ECO serre

Viabilité des systèmes de cultures protégées dans un contexte d’agriculture durable

Filière(s) :

  • EQUIPEMENTS ET SERVICES

Contexte

En cinquante ans à peine, la production de serre est devenue incontournable et elle pourvoit désormais au besoin des populations en fruits et légumes frais et en végétaux d’ornement en toute saison et sous toutes les latitudes. C’est un système de production hyper intensif dont les interactions avec l’environnement naturel (Stanhill, 2002), social et économique sont très fortes, et qui présente vis à vis du développement agricole durable à la fois des faiblesses, voire des déficiences, et des atouts indéniables. Ces aspects contradictoires questionnent sa viabilité dans un contexte d’agriculture durable. Faute d’une évaluation précise et globale des performances du système, on est conduit à privilégier l’établissement de son état des lieux environnemental, social et économique. L’objectif sous‐jacent est de préciser les conditions bio techniques, économiques et institutionnelles qui permettent de proposer un système de production comme celui de la serre, à la fois intensif et respectueux de l’environnement et qui satisfasse aux attendus sociaux, économiques et environnementaux du développement durable.

Objectifs

La soutenabilité du système de cultures protégées en France a été évaluée à travers les réponses à 5 grandes questions dont les contours épousent ceux des 5 groupes de travail autour desquels ce projet s’articule: 1) Quel est l’état des lieux économique et environnemental du système ? 2) Quelle contribution des acteurs de la filière à la promotion d'une agriculture de serre durable ? 3) Comment améliorer l’acceptabilité environnementale des pratiques de l’agriculture durable sous serre ? 4) Peut‐on intégrer ces pratiques dans les process de production ? 5) Comment enfin valider et valoriser ces travaux ?

Afin d’améliorer les performances environnementales de la serre, l’approche qui a été mise en oeuvre privilégie la possibilité offerte par ce système, de découpler l’environnement de la culture des contraintes externes et d’ainsi contrôler précisément ses facteurs de production, physiques ou biotiques, liés au sol ou aériens. Pour cela, le large éventail des serres existant en France n’a pas été considéré dans sa totalité et sa diversité et on s’est concentré sur ses deux extrémités : la serre lourde et le tunnel. Pour la serre lourde, on s’est orienté vers une fermeture encore plus poussée du système. Pour le tunnel dont la contrôlabilité est moindre, on a surtout insisté, en lien avec les rotations culturales, sur la nécessaire amélioration de la maîtrise des flux hydro‐minéraux et de bioagresseurs. Après un état des lieux environnemental détaillé, nous avons analysé les conditions économiques, sociales et institutionnelles qui sont nécessaires à la mise en oeuvre d'une serre durable pouvant résulter des progrès actuellement en gestation, notamment dans le domaine de la maîtrise des flux biotiques et abiotiques. Une intégration globale a été proposée dans le cadre des stations expérimentales de l’INRA et des Instituts techniques de l’horticulture ornementale et légumière, avant d’être confrontée avec la pratique des professionnels. Le relatif découplage des volets biotechniques et socioéconomiques qui découle de cette approche nous a cependant conduit à élaborer en cours de programme, un cadre conceptuel commun de la serre durable qui a permis de réunir disciplines biotechniques et socio‐économiques autour des questions de l’adoption des pratiques durables, de l’analyse de leur variabilité et de l’identification des verrous à leur adoption.

