14.4 : Agriculture durable
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L'agriculture durable est une méthode d'agriculture qui n'épuise pas les ressources naturelles et ne dégrade pas l'environnement et qui peut donc être poursuivie indéfiniment. Les exploitations agricoles durables s'appuient souvent sur des éléments des écosystèmes locaux. Par exemple, ils peuvent favoriser les conditions propices à la décomposition naturelle des déchets ou utiliser des ennemis naturels pour lutter contre les ravageurs par la prédation ou la compétition. Plus précisément, les « Farm Bills » de 1977 et 1990 décrivent l'agriculture durable comme « un système intégré de pratiques de production végétale et animale ayant une application spécifique au site qui, à long terme :
- satisfaire les besoins alimentaires et en fibres des humains ;
- améliorer la qualité de l'environnement et la base de ressources naturelles dont dépend l'économie agricole ;
- utiliser de la manière la plus efficace possible les ressources non renouvelables et les ressources agricoles et intégrer, le cas échéant, les cycles biologiques naturels et les contrôles ;
- maintenir la viabilité économique des exploitations agricoles ;
- améliorer la qualité de vie des agriculteurs et de la société dans son ensemble. »
La promotion de la biodiversité est essentielle à une agriculture durable, et une biodiversité élevée engendre des services écosystémiques intacts tels que le cycle des nutriments et la régulation des populations de ravageurs. Cela est conforme à l'objectif de l'agriculture durable : imiter les processus présents dans les écosystèmes naturels. Contrairement aux monocultures de l'agriculture industrielle, la polyculture est une pratique courante dans l'agriculture durable. Cela aide à réguler les ravageurs et à maintenir la fertilité du sol (voir ci-dessous). Les banques de semences, lieux où de nombreux types de semences sont stockés, sont essentielles à la conservation de la diversité génétique des cultures. Ces sites de stockage sont suffisamment froids pour conserver les graines congelées naturellement (figure\(\PageIndex{a}\)).
Lutte antiparasitaire intégrée
La lutte antiparasitaire intégrée (IPM) fait référence à une combinaison de pratiques de lutte antiparasitaire axées sur l'environnement et dirigées par les agriculteurs qui visent à réduire la dépendance à l'égard des pesticides chimiques de synthèse. Il utilise plusieurs méthodes simultanément pour contrôler les populations de ravageurs. Les étapes de la lutte intégrée contre les ravageurs consistent à (1) identifier les véritables ravageurs, (2) fixer des seuils et effectuer un suivi (figure\(\PageIndex{b}\)), et (3) élaborer un plan d'action. Comme de nombreux insectes, microbes et autres organismes présents dans une zone agricole ont un effet neutre ou bénéfique, il n'est pas nécessaire de les éliminer. Les véritables ravageurs sont ceux qui causent des dommages économiques et qui sont gérés (maintenus en deçà des niveaux économiquement dommageables) plutôt que éradiqués.
Un plan d'action IPM repose sur quatre types de contrôle : culturel, mécanique, biologique et chimique. Ces méthodes sont répertoriées par ordre d'impact environnemental le plus faible ou le plus important et sont donc appliquées dans cet ordre. Par exemple, le contrôle culturel est tenté en premier. Si cela n'est pas efficace, le contrôle mécanique est ajouté au plan, et ainsi de suite. Le contrôle chimique est utilisé en dernier recours et est sous-estimé dans un plan de lutte intégrée. Lorsque des pesticides doivent être utilisés, ils sont sélectionnés et appliqués de manière à minimiser les effets nocifs sur les organismes bénéfiques, les humains et l'environnement. Il est communément admis que l'application d'une approche IPM ne signifie pas nécessairement l'élimination de l'utilisation de pesticides, bien que cela soit souvent le cas parce que les pesticides sont souvent surutilisés pour diverses raisons.
