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L'initiative "4 pour mille : les sols pour la sécurité alimentaire et le climat" propose d'augmenter chaque année d'un quatre millième le stock de carbone présent dans tous les sols du monde. À la demande de l'Ademe et du ministère de l'Agriculture et de l'Alimentation, l'Inra (devenu aujourd'hui INRAE) a conduit une étude, centrée sur la France métropolitaine, visant à estimer le potentiel de stockage de carbone des sols agricoles et forestiers et, in fine, à mesurer la contribution potentielle de ce levier à l'objectif de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre. Diverses pratiques candidates (cultures intermédiaires, apport de nouvelles ressources organiques, gestion des prairies, agroforesterie…) ont été évaluées. Les résultats obtenus ont montré une forte variabilité du stockage additionnel de carbone. L'étude a également permis d'estimer le coût supplémentaire, pour les agriculteurs, de mise en oeuvre de ces pratiques de stockage, puis une allocation de l'effort de stockage entre les pratiques et les régions a été effectuée. Ces données permettront aux différents acteurs concernés de faire les meilleurs choix pour stocker davantage de carbone dans les sols. Cet ouvrage s'adresse aux décideurs chargés de l'élaboration des politiques publiques climatiques dans le domaine agricole, aux responsables territoriaux, aux aménageurs, aux ingénieurs et techniciens, aux agriculteurs et à l'ensemble des citoyens intéressés par la problématique de l'agriculture et du changement climatique.

L'agroforesterie est souvent citée pour sa capacité à concilier la préservation de l'environnement, tout en assurant un revenu et une production satisfaisante aux agriculteurs. Le présent chapitre traite des pressions environnementalistes sur l'agroforesterie au Nicaragua et au Costa Rica, où la question de préservation de l'environnement concerne notamment la biodiversité, l'érosion des sols, la ressource en eau et la couverture arborée. L'objectif de notre recherche est de comprendre comment les pressions environnementalistes influent sur les stratégies des agriculteurs. Ces pressions sont assez similaires dans les deux pays, mais les résultats sont distincts. Au Costa Rica, l'homogénéité et la force des discours ont produit une idéologie environnementaliste globale qui s'applique à une situation relativement homogène en termes de systèmes de production et de niveau socioéconomique. Néanmoins un décalage existe encore entre le discours des agriculteurs et leurs pratiques. Au Nicaragua, les multiples pressions environnementalistes se heurtent à une grande diversité de situations des systèmes de production et du niveau socio-économique, ainsi qu'aux priorités relevant de la survie des populations les plus précaires.

Dans les systèmes agroforestiers, l'ombrage peut avoir des effets synergiques ou, au contraire, antagonistes sur l'expression des dégâts du complexe de bioagresseurs et des dommages associés. Les travaux présentés ont été réalisés dans des systèmes agroforestiers à base de caféiers au Costa Rica. Ils ont pour but d'illustrer les effets des interactions de l'ombrage a différents niveaux : avec le climat et l'environnement ; au sein même du cycle de vie d'un bioagresseur ; entre bioagresseurs du complexe parasitaire ; entre auxiliaires et bioagresseurs. L'effet de l'ombrage sur la fourniture de plusieurs services écosystémiques est également illustre. Nos résultats montrent que l'ombrage augmente la dispersion du pathogène Hemileia vastatrix, responsable de la rouille quand il pleut, alors qu'il la réduit quand il fait sec. L'ombrage favorise le processus pré-infectieux et la colonisation du caféier par la rouille, ainsi que sa régulation par son ennemi naturel, le champignon Lecanicillium lecaniii. Les effets de l'ombrage sont contraires selon le bioagresseur foliaire (deux basidiomycetes, deux ascomycètes et une larve de lépidoptère). Une approche ≪ multipest " montre qu'un ombrage optimal permet de réduire l'impact total du cortège de bioagresseurs. Enfin, l'ombrage peut avoir des effets antagonistes selon les services écosystémiques, comme en réduisant directement la production mais en augmentant la regulation des bioagresseurs. L'étude des compromis de l'ensemble de ces services doit être réalisée afin de concevoir des systèmes permettant d'optimiser la régulation des bioagresseurs par l'intermédiaire l'ombrage.

