Revue AE&S vol.5, n°2, 8

Innovations agricoles : quelle place pour l’agronomie et les agronomes ?

Quel est le rôle des agronomes et quelle place pour l’agronomie dans le processus d’innovation ?

 

Accompagner l’innovation en agriculture de conservation : quels apports des agronomes du système de culture ?

 

 

Naudin K.1 ; Le Gal, P.-Y. 2; Ranaivoson L.3; Scopel E.1

 

1 UPR AÏDA, CIRAD, F-34398 Montpellier, France

naudin@cirad.fr

2 UMR Innovation, CIRAD, F-34398 Montpellier, France

3 FOFIFA, Antananarivo, Madagascar

 

 

 


Résumé

Dans les pays du sud en général, et en Afrique sub-saharienne en particulier, l’adoption de systèmes de culture innovants en agriculture de conservation (AC) est souvent limitée par la concurrence pour les résidus de culture avec l’élevage. De plus, les bénéfices attendus de l’AC peuvent varier fortement en fonction de la quantité de résidus conservée. Par exemple, la réduction du ruissellement et de l’érosion peut être effective avec moins de 3 t/ha de mulch alors qu’il faudra plus du double pour avoir un effet significatif sur les adventices. D’autre part, la question des usages multiples des résidus doit être traitée à l’échelle de l’exploitation et du territoire. Certaines études à ces échelles font ressortir les contraintes à la pratique des AC, d’autres mettent en avant les complémentarités possibles et notamment les gains mutuels entre agriculture et l’élevage. Pour accompagner la prise de décision des acteurs, paysans ou structures d’appui, nous concluons en proposant un cadre d’analyse commun des fonctions agroécologiques de l’AC.

 

Mots-clés : Afrique subsaharienne, Agriculture de conservation, systèmes de culture innovants, cadre d’analyse pour l’agroécologie


Abstract

In developing countries in general, and in sub-Saharan Africa in particular, the adoption of innovative cropping systems such as conservation agriculture (CA) is often limited by competition with livestock for crop residues. In addition, the expected benefits from CA can vary greatly depending on the amount of remaining residues. For example, reducing runoff and erosion can be effective with less than 3 t / ha of mulch, but more than the double is required to have a significant effect on weeds. Moreover, the diversified usages of residues should be addressed at farm and territory scales. Studies at these scales highlight the constraints faced by AC implementation, others highlight the complementarities and mutual gains expected especially between agriculture and animal husbandry. We propose a common framework for analysing CA agroecological functions while supporting decision-making processes of actors, farmers and advice structures.

 

Keywords: Sub-saharan Africa, Conservation agriculture, Innovative cropping systems, agroécological framework


Introduction

 

L’agriculture de conservation (AC) est définie par la FAO comme la combinaison du travail minimal du sol, d’une couverture permanente du sol par un mulch végétal vivant ou mort et la diversification des espèces cultivées, en association et/ou dans la rotation avec une plante de service (FAO, 2016). Dans les pays du sud en général, et en Afrique sub-saharienne en particulier, la disponibilité en biomasse végétale pour couvrir le sol apparait comme la contrainte majeure. Cela tient, d’une part, à la faible productivité, en grain et biomasse végétative de la plupart de ces systèmes sous des conditions naturelles très contraignantes, et d’autre part, à l’utilisation de cette biomasse aérienne par les producteurs pour l’alimentation des animaux. Cette situation est souvent responsable de malentendus entre deux types d’acteurs qui ne partagent pas toujours le même point de vue : les structures d’appui au développement agricole (chercheurs, ONG, projets de développement, administration) qui voient dans l’AC un système innovant permettant de gérer la fertilité des sols avec des effets attendus à moyen terme, les producteurs qui voient dans le surplus de biomasse végétative produite une nouvelle ressource fourragère utilisable à court terme. Pourtant, peu d’études renseignent le poids du double usage des résidus en Afrique sur l’adoption de l’AC. Traiter cette question et la confrontation de points de vue qui lui est liée, revient à s’intéresser aux compromis à trouver dans l’utilisation de la biomasse aérienne produite par les résidus de culture et les plantes de couverture, entre gestion de la fertilité du sol et alimentation des troupeaux. Après avoir présenté les bénéfices attendus de la conservation des résidus à la surface du sol, nous montrons comment des études récentes ont traité cette question des compromis aux échelles de l’exploitation et du territoire. Sur cette base, nous proposons que les travaux de conception et d’évaluation quantitative des impacts des systèmes de culture en AC prennent plus systématiquement en compte les différentes fonctions qu’ils fournissent, et surtout qu’ils quantifient plus précisément leurs impacts en fonction des modalités de leur mise en œuvre par les paysans.