Une alternative à la pulvérisation : la lutte contre les vers de la capsule dans le Shandong
Les agriculteurs du Shandong (Chine) ont utilisé des méthodes innovantes pour contrôler l'infestation du coton par le ver de la capsule lorsque cet insecte est devenu résistant à la plupart des pesticides. Parmi les mesures de contrôle mises en œuvre figuraient :
- L'utilisation de cultivars résistants aux ravageurs et l'interplantation de coton avec du blé ou du maïs.
- Utilisation de lampes et de brindilles de peuplier pour piéger et tuer les adultes afin de réduire le nombre d'adultes.
- Si des pesticides étaient utilisés, ils étaient appliqués sur des parties de la tige du cotonnier plutôt qu'en pulvérisant l'ensemble du champ (pour protéger les ennemis naturels du ver de la capsule).
Ces outils de lutte biologique et d'autres outils de lutte biologique se sont révélés efficaces pour contrôler les populations d'insectes et leur résistance, protéger l'environnement et réduire les coûts.
Contrôle culturel
Le contrôle culturel consiste à minimiser les conditions qui permettent aux ravageurs de se développer et de se propager. Les exemples incluent l'alternance des cultures semées chaque année (rotation des cultures), la plantation de plusieurs types de cultures les uns à côté des autres (cultures intercalaires ; figure\(\PageIndex{c}\)), la sélection de variétés résistantes aux ravageurs et la plantation de porte-greffes exempts de parasites (parties souterraines de la plante). La rotation des cultures empêche les ravageurs spécialisés dans un type de culture particulier de se propager année après année, car leurs plantes hôtes ne sont disponibles que certaines années. De même, les cultures intercalaires limitent la propagation des ravageurs dans l'espace. La culture en bandes est un type de culture intercalaire qui consiste à cultiver différents types de cultures en rangées alternées. Les ravageurs peuvent infester une (ou plusieurs) rangées de leurs espèces hôtes, mais ils devraient dépasser plusieurs rangées de plantes non hôtes pour accéder à d'autres plantes hôtes. De plus, le contrôle de la culture peut impliquer l'optimisation de l'irrigation et de l'application d'engrais pour promouvoir la défense des plantes et limiter la Les méthodes de contrôle culturel peuvent être très efficaces et rentables et présenter peu ou pas de risques pour les personnes ou l'environnement.
Contrôle mécanique
Le contrôle mécanique consiste à éliminer physiquement les ravageurs ou à les exclure à l'aide de barrières (figure\(\PageIndex{d}\)). Les moyens de lutte mécaniques qui éliminent les ravageurs comprennent les pièges à insectes collants, les pièges à taupes et l'élimination manuelle des mauvaises L'utilisation de filets pour empêcher les oiseaux, de clôtures pour cerfs et de tissus anti-mauvaises herbes, de barrières anti-mauvaises herbes en plastique (figure\(\PageIndex{c}\)) ou de paillis sont d'autres exemples de contrôle mécanique.
Contrôle biologique
La lutte biologique consiste à utiliser des organismes pour réduire les populations de ravageurs (voir également la section Espèces envahissantes). L'une des stratégies de lutte biologique consiste à libérer les ennemis naturels, tels que les prédateurs, les parasites ou les parasitoïdes des organismes nuisibles (les parasitoïdes sont similaires aux parasites, mais ils tuent régulièrement leurs hôtes). Les jardiniers amateurs peuvent également compter sur des ennemis naturels en achetant des mantes proies, des coccinelles (coccinelles) ou des chrysopes pour les libérer (figure\(\PageIndex{e}\)). Parmi les exemples réussis, citons les coccinelles pour réduire les populations de pucerons, les guêpes parasitoïdes pour lutter contre les aleurodes et les champignons, tels que Trichoderma, pour supprimer les maladies des plantes causées par des champignons.
