Productivité, biodiversité, environnement : agriculture biologique ou agriculture conventionnelle ?

Comme beaucoup d’autres études, celle-ci décrit les effets négatifs de l’intensification de l’agriculture conventionnelle qui en fait une des menaces majeures pour la biodiversité. L’agriculture biologique est aussi proposée comme alternative tout en prenant en compte qu’elle fait débat. Ce que cet article met également en avant est l’importance du sol en agriculture. En effet, le rôle du sol et de son microbiome est très important car il est impliqué dans le cycle des nutriments, la régulation de l’eau et la transformation de la matière organique. Tous ces facteurs sont indispensables pour avoir une production durable. L’influence de l’agriculture biologique sur le sol est de nos jours mal connu, surtout à cause du manque d’articles prenant en compte le facteur temps. Cet article se démarque des autres car il apporte des résultats sur la diversité microbienne du sol entre les 2 types d’agriculture sur le long terme, grâce à un système unique, le DOK, qui est en place depuis 1978.

La mise en place du DOK a été réalisée pour mesurer de façon rigoureuse l’impact des différents types d’agriculture sur le sol et sur sa diversité microbienne. Cette expérience comprend 2 approches d’agriculture conventionnelle (CONFYM et CONMIN) et 3 approches d’agriculture biologique (NOFERT, BIODYN et BIOORG). CONFYM est soumis à des engrais à la fois biologiques et chimiques alors que CONMIN ne reçoit que des intrants chimiques. Les 3 systèmes biologiques n’utilisent aucun produits chimiques mais se distinguent par leur mode de fertilisation : NORFERT ne reçoit aucun fertilisants, BIOORG reçoit du fumier décomposé (aussi appelé pourri) et BIODYN reçoit du fumier composté. Ces deux derniers systèmes sont donc traités avec des engrais biologiques (FYM), tout comme une partie de CONFYM. Le pyroséquençage (ARNr 16S + ITS2) ainsi que des statistiques ont été utilisés pour déterminer la diversité microbienne du sol. Les propriétés chimiques du sol ont aussi été mesurées.

D’abord, les auteurs ont mis en évidence un fort effet du type de culture sur la diversité bactérienne et fongique du sol. De plus, des variabilités temporelles et spatiales ont été observées, montrant l’importance du facteur temps. Pour les 5 types de systèmes agricoles, des clusters différents ont été notés pour chacun, ce qui prouve l’influence de la gestion des cultures sur la diversité microbienne. Il y a une séparation des communautés en fonction du facteur agriculture biologique ou conventionnelle mais aussi en fonction du facteur engrais biologique ou engrais non biologique (voir figures 1 et 4). Cette étude montre aussi une augmentation de la richesse et une diminution de l’uniformité des communautés microbiennes dans les sols où il y a FYM (tendance inverse chez CONMIN). En outre, le pH, le carbone organique (fort prédicteur pour déterminer la diversité bactérienne) et l’azote total (diversité fongique) sont plus élevés chez BIODYN et similaires chez CONMIN, CONFYM et BIOORG.

Cette publication est très rigoureuse puisqu’elle a étudié les effets sur le long terme de l’agriculture biologique et conventionnelle, ce qui est rare dans les autres articles. De plus, le pyroséquençage reste une méthode fiable bien qu’elle soit de plus en plus détrônée par d’autres méthodes (Illumina, Biopac…) et le nombre conséquent d’études statistiques dans cet article prouve la fiabilité de leurs résultats.

L’application et la qualité des engrais semblent être les facteurs majeurs qui déterminent la diversité microbienne du sol sur le long terme. Les engrais modifient la composition, augmente la richesse et diminue l’uniformité du microbiote du sol. De plus, les 5 systèmes d’agricultures observés montrent chacun des communautés bactériennes et fongiques différentes. Néanmoins, il est difficile de donner une conclusion tranchée de l’effet de l’agriculture biologique ou conventionnelle sur la diversité microbienne car la conclusion dépend fortement de la méthode utilisée. Les auteurs ne peuvent qu’émettre des hypothèses sur le rôle écologique des taxons détectés. Il est donc nécessaire de faire davantage d’étude sur les gènes fonctionnels. Pour finir, cette publication a aussi montré que des stratégies de gestion spécifiques peuvent sélectionner des organismes bénéfiques ou pathogènes, donnant ainsi une potentielle solution contre les ravageurs et les maladies en agriculture biologique.

Cet article est un très bon indicateur de l'effet de l'agriculture biologique sur la biodiversité mais pas sur les autres facteurs (productivité, environnement).

