Faire fonctionner un agrosystème

Un agrosystème est un ensemble organisé par les êtres humains pour produire de la biomasse : champ, verger, élevage, bassin de pisciculture ou association de plusieurs productions. La biomasse correspond à une masse de matière vivante ; la matière issue des êtres vivants est également mesurée dans les récoltes et les résidus. Cette production répond à des besoins alimentaires, mais aussi à des usages textiles, énergétiques ou pharmaceutiques. Un champ de lin et une culture de blé n’ont donc pas exactement le même objectif.

Décrire ce système demande d’en tracer les limites. Une parcelle, une exploitation entière et une filière ne reçoivent pas les mêmes entrées. Un fumier produit sur l’exploitation est un transfert interne si l’on étudie toute la ferme ; il devient une entrée lorsque l’on étudie seulement la parcelle qui le reçoit. Il faut annoncer l’échelle retenue avant de dessiner les flux. Le sol, les organismes cultivés, leurs prédateurs, les microorganismes et les interventions humaines font partie des éléments à relier.

Les productions dépendent des conditions du milieu et des choix de l’exploitant. Le climat influence les températures et l’eau disponible ; le sol contribue à l’alimentation hydrique et minérale. Les espèces et variétés choisies, les dates de semis, la rotation et les équipements modifient le fonctionnement. Un terroir associe un milieu et des pratiques qui contribuent aux caractéristiques d’une production. Il ne se réduit ni à une roche ni à une recette identique pour toutes les exploitations. Une agriculture vivrière produit des aliments destinés à la consommation des producteurs ou des populations locales ; elle peut inclure des ventes. Les termes intensif et extensif décrivent plutôt les moyens mobilisés par unité de surface : un système intensif engage davantage de travail, de capital ou d’intrants pour accroître la production, tandis qu’un système extensif en mobilise moins par unité de surface. Ces critères ne s’excluent pas : une agriculture vivrière peut être intensive. Ils ne suffisent pas, à eux seuls, à mesurer les impacts environnementaux.

Une plante chlorophyllienne fabrique de la matière organique par photosynthèse à partir de dioxyde de carbone, d’eau et d’éléments minéraux nécessaires à sa croissance. La lumière fournit l’énergie utilisée pour cette production. Les racines ne prélèvent pas des aliments organiques qui remplaceraient la photosynthèse. Dans un élevage, les animaux obtiennent leur matière et leur énergie chimique en consommant des aliments. Les êtres vivants respirent aussi : une partie de l’énergie est finalement dissipée sous forme de chaleur.

Une partie de la matière peut être recyclée : résidus végétaux, déjections et organismes morts alimentent les réseaux du sol. En revanche, l’énergie ne revient pas à son état initial dans un cycle fermé. Il faut un apport continu d’énergie, d’abord lumineuse pour les producteurs chlorophylliens. Les écosystèmes peu gérés échangent eux aussi matière et énergie avec leur environnement. La différence d’un agrosystème tient à sa gestion et à l’importance des productions exportées, non à une opposition absolue entre système ouvert et système fermé.

On nomme intrants les apports mobilisés dans la production, notamment semences, engrais, eau d’irrigation, aliments achetés et énergie utilisée par les équipements. Dans le langage agricole, la lumière et les précipitations sont plutôt décrites comme des ressources ou des entrées naturelles. Les engrais apportent des éléments nutritifs ; les produits phytosanitaires visent certains organismes ou maladies. Leurs fonctions ne sont pas interchangeables. Les quantités, les formes utilisées et les conditions d’emploi déterminent leurs effets sur la production et l’environnement.

Récolter les grains, couper du fourrage ou vendre des produits animaux fait sortir une partie de la biomasse. Les éléments chimiques qu’elle contient quittent donc le système étudié. L’azote ou le phosphore exportés ne sont plus disponibles sur place pour le recyclage. Le maintien de la production peut demander des compensations adaptées, venant de fertilisants, du recyclage ou d’autres processus biologiques. Un bilan porte sur un élément précis et sur une durée donnée ; il ne se résume pas à additionner toutes les masses.

Un apport supérieur aux besoins ne garantit pas une hausse proportionnelle de la récolte. La croissance peut être limitée par l’eau, la lumière, une maladie ou un autre élément nutritif. Une partie des apports peut s’accumuler ou sortir du système par entraînement dans l’eau ou émission vers l’atmosphère. Un bilan simplifié d’azote compare entrées et sorties identifiées, mais un surplus calculé ne correspond pas automatiquement à une quantité exacte de pollution. Des stocks du sol peuvent également varier.

Le rendement agricole rapporte une production récoltée à une surface et à une période, par exemple des tonnes de grains par hectare pour une récolte. La production totale dépend aussi de la surface cultivée. Une ferme plus grande peut produire davantage avec un rendement par hectare plus faible. Pour comparer, il faut également préciser la teneur en eau : une masse fraîche et une masse sèche n’ont pas le même sens. La matière sèche est obtenue après élimination de l’eau selon un protocole défini.

Un rendement écologique décrit une efficacité de transfert ou de conversion dans un système vivant. On peut notamment comparer l’énergie chimique contenue dans une nouvelle biomasse à l’énergie reçue ou consommée pendant la même durée, en précisant le périmètre. C’est un rapport de quantités comparables, généralement exprimé en pourcentage. Il ne porte pas l’unité tonne par hectare. L’élevage ajoute un niveau de consommation ; toute l’énergie des aliments ne se retrouve pas dans la biomasse animale produite.