S'il n'est pas utilisé avec précaution, le contrôle chimique peut avoir des conséquences négatives imprévues sur la lutte biologique. En 1887, l'écaille du coussin cotonneux (originaire d'Australie) dévastait les plantations d'agrumes de Californie. Un entomologiste américain s'est rendu en Australie à la recherche d'un ennemi naturel et est revenu avec le scarabée vedalia, une espèce de coccinelle. Lâché en Californie, le scarabée a rapidement maîtrisé la cochenille, au moins jusqu'en 1946. Cette année-là, le ravageur a fait un retour spectaculaire. Cela a coïncidé avec la première utilisation du pesticide désormais interdit, le dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT) dans les bosquets. Non seulement le DDT a tué les insectes nuisibles cibles, mais il a également tué le scarabée vedalia. Ce n'est qu'en modifiant les procédures de pulvérisation et en réintroduisant le scarabée que la cochenille a de nouveau été contrôlée
Une autre stratégie de lutte biologique consiste à relâcher des mâles stériles, qui entrent en compétition avec des mâles fertiles pour la recherche de partenaires, ce qui a pour effet de Cette technique a d'abord été appliquée contre la mouche du ver à vis, un grave ravageur du bétail (figure\(\PageIndex{f}\)). Les mouches femelles pondent leurs œufs dans les plaies ou autres plaies ouvertes des animaux. Après l'éclosion, les larves mangent les tissus de leur hôte. Ce faisant, ils exposent une zone encore plus grande à la ponte, tuant souvent l'hôte.
Avant son éradication dans le sud-est des États-Unis, le ver à vis causait d'énormes pertes annuelles de bétail. La technique des mâles stériles consiste à relâcher des mouches élevées en usine et stérilisées dans la population naturelle. La stérilisation se fait en exposant les mouches de l'usine à juste assez de rayons gamma pour les rendre stériles, mais pas assez pour réduire leur vigueur générale.
À partir du début de 1958, jusqu'à 50 millions de mouches stérilisées ont été relâchées chaque semaine par des avions survolant la Floride et certaines parties des États voisins. Chaque fois qu'une femelle fertile de la population naturelle s'accouple avec un mâle stérile, la femelle pond des œufs stériles. Comme les femelles ne s'accouplent qu'une seule fois, sa carrière reproductive touchait à sa fin. Au début de 1959, le ravageur avait été totalement éliminé à l'est du fleuve Mississippi. Le problème dans les États du sud-ouest était plus difficile car les mouches hivernent au Mexique et pouvaient traverser la frontière à chaque nouvelle saison. Malgré tout, en élargissant le programme pour inclure également le Mexique, la mouche à vis a finalement été éliminée du Mexique en 1991.
La technique masculine stérile a également permis de contrôler avec succès la mouche des fruits de la Méditerranée (« medfly »), une mouche des fruits destructrice d'agrumes, de pêches, de poires et de pommes en Californie.
Contrôle chimique
Le contrôle chimique fait référence à l'utilisation de pesticides. Si un contrôle chimique est nécessaire, la lutte intégrée privilégie les produits chimiques hautement ciblés, tels que les phéromones, pour perturber l'accouplement des ravageurs. Les phéromones sont des signaux chimiques émis par les animaux pour communiquer avec d'autres membres de leur espèce. Les humains et de nombreuses espèces d'insectes libèrent des phéromones qui attirent des partenaires. La libération des phéromones des insectes nuisibles peut semer la confusion chez les mâles à la recherche d'un partenaire et les empêcher finalement de se reproduire (figure\(\PageIndex{g}\)). Cette « confusion masculine » a permis de lutter contre le ver rose de la capsule qui infeste le coton et de réduire de 90 % le besoin d'insecticides chimiques classiques. Les phéromones se sont également révélées efficaces contre les ravageurs qui attaquent les tomates, les raisins et les pêches. Si les produits chimiques ciblés ne sont pas efficaces, l'IPM peut utiliser des pesticides classiques, idéalement uniquement en les appliquant aux endroits où ils sont nécessaires et à la concentration efficace la plus faible. La pulvérisation à grande échelle de pesticides non spécifiques est une solution de dernier recours.
Pratiques durables pour maintenir la fertilité des sols
Diverses pratiques durables peuvent maintenir la qualité du sol. Nombre de ces stratégies présentent des avantages supplémentaires tels que la régulation des ravageurs, la limitation du changement climatique et la prévention de la pollution de l'eau. Ces méthodes enrichissent le sol en nutriments, garantissent une capacité de rétention d'eau adéquate (capacité du sol à retenir l'eau) et limitent les processus de dégradation du sol tels que l'érosion et le compactage.
