Structure et fonctionnement des agrosystèmes
Comment une simple graine devient-elle ton repas ? Plongeons dans les coulisses de notre alimentation !
Introduction
Imagine un champ de blé doré sous le soleil. Ce paysage, apparemment naturel, est en réalité une construction humaine complexe : un agrosystème. Alors qu'un écosystème forestier fonctionne en boucle fermée, le champ est un système ouvert, où l'Homme intervient constamment pour maximiser la production d'une ou quelques espèces.
Cette leçon est la première étape pour comprendre les défis de l'agriculture moderne et ses conséquences sur notre planète.
Pourquoi un champ de maïs nécessite-t-il plus d'interventions humaines qu'une forêt pour produire de la nourriture ?
1🌾 Qu'est-ce qu'un agrosystème ?
Un agrosystème est un système écologique transformé et géré par l'Homme dans le but de produire de la biomasse à son profit (alimentation, matériaux, énergie). Il peut s'agir d'un champ (système cultivé), d'un élevage, ou d'une combinaison des deux (polyculture-élevage).
Écosystème modifié par les activités humaines (agriculture, sylviculture, aquaculture) pour la production de biomasse utile.
Masse totale de matière vivante (animale ou végétale) présente dans un écosystème à un moment donné. Dans un agrosystème, c'est la partie récoltée (grains, lait, viande).
Un champ de blé, une vigne, une prairie pour le foin, un poulailler industriel ou un bassin d'élevage de saumons sont tous des agrosystèmes.
La caractéristique principale d'un agrosystème est la simplification de la biodiversité. On y favorise une ou très peu d'espèces (la culture ou l'animal d'élevage) au détriment des autres.
2⚡ Les flux dans un agrosystème
Contrairement à un écosystème naturel qui tend vers un équilibre avec des cycles fermés de matière (les déchets des uns sont les ressources des autres), un agrosystème est un système ouvert. L'Homme doit constamment y apporter des ressources et en évacuer des déchets pour maintenir la production.
Représentation simplifiée des principales entrées (intrants) et sorties d'un champ.
- 1. ENTRÉES (Intrants) : Soleil, Eau, Engrais, Pesticides, Semences, Carburant
- 2. SYSTÈME : Champ (Sol + Plantes cultivées)
- 3. SORTIES : Récolte (Biomasse utile), Pertes (Érosion, Lixiviation), Déchets
Éléments apportés de l'extérieur dans l'agrosystème pour en assurer le fonctionnement et la productivité (engrais, pesticides, eau d'irrigation, semences, énergie fossile).
3📊 Productivité et rendement : les objectifs
La finalité d'un agrosystème est la production. Pour l'évaluer, on utilise deux indicateurs clés : la productivité et le rendement.
Quantité de biomasse produite par les producteurs (végétaux) par unité de surface et par unité de temps. Elle dépend surtout de l'énergie solaire, de l'eau et des nutriments.
Partie de la biomasse produite qui est effectivement récoltée et utilisée par l'Homme. Il s'exprime souvent en quintaux (qx) ou tonnes par hectare (t/ha).
Dans un agrosystème, l'Homme cherche à maximiser le rendement, quitte à ce que la productivité globale (y compris les parties non récoltées) soit inférieure à celle d'un écosystème naturel très diversifié.
Pour augmenter le rendement, l'agriculteur agit sur les facteurs limitants :
- Eau : irrigation.
- Nutriments (N, P, K) : apport d'engrais.
- Concurrents (mauvaises herbes) : désherbage mécanique ou chimique.
- Ravageurs et maladies : pesticides.
- Génétique : sélection de variétés à haut rendement.
4⚠️ Les impacts environnementaux
Le fonctionnement en système ouvert des agrosystèmes intensifs génère des pertes et des pollutions qui constituent des sorties non désirées.
Les engrais non absorbés par les cultures sont lessivés par les pluies et polluent les nappes phréatiques et les cours d'eau (phénomène d'eutrophisation). L'utilisation de pesticides peut nuire à des espèces non ciblées (abeilles, oiseaux).
De plus, la simplification de l'agrosystème le rend plus vulnérable :
- Appauvrissement de la biodiversité.
- Appauvrissement et érosion des sols.
- Dépendance aux intrants (coût, énergie grise).
- Risque de propagation rapide des maladies (monoculture).
Comprendre la structure et le fonctionnement d'un agrosystème est la première étape indispensable pour réfléchir à des modes de production plus durables, qui cherchent à minimiser ces impacts négatifs.
Vocabulaire
Écosystème aménagé et contrôlé par l'Homme pour la production de biomasse alimentaire ou non alimentaire.
Ex: Un champ de colza, une rizière, un élevage porcin.
Masse de matière organique d'origine végétale ou animale.
Ex: Les grains de blé récoltés, le lait produit par une vache.
Produits et énergie introduits dans l'agrosystème pour en assurer le fonctionnement (engrais, pesticides, eau, carburant).
Ex: L'azote apporté sous forme d'engrais chimique est un intrant majeur.
Quantité de produit récolté par unité de surface cultivée.
Ex: Un rendement de 80 quintaux de blé par hectare.
Quantité de matière organique produite par les végétaux chlorophylliens par unité de temps et de surface.
Ex: La productivité d'une forêt tropicale est très élevée.
Culture d'une seule espèce végétale sur une grande surface, année après année.
Ex: La culture du maïs sur des centaines d'hectares dans la Beauce.
Processus d'usure et d'entraînement des particules du sol par l'eau ou le vent.
Ex: L'érosion est accentuée dans un champ labouré laissé nu en hiver.
Entraînement des éléments minéraux solubles (comme les nitrates) vers les profondeurs du sol, hors de portée des racines.
Ex: La lixiviation des engrais azotés pollue les nappes phréatiques.
