Structure et fonctionnement des agrosystèmesCours

I

La structure d'un agrosystème

A

La structure d'un agrosystème

Un système est un ensemble d'éléments qui interagissent entre eux selon des règles spécifiques. Un système est caractérisé par sa frontière et par les interactions entre les éléments qui le composent, mais également par les interactions qu'il entretient avec les éléments qui lui sont extérieurs.

Agrosystème

Un agrosystème est un écosystème agricole artificialisé conçu par l'homme pour répondre à ses besoins (alimentaires, textiles, agrocarburants, pharmaceutiques, etc.).

Un agrosystème se définit par :

  • Un biotope : l'environnement physique, chimique, de l'agrosystème, avec sa température, son humidité, son ensoleillement, etc.
  • Une biocénose réduite : il existe différentes espèces qui peuvent interagir au sein d'un agrosystème mais, celui-ci étant dédié à une production particulière, la biodiversité est plus faible que dans un écosystème naturel.
  • Son déséquilibre : l'exportation de la biomasse produite au terme d'une saison de croissance (récolte) prive le sol des éléments nutritifs qui auraient dû y retourner (les feuilles mortes, les petites tiges, les racines mortes, etc.).

Biomasse

La biomasse est l'ensemble de la matière organique d'un agrosystème ou d'un écosystème. Elle est d'origine animale ou végétale. La biomasse est utilisée comme nourriture, mais également comme source d'énergie (elle peut être transformée en gaz par fermentation ; elle peut être brûlée, etc.).

L'objectif, dans un agrosystème, est la production maximale de biomasse, organisée par l'homme à des fins alimentaires, textiles, pharmacologiques, etc.

Dans certains modes de gestion des agrosystèmes, les espèces qui pourraient apparaître comme concurrentes de l'espèce cultivée sont simplement éliminées.

Dans un écosystème, la matière prélevée dans le sol retourne dans le sol au fil des saisons : le système est donc équilibré.

Équilibre dans un écosystème naturel

Équilibre dans un écosystème naturel

Dans un agrosystème, la biomasse produite est destinée à être exportée, et très peu d'éléments prélevés reviennent au sol. Il faut des apports d'origine externe qui entrent dans le système, les intrants, pour en assurer la pérennité.

Intrant

Un intrant est un produit qui n'est pas présent naturellement dans un sol mais qui y est ajouté pour améliorer le rendement de la culture.

L'engrais, l'eau et les pesticides sont des intrants.

Déséquilibre dans un agrosystème

Déséquilibre dans un agrosystème

B

Les différents modèles d'agrosystèmes

Il existe différents modèles d'agrosystèmes. Les caractéristiques de ces systèmes agricoles varient selon le modèle de culture choisie.

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L'agriculture vivrière

Productivité : L'agriculture vivrière est un mode de production agricole dans lequel le producteur consomme lui-même sa propre récolte. Ce n'est pas la productivité maximale qui est recherchée (pas de commercialisation importante de la récolte), mais la production de ce qui permet de nourrir localement les personnes vivant sur les terres et les cultivant.

Méthode : Si une recherche d'efficacité peut s'effectuer, c'est la plupart du temps à l'aide de méthodes traditionnelles respectueuses de l'environnement. Ce n'est pas la vente à l'industrie agroalimentaire qui est recherchée, et les exploitants des terres font généralement attention à ne pas détruire le sol sur lequel ils font ces cultures destinées à les nourrir.

Ce mode de production adapté aux contextes locaux, et favorisant de ce fait une biodiversité importante, représente 80 % de la production agricole des pays en voie de développement, et 20 % de la production mondiale.

2

L'agriculture extensive

Productivité : L'agriculture extensive est un mode de production qui ne vise pas la rentabilité maximale. Ce type d'agriculture convient aux régions où les conditions, les sols, les précipitations ou températures sont assez peu favorables à la production végétale. L'exploitation vise à utiliser au mieux les ressources disponibles localement.

Méthode : Il n'y a pas d'intrants ajoutés, le sol n'étant pas exploité jusqu'à l'appauvrissement. Une production importante est assurée au prix d'une importante surface cultivée. La mécanisation y est assez limitée.