Rotation des cultures
Comme indiqué précédemment, les rotations de cultures sont des séquences planifiées de différentes cultures au fil du temps sur le même champ (figure\(\PageIndex{h}\)). La rotation des cultures améliore la productivité en améliorant les niveaux d'éléments nutritifs du sol et en rompant les cycles de ravageurs Les agriculteurs peuvent également choisir de alterner leurs cultures afin de réduire le risque de leur production grâce à la diversification ou pour gérer des ressources rares, telles que la main-d'œuvre, lors de la plantation et de la récolte. Cette stratégie réduit le coût des pesticides en brisant naturellement le cycle des mauvaises herbes, des insectes et des maladies. De plus, l'herbe et les légumineuses en rotation protègent la qualité de l'eau en empêchant l'excès de nutriments ou de produits chimiques de pénétrer dans les sources d'eau
Cultures intercalaires
La culture intercalaire consiste à cultiver deux cultures ou plus à proximité les unes des autres pendant une partie ou la totalité de leur cycle de vie afin de promouvoir l'amélioration des sols, la biodiversité et la lutte antiparasitaire. L'intégration des principes de la culture intercalaire dans une exploitation agricole augmente la diversité et l'interaction entre les plantes, les arthropodes, les mammifères, les oiseaux et les microorganismes, ce qui se traduit par un écosystème de cultures plus stable et une utilisation plus efficace de l'espace, de l'eau, de la lumière du soleil et des nutriments (figure\(\PageIndex{i}\)). Ce type de gestion des cultures collaboratif imite la nature et est sujet à moins d'épidémies de ravageurs, à une amélioration du cycle des nutriments et de l'absorption des nutriments par les cultures, ainsi qu'à une infiltration d'eau et à une rétention La qualité du sol, de l'eau et de l'habitat faunique en bénéficie.
Un exemple courant de culture en bandes (un type de culture intercalaire ; voir ci-dessus) consiste à alterner une culture en rangs telle que le maïs avec une culture couvrant le sol telle que la luzerne. La culture couvre-sol contribue à réduire le ruissellement et retient le sol érodé par les cultures en rangs. Si cette plante couvre-sol appartient à la famille des légumineuses, comme la luzerne ou le soja, et qu'elle est associée à des bactéries fixatrices d'azote, l'alternance des bandes d'une plantation à l'autre peut également contribuer à maintenir la fertilité de la couche arable.
Cultures de couverture
Les cultures de couverture sont celles qui sont plantées hors saison pour éviter de laisser le sol nu. Ils peuvent prévenir l'érosion du sol et du vent, améliorer les propriétés physiques et biologiques du sol, fournir des nutriments, supprimer les mauvaises herbes, améliorer la disponibilité de l'eau du sol et briser les cycles des ravageurs, ainsi que divers autres avantages. Les cultures de couverture font souvent partie de la famille des légumineuses et contribuent à enrichir le sol en azote utilisable. Une seule espèce ou un mélange d'espèces de cultures de couverture peuvent être plantées (figure\(\PageIndex{j}\)).
Agroforesterie
L'agroforesterie est le processus qui consiste à planter des rangées d'arbres entrecoupées d'une culture commerciale (figure\(\PageIndex{k-l}\)). En plus d'aider à prévenir l'érosion du sol par le vent et l'eau, les arbres fournissent de l'ombre qui favorise la rétention de l'humidité du sol. La litière d'arbres en décomposition fournit également certains nutriments aux cultures intercalées. Les arbres eux-mêmes peuvent fournir une culture commerciale. Par exemple, des arbres fruitiers ou des arbres à noix peuvent être plantés avec une culture céréalière. Vous pouvez en savoir plus sur l'agroforesterie en utilisant ce site interactif du ministère de l'Agriculture et du Service des forêts des États-Unis.
