4. Modéliser, scénariser la biodiversité

L'agriculture a besoin d’eau pour assurer la sécurité alimentaire d’une population mondiale en augmentation.
La production végétale est en effet assurée par un flux permanent d’eau à travers la plante et un échange « eau contre carbone » au niveau des stomates. Chaque kilogramme de biomasse produit par une culture nécessite entre 200 et 1 000 litres d’eau suivant les espèces et les modes de culture. Or, les perspectives de croissance démographique et de changement climatique annoncent un accroissement de la pression sur la ressource en eau pour l’agriculture. Les zones méditerranéennes et tropicales sont particulièrement concernées par ces problèmes. La démographie en hausse s’accompagne de besoins accrus en eau pour d’autres usages que l’agriculture, entraînant une compétition pour l’eau entre ces différents usages, notamment en période estivale où les ressources sont faibles et les besoins élevés. D’autre part, les prévisions des modèles climatiques indiquent, outre le réchauffement climatique qui augmente les besoins en eau des cultures, une tendance à l’augmentation des épisodes de sécheresse et des épisodes extrêmes de fortes précipitations où l’eau est perdue par ruissellement. À cet aspect quantitatif - il faut économiser la ressource - s’ajoute un aspect qualitatif - il faut préserver la qualité de la ressource - car les intrants utilisés en agriculture (fertilisants, pesticides) sont une source majeure de dégradation de la qualité des eaux de surface et souterraines.

Image aérienne IGN - P.-A. Pissard © UMR TETIS

L’agriculture se retrouve ainsi devant un triple défi : produire plus, tout en préservant la qualité de la ressource en eau et en faisant face à sa raréfaction. Pour économiser l’eau, il s’agit d’optimiser le fonctionnement des couverts végétaux cultivés en termes de production et de pérennité en situation hydrique limitante, par des voies agronomiques et génétiques. Les solutions sont àrechercher dans l’obtention de génotypes performants face au déficit hydrique et dans la mise au point de techniques culturales et de systèmes de culture favorisant l’infiltration et réduisant l’évaporation. Pour préserver la qualité de l’eau, il s’agit de comprendre les processus de contamination des eaux superficielles et de concevoir des systèmes de culture qui réduisent l’utilisation des intrants polluants et leur transfert vers les nappes et les cours d’eau.

Le pôle de recherche agronomique montpelliérain aborde l’ensemble de ces questions grâce à des équipes de recherche positionnées sur un continuum d’échelles d’approche, depuis la physiologie de la plante cultivée jusqu’au fonctionnement hydrologique des bassins versants, en passant par le système de culture aux échelles parcelle, exploitation et territoire.

S’appuyant sur une solide approche métrologique aux différentes échelles, ces travaux de recherche accordent une place centrale à la modélisation. Le couplage de modèles écophysiologiques - fondés sur des processus physiologiques - et de modèles de culture décrivant les flux biophysiques à l’échelle de la parcelle, permet de prévoir l’impact de caractères adaptatifs sur le rendement selon le scénario climatique et d’orienter ainsi la sélection de plantes plus efficientes pour l’utilisation de l’eau. La modélisation du fonctionnement des systèmes de culture vise à concevoir et à tester des conduites de culture et des systèmes de culture productifs mais plus respectueux des ressources en eau. L’accent est mis sur l’utilisation de la diversité biologique des espèces cultivées, le pilotage de leurs associations et successions et les techniques de conservation des sols. La modélisation du fonctionnement hydrologique des agrosystèmes permet de quantifier l’impact de ces modes de culture sur le fonctionnement des bassins versants en termes d’utilisation de l’eau et de contamination de la ressource, contribuant ainsi à la définition de nouveaux modes de gestion durable de l’espace rural.