13.1. Connaissance, problèmes et incertitudes actuels
13.2. Implications et besoins
13.3. Conclusions
Références
Fakhri A. BAZZAZ
Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge,
Massachusetts, USA
Wim G. SOMBROEK
Division du Développement des Terres et des Eaux, et Groupe de Travail Interdépartemental sur le Changement de Climat, FAO, Rome, Italie
Les changements prédits du climat, spécialement une hausse du CO2 atmosphérique, de la température et des précipitations, associée à des changements du dépôt azoté, des niveaux d'ozone tropo- et stratosphérique, du rayonnement UV-B, etc. peuvent avoir de grands impacts sur les modes de production et d'approvisionnement agricoles du monde. Pour que la production agricole soit suffisante afin de rencontrer les demandes de la population humaine toujours croissante, l'impact du climat doit être compris et intégré dans tout planning futur. L'Organisation pour l'Alimentation et l'Agriculture des Nations Unies (FAO) est très concernée avec ce problème. L'Organisation a créé un Groupe de travail Interdépartemental sur le Changement de Climat et l'a chargé de coordonner les activités de la FAO dans ce domaine critique.
Une Consultation sur 'le Changement Global du Climat et la Production Agricole: les effets directs des processus hydrologiques et physiologiques des plantes' a eu lieu du 7 au 10 décembre 1993 au siège de la FAO à Rome avec le soutien du Programme des Nations Unies pour l'Environnement à Nairobi.
Les objectifs de la Consultation étaient: (1) analyser et évaluer les effets de niveaux plus élevés de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique, de rayonnement ultraviolet (UV-B), de concentrations d'ozone près de la surface terrestre, de températures et de rapports changeants précipi-tation/évapotranspiration sur la croissance des plantes et la production alimentaire; (2) donner une vue d'ensemble de l'état des connaissances sur les effets individuels et combinés, qui inclut une description des processus et la disponibilité des données pour des cultures spécifiques; (3) identifier les lacunes dans notre connaissance actuelle et préciser les besoins critiques de recherche.
La réunion a accueilli 40 participants extérieurs, les 12 membres du Groupe de la FAO sur le Changement de Climat et d'autres membres intéressés du personnel de la FAO. Les discussions se sont concentrées sur les cultures avec une considération limitée sur les écosystèmes naturels. Puisque la majorité des communications et des discussions ont mis l'accent sur les systèmes agricoles, il fut décidé de centrer le livre seulement sur l'agriculture. Cependant, nous pensons qu'il y a de fortes interactions entre les systèmes agricoles et naturels et que ces écosystèmes naturels jouent un rôle important dans le cycle global du carbone qui peut avoir un grand impact sur l'agriculture. Les deux sont séparés par convenance uniquement. Il n'y eut pas de discussions sur les effets du changement de climat sur la production biotique des océans vu l'absence de spécialistes dans ce domaine au sein des groupes de l'assemblée.
Les chapitres contenus dans ce livre sont des révisions récentes des communications faites au cours de la réunion et reflètent donc le développement rapide de la recherche sur l'impact du changement global de climat sur les agro-écosystèmes. Les vues exprimées dans les divers chapitres du livre sont celles des auteurs qui ont écrit chaque chapitre et ne reflètent donc pas les positions des différentes institutions respectives ni ne représentent nécessairement les vues de la FAO.
Dues à la consommation croissante de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz et le charbon pour satisfaire les besoins humains, de grandes quantités de dioxyde de carbone sont émises dans l'atmosphère (Boden et al., 1994). De plus, les activités agricoles et industrielles ajoutent aussi des quantités considérables de méthane (CH4), d'oxydes nitreux (N2O) et de chlorofluorocarbones (CFCs)' dans l'atmosphère. Ensemble, tous ces gaz conduisent à ce que l'on appelle l'effet de serre élargi parce qu'ils absorbent tous le rayonnement infrarouge (Houghton et al, 1990). On estime que 50% du CO2 émis dans l'atmosphère y reste et que les autres 50% sont repris par les écosystèmes océaniques et terrestres.
