Diversifier les cultures booste la production, la biodiversité et les services écosystémiques

L’article, paru le 18 juillet 2021 dans Global Change Biology, rassemble pour la première fois un nombre conséquent de preuves empiriques des effets positifs de la biodiversité cultivée sur les agroécosystèmes. Damien Beillouin, chercheur au Cirad spécialisé en analyse de données agronomiques et premier auteur de la publication, en souligne l’ampleur : « Jusqu’ici, la plupart des études étaient dispersées. Avec ce travail, nous synthétisons les impacts quantifiés de plus de 5 000 expérimentations de terrain, effectuées dans le monde entier, de 1936 à aujourd’hui. »

Les scientifiques détaillent les effets de cinq grandes pratiques de diversification des systèmes de culture, en fonction de la diversification dans l’espace et le temps, à savoir :

• L’agroforesterie, qui consiste à inclure dans les systèmes de culture ou d’élevage une végétation ligneuse, tels que des arbres ou des arbustes. Parmi quelques exemples, on trouve : les cultures en allées, les parcelles agricoles entourées de haies, les parcs agroforestiers, les cultures pérennes sous ombrage…
• Les cultures associées, consistent à cultiver plusieurs espèces différentes dans le même champ. Parmi quelques exemples, on trouve les cultures en relais (semis sous couvert de la culture précédente), les cultures en bandes (des bandes d’une culture et de l’autre alternent dans une même parcelle)..
• Les mélanges variétaux, lorsque plusieurs variétés de la même espèce sont cultivées en même temps dans une même parcelle.
• La rotation des cultures, soit un enchaînement récurrent d’une diversité de cultures sélectionnées, cultivées sur un même champ selon un cycle de temps prédéfini (succession régulière de cultures de vente).
• Les cultures de couvertures (ou « couvertures végétales »), qui visent à cultiver des plantes à des fins agronomiques et environnementales (par exemple, limiter les pertes en nitrates) en complément d’une culture principale, comme les cultures intermédiaires, ou les bordures entourant les parcelles cultivées.

En réalisant une analyse statistique de l’ensemble des données expérimentales disponibles, les chercheurs montrent que ces stratégies de diversification conduisent une hausse médiane de 24 % de la biodiversité associée – soit la biodiversité non cultivée qui évolue au sein d’un agroécosystème. La hausse concerne également la production (+ 14 %), mais également la fourniture de plusieurs services écosystémiques comme la régulation de la qualité de l’eau (+ 51 %) et du sol (+ 11 %), ou le contrôle des ravageurs et des maladies (+ 63 %).

L’agroforesterie : la stratégie la plus performante

Certaines pratiques de diversification des systèmes de culture sont plus efficaces que d’autres : c’est ce que mettent en avant les chercheurs.

« Les systèmes agroforestiers améliorent la biodiversité associée d’environ deux tiers, contre un peu plus d’un tiers pour les rotations culturales, et moins d’un quart pour les systèmes sous couverture végétale, indique Damien Beillouin. Les cultures associées et les mélanges variétaux ont, quant à eux, des impacts plus réduits, avec une hausse moyenne de 7 % et 2 % respectivement. »

L’agroforesterie surpasse également les autres stratégies pour la production (hausse médiane de + 35 %, nettement supérieure à la hausse de + 22 % estimée pour les cultures associées) ou la qualité du sol (+ 19 %, contre + 11 % pour les cultures associées). Les meilleurs résultats concernant le contrôle des ravageurs et des maladies sont en revanche obtenus par les systèmes sous couverture végétale (+ 125 %), suivis par les cultures associées (+ 66 %) et l’agroforesterie (+ 59 %). Les performances de l’agroforesterie varient selon les pratiques considérées : de + 84 % pour l’introduction de haies à + 40 % pour les systèmes de cultures pérennes sous ombrage.

« Les stratégies agroforestières sont aussi celles qui participent le plus au stockage de carbone dans les sols, et donc à l’atténuation du changement climatique, souligne Damien Beillouin. La teneur en carbone du sol est de 19 % supérieure en moyenne dans les systèmes en agroforesterie par rapport aux parcelles en conditions similaires, mais sans arbres. Les cultures associées et les systèmes sous couverture végétale ne sont cependant pas en reste, avec une hausse de 13 %. »

L’agroforesterie semble donc la stratégie la plus prometteuse pour tout un panel de services écosystémiques. Les auteurs pointent le manque de données concernant, notamment, les mélanges variétaux, mais aussi l’évaluation des impacts en termes de rentabilité ou de stabilité de la production.

Ce travail a reçu un financement substantiel du programme Horizon 2020 de l'Union européenne, sous la convention de subvention n° 727482 (DiversIMPACT)  www.diverimpacts.net