L'agriculture moderne est l'un des principaux facteurs qui entraîne un changement climatique ainsi qu'une perte de la biodiversité. L'agriculture organique peut être une solution pour réduire ces impacts mais en raison de faibles rendements son développement à grande échelle ne serait pas avantageux. En effet cela entraînerait une exploitation trop importante de plus grandes surfaces de terre pour arriver à des rendements aussi importants que dans les systèmes conventionnels. Pour évaluer ces impacts et la durabilité des systèmes, les chercheurs ont réalisé des évaluations du cycle de vie (LCA). Dans cette review le but est de comprendre et de déterminer les paramètres responsables des différences observées entre l'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique.
Pour cela ils comparent 34 études réalisées précédemment et disponibles dans la littérature. Ils comparent ces études en se basant sur des critères d'évaluation: le but de l'étude, inventaire, les impacts sur l'environnement et les interprétations réalisées à partir des résultats. Pour pouvoir comparer les études entre elles ils calculent les impacts sur l'environnement par aire, par an et par unité de production lorsque cela n'avait pas été fait et ne prennent en compte que la phase de production agricole.
Ces études montrent des résultats différents avec parfois plus de productivité pour le système biologique par rapport au conventionnel et inversement. L'impact sur les terres est globalement plus faible pour le système organique car la biodiversité est plus grande. De plus la perte de nutriments venant du cycle de l'azote a de forts impacts sur l'environnement dans l'agriculture moderne et affecte l’eutrophisation et le potentiel acide, les émissions de gaz à effet de serre et la biodiversité. Cela diffère selon les systèmes et suggèrent que dans les systèmes biologiques les pertes seraient moins importantes. Cependant cela n'est pas les cas. Les émission d'ammoniac sont également plus importantes dans les systèmes conventionnels et les émissions de CH₄ sont plus importantes dans les systèmes biologiques dues aux fourrages.
Les auteurs de cette review pensent qu'il serait nécessaire d'améliorer les systèmes de calcul des modèles ammoniac, azote et carbone dans les évaluations du cycles de vie et de réaliser des études plus détaillées. De plus pour eux, les LCA comparent les systèmes de production et non les produits et ne différencient pas correctement les caractéristiques spécifiques à l'agriculture biologiques et à l'agriculture conventionnelle. Les méthodes employées ne sont donc pas appropriées aux différents systèmes et il serait également nécessaire d'avoir plus de données.

Dans cette review ils comparent plusieurs études réalisées sur différents produits: lait, viande, porc, œufs, fruits, légumes, noisettes et volailles. Cela permet d'avoir une idée globale car en fonction des produits, les méthodes employées par les agriculteurs ne sont pas les mêmes, les quantités de produits utilisées, les besoins en eau et les machines utilisées peuvent varier.

L'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique reposent sur des systèmes de cultures différents. Le premier repose sur l'utilisation de fertilisants, herbicides et pesticides alors que le second repose sur le principe de rotation des cultures, l'utilisation de fertilisants organiques et d'antiparasitaires biologiques. Il est alors nécessaire de comprendre les empreintes environnementales de ces deux systèmes de cultures. Dans cette étude des évaluations du cycle de vie sont réalisées sur deux cultures (conventionnelle et biologique) de laitue en Grèce à différentes échelles. Ceci va permettre d'évaluer l'impact environnemental que peuvent avoir l'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique et ainsi de pouvoir déterminer laquelle est meilleure pour l'environnement.

L'évaluation du cycle de vie prend en compte toutes les étapes allant de la semence à la récolte. Cette étude se fait sur deux cultures de laitues où on été planté la même quantité de graine, sur la même superficie et avec le même système d'irrigation. Cette étude se fait à deux échelles (par hectare de culture et par tonne de laitue produite) et classe les processus en 3 étapes: irrigations, machines utilisées et fertilisants. L'agriculture biologique nécessite l'utilisation de fumier, nitrate de calcium, micro-organismes ainsi que 2 binages et des rotations alors que l'agriculture conventionnelle nécessite l'apport de fertilisants chimiques.
Les deux méthodes utilisées permettent d'étudier l'impact environnemental classé selon différents thèmes correspondant à 3 grandes catégories d'impacts: ressources, santé humaine et écosystèmes. Une perspective hiérarchiste et une évaluation attributionnelle du cycle de vie sont utilisées.

Les émissions de CO₂ sont plus faibles dans le système biologique par rapport au conventionnel. Dans le cas de l’agriculture biologique, l'irrigation à le plus gros impact comme pour le système conventionnel sur le taux de CO₂. Les machines utilisées sont la deuxième cause de ces apports suivis des fertilisants ce qui est l'inverse pour le système conventionnel. Les catégories affectées par les deux types d'agriculture touchent à la santé humaine, les écosystèmes et les ressources. L'impact environnemental est plus faible dans le cas de l'agriculture biologique si on prend l'échelle de l'hectare mais la tendance s'inverse si on se positionne à l'échelle de la tonne de laitue produite. L'impact environnemental dépend donc de l'échelle de production. La culture biologique à grande échelle entraînerait un changement des sols trop important comme la transformation de forêts et prairies en champs de culture.

L'étude est réalisée seulement sur des laitues, cela serait peut être différent si on prend le cas d'autres légumes.
De plus les impacts diffèrent selon les types de sols utilisés.

Cet article permet de comprendre que l'échelle de production est importante en terme d'impact sur l'environnement. L'agriculture biologique est donc meilleure pour l'environnement sauf si on l'utilise dans le cadre d'une production à grande échelle.

Une étude récente (Seufert et al., 2012) rapporte que l'agriculture biologique a une capacité de production égale à celle conventionnelle pour certaines cultures (fruits et graines oléagineuses) et une production comparable à 75%. Ils soutiennent l'importance d'identifier les causes de cet écart de rendement et de renforcer la contribution de l'agriculture biologique à la production alimentaire mondiale. L'auteur réfute que l'agriculture biologique peut nourrir le monde. Parmi les erreurs : l'échec de tenir compte de l'apport de nutriments organiques nécessaires pour remplacer les engrais inorganiques, et ainsi de confondre le rendement des cultures individuelles avec celle des systèmes de production. Sachant que les engrais organiques, comme les cultures elles-mêmes, sont produit avec des coûts de temps, de terre, d'eau et d'éléments nutritifs, cela présente un problème pour la production agricole biologique et ces couts ne doivent pas être négligé dans la comparaison du rendement.