 

L’agriculture de conservation vue par les agronomes : un ensemble de fonctions agroécologiques liées à la biomasse restituée au sol

Les impacts de l’AC peuvent varier en fonction du niveau d’application des 3 principes de l’AC (Fig. 1), en relation étroite avec le niveau de restitution de la biomasse au sol. Le niveau de performance d’une fonction varie ainsi avec la quantité croissante de mulch laissée au sol.

 

Figure 1 : liens entre les trois principes définissant l’AC et les fonctions d’intérêt pour l’agriculteur et l’environnement

 

Bilan hydrique

 

L’amélioration du bilan hydrique des cultures est souvent le premier bénéfice mis en avant dans l’utilisation de l’AC. De nombreuses études rapportent un effet, en général positif, de l’AC et des paillis de résidus sur le bilan hydrique (Scopel et al., 2005; Rockström et al., 2009; Ngwira et al., 2012). Mais aucun article ne rapporte directement des variations de bilan hydrique, par exemple en termes de satisfaction des besoins des cultures en fonction de différentes quantités de mulch. Quelques études montrent les effets de ces quantités croissantes sur l’infiltration, le ruissellement ou l’évaporation, effets qui suivent une relation exponentielle décroissante dans ces deux derniers cas (Lal, 1998 ; Scopel et al., 1999, 2004). Le ruissellement serait alors réduit de 50 %, en comparaison d’un sol nu, avec 3 à 5 t/ha de résidus à la surface du sol. Cette quantité variant en fonction du type de sol (porosité, texture, états de surface), de la pente, du type de résidus (pouvoir couvrant), du régime des pluies (volume, intensité).

Une faible quantité de mulch, e.g 1.5 t/ha (Scopel et al., 2005) ou 3.5 t/ha (Naudin et al., 2010), peut générer un effet positif sur la ressource en eau, et par extension sur le rendement lorsque l’eau est une contrainte majeure dans le milieu étudié. Le mulch peut, dans certains cas, intercepter les pluies et ne pas apporter d’avantage par rapport aux parcelles non couvertes, surtout si le sol est naturellement peu sensible à la compaction ou à l’encroûtement (Baudron et al., 2012). En revanche, la présence de mulch n’apporte pas forcément une augmentation du rendement comparé au labour. L’AC peut même avoir des effets négatifs pour les cultures sensibles aux excès d’eau en cas de pluviosité importante (Sissoko et al., 2013).

 

Erosion

 

Le contrôle de l’érosion, hydrique principalement, a été le moteur de l’adoption des techniques d’AC en Amérique du Nord (Uri, 1998) et du Sud (Bolliger et al., 2006). Le rôle des résidus à la surface du sol pour augmenter la tortuosité des écoulements et limiter l’arrachage est bien connu et modélisé (Findeling et al., 2003 ; Smets et al., 2008). Comme pour le ruissellement, la relation entre quantité de mulch et érosion est une exponentielle décroissante et même de petites quantités de résidus peuvent réduire l’érosion hydrique. Cinq tonnes/ha de résidus suffisent alors pour réduire l’érosion d’au moins 50% voire de 80 %, (Smith et al., 1992 ; Lal, 1997 ; Woyessa and Bennie, 2004 ; Scopel et al., 2005 ; Jordán et al., 2010). Il est en général possible, même en Afrique subsaharienne, d’obtenir suffisamment de résidus pour avoir un effet sur l’érosion, par exemple en laissant sur la parcelle les résidus de céréales (Naudin et al., 2010).