Les modèles de circulation générale basés sur l'équivalent d'un doublement de la concentration en CO2 ont prédit une augmentation globale de la température moyenne globale de 1,5 à 4,5°C. De plus, tous les modèles actuels montrent que, globalement, l'augmentation sera inégalement répartie. Par exemple, il est prédit que la hausse de température aux latitudes plus élevées sera beaucoup plus grande qu'aux tropiques. Ces modèles prédisent aussi un changement des précipitations qui seront plus importantes qu'actuellement dans certaines régions alors que d'autres régions recevront beaucoup moins de pluie.
L'agriculture dépend totalement de la météo et du climat. Malgré les nombreux efforts des climatologistes, il y a une incertitude considérable à propos de l'impact potentiel du changement de climat dans ce secteur. On connaît mal comment, quand, où et avec quelle ampleur se produira le changement de climat; un fait incontestable est la hausse de la concentration du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Une autre certitude est la solidité de la théorie de base de l'effet de serre: la composition du mélange de gaz dans l'atmosphère affecte fortement la température de la planète. Si les scénarios des modèles sont réalistes, reflétant correctement les réalités futures, une telle hausse peut avoir des conséquences sérieuses pour l'agriculture et, en particulier, pour la sécurité alimentaire de certaines régions (Ruttan, 1994). Cette sécurité est déjà mise à l'épreuve par la demande accrue et l'intensification de l'usage des ressources par la population humaine qui croît rapidement et par un accroissement par habitant de la consommation des produits agricoles (Rosenzweig et Parry, 1994). Il y a peu de doute que l'agriculture doive marquer le pas avec la croissance de la population humaine qui devrait atteindre les 10 milliards d'habitants au 21ème siècle. Puisque le déroulement, la répartition spatiale et la grandeur du changement de climat sont incertains, les politiques sont face au dilemme de savoir quelles mesures prendre, s'il y en a, pour affronter les prédictions de changement du climat. A présent, quelques unes des mesures de prévention et d'atténuation proposées auraient des coûts économiques et sociaux énormes, surtout dans l'utilisation de l'énergie. Mais ces coûts pourraient être encore plus grands dans le futur si des incertitudes ne sont pas levées et si nous apprenons que les changements climatiques seraient plus grands et plus dévastateurs qu'on ne l'avait initialement pensé.
Dès lors, l'agriculture est face à un dilemme particulièrement difficile: doit-elle commencer à s'adapter à un coût élevé aux changements incertains du climat tout en essayant de résoudre les problèmes scientifiques concernant la grandeur du changement de climat et son impact sur l'agriculture ou doit-elle adopter le principe du 'business habituel' et courir le risque de laisser les générations futures non préparées jusqu'au moment où les changements se matérialiseront? Quoique des réponses tranchées ne puissent pas être disponibles jusqu'au moins la prochaine décennie, l'amélioration de la connaissance scientifique sur les effets agronomiques et écologiques d'un quelconque changement de climat, à la fois, néfaste et positif, et sur la capacité des humains et des écosystèmes de s'adapter, pourrait réduire l'incertitude et aider à formuler une meilleure politique (Fajer et Bazzaz, 1992). Par conséquent, quelles que soient les politiques adoptées, elles devraient être sujettes à de fréquentes réévaluations et doivent être suffisamment flexibles pour s'accommoder au changement que détermine le gain de nouvelles connaissances.
Le comité d'experts rassemblés par la FAO, composé de personnes ayant des formations très différentes dans divers aspects de l'agriculture et de la science des écosystèmes naturels, a abouti à un consensus sur les questions suivantes.
13.1.1. EFFETS SUR LES PROCESSUS DE PHYSIOLOGIE DES PLANTES ET DANS LES SOLS
Les effets fertilisants et anti-transpirants du CO2
Comme le type de plante et la productivité des plantes sont des déterminants majeurs de la production agricole, il est crucial de comprendre et de quantifier la réponse des cultures les plus importantes aux changements des conditions environnementales. Différentes espèces de cultures ont différentes réponses aux concentrations accrues en CO2 et aux changements combinés des autres facteurs tels que la température, la précipitation, les polluants, le rayonnement ultraviolet (UV-B), etc. Par exemple, les expériences d'enrichissement en CO2 à l'air libre (FACE) en Arizona, USA, montrent que le coton répond très fort à une teneur élevée en CO2 alors que le blé répond beaucoup moins (voir le chapitre 4 par Allen et al. dans ce livre).