Seufert et al. (2012) sont incapables d'arriver à une conclusion sur la productivité de l'agriculture biologique car ils ignorent la production d'engrais organiques qui est essentielle. C'est le coût des nutriments organiques (biomasse végétale, directement ou transformé en compost ou en fumier) et de la fixation de l'azote par les légumineuses inclus dans la rotation des cultures qui désavantage le plus la production en agriculture biologique.
Les conclusions de Ponti et al. (2012) sont biaisées car ils ne comparent pas au niveau du système de production mais au niveau de la parcelle et du terrain. La disponibilité des nutriments organiques et des terres nécessaires pour les produire limitent considérablement la productivité de l'agriculture biologique.

Les cultures biologiques à fort rendement reposent sur de grandes quantité d'engrais organiques, provenant pour la plupart de systèmes de production animale intensifs. Les cultures qui fournissent le fourrage à partir desquels ces engrais organiques sont produits occupent beaucoup de terres et utilisent de la main-d'œuvre, de l'eau et des nutriments. Paradoxalement, la production animale intensive dans une grande partie de l'Europe repose sur les fourrages importés de pays en développement. Un important transfert de la fertilité est donc en cours, et qui ne peut être résolu que par le retour du fumier à l'endroit où le fourrage a été produite dans les pays en développement, ou le remplacer avec de l'engrais chimique pour reconstruire la fertilité.

La productivité des systèmes de culture biologique ne peut être déduite de rendement des cultures individuelles seules. Leurs engrais sont fournis aux frais de terres supplémentaires, d'eau et de nutriments. La productivité des systèmes de culture biologique établie par rapport à l'ensemble des terres et des intrants montre une faible productivité par superficie totale des terres utilisées.
C'est parce que le monde a besoin d'augmenter la production agricole de 70% sur des terres agricoles déjà présentes pour nourrir une futur population de 9,2 milliards que des systèmes avec des faibles rendements ne peuvent faire parti de la solution. La solution se trouve dans des plus grands rendements et intensités de culture. C'est pour cette raison que l'agriculture organique, qui nécessite beaucoup d'intrant et de terres pour les produire, restera restreinte à des endroits qui produisent suffisamment de nutriments, et exclu donc son utilisation dans les pays en voie de développement.

Une question clé dans le débat sur la contribution de l'agriculture biologique à l'avenir de l'agriculture mondiale est de savoir si elle peut produire suffisamment de nourriture pour nourrir le monde. Les comparaisons des rendements biologiques et conventionnels jouent un rôle central dans ce débat. Les potentiels de rendement des cultures sont définis comme le rendement maximal d'un cultivar donné dans des conditions climatiques définies, tout en évitant les restrictions d'eau et d'éléments nutritifs, et les baisses de rendement, dues aux ravageurs et aux maladies. Les facteurs limitants le rendement, en particulier les limitations de nutriments et les ravageurs/maladies jouent généralement un rôle plus important dans l'agriculture biologique; de sorte que le mieux ceux-ci sont contrôlés dans l'agriculture conventionnelle plus l'écart est présent entre les rendements biologiques et conventionnelles.

Une revue de la littérature des données de rendement comparatif organique-classique a été entrepris en 2004 et mis à jour en 2010. Etant donné que les deux systèmes conventionnels et biologiques évoluent en permanence, les données provenant avant 1985 étaient considérées comme obsolètes et non inclus, à l'exception des essais à long terme s'étendant significativement au-delà de cette année. Les données de rendement pour les pays industrialisés ont été considérées comme non représentatives si les rendements classiques semblaient être bien en dessous de la moyenne régionale. 352 articles comparent les rendements entre classique et biologique. Les différences entre groupes de cultures et de régions ont été testées en utilisant une analyse de variance et la méthode non paramétrique de Kruskal-Wallis, respectivement.

Les résultats montrent que les rendements de cultures organiques individuels sont en moyenne de 80% des rendements conventionnels et prend une position intermédiaire entre les données empiriques présentées par d'autres auteurs, mais la variation est importante (écart-type de 21%). Dans le jeu de données, l'écart de rendement organique est significativement différent entre groupes de cultures et régions.
Les écarts de rendement de l'agriculture biologique différaient entre les cultures et entre les régions, même avec l'incidence de la maladie et de ravageurs plus élevée dans les régions tropicales (humides), l'écart de rendement est relativement faible pour l'Asie et aux pays en développement, et les conditions tropicales en général. L'écart de rendement organique relativement faible pour le soja, la catégorie et le trèfle peut être expliquée en partie par leur capacité à fixer l'azote.

Les niveaux de rendement de l'agriculture classique analysés sont souvent une sous-estimation et offrent des possibilités d'amélioration, ce qui pourrait fausser l'estimation de différence de rendement avec l'agriculture biologique. De plus, la sous-représentation des données des pays en développement, appellent à une recherche quantitative et empirique à des niveaux plus élevés du système agricole (passage de terrain d'une culture champs à rotation des cultures).

L'écart de rendement de l'agriculture organique est estimé à 20%, mais diffère quelque peu entre les cultures et les régions. Une explication possible est que lorsque les rendements de l'agriculture conventionnelles sont élevés et relativement proche du niveau de potentiel maximum ou avec l'eau comme facteur limitant, le stress des éléments nutritifs doit être faible et les ravageurs et les maladies bien contrôlées, ce qui sont des conditions plus difficile à atteindre dans l'agriculture biologique qui ne serait pas alors exprimé à son potentiel maximal.

