CHAPITRE 2 / 2ème partie
PARTIE B / Agrosystème et développement durable
Chapitre 3 : STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DES AGROSYSTÈMES
BO
L’augmentation de la population mondiale (près de 8 milliards d’habitants en 2018) pose des défis majeurs, à la fois quantitatifs et qualitatifs, notamment en termes d’alimentation. La compréhension de cet enjeu par les élèves, futurs citoyens, est au cœur de cette thématique : on étudie les caractéristiques des agrosystèmes et identifie les conditions d’une production durable à long terme, notamment grâce à la préservation des sols agricoles et des ressources aquatiques.Ce thème est aussi l’occasion de montrer l’importance de l’acquisition de connaissances et de la mise en œuvre des démarches scientifiques et technologiques pour optimiser la production agricole en minimisant les nuisances à l’environnement.
Structure et fonctionnement des agrosystèmes :
Les agrosystèmes terrestres ou aquatiques sont gérés afin de produire la biomasse nécessaire à l’humanité pour ses différents besoins (alimentaires, textiles, agrocarburants, pharmaceutiques, etc.). Les caractéristiques des systèmes agricoles varient selon le modèle de culture (agriculture vivrière, extensive ou intensive). Dans plusieurs modèles agricoles, l’exportation d’une grande partie de la biomasse produite réclame l’apport d’intrants pour fertiliser les sols
L’agro-système est un écosystème agricole artificiel, modifié ou créé par l’Homme et géré par celui-ci : On parle d’élevage dans le cadre d’une production animale, de culture pour une production végétale.
Il peut être terrestre ou aquatique. Ce système met en interrelation le sol, la culture ou l’élevage, l’environnement et l’exploitant.
De la biomasse végétale et/ou animale y est produite puis exportée afin de satisfaire des besoins, par exemple alimentaires, industriels, énergétiques, ou encore pharmaceutiques. Il repose sur la gestion du sol.
L'Homme exploite le sol depuis qu’il s’est sédentarisé pour produire une grande part de ses ressources alimentaires. L’agriculture est née simultanément dans plusieurs régions du monde, il y a environ 10 000 ans et a constitué le point de départ de l’évolution des sociétés humaines actuelles, débutant une période appelée Néolithique.
Cette agriculture est majoritairement vivrière, c’est à dire qu’on cultive la terre pour se nourrir, soi et sa famille. Ce n’est qu’au cours du Néolithique qu’une partie de la production (excédent) est disponible pour d’autres humains, rassemblés dans les villes.
Les caractéristiques des systèmes agricoles varient selon le modèle de culture :
L'agriculture vivrière est une agriculture essentiellement tournée vers l'autoconsommation et l'économie de subsistance.
L'agriculture extensive est un système de production agricole qui ne maximise pas la productivité à court terme du sol
L'agriculture intensive est un système de production agricole fondé sur un accroissement de la production agricole optimisé par rapport à la disponibilité des facteurs de production
Dans l'agriculture intensive, l’exportation d’une grande partie de la biomasse produite réclame l’apport d’intrants pour fertiliser les sols.
I. Le fonctionnement des agrosystèmes
Éléments constitutifs d’un agro-système :
Si l’écosystème fonctionne en circuit fermé, ce n’est pas réellement le cas pour l’agro- système.
Un agro-système est un ensemble dont les éléments sont liés entre eux par des interactions et échangent de la matière et de l’énergie.
Comme pour un écosystème spontané (ne subissant pas les interventions humaines), un agro-système
va être constitué :
- d’un ensemble d’êtres vivants (la biocénose) ; certains choisis par l’agriculteur (ex : les plantes cultivées, les animaux élevés), d’autres spontanés (lombrics, pollinisateurs, bio-agresseurs) ;
- d’un ensemble de facteurs physico-chimiques (ou abiotiques, constituant le biotope) : le climat et le sol (facteurs pédoclimatiques) qui peuvent être plus ou moins modifiés par les interventions humaines (amendements, engrais, irrigation, cultures et élevages dans des bâtiments).
Dans un agrosystème par ex, la biodiversité végétale est très réduite en raison de sa spécialisation culturale. Elle est réduite à une espèce végétale telle que le maïs, le colza ou encore le blé.
Si d’autres espèces végétales sont présentes, il s’agit de plantes adventices (mauvaises herbes) que l’exploitant agricole tente d’éliminer par l’utilisation de produits phytosanitaire (herbicide notamment).
La biodiversité animale est également limitée. La faune du sol est présente (pédo faune) mais elle est peu développée toujours en raison de l’utilisation de pesticides.
Le réseau trophique d’un agrosystème est donc peu développé et représenté en maillon final par l’Homme ou le bétail qui se nourrissent de la biomasse produite et exportée.