 

Recyclage des éléments minéraux

 

Les plantes de service utilisées en AC, en association ou en succession des cultures, peuvent servir de « pompe biologique », en mobilisant les éléments minéraux dans des horizons ou à des périodes où les cultures ne peuvent le faire, puis de remettre à disposition des cultures ces éléments quand leur propre biomasse se dégrade. Cette fonction est particulièrement intéressante quand le régime pluviométrique est responsable d’une forte lixiviation pendant ou après la période de culture. La quantité d’éléments (N, P, K, CA, S, Mg) mis à disposition des cultures suivantes peut, ou pas, être directement proportionnelle à la quantité de résidus restitués au sol (Blanco-Canqui and Lal, 2009 ; Iqbal et al., 2011).

 

Apport d’azote

 

L’azote a un statut particulier du fait de son caractère souvent limitant pour la productivité des cultures dans les pays du Sud. Mais son bilan peut être équilibré, voire positif, grâce à la fixation biologique de l’azote par les Fabaceae (Giller, 2001). La quantité d’azote qui retournera au sol dépend de la quantité de biomasse restituée, mais aussi de sa teneur, variable, en azote. Ainsi, pour un même système de culture la quantité d’azote fournie par la plante de couverture peut varier de moins de 50 à plus de 400 kg/ha (Naudin et al., 2012). De plus seule une partie de l’azote contenu dans les résidus laissés à la surface du sol va pouvoir être effectivement utilisée par la culture suivante après minéralisation, en raison des pertes associées à la volatilisation et à la lixiviation (Maltas et al., 2009).

A cela s’ajoute le phénomène de faim d’azote couramment rencontré en AC, dû à la mobilisation de l’azote par les microorganismes qui dégradent le mulch. Ce phénomène est d’autant plus fort que les résidus de départ possèdent un rapport C/N élevé, que le sol est pauvre en N et que la fertilisation en azote est faible. Ces conditions se retrouvent assez fréquemment en Afrique subsaharienne conduisant à une alimentation des cultures en azote potentiellement déficitaire. Dans ce cas, il importe de prêter attention à la qualité du mulch (type de résidus) autant qu’à la quantité. Au final, il n’apparait pas de relation univoque entre la quantité de mulch sur le sol et la quantité d’azote mobilisable par la culture (Sainju et al., 2006 ; Maltas et al., 2009).

Ces résultats illustrent la complexité de la dynamique de l’azote dans le sol, liée à de nombreux facteurs également modifiés par l’AC tels que le microclimat du sol, la dynamique de l’eau, la vitesse de croissance des plantes et la microbiologie du sol.

 

Apport de carbone

 

L’AC est en général reconnue comme pouvant permettre un maintien, voire un accroissement de la teneur en matière organique (MO) du sol (Tivet et al., 2013 ; Lal, 2015). Le rôle de la suppression du labour dans la diminution du taux de minéralisation et le poids relatif de ce phénomène dans l’accroissement de la teneur en MO font encore débat. En revanche, le rôle de l’augmentation des apports en carbone grâce à la restitution importante des résidus, amélioré par l’adjonction de plantes de services est connu (Corbeels et al., 2006 ; Liu et al., 2014). La quantité de carbone retournant au sol est linéairement et inversement corrélée à celle qui est exportée de la parcelle. Le compromis entre l’exportation de la biomasse aérienne pour les animaux, et la restitution au sol comme amendement organique pose une question évidente pour les producteurs et les agronomes.

Toutefois, deux inconnues viennent compliquer le calcul des bilans, à savoir la part de carbone apportée par les racines et la quantité minimum de carbone qui doit être apportée chaque année pour maintenir la teneur en C du sol. La part racinaire est importante à plusieurs titres : (i) elle peut représenter entre un tiers et la moitié du carbone total des plantes (Buyanovsky and Wagner, 1986 ; Bolinder et al., 1997); (ii) le carbone apporté par les racines a un coefficient d’humification plus élevé (Kätterer et al., 2011) ; et (iii) le carbone déposé en profondeur dans le sol est protégé par de moindres teneurs en oxygène nécessaire à la minéralisation et également vis-à-vis du labour (Tivet et al., 2013).