Etant donné que le maintien de la fertilité des sols est généralement un plus grand défi pour les systèmes organiques, aux niveaux d'une ferme ou d'une région, les écarts de rendement de l'agriculture biologique peuvent être supérieures à 20%. Lors de la conversion de nos résultats au niveau du terrain et de la culture, à la rotation des cultures, la ferme et au niveau régional, une question cruciale est dans quelle mesure les nutriments suffisants peuvent être fournis dans les systèmes biologiques pour maintenir les niveaux de rendement? Cela concerne en particulier le rôle des légumineuses dans la rotation et le système de l'agriculture, et de la disponibilité d'engrais (organique) à des niveaux plus élevés du système. Nous émettons l'hypothèse que à des niveaux plus élevés du système des écarts de rendement moyen de l'agriculture biologique peut être supérieure à 20%.

Cet article met avant le besoin incontestable de changements globaux pour l’alimentation mondiale. L’agriculture actuelle doit faire face à 2 enjeux : nourrir une population mondiale ne cessant de croitre tout en minimisant ses impacts sur l’environnement. Dans ce contexte, l’agriculture biologique est souvent proposée comme solution mais beaucoup d’études mettent en avant ses rendements plus faibles et le manque d’espace pour ce type d’agriculture face à l’agriculture conventionnelle. Il en résulte une large déforestation et une perte de biodiversité (agriculture conventionnelle) minimisant les bénéfices de l’agriculture biologique. L’article de Seufert et al., 2012, a effectué une méta-analyse de plusieurs publications afin d’évaluer la performance des rendements des 2 systèmes d’agricultures en prenant en compte que de forts rendements sont indispensables pour une agriculture durable.

Les auteurs ont réalisé une synthèse de plusieurs articles scientifiques (Google scholar, ISI web of knowledge) traitant de la comparaison entre l’agriculture biologique et conventionnelle au niveau des rendements grâce à des méthodes de méta-analyse. Ils se sont basés sur des critères de sélection : seules les études qui regardent l’agriculture « véritablement » biologique (selon les normes des organismes délivrant l’appellation « agriculture biologique ») mais aussi les études qui comparent à la même échelle spatiale et temporelle les 2 types d’agricultures sont retenues. Ainsi, 66 études ont été choisies, représentant 62 sites et 316 comparaisons de rendements de l’agriculture biologique VS conventionnelle avec 34 types de cultures différentes. La méta-analyse a été faite à l’aide de logarithmes népérien des « ratios de réponse », c’est-à-dire, des ratios entre les rendements biologiques et conventionnels.

La moyenne du ratio biologique sur conventionnel de leur méta-analyse est de 0.75, correspondant à une baisse de 25% (minimum : 5%, maximum : 34%) pour les rendements de l’agriculture biologique par rapport à ceux de l’agriculture conventionnelle. Cependant, beaucoup de facteurs entrent en jeu et les différences de rendements sont plus ou moins grandes, voire non significatives, selon les situations. Par exemple, le type de cultures influence la différence de rendement, mais aussi la quantité de nutriments (azote, phospore) dans les sols et la capacité à les utiliser, la gestion des pratiques culturales, les conditions agro-écologiques (sécheresse, pluie, pH du sol…), pays développés VS non développés, etc. Parfois, l’agriculture biologique comporte des avantages comme après une conversion (changement d'une agriculture conventionnelle pour une agriculture biologique) les rendements sont en premier lieu faibles mais augmentent au cours du temps et améliorent la fertilité des sols.

Cet article est plutôt rigoureux puisqu’il prend en compte beaucoup d’études précédentes et une analyse statistique a été faite. Néanmoins, les auteurs soulignent certains points pouvant être améliorés. Bien qu’ils aient pris en compte de nombreux facteurs, plusieurs n’ont pas été évalués comme le labourage, les résidus de culture, la gestion des ravageurs de cultures. Cette publication met aussi en avant le besoin systématique d’analyser la performance sur le long terme des systèmes biologiques sous différentes gestions de cultures, d’étudier l’agriculture biologique sous de plus larges conditions physico-chimiques et biologiques et de prendre plus en compte les approches holistiques pour évaluer la performance des différents types d’agriculture. Enfin, l’étude rappelle que l’aspect « rendement » n’est qu’un seul facteur parmi les nombreux autres facteurs économiques, sociales et environnementales.

Cette méta-analyse a montré que des différences de rendements entre l’agriculture biologique et l’agriculture conventionnelle existent mais qu’elles sont très dépendantes du contexte. Il n’y a pas de façon simple pour déterminer un type d’agriculture réellement meilleure par rapport à une autre et il est nécessaire d’évaluer inévitablement les coûts et les bénéfices pour chaque genre de gestion de culture. De plus, l’estimation des rendements entre les 2 systèmes d’agriculture n’est qu’un seul paramètre pour déterminer si l’agriculture biologique est meilleure ou non que l’agriculture conventionnelle.

