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Comment garantir la sécurité alimentaire face aux enjeux climatiques ?


​Alors que la malnutrition touche actuellement des centaines de millions de personnes dans le monde, le dérèglement climatique et ses conséquences sur les cultures compromettent plus encore l’accès à une alimentation en quantité suffisante et de qualité. Quels sont les leviers pour garantir la sécurité alimentaire avec de bons rendements agricoles tout en réduisant les impacts du changement climatique ? Le point avec Christine Hatté, géochimiste et géochronologue, et Thierry Heulin, expert en écologie microbienne des sols.

Publié le 8 juin 2022
Christine Hatté (CEA) est directrice de recherche au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (IPSL-LSCE, unité mixte CEA/CNRS/UVSQ).

Thierry Heulin (CNRS) est directeur de recherche à l’Institut de biosciences et biotechnologies (BIAM, unité mixte CEA/CNRS/Aix-Marseille Université).

Que recouvre la notion de sécurité alimentaire ?

Thierry Heulin : On définit la sécurité alimentaire comme le fait que la production agricole doit a minima couvrir les besoins en alimentation de la population, aussi bien de façon quantitative que qualitative. L’offre et la demande sont à peu près à l’équilibre dans la plupart des pays riches, sauf dans des cas particuliers comme avec la guerre en Ukraine où l’offre risque d’être en dessous de la demande pour le blé, les protéagineux et les oléagineux. L’écart offre/demande est plus important dans les pays pauvres et à revenus intermédiaires. Les difficultés d’accès à une nourriture saine et de qualité sont également plus grandes pour les populations les plus vulnérables. La sécurité alimentaire peut être compromise par plusieurs facteurs, dont les conflits comme évoqué précédemment mais aussi les crises et fluctuations économiques ainsi que le changement climatique. Assurer la sécurité alimentaire au niveau mondial est l’un des 17 objectifs de développement durable que les états se sont engagés en 2015 à atteindre d’ici à 2030.

Comment le dérèglement climatique affecte-t-il la production agricole et donc la sécurité
alimentaire ?

Thierry Heulin : Le changement climatique, notamment la hausse des températures, a surtout des conséquences sur le cycle de l’eau et sur l’alimentation hydrique, qu’elle soit humaine ou végétale. L’augmentation du niveau de la mer, qui est aussi un effet du changement climatique, crée des zones de salinisation : l’eau de mer rentre dans les terres et pénètre progressivement dans les nappes phréatiques, qui sont nos réserves en eau douce. Le pourtour méditerranéen (Tunisie, Algérie, Egypte...) est particulièrement concerné par cette situation tout comme le Bengladesh.

Christine Hatté : Les événements climatiques extrêmes (orages de grêlons, sécheresses, précipitations...) ont également un impact désastreux sur les sols et les cultures. Le manque d’eau peut être catastrophique mais de même son excès, dû à de fortes pluies, qui peut induire une érosion plus intense des sols. On peut avoir un accroissement du lessivage, c’est-à-dire un transport des particules minérales et de la matière organique associée porteuse des nutriments du sol et des pesticides éventuellement utilisés, vers les nappes phréatiques. Avec deux conséquences : un appauvrissement de ces sols et la pollution des eaux.  

Thierry Heulin : Le réchauffement climatique a comme autre conséquence le déplacement de « ravageurs » (insectes, champignons, micro-organismes...) dans des régions dont ils étaient absents par le passé et où les cultures n’ont pas eu le temps de s’adapter. C’est le cas, par exemple, de la chenille légionnaire qui dévaste le maïs et le sorgho en Afrique, en Asie et en Amérique du Nord. Avec le réchauffement climatique, les prévisions actuelles laissent penser que cette chenille va aussi s’introduire en Europe dans quelques années et provoquer des dégâts majeurs. Si leur déplacement se fait via les humains et leurs marchandises, leur installation a ensuite lieu parce que le climat change. Les moyens de lutter contre ces ravageurs sont limités. Les insecticides chimiques sont progressivement interdits, ce qui est une bonne chose. Mais les molécules alternatives sont peu nombreuses. On peut utiliser le Bt, un insecticide à base de protéine cristal produite par la bactérie Bacillus thuringiensis, avec le risque que les ravageurs s’y adaptent.

Comment combiner sécurité alimentaire et lutte contre le dérèglement climatique ?