Un agro-système typique (ex: un champ de maïs) produit environ 15 tonnes de biomasse par hectare et par an. Cette biomasse est majoritairement exportée (12 t/ ha/an) pour une utilisation alimentaire des humains et du bétail ou pour une utilisation non alimentaire (planches, fibres pour les tissus, etc...).
Dans un agrosystème et un écosystème, l’entrée de l’énergie est représentée par la lumière solaire qui permet le bon déroulement de la photosynthèse mécanisme indispensable à la production de matière organique par les végétaux.
Dans un agrosystème, une entrée d’énergie supplémentaire est représentée par l’apport de nombreux éléments qui représentent un coût financier importants (machinisme, transport, carburant tracteur...).
Dans un agrosystème et un écosystème, les sorties sont représentées par l’exportation de la biomasse produite. Une grande quantité de biomasse est exportée par l’Homme dans un agrosystème alors qu’une faible quantité est exportée dans un écosystème. En conséquence, la décomposition de la matière organique en matière minérale sera très importante dans un écosystème contrairement à un agrosystème où la matière organique résiduelle après exportation est très faible.
La productivité de l’agro-système quantifie la biomasse produite utile par unité de surface et de temps.
Le rendement écologique correspond au rapport entre énergie utile produite et énergie consommée totale, soit, la part d’énergie contenue dans la biomasse produite par rapport à l’énergie solaire reçue. L’efficience est faible : environ 10%.
Production laitière extensive^
Production laitière intensive^
La production de l’agro-système est soumise à des contraintes environnementales de nature physico-chimique (comme la nature du sol ou le climat). Mais elle dépend aussi des choix de l’exploitant, notamment concernant le modèle agricole (quantité et nature des intrants, degré de mécanisation, type de culture et associations possibles...).
L’agriculteur doit donc faire des choix en tenant compte des contraintes du milieu.
La rencontre entre les conditions naturelles, et l’Homme et sa culture définit un terroir. Il peut être reconnu et protégé par des indicateurs géographiques tel que les AOC (appellations d’origine contrôlée).
L’humain joue donc un rôle particulier dans l’agro-système, à la fois comme gestionnaire (il agit sur ses caractéristiques) et comme exploitant (il tire profit de la biomasse).
II. L’organisation des agro-systèmes
•Les extrants
On nomme « extrants », l’ensemble de la biomasse exportée du système. Une très faible partie de la biomasse produite est décomposée sur place ( petites feuilles, tiges et racines qui restantes). Le système accuse donc une grande perte de matière.
Dans un agro-système, si la base du système peut paraitre identique à celle de l’écosystème, il y a toutefois, une différence. Cette différence vient de l’absence de producteurs secondaires dans le système. L’Homme n’habitant pas le système, il va donc devoir puiser la matière au sein de celui-ci. Seule une petite partie de matière est restituée. pour compenser cette perte, l’Homme est alors obligé de rééquilibrer celui-ci par des importations. Pour compenser cette perte de matière, il va donc y avoir une introduction de matière : c’est ce qu'on appelle les « intrants » .
• Les intrants
Les intrants sont des produits apportés à l’agro-système afin d’améliorer le rendement, comme de l’engrais, de l’eau d’irrigation, de l’énergie de fonctionnement (carburant, électricité...), des produits phytosanitaires, etc... Les intrants peuvent aussi inclure, de manière plus large, tous les produits nécessaires au fonctionnement de l’agro-système tels que l’outillage, ou bien la machinerie.
L’ajout d’intrants permet d’augmenter la productivité du système et de compenser la perte de biomasse liée aux exports de la matière récoltée.
L’exportation par l’Homme d’une partie de la biomasse produite (récolte, moisson...) empêche son recyclage et appauvrit le sol. Les engrais permettent de compenser ces pertes et ainsi d’accroître la production.
L’irrigation assure une disponibilité constante en eau, indispensable à la croissance végétale. Les produits phytosanitaires et les compléments alimentaires limitent les pertes de récolte en prévenant ou en soignant les maladies. Ils permettent aussi d’éviter le détournement de la biomasse par des ravageurs ou des parasites.
Les intrants peuvent avoir des effets néfastes sur l’environnement en déséquilibrant les écosystèmes naturels (eutrophisation, effets sur des espèces non ciblées, etc.).
La santé des consommateurs et des agriculteurs est aussi en jeu : cancers, malformations, perturbations, baisse de fertilité, etc... Cependant, il existe de nombreuses controverses sur la question.
Cette matière introduite ne doit être profitable qu’à l’unique espèce cultivée ou élevée. Des pesticides vont alors être utilisés pour empêcher les autres êtres vivants de se développer afin que toutes les ressources restent disponibles pour cette seule espèce cultivée (insecticides, herbicides etc...).