Huit ans de travaux de recherche sur les services écosystémiques dans une grande ferme caféière du Costa Rica (observatoire collaboratif Coffee-Flux, en système agroforestier à base de caféiers sous de grands arbres d'Erythrina poeppigiana, surface projetée de couronne de l'ordre de 16 %) ont suggéré plusieurs applications pour les agriculteurs et les décideurs. Il est apparu que de nombreux services écosystémiques dépendaient des propriétés du sol (ici des Andisols), en particulier de l'érosion, de l'infiltration, de la capacité de stockage de l'eau et des éléments nutritifs. Nous confirmons qu'il est essentiel de lier les services hydrologiques et de conservation au type de sol en présence. Une densité adéquate d'arbres d'ombrage (plutôt faible ici) permet de réduire la sévérité des maladies foliaires avec, en perspective, une réduction de l'usage de pesticides-fongicides. Un simple inventaire de la surface basale au collet des caféiers permet d'estimer la biomasse souterraine et la moyenne d'âge d'une plantation de caféiers, ce qui permet d'évaluer sa valeur marchande ou de planifier son remplacement. Le protocole de calcul actuel pour la neutralité carbone des systèmes agroforestiers ne prend en compte que les arbres d'ombrage, pas la culture intercalaire. Dans la réalité, si on inclut les caféiers, on se rapproche très probablement de la neutralité. Des évaluations plus complètes, incluant les arbres, les caféiers, la litière, le sol et les racines dans le bilan en carbone du système agroforestier sont proposées. Les arbres d'ombrage offrent de nombreux servies écosystémiques s'ils sont gérés de manière adéquate dans le contexte local. Par rapport aux parcelles en plein soleil, nous montrons qu'ils réduisent l'érosion laminaire d'un facteur 2, augmentent la fixation de l'azote (N2) atmosphérique et le pourcentage d'azote recyclé dans le système, réduisant ainsi les besoins en engrais. Ils réduisent aussi la sévérité des maladies foliaires, augmentent la séquest

Les systèmes agroforestiers à base de cacaoyers du Centre-Cameroun présentent des niveaux de stockage de carbone (C), de conservation d'espèces d'arbres et de production de cacao intéressants. Les services de conservation et de stockage de carbone peuvent s'y révéler synergiques, mais ils semblent tous les deux antagonistes des niveaux de production supérieurs à une tonne/ha de fèves de cacao marchand. Le stockage de carbone peut néanmoins être découplé de la conservation car dans ces systèmes, il est principalement réalisé par de très grands arbres. Ainsi, un nombre réduit d'individus peut suffire à atteindre des stocks de 100 t C/ha. La conservation des espèces ligneuses apparaît, quant à elle, dépendante du niveau de multifonctionnalité que les agriculteurs attendent de leurs systèmes agroforestiers à base de cacaoyers. Par ailleurs, les systèmes ayant des niveaux de stockage de carbone élevés ou moyens semblent être en mesure de soutenir une production cacaoyère intéressante au-delà de 40 ans (0,75 à 1 t/ha cacao marchand). Les travaux présentés permettent de distinguer trois groupes de systèmes agroforestiers à base de cacaoyers : simples, peu durables et peu multifonctionnels, mais avec de bonnes capacités de production de cacao ; complexes, plus durables avec des niveaux de stockage de carbone et de production de cacao intéressants, mais peu de capacité de conservation ; très complexes avec de bons niveaux de stockage de C et de conservation, mais limités en production de cacao. Ces trois groupes, correspondant à des situations réelles, ils permettent de mieux cibler les intervalles dans lesquels des compromis entre services écosystémiques sont acceptables.

Dans ce chapitre, sont comparés les déterminants des dynamiques spatiales et de recomposition de neuf systèmes agroforestiers situés au Bénin, au Cameroun, au Costa Rica, au Kenya et au Nicaragua. La comparaison s'appuie sur l'analyse de données collectées aux échelles de la parcelle, de l'exploitation agricole, de la zone d'étude et du pays. Une grille d'analyse permet d'identifier sept catégories de déterminants socio-économiques regroupées en quatre grandes classes : les stratégies des exploitants agricoles, la disponibilité en ressources, les caractéristiques des marchés, et les régulations et appuis en vigueur dans la zone étudiée. Les résultats obtenus montrent que les dynamiques spatiales (réduction, stabilité ou accroissement des surfaces des systèmes agroforestiers) sont déterminées par le niveau de disponibilité en terres et par les concurrences entre les différentes stratégies et les opportunités de valorisation monétaire de cette ressource offertes par le marché aux différents types d'acteurs économiques. La composition des systèmes agroforestiers (simples, moyennement complexes et complexes) est essentiellement déterminée par le type de producteurs et leurs stratégies. En règle générale, les grands producteurs disposant de hauts niveaux de capitaux privilégient des systèmes agroforestiers simples maximisant les revenus de la culture principale. Les petits producteurs développent généralement des systèmes agroforestiers complexes permettant une diversification des produits vivriers et marchands, ainsi qu'une réduction des risques alimentaires et commerciaux. L'évolution de la composition des systèmes agroforestiers (simplification, stabilité ou complexification) est déterminée par un changement des opportunités commerciales offertes par le marché et du degré de structuration et de sécurisation des filières concernées, par des incitations réglementaires ou liées à la labellisation des produits, ou par une modification des proportions relatives des différe