Thierry Heulin : Le carbone, principal constituant de la matière organique des sols, joue un rôle majeur dans le maintien et l’amélioration de leur fertilité et de leur qualité, ainsi que dans la fourniture de nombreux services écosystémiques. Or, près de la moitié des sols agricoles sont dégradés, et la perte de la production végétale qui en résulte pourrait atteindre 1,2 milliard de dollars par an au niveau mondial1.  Par ailleurs, les stocks mondiaux de carbone organique dans les sols sont deux à trois fois plus élevés que dans l’atmosphère : de petites variations de ces stocks sont donc susceptibles d’avoir un impact majeur sur la concentration en CO2 atmosphérique et, par conséquent, accentuer ou diminuer le réchauffement climatique actuel.

En se fondant sur les résultats de la recherche scientifique, dont celle menée au CEA, la séquestration de carbone dans les sols permettrait d’accroître la sécurité alimentaire et d’atténuer le changement climatique. C’est tout l’enjeu de l’initiative internationale « 4‰ – Les sols pour la sécurité alimentaire et le climat », lancée lors de la COP21 à Paris en 2015, qui promeut des pratiques agronomiques favorables au stockage et à la séquestration du carbone. Selon le dernier rapport du GIEC paru en avril dernier, environ 21 à 37 % des émissions totales de gaz à effet de serre (GES) sont attribuables au système alimentaire. Cette initiative permet ainsi au monde agricole de ne pas être seulement à l’origine du problème mais de faire également partie des solutions pour lutter contre le changement climatique.  

Présentation de l’initiative 4 pour 1000

Présentation de l’initiative 4 pour 1000 © Ministère de l’agriculture et de l’alimentation


Christine Hatté : Un des points forts de cette initiative est l'évaluation intégrée des actions concrètes proposées. Il faut prendre en compte non seulement l'augmentation du carbone des sols et des rendements agricoles mais aussi l’émission de gaz à effet de serre tout au long du processus (intrants chimiques utilisés et motorisation sur le champ, transport des ressources…), la préservation des ressources en eau, la limitation de la pollution, le partage des bénéfices économiques, le bien-être des acteurs et l'acceptation sociétale. La notion de durée, de pérennité des solutions est un autre axe important.

Thierry Heulin : Le CEA contribue activement à cette initiative en travaillant sur plusieurs thématiques autour du stockage de carbone : la recherche fondamentale sur la photosynthèse avec des pistes d’amélioration génétique pour accroître son efficacité, les méthodologies de sélection de variétés végétales ou encore l’évaluation des pratiques agronomiques par la simulation numérique. Le tout sur deux échelles de temps :

  • le court-terme pour une évaluation intégrée immédiate (quelle sélection variétale pour quel retour pour le climat et la sécurité alimentaire ? quelle pérennité du stock de carbone ? quel retour effectif sur le long-terme ?)
  • le long-terme dans le but d’améliorer l’efficacité d’assimilation du carbone atmosphérique par les plantes cultivées et de l’architecture racinaire pour une meilleure allocation du carbone assimilé vers les racines, et de rendre la rhizodéposition de carbone dans les sols plus efficace.
Diagramme des implications CEA contribuant à l’initiative 4 pour 1000
Diagramme des implications CEA contribuant à l’initiative 4 pour 1000 © CEA

Un stockage de carbone optimal avec le mil

Pour garantir la sécurité alimentaire et permettre aux agriculteurs de vivre de leur métier, les cultures doivent avoir de bons rendements. D’où un choix de plantes, comme le maïs, dont le rendement est très élevé mais très gourmand en eau. Comment trouver alors le « bon » compromis entre rendement et économies en eau ? En sélectionnant des variétés de plantes qui assurent la sécurité alimentaire avec un bon rendement tout en permettant de stocker davantage de carbone dans les sols, pour que ceux-ci soient plus fertiles et contribuent à contrebalancer le réchauffement climatique. C’est la preuve de concept obtenue pour le mil.  

Initiée par le CEA en collaboration avec l'IRD, une étude sur les stratégies de mitigation du CO2 atmosphérique a révélé une variabilité génétique sur les potentialités de différentes lignées de mil, céréale cultivée en Inde et en Afrique, à déposer du carbone dans le sol. En adjoignant à ce phénotypage l'analyse des mesures isotopiques du carbone (13C et 14C) de la matière organique du sol, elle a mis en lumière, pour les décideurs et les acteurs, les lignées à privilégier parce que combinant exsudation abondante et priming effect* restreint pour un accroissement durable du stock de carbone dans les sols.