Cette publication est une critique d’un article de Badgley et al., 2007 qui a pour conclusion que l’agriculture biologique serait capable de nourrir le monde entier. Plusieurs critiques sont faites dans cette revue qui vise à décrédibiliser les résultats obtenus par Badgley et son équipe. Tout d’abord, D.J. Connor (Organic agriculture cannot feed the world) pose le contexte en précisant que l’agriculture biologique occupe (en 2008) 0.3% des terres agricoles dans le monde et se retrouve surtout dans les pays développés. Comme la plupart des études, il définit l’agriculture biologique comme une agriculture refusant l’utilisation de composants inorganiques (engrais chimiques, pesticides…) contre les ravageurs, les maladies et le contrôle des mauvaises herbes. L’agriculture biologique a également interdit l’utilisation de cultivars génétiquement modifiés. De plus, l’agriculture biologique encourage les rotations de cultures ainsi que des cultures mixtes pour améliorer la fertilité des sols, augmenter la nutrition des cultures et limiter les problèmes de production liés aux ravageurs, maladies et mauvaises herbes. Cette revue met aussi en avant le fait que l’agriculture biologique est de plus en plus acceptée dans les pays développés, surtout en Europe et aux États-Unis, grâce au nombre croissant de consommateurs responsables pour l’alimentation et l’environnement. Néanmoins, cette analyse met aussi en évidence l’existence d’autres modes d’agriculture alternative comme des terres agricoles conventionnelles choisissant des « bonnes pratiques de cultures » et utilisant des produits agrochimiques en intégrant des processus utilisés en agriculture biologique. Le problème majeur relevé par D.J. Connor de l’agriculture biologique est sa productivité souvent controversée. Certaines études ont montré qu’elle n’avait la capacité de produire que 3 à 4 millions alors que la population de 2008 était de 6,2 millions et qu’elle est prévue pour être de 9 millions en 2050. Cependant, d’autres articles démontrent qu’elle peut être suffisante pour nourrir toute la population mondiale, dont Badgley et al., en 2007. C’est là que D.J. Connor intervient et prétend que les données de cette étude ont été mal interprétées. La première critique est que Badgley et son équipe ont effectué une surestimation de la productivité de l’agriculture biologique. L’article de 2007 a réalisé des ratios agriculture bio/agriculture conventionnelle et D.J. Connor pense que l’inégalité des entrées dans les cultures explique la différence et le haut ratio pour les pays en voie de développement, ce qui induirait un biais dans le calcul de la productivité. D.J. Connor estime qu’il y a eu de sérieuses mal-interprétations dans les ratios pour les pays en voie de développement et surtout une incompréhension de l’application de ces ratios aux calculs de productivité pour l’agriculture biologique. Il en est de même pour les pays développés. La deuxième critique réalisée par D.J. Connor est la disponibilité limitée des nutriments organiques utilisés dans l’agriculture biologique. En effet, Badgley et son équipe propose une potentielle couverture de cultures de légumineuses pour subvenir à l’azote requis dans les terres agricoles. D.J. Connor conteste cette proposition puisque de nombreux agriculteurs agissent déjà de cette façon et pour ceux qui ne le font pas, cela est surtout du à des contraintes de températures ou d’irrigation ne permettant pas un deuxième type de culture en plus de leur culture d’origine. Enfin, la troisième critique est d’abord positive car il approuve la stratégie de culture développée par Badgley et son équipe qui montre que les cultures sont des systèmes fermés. Néanmoins, D.J Connor souligne que cette stratégie n’est pas réaliste et que pour évaluer la productivité des systèmes de culture, il faut prendre en compte les cultures de grain, les cultures de couvertures, les pâturages et le bétail.

Cette publication est intéressante dans le sens où elle met en relief des problèmes ou des oublis qu’il y a eu dans une étude précédente qui pourraient fausser des résultats, ce qui montre l’esprit critique de cette revue. En revanche, c’est une communication très succincte et elle ne fait que contredire les résultats par des questionnements ou des faits établis par d’autres études mais jamais par des expériences personnelles qui appuierait son discours. En conclusion, je pense qu’il est nécessaire de prendre en compte les questions que cette revue soulève par rapport aux conclusions antérieures, cependant, il ne faut pas non plus discrédité complètement l’article précédent mais réaliser davantage de recherches pour trancher les avis.

Cette publication a pour conclusion que les ratios utilisés ne sont pas suffisant pour dire que la productivité de l’agriculture biologique est égale à celle de l’agriculture conventionnelle et que la proposition pour fournir l’azote nécessaire n’est pas adaptée. En revanche, l’auteur met en évidence que le monde a besoin d’une forte productivité agricole tout en préservant le plus possible l’environnement et que l’agriculture biologique peut être un avantage grâce à ses pratiques culturales. Il souligne aussi que l’agriculture biologique possède de nombreux problèmes comme la nutrition des cultures et le contrôle des ravageurs, maladies et mauvaises herbes. Cette étude apporte donc un aspect négatif sur les rendements de l’agriculture biologique sans parler des autres aspects (environnement, biodiversité).

L'agriculture entraîne des pressions environnementales significatives à l'échelle nationale en terme de dégradation des sols, utilisation de l'eau et émissions de gaz à effet de serre. L'agriculture correspond à la première étape du système d'approvisionnement alimentaire et elle cause également des pressions indirectes par l'usage de biens et services. Cet approvisionnement entraîne une utilisation des ressources et des émissions polluantes dans les industries localisés en amont de l'agriculture (économies, usines de fabrication de l'acier). Il faut prendre en compte le fait que les fermes aient besoin d'assurances, de vétérinaires, de maintenances et d'autres services financiers. Dans cette étude ils utilisent les facteurs directes (utilisation des terres, eau, carburant et labour) et les exigences indirectes (électricité, produits et services utilisés pour la ferme) afin de réaliser une étude complète.

Une enquête a été obtenue grâce à des informations quantitatives sur les entrées directes et indirectes de fermes biologiques. L'étude consistait à demander des informations sur les caractéristiques physiques de la ferme, les produits et la force de labour. Ensuite ils ont essayé de jauger si les fermiers attachent une relative importance aux différentes issues environnementales. Une ferme conventionnelle hypothétique a été utilisé afin de comparer avec les systèmes biologiques.
Ils ont employé une LCA hybride où les facteurs directes sont étudiés grâce à l'enquête et où les facteurs indirectes sont étudiés par une analyse "entrées-sorties" afin d'assurer une couverture complète des exigences situées en amont de la production. Une analyse structurale de trajet est employée et appliquée au cycle de vie afin de décrire les processus environnementaux en terme de facteur énergie, perturbation des terres, utilisation de l'eau et émissions de gaz.