Alors que les systèmes agroforestiers sont reconnus pour la diversité des services environnementaux qu'ils fournissent, la nature et l'ampleur de ces services dépendent des choix des producteurs. Différents instruments de politiques ont été proposés pour influencer les choix des pratiques des producteurs et promouvoir la production de services environnementaux. Toutefois, il n'est pas aisé d'anticiper les réponses des producteurs à ces instruments. Dans ce chapitre, nous présentons les résultats de l'application d'une méthodologie originale fondée sur une approche à la fois participative et prospective conçue et mise en oeuvre avec les acteurs locaux et des producteurs afin de tester l'intérêt de certains instruments encourageant la production de services environnementaux dans leur contexte. Cette méthode consiste à co-construire, sur la base de savoirs locaux et de connaissances des chercheurs, des jeux de rôles spécifiques permettant aux producteurs de simuler leur choix en termes de pratiques et d'en observer les effets en termes de production agricole, de revenu et de fourniture de services environnementaux. L'application de ces jeux de rôle dans deux zones de production de café au Costa Rica et au Nicaragua montre la diversité des réponses des producteurs face à des scénarios de mise en oeuvre d'instruments de type coercitif (contrôle effectif de la législation environnementale) ou incitatif (crédit vert, certification et paiement pour services environnementaux). Bien que comportant certaines limites (méthode non prédictive), nous soulignons les intérêts de cette méthode pour concevoir des innovations en termes de gestion d'exploitation et d'instruments adaptés aux conditions des producteurs et à la diversité des systèmes agroforestiers.

Respectueux de l'environnement et garantissant une sécurité alimentaire soutenue par la diversification des productions et des revenus qu'ils procurent, les systèmes agroforestiers apparaissent comme un modèle prometteur d'agriculture durable dans les pays du Sud les plus vulnérables aux changements globaux. Cependant, ces systèmes agroforestiers ne peuvent être optimisés qu'à condition de mieux comprendre et de mieux maîtriser les facteurs de leurs productions. L'ouvrage présente un ensemble de connaissances récentes sur les mécanismes biophysiques et socio-économiques qui sous-tendent le fonctionnement et la dynamique des systèmes agroforestiers. Il concerne, d'une part les systèmes agroforestiers à base de cultures pérennes, telles que cacaoyers et caféiers, de régions tropicales humides en Amérique du Sud, en Afrique de l'Est et du Centre, d'autre part les parcs arborés et arbustifs à base de cultures vivrières, principalement de céréales, de la région semi-aride subsaharienne d'Afrique de l'Ouest. Il synthétise les dernières avancées acquises grâce à plusieurs projets associant le Cirad, l'IRD et leurs partenaires du Sud qui ont été conduits entre 2012 et 2016 dans ces régions. L'ensemble de ces projets s'articulent autour des dynamiques des systèmes agroforestiers et des compromis entre les services de production et les autres services socio-écosystémiques que ces systèmes fournissent.

Au sein des systèmes agroforestiers tropicaux, de nombreuses interactions se déroulent dans et entre les environnements biotiques et abiotiques. Elles favorisent une régulation naturelle des bioagresseurs des cultures de ces systèmes. Afin d'exploiter au mieux cette régulation naturelle et de limiter les pertes de production, il est primordial de bien comprendre ces interactions. Ce chapitre présente une synthèse d'études de ces mécanismes de régulation, à partir de données empiriques sur des maladies et ravageurs dans des systèmes agroforestiers à base de caféiers, de cacaoyers et de mil au Cameroun, au Costa Rica, au Kenya et au Sénégal. En fonction des caractéristiques biologiques des bioagresseurs et de l'environnement dans lequel ils se développent, des approches multi échelles, de l'arbre au paysage, adaptées aux modelés étudies ont été utilisées pour évaluer les stratégies de régulation ascendante par les ressources "botton-up" et descendante par les ennemis naturels "top-down". Les approches développées ont permis d'évaluer l'effet de la composition et de l'organisation spatiale de la biodiversité associée au sein des systèmes agroforestiers sur les bioagresseurs, l'effet de l'ombrage sur le développement des bioagresseurs et l'effet de la biodiversité végétale associée aux échelles parcelle et paysage sur les communautés d'ennemis naturels et leur efficacité à réguler les bioagresseurs. Des approches expérimentales et intégratives, d'écologie des communautés et du paysage fondées notamment sur l'étude des traits fonctionnels se sont avérées nécessaires pour estimer au mieux les services de régulation.

Dans ce travail, nous montrons que la structure spatiale des individus (arbres et cacaoyers) au sein d'agroforêts à cacaoyers influence l'intensité d'attaque de bioagresseurs des cacaoyers. À l'échelle de la parcelle, des organisations spatiales régulières ou aléatoires d'arbres forestiers réduisent les intensités d'attaques de la moniliose au Costa Rica et des mirides au Cameroun. À l'échelle de l'individu, le nombre de voisins cacaoyers (à 3,7 m) et fruitiers (à 4,3 m) influence négativement l'intensité d'attaque de la moniliose au Costa Rica. Nos résultats révèlent l'importance de la structure spatiale dans la description des agroforêts tropicaux et la compréhension des mécanismes influençant la régulation agroécologique des bioagresseurs au sein de ces systèmes complexes. La gestion de la structure spatiale des individus dans les systèmes agroforestiers pourrait ainsi constituer un levier intéressant pour le contrôle agroécologique des bioagresseurs.