Agriculture en bordure et en terrasse
L'agriculture de contour consiste à labourer et à planter des rangées de cultures le long des contours naturels des terres en pente douce (figure\(\PageIndex{l}\)). Les lignes des rangées de cultures perpendiculaires à la pente contribuent à ralentir le ruissellement, à inhiber la formation de canaux d'eau et à limiter l'érosion du sol (et la perte de nutriments qui en résulte). Le terrassement est une technique couramment utilisée pour contrôler l'érosion hydrique sur les collines et les montagnes à forte pente (figure\(\PageIndex{l}\)). De larges terrasses plates sont construites le long des pentes et font office de barrages qui retiennent l'eau pour les cultures, réduisent le ruissellement et limitent l'érosion.
Travail du sol minimal et agriculture sans labour
Dans les pratiques agricoles modernes, de la machinerie lourde est utilisée pour préparer le lit de semence en vue de la plantation, pour lutter contre les mauvaises herbes et pour récolter les cultures. L'utilisation d'équipements lourds présente de nombreux avantages en termes de gain de temps et de main-d'œuvre, mais peut entraîner le compactage du sol et perturber les organismes naturels du sol. Le problème du compactage du sol est que l'augmentation de la densité du sol limite la profondeur de pénétration des racines et peut empêcher la croissance adéquate des plantes. Un autre aspect du travail du sol (mélange du sol) est qu'il peut entraîner une décomposition plus rapide de la matière organique en raison d'une meilleure aération du sol. Sur de vastes superficies de terres agricoles, cela a pour conséquence involontaire de libérer davantage d'oxydes de carbone et d'azote (gaz à effet de serre) dans l'atmosphère, contribuant ainsi au changement climatique.
L'un des moyens les plus simples de prévenir ces problèmes est de minimiser le travail du sol ou le retournement du sol. Dans le cadre d'un travail du sol minimal (travail de conservation du sol) ou d'une agriculture sans labour, le sol est perturbé le moins possible en laissant des résidus de culture dans les champs (figure\(\PageIndex{m}\)). Des semoirs spéciaux injectent de nouvelles semences et de l'engrais dans le sol non labouré. Le labourage des champs aide à briser les mottes qui étaient auparavant compactées, de sorte que les meilleures pratiques peuvent varier selon les sites dont la texture et la composition du sol varient. Avec une planification appropriée, un travail du sol minimal et une agriculture sans labour peuvent à la fois limiter l'érosion et le compactage du sol, protéger les organismes du sol, réduire les coûts (s'ils sont effectués correctement) et favoriser l'infiltration de l'eau. De plus, le carbone peut effectivement être séquestré dans le sol grâce à ces méthodes, atténuant ainsi le changement climatique. L'agriculture minimale ou sans labour s'est révélée un succès majeur en Amérique latine et est utilisée en Asie du Sud et en Afrique. Cependant, un inconvénient de cette méthode est que les résidus de culture peuvent constituer un bon habitat pour les insectes nuisibles et les maladies des plantes.
Brise-vent
La création de brise-vent en plantant de grands arbres le long du périmètre des champs agricoles peut aider à contrôler les effets de l'érosion du sol par le vent (figure\(\PageIndex{n}\)). Les brise-vent réduisent la vitesse du vent au niveau du sol, un facteur important de l'érosion éolienne. Ils aident également à retenir la neige pendant les mois d'hiver, laissant le sol moins exposé. Comme avantage secondaire, les brise-vent constituent également un habitat pour les oiseaux et les animaux. L'un des inconvénients est que les brise-vent peuvent être coûteux pour les agriculteurs car ils réduisent la superficie des terres cultivables disponibles.