* Sur-minéralisation de la matière organique du sol après un apport de matière organique fraîche, riche en énergie.
Champs de mil
Champs de mil

Christine Hatté : Le CEA a réalisé, à partir d’un ensemble de 14 sites agricoles, une étude2 qui a permis d’évaluer, par une modélisation intégrée du cycle du carbone, qu’il faudrait augmenter de 54% l’apport de matière organique au sol à l’échelle de l’Europe pour atteindre un accroissement de 4‰ annuellement. Cependant, en pratique, cet objectif semble difficile à atteindre : d’une part, le réchauffement actuel conduit à une perte accrue de carbone des sols, la compensation pourrait devenir nettement supérieure, d’autre part, les sols qui peuvent stocker le plus sont déjà riches en carbone et ont ainsi une capacité limitée pour absorber du carbone supplémentaire. Une politique volontariste permettrait de ralentir voire de renverser la tendance à l’appauvrissement de certains sols agricoles et ainsi contre-balancer en partie le déstockage.

4‰

Ce chiffre trouve son origine dans un article de 19993 qui fait le rapport entre les émissions de carbone d'origine fossile (8,9 GtC / an) et le stock de carbone contenus dans les sols (1500-2400 GtC). En augmentant les stocks des sols de 0,4 % par an, on compenserait l'accroissement de la teneur en carbone de l'atmosphère qui résulte de la combustion des fuels fossiles. La valeur de 4‰ est un objectif moyen, à moduler selon le type et l'usage des sols.
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Quels sont les autres leviers possibles à activer ?

Christine Hatté : Des parcours agronomiques vertueux ont été mis en place par certains groupes de l’industrie agroalimentaire. Avec des rotations de parcelles pour éviter d’épuiser les sols et optimiser le rendement. Avec également la mise en place de couverts végétaux, soit des plantes semées en interculture pour protéger et enrichir les sols en matière organique. Il y a aussi des démarches à entreprendre sur les outils et équipements agricoles, en utilisant par exemple des systèmes de désherbage mécanique qui permettent de s’affranchir des pesticides. Pour réduire l’impact environnemental de la production agricole, nous pouvons aussi faire évoluer nos habitudes et comportements alimentaires. Par exemple, en réduisant notre consommation de viande et en sélectionnant son origine pour favoriser les exploitations vertueuses locales dont le bilan carbone peut être bénéfique au climat, rien de tel pour les sols qu’une vache en prairie. Privilégier les filières transparentes et reconnaître le rôle indispensable des acteurs du secteur agricole est le prérequis pour assurer la sécurité alimentaire et le climat.

Les conséquences de l’insécurité alimentaire

D’après un rapport publié conjointement par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), le Fonds international de développement agricole (FIDA), l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), le Programme alimentaire mondial (PAM) et le Fonds des Nations Unies pour l'enfance (UNICEF) sur l’année 2020 :

  • un dixième environ de la population mondiale était sous-alimentée, particulièrement en Asie (418 millions de personnes), en Afrique (282 millions de personnes) et, dans une moindre mesure, en Amérique Latine et dans les Caraïbes (60 millions).
  • 30 % de la population mondiale n'avait pas accès tout au long de l'année à une alimentation adéquate. Selon ce même rapport, la pandémie de Covid-19 a provoqué, une hausse de la malnutrition et renforcé les difficultés d’accès à la nourriture

Source : Organisation Mondiale de la Santé

Cet article est extrait et adapté de Clefs n°74 sur Le système Terre

1 FAO (2006) Land Degradation Assessment in Drylands (LADA). Food and Agriculture.

2 Bruni E., Guenet B., Huang Y., Clivot H., Virto I., Farina R., Kätterer T., Ciais P., Martin M., Chenu C. (2021) Additional carbon inputs to reach a 4 per 1000 objective in Europe: feasibility and projected impacts of climate change based on Century simulations of long-term arable experiments, Biogeosciences, 18, 3981–4004. doi: 10.5194/bg-18-3981-2021

3 J. Balesdent, D. Arrouays, Usage des terres et stockage de carbone dans les sols du territoire français. Une estimation des flux nets annuels pour la période 1900-1999. Compte-rendu de l’Académie de l’Agriculture 85, 265-277 (1999)


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