Les énergies utilisées "sur site" sont légèrement plus élevées dans les systèmes organiques due à l'utilisation de diesel et pétrole. Les fermes conventionnelles requièrent plus d'énergie indirecte par rapport aux biologiques et requièrent également une utilisation de l'eau plus importante. L'analyse structurale détaillée montre un impact énergétique plus important dans le cas du système conventionnel du à la dépendance aux fertilisants et produits chimiques. En ce qui concerne la perturbation des terres, elles sont moins importantes dans le cas de fermes biologiques pour le bétail mais l'inverse est observé pour la production de végétaux (utilisation de plus de terre). La production biologique utilise plus d'énergie "sur site" mais moins d'énergie "hors site". La moyenne de l'intensité d'énergie utilisé dans le système organique est plus faible que celle du conventionnelle (du à l'auto-suffisance du système biologique)

Cette étude se base sur des systèmes agricoles présents en Australie. Il faudrait réaliser ce même type d'étude dans d'autres pays où les ressources en eaux ne sont pas aussi limitées par exemple.
De plus les résultats se basent sur l'enquête réalisée et ne dépendent pas de mesures mais seulement de la bonne foi des agriculteurs et leurs points de vue. Ils ont également réalisés des extrapolations en ce qui concerne le système conventionnel.
En ce qui concerne la méthode, l'échantillonnage utilisé dans cette étude est faible, il faudrait donc étudier plus de fermes afin de réaliser une étude plus significative. Il existe également des incertitudes sur les données "d'entrée-sorties" utilisées dans cette étude.

Il ne faut pas seulement prendre en compte la phase agricole mais également tous les processus antérieurs qui permettent cette phase (acier pour les machines, assurances) et qui correspondent aux énergies extérieurs au site.
L'agriculture biologique est donc meilleure car elle nécessite l'utilisation de moins d'énergie si l'on prend en compte les énergies "sur site" et "hors site". La production biologique a donc moins d'impacts que la conventionnelle et les fertilisants et les produits chimiques ont un rôle majeur dans ces impacts.

Cette revue a analysé qualitativement 76 études (de 1981 à 2004) qui ont pour but de comparer les impacts des deux types d'agriculture : biologique et conventionnelle. Le terme « conventionnel » est définit de manière différente selon les articles, le revue a donc pris pour définition générale « tout système agricultural non biologique, caractérisé par des intrants externes afin d'obtenir des rendements élevés ». Le mot « organique » lui est défini comme « une agriculture où l’utilisation de la majorité des produits chimiques synthétiques est interdite, que ce soit pour la culture végétale ou animale (bétail) ». L’agriculture biologique est aussi déterminée par des pratiques culturales peu ou pas utilisées dans l’agriculture conventionnelle.
La majorité des 76 études passées en revue mettent en évidence que la richesse et l’abondance d’espèces, à travers un large panel de taxons, ont tendance à être plus élevées dans les cultures biologiques que dans les cultures conventionnelles. Ceci a été démontré dans de nombreux cas dans la flore et la faune : « mauvaises herbes », les microorganismes du sol (bactéries, champignons et nématodes), les invertébrés (vers de terre, papillons, araignées, scarabées, arthropodes) et les vertébrés (mammifères, oiseaux).
Les causes précises pour expliquer cette différence de biodiversité ne sont pas élucidées mais il y a un consensus sur l’importance de la gestion de pratiques culturales. En effet, trois types de pratiques sont mis en avant dans l’agriculture biologique et pourraient potentiellement aider à comprendre partiellement les facteurs influençant cette biodiversité. (1) Interdiction ou réduction de l’utilisation de pesticides chimiques et de fertiliseurs non biologiques (impact positif sur les plantes, le invertébrés et les vertébrés), (2) Gestion des habitats non cultivés et des limites des champs (améliore la diversité et l’abondance des plantes, invertébrés et vertébrés) et (3) Préservation d’une agriculture mixte (effet positif dans le temps et l’espace sur la biodiversité grâce à une hétérogénéité d’habitats).
Pour finir, la revue met aussi l’accent sur des paramètres qui pourraient sous-estimer la biodiversité de l’agriculture biologique dans certaines études, à savoir la différence de taille entre les deux types d’agriculture (évite les terres agricoles conventionnelles les plus intensifiées) mais aussi le temps d’adaptation des communautés de la faune et la flore nécessaire après une conversion en agriculture biologique et enfin les statistiques qui peuvent exclure des valeurs paraissant trop différentes et pouvant correspondre justement à un changement dans la biodiversité.

Les limites de la revue sont surtout liées aux méthodes utilisées dans les différentes études. La revue expose clairement la difficulté d’estimer la biodiversité pour comparer l’agriculture biologique et conventionnelle car il y a une grande hétérogénéité de cultures et pratiques à travers le monde. Cinq problèmes universels sont souvent retrouvés : la variation dans la définition de l’agriculture biologique selon les pays, la disparité entre les articles pour leur contrôle, la variation temporel (de 1 saison à 1 an) et spatiale (taille des cultures) entre les publications et enfin, les mesures différentes de la biodiversité (abondance, richesse, réussite de la nidation…). La revue met également en avant le manque crucial de recherches plus approfondies (inclure tous les composants des pratiques culturales des deux types de systèmes + évaluation d’une conversion) pour pouvoir faire une réelle évaluation quantitative des effets bénéfiques de l’agriculture biologique sur la biodiversité.