Agriculture biologique
L'agriculture biologique est souvent intégrée à l'agriculture durable (figure\(\PageIndex{o}\)). Pour être certifiées biologiques, les exploitations doivent éviter d'utiliser des pesticides synthétiques, des engrais synthétiques et des organismes génétiquement modifiés (figure\(\PageIndex{p}\)). La viande, la volaille, les œufs et les produits laitiers biologiques proviennent d'animaux qui ne reçoivent aucun antibiotique ni hormone de croissance. Les ravageurs peuvent plutôt être contrôlés par des ennemis naturels ou par des substances produites naturellement telles que l'huile de neem ou la terre à diatomées. Certaines alternatives biologiques aux pesticides synthétiques ont un impact environnemental relativement faible (comme le spray salin), mais de nombreux composés produits naturellement restent toxiques pour l'homme ou ont des effets nocifs sur l'environnement lorsqu'ils sont largement utilisés. Il est intéressant de noter que l'application externe de toxine Bt est approuvée pour l'agriculture biologique, mais l'utilisation de cultures Bt génétiquement modifiées ne l'est pas. Cette dernière se traduit par des concentrations plus faibles de toxine Bt dans l'environnement, car elle est produite localement directement par les plantes elles-mêmes. En résumé, bien que de nombreuses pratiques d'agriculture biologique soient bénéfiques pour l'environnement et répondent aux objectifs de durabilité, certaines fermes biologiques ne sont pas durables et certaines fermes durables ne le sont pas.
Des choix de consommation qui soutiennent l'agriculture durable
Même si vous n'êtes ni agriculteur ni législateur, vous avez le pouvoir de promouvoir une agriculture durable en tant que consommateur. Comme indiqué dans Chaînes alimentaires et réseaux alimentaires, la production de viande nécessite généralement plus de terres et plus d'énergie que les aliments d'origine végétale en raison du transfert d'énergie inefficace d'un niveau trophique à un autre. Pour cette raison, les régimes à base de plantes ont tendance à être plus durables, mais cela dépend des types d'aliments consommés et de la manière dont ils ont été produits.
La nourriture locale est non seulement plus fraîche, mais elle nécessite moins de kilomètres de nourriture (figure\(\PageIndex{q}\)). À certains égards, les aliments biologiques entraînent moins de dégradation de l'environnement, mais notez que biologique ne signifie pas nécessairement durable (voir ci-dessus). Parce qu'il limite les machines, les pesticides synthétiques et les engrais synthétiques, il a une empreinte carbone plus faible (ce qui signifie qu'il minimise la contribution au changement climatique). Le Clean 15 est une liste de produits à faible teneur en résidus de pesticides. Si vous n'avez pas les moyens de vous payer tous les aliments biologiques, ce sont les meilleurs produits à acheter non biologiques. Les avocats, le maïs sucré et l'ananas en sont des exemples. The Dirty Dozen répertorie les produits qui contiennent le plus de résidus de pesticides. Si vous ne pouvez vous permettre que quelques produits biologiques, il est préférable d'acheter des produits biologiques. Les fraises, les épinards et les nectarines en sont des exemples. Enfin, certains aliments, tels que le bœuf, ont une empreinte carbone et une empreinte hydrique plus élevées que d'autres.
L'avenir du concept d'agriculture durable
De nombreux membres de la communauté agricole ont adopté le sentiment d'urgence et l'orientation indiqués par le concept d'agriculture durable (figure\(\PageIndex{r}\)). La durabilité fait désormais partie intégrante de nombreux efforts de recherche agricole gouvernementaux, commerciaux et à but non lucratif, et elle commence à être intégrée à la politique agricole. De plus en plus d'agriculteurs et d'éleveurs se sont engagés sur la voie de la durabilité en intégrant des approches intégrées et innovantes dans leurs propres entreprises.
Atmissions
Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :
- Agriculture durable à partir de la biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)
- Sols issus de l'AP Environmental Science par la University of California College Prep, University of California (sous licence CC-BY). Téléchargez gratuitement sur CNX.
- Définitions de durabilité. USDA. Consulté le 01-05-2021. (domaine public)
- Contrôle biologique à partir de la biologie par John W. Kimball (sous licence CC-BY)
- Principes de la lutte antiparasitaire intégrée (IPM). EPA. Consulté le 01-05-2021 (domaine public)
- Cultures de couverture et santé des sols. Service de conservation des ressources naturelles, USDA. Consulté le 01-06-2021. (domaine public)