De manière assez intuitive on peut comprendre que, plus vite on voudra augmenter la teneur en matière organique d’un sol, plus il faudra apporter de résidus de culture et de plante de service au sol. La quantité minimum à laisser pour maintenir la teneur initiale dépend principalement de cette teneur initiale en carbone (Probert, 2007), de la nature des résidus (Tivet et al., 2013a), de la nature du sol (Razafimbelo et al., 2008 ; Meki et al., 2011), de l’activité biologique (Coq et al., 2007) et du climat qui influe sur la minéralisation (Iqbal et al., 2015). Cette quantité de résidus minimum à laisser au sol a été estimé par exemple à environ 7 t/ha au sud du Brésil (Ferreira et al., 2012). Ce type de calcul a été réalisé notamment dans la perspective d’utiliser les résidus de culture pour produire des biocarburants (Blanco-Canqui, 2013). En revanche, ce calcul a rarement été fait pour l’Afrique sub-saharienne de par le manque de données permettant de calibrer correctement les modèles de dynamique de C du sol.

 

Contrôle des adventices

 

Le contrôle des adventices en AC est une fonction à la fois controversée et mal renseignée. Les partisans de l’AC avancent que le mulch permet de limiter l’apparition et la croissance des adventices par son action physique (Altieri et al., 2011). Ils considèrent également que l’absence de labour limite la multiplication végétative des espèces pérennes et évite de laisser en profondeur les semences d’adventices déjà présentes (Ramesh, 2015). Enfin, la présence de plantes de service en association ou succession avec les cultures doit entrer en concurrence avec les adventices, et donc réduire la production de graines, et la réalimentation du stock (Ramesh, 2015).

Toutefois, peu d’études ont caractérisé précisément cet effet de l’AC sur les adventices. Certains articles constatent une réduction de la biomasse d’adventices à partir de 1 à 2 t/ha de mulch (Bunna et al., 2011). D’autres rapportent au contraire que le mulch n’a aucun effet en dessous de 5 à 6 t/ha (Campiglia et al., 2010 ; Mischler et al., 2010). Certains auteurs ont même mis en évidence que la présence d’un mulch en faible quantité (autour de 3 t/ha) pouvait favoriser l’émergence des adventices en améliorant la teneur en eau du sol les années sèches. Les quantités de mulch pratiquement mobilisables en conditions paysannes limitent en effet le contrôle physique des adventices par le mulch. De plus, l’encombrement dû au mulch complique le sarclage des adventices en agriculture manuelle. En cas de faible niveau de couverture (<4 t/ha) et sans utilisation d’herbicides, les adventices peuvent s’avérer plus problématiques à gérer par les paysans que dans des parcelles sur sol nu (obs. pers. sur les parcelles paysannes présentées dans Naudin et al. (2010) et Bruelle et al. (2014)).

 

Activité biologique

 

Que ce soit en Amérique du Sud ou en Europe, le symbole des agriculteurs sans labour est bien souvent le ver de terre [1] [2]. Sur tous les continents des études démontrent que le nombre d’invertébrés dans le sol est supérieur en AC comparé à l’agriculture conventionnelle (Brown et al., 2003 ; Blanchart et al., 2007 ; Brevault et al., 2007). Cet effet apparait de façon significative dès la première année d’AC, laissant à penser que la suppression du travail du sol joue un rôle important dans l’apparition de cette activité macro- et méso-faunique. L’effet de différentes quantités de mulch restituées au sol sur la macrofaune a rarement été étudié (Blanco-Canqui and Lal, 2009). Cependant, l’accroissement du nombre d’individus ou de la diversité de la macrofaune du sol peut avoir comme corollaire l’accroissement du nombre ou de la diversité des ravageurs des cultures comme les iules ou les « vers blancs » par exemples (Brevault et al., 2008 ; Ratnadass et al., 2013). De fait, la spécificité et la complexité des mécanismes biologiques en jeu rendent difficile l’évaluation des effets de la restitution de quantités plus ou moins importantes de résidus sur l’activité biologique du sol, notamment sur les ravageurs telluriques. Au-delà de la quantité, la composition des résidus a une forte influence sur la composition faunistique du sol (Blanchart et al., 2006).