Résultats obtenus

L’adoption des pratiques durables : L’étude socio économique de la production durable sous serre et de sa perception par les consommateurs – citoyens souligne d’emblée l’image négative de cette production auprès des consommateurs, la production issue du hors sol étant entendue comme une rupture avec le territoire, les saisons et les méthodes conventionnelles. En contrepoint de cette charge, le constat des bio techniciens qui se sont penchés sur l’évolution des modes de production est nettement plus optimiste et met en avant les progrès récents accomplis vers l’adoption des pratiques durables plutôt que les atteintes actuelles faites à l’environnement. Il est ainsi montré que des filières de gestion des déchets se mettent rapidement en place et de façon très volontariste, souvent sous la houlette de l’agro‐industrie. L’analyse économique montre également que l’efficacité du contrôle sanitaire des principaux légumes cultivés sous serre (tomate & concombre) dépend désormais des acteurs privés, fédérés dans les Organisations de Producteurs (OP) qui contribuent ainsi massivement à la promotion de la protection biologique intégrée, comme l’attestent les chiffres de 65% des surfaces de tomate et 90% des surfaces de concombre actuellement conduites en PBI en France (Trottin Caudal et al., 2008). Cette analyse révèle par contre que le recyclage des solutions en culture légumière hors sol est rarement mis en oeuvre et qu’un avantage environnemental essentiel du système est ainsi négligé. En culture en sol, la mise à disposition récente d’outils performants de gestion de l’azote, via notamment des outils d’aide à la décision de fertilisation, devrait aboutir rapidement à une meilleure gestion des intrants minéraux. Bien que peu mise en exergue en 2005 lors de l’élaboration du projet EcoSerre, la question de l’utilisation d’énergie de chauffage, rappelée par la récente crise énergétique, apparaît désormais pour tous les acteurs du système, comme son principal facteur de non durabilité. L’analyse des pratiques montre en effet qu’une part essentielle du gisement potentiel d’économie (20% environ) a déjà été exploitée et que, s’il n’existe pas de solution unique en alternative à l’utilisation des sources d’énergie fossile pour le chauffage des serres, différentes voies et leviers d’action ont été bien identifiés. L’état des lieux du système serre a été conduit sur le plan environnemental à travers une analyse de cycle de vie (ACV) de la production de tomate et une analyse économique. L’ACV s’appuie notamment sur une étude exhaustive des consommations nationales d’énergie en serre réalisée par les Instituts Techniques (ADEME, 2007). Elle révèle que le chauffage génère à la fois le principal élément de fragilité économique et un impact environnemental majeur (environ 80 à 90% de l’impact global du système sur l’environnement et la santé humaine). Inversement le tunnel qui ne pâtit pas de l’utilisation de chauffage, affiche un impact environnemental bien plus faible (jusqu’à 20 fois moindre pour certaines classes d’impact) que la serre lourde chauffée. Alors qu’aucune alternative globale à l’utilisation des hydrocarbures fossiles ne semble émerger, le chauffage apparaît donc comme le facteur principal de non durabilité du système. Dans un milieu confiné comme la serre, la lutte phytosanitaire chimique est également un sujet de préoccupation majeur. Ses conséquences ont été étudiées conjointement dans le cadre formel de l’ACV, et dans celui d’une étude d’exposition aux pesticides des travailleurs de serre. Il apparaît que si l’impact environnemental des pesticides utilisés est faible pour la population et les consommateurs en général (résultat de l’ACV), leurs conséquences sont singulièrement plus préoccupantes pour les travailleurs sous serre, souvent exposés au‐delà des normes tolérables (résultat de l’étude d’exposition), que pour le reste de la population. Une autre conclusion importante de cet état des lieux environnemental est qu’il n’existe pas de système de culture abritée qui soit un modèle vis‐à‐vis du développement durable. Ainsi la serre lourde légumière qui est bien placée par rapport à la PBI, utilise massivement de l’énergie de chauffage. Inversement, le tunnel non chauffé dont l’impact environnemental est faible, utilise plus de pesticides, de fongicides notamment, qui menacent la santé des travailleurs. Malgré cette relative ambiguïté, un résultat est acquis: le poste chauffage est la cause majeure de non durabilité du système et l’abri froid est incomparablement moins polluant que la serre chauffée. L’étude de l’acceptabilité sociale et économique a révélé que la production sous serre se distingue surtout des autres productions agricoles par son caractère hyper intensif et quasi‐industriel. Une maîtrise parfaite du système de production est requise, qui favorise les instruments fondés sur le conseil, le suivi et l’information (Blanquart, 2009). Pour la production de tomate de serre, les enquêtes de consommateurs confirment cette perception: le serriste est assimilé à un entrepreneur qui répond préférentiellement à des objectifs de rentabilité économique et qui est peu préoccupé par l’impact environnemental de sa production et la qualité organoleptique ou sanitaire de ses produits ; alors que ces questions sont au centre des préoccupations du consommateur (Sirieix et al., 2009). L’analyse du contrôle de la qualité sanitaire révèle que les producteurs et les importateurs sont désormais fortement impliqués dans le contrôle de la qualité et que son efficacité dépend des règles mises en place, notamment au niveau collectif. Dans le cas des producteurs de tomate, la Charte Nationale qui fédère la majorité des Organisations de Producteurs organise non seulement le contrôle du produit mais aussi celui des pratiques culturales à travers la mise en oeuvre d’un code de bonnes pratiques agricoles durables où la PBI joue un rôle central. L’analyse de la dimension économique montre que le risque commercial et la pression de la clientèle jouent désormais un rôle au moins aussi important que la réglementation et le risque pénal dans le fonctionnement de ces dispositifs collectifs de contrôle. L’amélioration de l’acceptabilité