne d'une amélioration de l'efficacité productive.

Un enseignement clé est que la seule amélioration de l'efficacité productive ne suffit pas à maîtriser les émissions absolues : les politiques climatiques doivent suivre les émissions absolues, la structure des intrants et le modèle de croissance agricole. Par ailleurs, une évaluation du cycle de vie de la culture du cannabis en intérieur a révélé que les systèmes à haute intensité peuvent compenser leur consommation électrique par une augmentation significative de la productivité, ce qui confère une meilleure efficacité environnementale globale.### Agriculture numérique : réduire le gaspillage, mais garantir un accès équitable

L'agriculture de précision, grâce aux cartes numériques, à la fertilisation variable, aux caméras hyperspectrales, à l'apprentissage automatique et aux systèmes robotiques, aide les agriculteurs à n'appliquer les intrants que là où ils sont nécessaires. Une étude associe la pensée lean aux outils numériques pour la protection phytosanitaire de la canne à sucre, réduisant les chevauchements de pesticides et améliorant l'efficacité opérationnelle via des cartes numériques et une application variable. Une autre étude utilise 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 pour une prise de décision en temps réel sur le terrain.

Ces technologies peuvent réduire l'utilisation de pesticides et d'engrais, diminuer la pollution, accroître la productivité et générer des opportunités d'investissement dans les capteurs, les drones, les plateformes de gestion agricole, etc. Cependant, si l'agriculture de précision reste coûteuse et gourmande en données, elle risque d'accentuer l'écart entre les grandes exploitations et les petits agriculteurs. De nombreux agriculteurs dans les pays en développement sont confrontés à une faible connectivité, des difficultés de financement et un manque de soutien technique. Les gouvernements et les institutions de développement doivent soutenir les outils numériques abordables, les coopératives agricoles, les systèmes de données ouverts, les services de vulgarisation et les modèles de financement afin que les petits et moyens producteurs puissent également y participer.

Impacts sur l'industrie

• Productivité : L'agriculture de précision et les outils numériques réduisent le gaspillage de pesticides, d'engrais et d'eau, abaissent les coûts de production et augmentent le rendement par unité d'intrant.
• Modèle d'exploitation agricole : La prise de décision axée sur les données remplacera la gestion traditionnelle basée sur l'expérience ; la surveillance en temps réel et les technologies variables deviendront la norme.
• Structure de la main-d'œuvre agricole : L'automatisation et les robots réduisent le besoin de travail physique, mais nécessitent des opérateurs techniques plus qualifiés.
• Chaîne d'approvisionnement alimentaire : Une utilisation plus efficace des intrants pourrait stabiliser, voire réduire les prix alimentaires, mais les investissements technologiques initiaux pourraient augmenter les coûts.
• Orientation des investissements agricoles : Les capitaux se dirigeront davantage vers l'agriculture de précision, les systèmes de réutilisation des eaux usées, les plateformes de suivi du carbone et les start-ups biotechnologiques.
• Paysage du commerce mondial : Les pressions de réduction des émissions pourraient inciter les pays importateurs à imposer des barrières aux produits agricoles à forte empreinte carbone, favorisant une transition verte de la chaîne d'approvisionnement.

Perspectives futures

Au cours des 3 à 5 prochaines années, les technologies agricoles se concentreront sur trois axes : 1. Intégration approfondie de l'IA et de l'apprentissage automatique : De la reconnaissance des cultures à la pulvérisation de précision, les algorithmes d'IA deviendront plus rapides et moins chers, même pour les petites exploitations. 2. Commercialisation de l'agriculture circulaire : La baisse des coûts des technologies de réutilisation des eaux usées et de digestion anaérobie créera une industrie mature de récupération des ressources. 3. Expansion du marché du carbone agricole : Les pratiques de séquestration du carbone comme les cultures de couverture et le semis direct généreront des crédits carbone, incitant les agriculteurs à adopter des pratiques durables.

La demande alimentaire mondiale continue de croître, et l'agriculture doit évoluer vers une « fabrication intelligente » : moins de gaspillage d'eau, moins de pertes de nutriments, moins de produits chimiques, une meilleure utilisation des données, et la conception de systèmes en synergie avec les limites écologiques. L'avenir appartient aux producteurs capables de transformer l'efficacité en résilience.