 

Quelles quantités de mulch pour quelles fonctions ?

 

Ces différents travaux montrent que la quantité de mulch à garder sur le sol pour bénéficier au mieux des fonctions recherchées varie selon ces fonctions. Certaines demandent relativement peu de mulch (limitation du ruissellement), d’autres nettement plus (contrôle des adventices). Quelques fonctions sont négativement affectées par la présence de quantités importantes de mulch : plus de ravageurs avec du mulch (Brevault et al., 2008), plus de faim d’azote avec des résidus de graminées et pas de fertilisation azotée (Thierfelder et al., 2013 ; Baudron et al., 2015a).

Jusqu’ici, les recommandations aux producteurs en termes de quantité de mulch à garder au sol sont rarement explicites sur les fonctions associées que l’on cherche à optimiser. La FAO (Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture)[3], l’USDA (U.S. Department of Agriculture) et ARMS (Agricultural Resource Management Survey) [4] considèrent qu’une parcelle est cultivée en AC si elle présente plus de 30% de couverture du sol. Mais ce taux peut correspondre à des quantités très différentes de résidus. Par exemple, ces 30 % sont atteints avec 0.48 t/ha pour des résidus frais de Vicia villosa (Naudin et al., 2012) ou 4 t/ha pour des tiges de maïs (Scopel et al., 1999). De son côté, l’association française BASE souligne dans sa définition de l’AC que « les premières améliorations apparaissent à partir de 30 % de taux de couverture [5]». Enfin la revue « Soil and Tillage Research » a publié une lettre aux éditeurs provenant de quelques grandes figure de l’AC dans le monde (Derpsch et al., 2014). Ceux-ci voient dans la présence d’une couverture du sol en quantité suffisante un facteur clé de la réussite des systèmes en AC. Toutefois, ils ne vont pas jusqu’à proposer une quantité minimum ou un pourcentage de couverture minimum à atteindre.

Ces recommandations gagneraient à être plus explicites en liant pourcentage de couverture, quantité de résidus et fonctions agro-écologiques attendues par la conservation du mulch. Il serait ainsi plus aisé de quantifier les compromis entre les gains obtenus par la conservation des résidus au sol et leur utilisation pour l’alimentation des animaux.

 

Les compromis sur l’utilisation de la biomasse

 

La plupart des auteurs s’accordent à dire qu’une des contraintes majeures à l’efficacité de l’AC en Afrique est la compétition avec les animaux d’élevage pour l’utilisation de la biomasse végétale (Giller et al., 2009 ; Corbeels et al., 2014). Toutefois, peu d’études ont cherché à préciser les compromis réalistes à trouver entre l’utilisation de la biomasse pour couvrir le sol et son utilisation pour nourrir les animaux. Ces compromis doivent être réfléchis à deux échelles différentes : celle de l’exploitation agricole et celle du territoire.