environnementale découle dans notre approche, d’une maîtrise accrue des flux, qu’ils soient biotiques ou abiotiques. Le flux énergétique joue un rôle central et l’étude conduite sur "l’utilisation rationnelle de l’énergie dans les serres et les leviers d’action" a permis de cerner très précisément son poids et son évolution. Si des modèles précis d’estimation des consommations d’énergie de chauffage et de déshumidification ont été mis au point, seules des pistes ont été proposées en alternative à l’utilisation d’hydrocarbures fossiles pour le chauffage des serres, une telle étude dépassant largement le cadre de ce projet. Ces travaux ont cependant conforté l’émergence de dispositifs alternatifs (chauffage par pompe à chaleur ou au bois) dont on observe progressivement le développement de nouvelles réalisations. Sous nos latitudes, l’utilisation des serres durant toute l’année et notamment la période estivale est un pré requis de sa durabilité économique. Pour y parvenir l’aération naturelle des serres a été optimisée grâce à l’utilisation de logiciels de mécanique des fluides (CFD) et la mise au point de filets insect‐proof ultra perméable à l’air autorisant ainsi une bonne climatisation en période chaude. Sur un plan des transferts biotiques, on sait que la réussite de la protection biologique intégrée en serre résulte de la juxtaposition d’un ensemble de connaissances et de méthodes partielles de protection dont il faut tester la cohérence d’ensemble (van Lanteren, 2000). Choisissant le modèle d’une maladie fongique comme B. cinerea, nous avons d’abord évalué l’importance respective de l’inoculum interne et externe dans l’épidémiologie sous serre. Les différentes approches utilisées (modélisation des flux de spores, détermination de la structure génétique des populations) ont permis de mettre en évidence l’influence de l’inoculum interne dans l’épidémiologie de la maladie sous serres. Des études ont été menées sur la durabilité des méthodes de protection biologique. Elles mettent en évidence la capacité de ce champignon à rapidement évoluer vers le contournement de l’effet d’un antibiotique produit par des agents de protection biologique (Ajouz et al., 2009), cette résistance étant accompagnée toutefois d’un fort coût de ‘fitness’ pour la souche. Plus généralement il a été montré que l’optimisation de la protection biologique est subordonnée à l’étude de la compatibilité des différentes méthodes développées (ex. : 3 produits biologiques contre 3 bioagresseurs de serres) et à la connaissance de la dynamique spatio‐temporelle des attaques (exemple de la cochenille farineuse). Le contrôle général du process et la production intégrée ont été testés à la fois pour la production ornementale et légumière, en serre chauffée et en abri froid selon deux principales modalités : 1. A travers des études sur l’amélioration de méthodes en gestation dans les domaines clés du contrôle climatique, de la reconnaissance automatisée des bioagresseurs, de la protection phytosanitaire intégrée et de l’amélioration de la qualité des fruits. Il a ainsi été montré que sur tomate (Bénard et al., 2009), une réduction de moitié des apports azotés permettait de limiter la pollution environnementale et améliorait sensiblement la qualité des fruits, notamment à travers l’augmentation de leur teneur en sucre. 2. Grâce à l’intégration de ces pratiques dans le cadre d’une production intégrée qui a été déclinée à la fois sous serre lourde et en tunnel froid. Des stratégies de gestion globale des cultures ont été élaborées pour la serre lourde (cultures de rose et de tomate), avec des règles d’action privilégiant simultanément la réduction des consommations d’énergie et le recours aux méthodes de PBI. Leur test dans des expérimentations système a permis d’adapter l’utilisation des auxiliaires aux restrictions de chauffage. Il a ainsi été montré que les conduites économes en énergie, basées sur la prise en compte de la plasticité de la réponse des plantes à leur environnement thermique, permettent de limiter de 15% à 20% la consommation de chauffage sans entraver la lutte intégrée. Sur le front de la limitation des rejets minéraux, il a été établi que le recyclage intégral sur le long terme des effluents de culture hors sol était possible, tant pour le rosier (déjà acquis) que la tomate. Pour le tunnel, il s’est agit de limiter à la fois l’utilisation des pesticides (fongicides surtout) et des rejets minéraux. Pour ce faire un outil d’aide à la décision a été réalisé, qui intègre une grille de pilotage finalisée des apports azotés et permet de très fortes économies en eau (37%) et en engrais (30%). La validation de ces pratiques en légumes et fleurs coupées sous serre. Dans le nouveau contexte de production marqué par la crise de l’énergie et le renforcement des réglementations concernant l’usage des produits phytosanitaires et des rejets minéraux, l’ensemble des résultats précédemment cités retient l’attention des serristes qui sont devenus plus réceptifs aux innovations techniques répondant aux exigences de durabilité. Ce sous programme a donc fait l’objet d’un projet associé ; financé par le CASDAR, qui se poursuit jusqu’à la fin de 2009. Il concerne la validation particulière d’outils innovants actuellement en gestation tels que des logiciels d’optimisation de consommation énergétique et de contrôle de la climatisation estivale des serres, mais aussi le test de systèmes globaux plus durables, où l’effort se concentre sur l’intégration des pratiques concernant les deux principaux items précédemment identifiés: ‘ la réduction de la consommation énergétique ‘ d’une part et la ‘maîtrise de l’efficacité de la production intégrée ‘ d’autre part.

Achevé

Mots clés : serre, développement durable, environnement, économie, OAD, outil, diagnostic

Dates prévisionnelles : 2005 - 2008

Porteur : UR 1115 PSH INRA (Avignon, 84)

Partenaire(s) adhérents partie recherche :

URIH 0880 (INRA 06) // UMR A462 SAGAH (INRA 44/49, ACO INH 49, Univ 49) // UR 1115 PSH (INRA 84) // UR 407 PATHO VEG (INRA 84) // UE ALENYA (INRA 66) // UELB (INRA 06)

Budget global : 479 000 €

Projet labellisé : Logo Vegepolys

Soutiens financiers

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