La revue est plutôt bien construite puisqu’elle présente les faits, qu’ils soient divergents ou non d’un article à l’autre et surtout que ce soit en faveur ou non de l’agriculture biologique. Bien que la revue atteste d’une manière générale les effets bénéfiques de l’agriculture biologique, elle apporte aussi beaucoup d’attention sur le fait qu’il y a beaucoup de biais dans la façon d’étudier l’impact des deux types d’agriculture sur la biodiversité et qu’il faudrait plus d’investigations rigoureuses et standardisées pour trancher le débat. Pour conclure, cette revue amène un début de réponse sur l’influence qu’a l’agriculture biologique sur la biodiversité mais pas sur l’efficacité ni sur l’environnement (paramètres abiotiques comme la qualité d’un sol).

Diverses technologies organiques ont été utilisés pendant environ 6000 ans pour rendre l'agriculture durable tout en conservant les sols, l'eau, l'énergie et les ressources biologiques. Mais pour des soucis de rendement l'agriculture conventionnelle se repose sur l'utilisation d'engrais et pesticides chimiques de synthèse qui peuvent avoir de graves répercussions sur la santé publique et l'environnement. Depuis 1981, l'Institut Rodale Farming Systems Trial (FST) a comparé les systèmes agricoles à base de céréales biologiques et conventionnels. Les résultats présentés représentent une étude de 22 ans de ces systèmes d'exploitation, basée sur les impacts environnementaux, la faisabilité économique, l'efficacité énergétique, la qualité des sols, et d'autres critères de performance. Les informations de cet essai peut être un outil pour le développement des politiques agricoles plus en harmonie avec l'environnement tout en augmentant l'efficacité énergétique et le rendement économique.

De 1981 à 2002, des enquêtes de terrain ont été menées à l'Institut Rodale FST à Kutztown, Pennsylvanie, sur 6.1 ha. Le sol du site d'étude est un loam limoneux modérément bien drainé.
La conception expérimentale comprenait trois systèmes de culture (parcelles principales). Ces systèmes, inclus des systèmes (a) conventionnelle, (b) organique avec du fumier organique d'origine animal et à base de légumineuses, et (c) un systèmes organiques à base de légumes. Les parcelles principales étaient de 18 × 92 mètres, et celle-ci ont été divisées en trois sous parcelles de 6 × 92 m , ce qui a permis des comparaisons de même récolte dans une année. Chacun des trois systèmes de culture a été reproduit huit fois.

La matière organique du sol et de l'azote étaient plus élevés dans les systèmes d'agriculture biologique. Des taux similaires de lessivage des nitrates à ceux de la production de maïs et de soja conventionnelle ont été trouvés . Les niveaux élevés de matière organique ont permis de conserver les ressources du sol et l'eau. La rotation des cultures de l'agriculture biologique réduit l'érosion des sols, les problèmes de ravageurs, et l'utilisation de pesticides. Les intrants énergétiques fossiles des cultures biologiques étaient environ 30% plus faible que pour le maïs conventionnelle.
Parce que les aliments organiques sont vendu à des prix plus élevés, le rendement économique net par ha est souvent égale ou supérieure à celui des cultures produites classiquement.

L'agriculture conventionnelle peut être rendu plus durable et écologique en adoptant des technologies traditionnelles de l'agriculture biologique.
Les avantages des cultures organiques en comparaison avec celles conventionnelles sont :

• Un taux plus élevé de matière organique et d'azote dans le sol, ce qui augmente la biodiversité, qui contribue à la lutte biologique contre les ravageurs et augmente la pollinisation des cultures par les insectes
• Des intrants énergétiques fossiles inférieures, donc plus économique et moins dangereux pour la biodiversité
• Des rendements similaires à ceux des systèmes conventionnels
• Une conservation de l'humidité des sols et des ressources en eau plus importante que pour l'agriculture conventionnelle, ce qui est particulièrement avantageux dans des conditions de sécheresse.
• Un rendement économique net par ha est souvent égale ou supérieure à celui des cultures produites classiquement

Les rendements et l'économie des cultures organiques, comparés aux systèmes conventionnels, semblent varier en fonction des cultures, des régions, et des technologies utilisées dans les études. Toutefois, les avantages environnementaux attribuables à la réduction des intrants chimiques, l'érosion moindre des sols , la conservation de l'eau, et l'amélioration des matières organiques du sol et de la biodiversité étaient toujours plus grande dans les systèmes biologiques que dans les systèmes conventionnels. Plusieurs technique de l'agriculture organiques, si elle sont adoptées dans les systèmes de production classiques, serait probablement bénéfique, tel que :

• Utiliser des cultures couverture en fonction des saisons
• Utiliser des rotations de cultures plus étendues
• Augmenter le niveau de matière organique du sol
• Utiliser la biodiversité naturelle pour réduire ou éliminer l'utilisation d'engrais azotés, herbicides, insecticides et fongicides.

Les nématodes jouent un rôle important dans la décomposition de la matière organique du sol, la minéralisation des nutriments des plantes et dans le cycle des nutriments. En consommant les bactéries, ils assimilent de l'azote parfois en excès et l'excrète en tant qu'ammoniaque. La diversité, la composition en espèces et le niveau d'activité des populations de nématodes sont de bons indicateurs de qualité environnementale (pollution, toxicologie). De plus l'indice de maturité (composition et abondance des espèces) est un indicateur de perturbations écologiques.
L'objectif de cette étude est de surveiller la présence et l'abondance des différentes espèces de nématodes (bactérivores, fongivores, omnivores et prédateurs) et d'évaluer les relations temporelles entre la fertilité des sols, la biomasse microbienne et les niveaux de population de nématodes en fonction des systèmes agricoles (biologique ou conventionnel).