A l’échelle de l’exploitation agricole, quelques auteurs ont étudié l’impact ou la complémentarité entre AC et élevage. Andriarimalala et al. (2013) ont ainsi quantifié l’intérêt économique de l’utilisation d’une partie de la biomasse aérienne de plantes de couverture dans la ration animale et de la substitution d’engrais minéraux par du fumier. Baudron et al. (2013) ont calculé les bénéfices en termes de production végétale et animale permis par l’adoption conjointe d’une augmentation de la production de maïs, d’une restitution supérieure de résidus, de la mécanisation du travail et d’un changement dans l’alimentation des animaux. Ces auteurs concluent que la question n’est pas de savoir “si” mais « comment » les résidus peuvent bénéficier à la fois au sol et à l’élevage. De plus, ils soulignent que l’impact du mulch sur la productivité peut varier et que la recommandation de garder 30 % de couverture du sol doit être revue et évaluée pour chaque site. Plus récemment, il a été montré par voie de modélisation que l’AC pouvait être compatible et même profitable dans des systèmes de production mixte agriculture-élevage (Naudin et al., 2014 ; Homann-Kee Tui et al., 2014). D’autres auteurs ont mené des études ex-ante de l’impact que pourrait avoir l’adoption de l’AC à l’échelle des exploitations africaines à l’aide modèle de simulation (Djamen et al., 2015). Ils concluent que « les situations les plus favorables à l’introduction de l’AC sont rencontrées pour les exploitations déjà autosuffisantes […] ou celles ayant un important déficit fourrager initial lié à un important cheptel bovin ». Comme pour tous les modèles, les sorties dépendent beaucoup des données d’entrée. Leurs simulations étant faites sur la première année du système de culture, ces auteurs soulignent l’intérêt qu’il y aurait eu à réaliser des simulations pluriannuelles «prenant en compte les effets cumulatifs des rotations combinées à l’augmentation des rendements et donc de résidus de cultures, et de l’amélioration progressive de couverture du sol ».

L’évaluation fiable de l’intégration de l’AC à l’échelle de l’exploitation devrait en effet idéalement combiner des références provenant (i) d’observations pluriannuelles, notamment de temps de travaux, réalisées sur des systèmes de culture réellement pratiqués par des paysans, mais cette situation est assez rare en Afrique (Naudin et al., 2014 ; Bruelle et al., 2014) ; (ii) de résultats expérimentaux obtenus en situations contrôlées mais dont l’extrapolation à des situations réelles d’agriculteurs en termes de performances agronomiques et de temps de travaux pose problème ; et (iii) de modélisation biophysique des cultures. Dans ce dernier cas, les résultats obtenus permettent sans doute de recouper de manière plus fiable la diversité des situations biophysiques mais ce type de modélisation ne renseigne pas sur les temps de travaux des différentes techniques représentées (Baudron et al., 2013). La combinaison de ces trois sources d’information permettrait d’identifier et de comprendre au mieux les facteurs limitants et les marges de manœuvre à la production dans les exploitations agricoles.

Peu d’études sur les compromis AC-élevage ont été menées à l’échelle plus large du territoire. En Afrique subsaharienne, il est courant que les résidus de cultures soient laissés par les agriculteurs à la vaine pâture. Dans ce cas, la conservation des résidus pour servir de mulch aura un impact sur l’alimentation des animaux présents sur le territoire. Ainsi, Baudron et al. (2015b) ont simulé l’impact que pourrait avoir l’adoption de l’AC par une partie des habitants d’un territoire villageois et analysé les marges de manœuvre nouvelles et les problèmes potentiels posés par l’adoption de cette nouvelle technologie. Il en ressort que la seule façon pour augmenter à la fois la production des cultures grâce à l’utilisation du mulch tout en augmentant la densité de bétail, est d’augmenter la production de biomasse végétale grâce à l’utilisation de fertilisation azotée. Cette étude conclut également que le niveau optimum de résidus qui doivent être conservés dépend de l’échelle d’étude à laquelle on se place : champ, exploitation ou territoire. Jusqu’ici, la littérature scientifique ne rapporte pas d’études en Afrique portant sur l’amélioration de la ressource fourragère disponible à l’échelle du territoire, qui permettrait de diminuer la pression sur la biomasse des parcelles cultivées, combinée à un aménagement de l’espace et à une optimisation des fonctions de production de chacune des portions de territoire identifiées. La façon dont les divers acteurs locaux s’accordent pour améliorer la gestion de cette ressource fourragère à l’échelle du territoire a été traitée dans certain projets de développement en Afrique (Dugué and Olina, 2015), mais sans évaluation chiffrée des impacts de tels accords.