C'est une agriculture qui offre de nombreux emplois, mais souvent à bas revenus.

3

L'agriculture intensive

Productivité : L'agriculture intensive est un mode de production qui vise la productivité maximale. Une grande partie de la récolte exportée est utilisée par l'industrie agroalimentaire.

Méthode : La mécanisation est importante, tant pour le travail du sol (labourage profond) que de la récolte (moissonneuses, ensileuses, etc.). Des intrants (engrais azote, phosphore, potassium = NPK, etc.) sont apportés afin d'éviter l'épuisement des sols, très fortement sollicités. En effet, les végétaux cultivés puisent dans le sol les nutriments minéraux nécessaires à leur croissance. Mais ces minéraux ne sont pas restitués au sol puisque la production végétale est exportée (récoltée). Un apport externe d'éléments minéraux est donc indispensable pour éviter l'épuisement du sol.

II

Les solutions pour améliorer la productivité des agrosystèmes

A

La mesure de la productivité

Les agrosystèmes fonctionnent différemment en fonction de la productivité recherchée. Pour cela, on considère trois facteurs :

  • La production agricole (animale ou végétale) est la quantité de biomasse produite en une année (ou une saison). Elle peut s'exprimer en comptabilisant ou non l'eau contenue dans la production (matière fraîche ou sèche). Elle s'exprime habituellement en tonnes par an (T/an).
  • La productivité agricole tient compte de la surface sur laquelle la production est obtenue. Produire une tonne de blé sur un hectare ou sur 10 hectares, cela correspond à deux rendements bien différents. Elle s'exprime habituellement en T/an/ha. Les moyens mis en œuvre (matériels, humains) participent également à l'évaluation de la productivité.
  • Le rendement écologique permet de mesurer l'efficacité de la transformation de l'énergie dans un écosystème. En effet, une partie de l'énergie contenue dans la nourriture est perdue chez l'animal qui la consomme (sous forme de chaleur, par exemple).
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B

L'augmentation de la productivité

L'augmentation de la production végétale peut résulter d'une augmentation de la surface cultivée et/ou de la productivité. Cette dernière peut être améliorée par divers moyens :

  • une mécanisation plus importante ;
  • l'amélioration des variétés cultivées ;
  • l'optimisation des conditions de culture.

Dans le cas de la production végétale, on peut élever l'intensité de la photosynthèse, mais aussi la croissance des végétaux, en agissant sur l'apport en substances minérales.

Influence de la température et de l'éclairement sur la production végétale

Influence de la température et de l'éclairement sur la production végétale

L'expérience de Reinke, en 1883, permet de montrer que l'intensité de la photosynthèse dépend de la température et de l'intensité lumineuse. Dans le choix des variétés à mettre en culture, il faut donc tenir compte des conditions locales d'ensoleillement et de température de manière à assurer la productivité maximale.

Les considérations de température, de pluviométrie ou encore d'ensoleillement déterminent les variétés ou espèces à cultiver dans un environnement donné, de manière à maximiser la production. Cela peut apporter une justification à des pratiques d'irrigation en zone peu sujette aux précipitations naturelles.

Une autre approche est l'amélioration des variétés cultivées, de manière à utiliser la variété la plus productive dans un environnement précis, avec son ensoleillement, ses précipitations, etc.

La production de luzerne en kg par hectare en fonction de la pluviométrie cumulée des mois d'été

La production de luzerne en kg par hectare en fonction de la pluviométrie cumulée des mois d'été

La quantité des précipitations influence grandement la production de luzerne. La pluviométrie optimale pour cette espèce végétale est voisine de 120 mm durant les mois où la croissance végétale est importante.

Cette amélioration des variétés cultivées peut se faire (et se fait depuis les débuts du néolithique) par une sélection des souches les plus productives, dont les semences sont utilisées d'année en année. Une modification directe du génome et donc des caractéristiques de végétaux est également possible, par les techniques de génie génétique.

Grâce à des biotechnologies faisant appel à la transgenèse (transfert de gène d'une espèce à une autre), il est possible de faire acquérir à une espèce végétale une protection contre des insectes ravageurs, ou une meilleure résistance à la sécheresse.

L'amélioration des variétés animales vise, entre autres, à optimiser le rendement écologique.