Des échantillons de tomates ont été prélevés dans des systèmes d'agriculture conventionnel et biologique à une profondeur de 15 centimètres. Afin de se repérer, ils utilisent trois échelles de temps (nombre de jours entre événements, date du calendrier et temps physiologiques qui équivaut à la température du sol). Les échantillons sont soumis à une étude du nitrate, microbes et nématodes.
Tous les nématodes ont été comptés et les 200 premiers de chaque échantillon ont été identifiés (genres/espèces). Leur abondance a été calculée en terme de proportions par rapport aux autres nématodes (taxon par unité de sol). Trois indices de diversité des espèces ont été déterminés: nombre total d'espèces N₀, nombre d'espèce abondante N₁ et nombre d'espèce vraiment importante N₂. Ensuite la biomasse de nématodes bactérivores a été calculée comme indice du potentiel de prédation sur les communautés bactériennes et comme indicateur de ressources bactériennes.

La disponibilité en nitrate dans les sols diffère durant la saison de croissance dans les plants de tomates biologiques et conventionnels. Dans le systèmes conventionnel, le nitrate est en excès mais est disponible pour les plantes tout au long de la saison de croissance. Dans le système biologique, les faibles teneurs en nitrate entraînent un stress durant la période de croissance. La biomasse microbienne du carbone est plus grande dans le système biologique par rapport au conventionnel durant la saison de croissance. Ils existent différents types de nématodes et leurs abondances varient suivant le moment de la saison et les systèmes. La matière organique incorporée dans les sols dans le système conventionnel à un rapport C:N plus élevé par rapport au fumier incorporé dans le système biologique. Dans le système conventionnel, on observe une décomposition fongique plutôt que bactérienne et inversement pour le système biologique. Les autres espèces de nématodes ont peu d'impacts.

Cet article montre qu'il existe des différences au sein des communautés de nématodes entre les deux systèmes et que cela a un impact sur les décompositions. Dans le système biologique, les tomates montrent des symptômes de déficience en azote à des moments clés tels que la croissance des plantes et la maturation des fruits. Il faudrait donc remédier à cela en alternant les structures des communautés en introduisant activement des nématodes par le bais de la MO et en changeant les opérations de cultures pour influencer la biomasse, l'abondance et l'activité des nématodes bactérivores durant la saison de croissance.

Les systèmes agricoles biologiques évitent ou largement excluent l'utilisation d'engrais chimique et de pesticides en se fondant sur la rotation des cultures, la fumure, les engrais organiques, et le contrôle biologique des ravageurs pour maintenir la productivité des sols, l'approvisionnement en nutriments des végétaux et lutte contre les ravageurs. L'impact de l'agriculture conventionnelle sur les propriétés du sol et sa productivité sont donc comparés avec l'agriculture biologique qui pourrait avoir des effets moins négatifs sur l'environnement.

L'article étudie la différence entre deux champs de blé d'hiver adjacent (Triticum aestivum) à Spokane ( Washington, USA) entre 1948 et 1987, un organiquement géré de 320 ha et l'autre géré de manière classique de 525ha. La ferme biologique utilisait une rotation des cultures. La zone d'étude consiste en une paire de transects à 4,5 m de la ligne de démarcation entre les fermes et 55 m Jong, de 10 points d'échantillonnage dans chaque transect. Des échantillons de sol ont été recueillis entre 0-10cm pour la surface et pour tous les 20 échantillons. Ils ont été analysés pour la densité apparente et la teneur en eau. Des carottages de 100cm ont été fait pour la texture du sol, la couleur et l'épaisseur.
Les comparaisons dans le sol se font sur le taux de :

• Polysaccharide
• Humidité
• Matières organiques
• Structure du sol
• Dureté de l'encroûtement des sols

Le sol organique avait une teneur plus importante en matière organique, une couche arable plus épaisse, un taux de polysaccharide important, un indice d'encroutement du sol plus faible et donc moins d'érosion que le sol des cultures conventionnelles.
La matière organique encourage la granulation, augmente le stockage de l'eau, l'approvisionnement en éléments nutritifs, et l'activité des organismes du sol et améliore la fertilité et la productivité des sols. Polysaccharides servent d'agents liants dans la formation des agrégats du sol, et sont impliqués dans la stabilité des agrégats et diminuent l'érosion. Un encroutement faible indique que la levée des semis pourrait être renforcée dans le sol organique. Comparé à la ferme conventionnelle, l'organique avait un rendement moindre de 8%, mais dans le long terme, le système biologique était plus efficace que le système conventionnelle à réduire l'érosion du sol et, par conséquent, dans le maintien de la productivité des sols.

L'agriculture biologique a un potentiel de contrôle de l'érosion élevé. L'érosion incontrôlée peut réduire considérablement les avantages des variétés végétales améliorées. À un certain point, la réduction du rendement dû l'érosion peut dépasser l'augmentation de rendement due au progrès technique. La différence dans les taux d'érosion entre les fermes biologiques et conventionnelles est très probablement dues à leurs systèmes de rotation des cultures différentes et l'impact de la monoculture intensive sur le sol.

En ce qui concerne la structure du sol, la plupart des résultats de la recherche ont trouvé aucune différence entre les systèmes de production agricole.