Baudron et al. (2013, 2014) ont réalisé une telle évaluation en tenant compte à la fois des impacts agronomiques de la rétention des résidus de maïs en surface sur la production de céréales, et de l’impact de l’utilisation de ces résidus pour nourrir les animaux sur leur productivité. Leur démarche marque un progrès par rapport aux travaux antérieurs puisqu’elle vise à quantifier quels sont les seuils et les compromis chiffrés. Elle présente l’intérêt de couvrir l’échelle du champ jusqu’à celle de régions entières de l’Afrique et de montrer que d’un point de vue des bilans en biomasse, l’AC et l’élevage peuvent être compatibles. Mais les mécanismes agronomiques pris en compte sont alors très simplifiés. Ainsi, l’effet de la rétention de résidus sur les adventices n’est pas pris en compte, pas plus que les temps de travaux supplémentaires pour le sarclage d’une couverture partielle du sol. Les effets à moyen et long terme de différents niveaux de restitution sur la fertilité du sol, puis sur le rendement, ne sont pas davantage étudiés.

 

Quelles recherches sur l’AC pour accompagner les acteurs ?

 

In fine, peu d’études scientifiques traitent de manière synthétique et quantifiée l’impact de l’AC, tant à l’échelle du champ, qu’il soit paysan ou expérimental, qu’aux échelles supérieures. Les agronomes peuvent donc parfois être démunis pour répondre de manière complète aux questions que se posent des groupes de paysans, des techniciens, des politiques ou des bailleurs de fonds, sur les bénéfices réellement atteignables par l’AC dans les conditions locales. Les agronomes pourraient gagner en efficacité et pertinence en développant un cadre d’analyse qui permettrait à la fois de renseigner les différents impacts potentiels de l’adoption de divers systèmes de culture en AC et d’estimer ex-ante le niveau de performance des fonctions agro-écologique fournies par l’AC. Ce cadre commun, sous sa forme la plus simple, serait un cadre conceptuel et sous une forme la plus élaborée des modèles mathématiques couplés, qui permettrait de chiffrer avec plus de détail les impacts potentiels attendus. Il s’agirait ainsi de coupler la modélisation de la dynamique du carbone, érosion, contrôle des adventices avec des modèles de croissance des cultures.

Pour les agronomes, il ne s’agit pas forcément de développer les connaissances fines sur les mécanismes, mais d’être en mesure de fournir des relations, valeurs de seuils et études de cas pour guider les décisions ex-ante des paysans et décideurs et mieux comprendre les résultats ex-post. Un tel cadre pourrait également faire ressortir les besoins en connaissances supplémentaires sur tel ou tel mécanisme pour s’adapter aux contraintes locales spécifiques. Il ne s’agit pas non plus de faire une évaluation du système de culture de manière isolée des échelles supérieures (exploitation, territoire) mais d’être capable de fournir aux paysans, techniciens et collègues chercheurs des outils et références pour une évaluation multicritère quantifiée de l’impact de ces SC.

Une sortie possible d’un tel cadre d’analyse serait l’évolution du niveau des fonctions agréocologiques rendues par le mulch avec une exportation croissante de la biomasse aérienne du champ, c’est-à-dire avec un mulch de plus en plus réduit. Par exemple, sur la fig. 2, on peut voir une simulation d’une exportation croissante de biomasse aérienne produite par du Stylosanthes guianensis qui aurait été produit comme précédant du riz pluvial (Fig. 2). Dans cet exemple, sans biomasse aérienne exportée, à savoir 9 t/ha de résidus restant au champ, la biomasse d’adventices représente 30% de celle sur un sol nu, l’érosion n’est que 10% de celle du sol nu, l’apport de carbone est de plus 5 t/ha en prenant en compte l’apport des racines. Si on prélève maintenant la moitié de la biomasse (4,5 t/ha), la quantité de biomasse d’adventices atteint plus de 70 % de celle sur sol nu, le contrôle de l’érosion est toujours effectif et les apports en C sont presque divisés par 2. Enfin, si toute la biomasse est prélevée par les animaux, la biomasse d’adventice et l’érosion atteindront leur maximum et l’apport en carbone sera minimum. Il restera toutefois une part de carbone apportée par les racines des plantes.

Cette figure montre les seuils, mais surtout la forme des relations entre biomasse restante et trois fonctions associées. Que ce soit sous la forme d’équation mathématique dans un modèle informatisé ou sous la forme plus simple d’abaques, ce type de représentation pourrait aider les acteurs dans leurs choix techniques. L’intérêt d’avoir un cadre conceptualisé et décliné sur plusieurs terrains serait notamment de faciliter le calage des modèles sous-jacents et donc de s’assurer de leur fiabilité. Couplés à des modèles ou à de la connaissance experte sur la production animale, ce type de représentation devrait permettre de mieux expliciter les compromis entre les fonctions attendues du mulch et les éventuels gains en production animale.

 

 

Figure 2: schéma récapitulatif de l’évolution de 3 fonctions (contrôle du ruissellement et des adventices et apport de carbone au sol) avec l’exportation de biomasse.

 

La simulation présentée ici est faite pour une parcelle de jachère améliorée de Stylosanthes guianensis qui aurait produit 9 t/ha de biomasse aérienne et dont on choisirait de faire pâturer une partie par les animaux. Les données proviennent d’études menées dans la région du lac Alaotra à Madagascar. L’évolution du % de couverture a été calibrée localement (Naudin et al., 2012). La relation entre quantité de mulch et biomasse d’adventices a été mesurée pendant deux ans (Ranaivoson et al., 2015). L’érosion présentée ici correspond à l’érosion entre-rigole prédite dans le modèle RUSLE en fonction de la couverture du sol (Renard et al., 1997). L’apport en carbone par la biomasse aérienne et souterraine est basée sur l’hypothèse d’une production de 9 t/ha de tiges + feuilles, d’un ratio entre biomasse racinaire et aérienne de 1/3 (mesuré localement (Botoela Mahalova, 2013)) et d’une teneur en C de la biomasse de 45%.

 

Conclusion

 

La quantité de résidus végétaux conservée sur le sol a un rôle central dans les performances des systèmes en AC, d’autant que l’expression des fonctions agroécologiques attendue de la couverture varie énormément en fonction de la quantité de biomasse restituée. Ces fonctions commencent à être assez bien renseignées par les travaux des différents spécialistes. En revanche, il n’existe pas pour l’instant de travaux incluant ces différents impacts dans un même cadre d’analyse prenant en compte les différentes temporalités de ces impacts. Or, les producteurs, ou les décideurs de l’agriculture au sens large, ont besoin d’une évaluation multicritères quantifiée de ces systèmes de culture, pour (i) connaitre les effets de l’AC réellement atteignables dans les conditions de production paysanne ; (ii) évaluer l’adéquation de ces effets avec les contraintes majeures des systèmes de culture et de production de la zone concernée ; et (iii) mettre en balance les bénéfices atteignables par l’utilisation de l’AC avec, d’une part, les besoins en connaissances, intrants et temps de travaux à mobiliser, et d’autre part, les bénéfices potentiels de l’utilisation de la biomasse pour nourrir le bétail.

Dans cette perspective, les agronomes peuvent jouer un rôle d’intégration des connaissances sur les différents impacts de l’AC, à l’aide de modèles quantitatifs, mêmes simples. Mettre au point un cadre d’analyse transversal à différentes situations agricoles permettrait de gagner en généricité et donc de fournir plus rapidement des analyses ex-ante de l’impact des systèmes en AC. Ce cadre permettrait aux agronomes de plus facilement échanger avec leurs collègues travaillant aux échelles supérieures (exploitation, territoire) mais aussi, avec les structures d’appui aux agriculteurs. Le tout dans un objectif d’accompagnement des agriculteurs avec des systèmes de cultures sur le plan agronomique et sur le plan économique mieux adaptés face aux changements du monde rural.



Références

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