Le CO2 est un facteur-clé dans la photosynthèse et la croissance des plantes. Après diffusion dans la plante à travers les stomates, il est transformé en hydrates de carbone par la photosynthèse. Un grand nombre de molécules d'eau sont perdues par transpiration à travers les stomates pour chaque molécule de CO2 qui entre dans la feuille. Dans un environnement riche en CO2, un gradient de concentration plus grand force plus de CO2 dans la plante tandis que la fermeture partielle des stomates réduira les pertes d'eau de la feuille. Au fur et à mesure de l'ouverture stomatique dans un environnement plus riche en CO2, la perte d'eau à partir de la plante diminue aussi, ce qui accroît l'efficience à l'utilisation de l'eau. Par exemple, on rapporte que le doublement des concentrations actuelles en CO2 réduit la conductance (ouverture) stomatique de 30 à 60% en fonction de l'espèce. La réduction de la consommation d'eau est appelée l'effet anti-transpirant du CO2. L'efficience à l'utilisation de l'eau (WUE) par la plante s'améliore puisque moins d'eau est utilisée pour une quantité égale ou moindre de CO2 transformé en matière sèche. En même temps, la photosynthèse nette peut augmenter parce que la photorespiration, qui réduit le gain de carbone, est moindre à des concentrations élevées en CO2. Dans des conditions optimales de lumière, d'humidité et de disponibilité en nutriments, cet effet de fertilisation pourrait accroître la production de biomasse au-dessus et en-dessous du sol de 10 à 40% en fonction du type de culture et même à des niveaux plus élevés comme c'est le cas chez le coton. Une production foliaire plus précoce et plus rapide est attendue et l'augmentation incrémentielle de biomasse peut avantager même plus le système des racines. La couverture plus précoce du sol à cause d'un développement précoce du couvert végétal peut aussi limiter les pertes d'eau par évaporation directe du sol. Cette réponse est même plus forte à hautes températures puisque la température optimale pour la photosynthèse augmente avec une haute teneur en CO2 atmosphérique. Par contre, une combinaison de basses températures et d'une concentration élevée en CO2 pourrait réduire la croissance des plantes.
L'importance des effets fertilisants et anti-transpirants varie avec le type de culture. Par exemple, avec un doublement du CO2 atmosphérique, on peut s'attendre à ce que la production de biomasse des plantes C3, qui comprennent les principales cultures comme le riz, le blé, les fèves, le soja, le tournesol, les arachides et le coton, croisse en moyenne de 30% pourvu qu'il n'y ait pas d'autres facteurs limitants.
D'un autre côté, et indépendamment du CO2, la physiologie des plantes C4 autorise, en général, une capacité photosynthétique plus élevée que celle des plantes C3. Cependant, cette efficience est vite saturée à une concentration accrue en CO2. Par conséquent, dans un environnement riche en CO2, l'amélioration nette de la photosynthèse des plantes C4 est proportionnellement plus petite (de l'ordre de 10%, surtout dans les tiges) malgré que la WUE puisse s'améliorer significativement (de l'ordre de 40%). Cette catégorie inclut les cultures d'importance majeure pour la production alimentaire telles que le maïs, le sorgho, la canne à sucre et le mil mais aussi les herbes tropicales, les pâtures, le fourrage et quelques espèces de mauvaises herbes qui sont critiques pour la production agricole. Les plantes CAM semblent aussi moins sensibles à l'enrichissement en CO2 (Poorter, 1993).
Effets sur la fertilité du sol
Un doublement soudain de la concentration en CO2 atmosphérique associé à des températures plus élevées - comme c'est le cas dans la plupart des expérimentations à enrichissement sous enceinte fermée ou à l'air libre - peut conduire à la dégradation du sol avec épuisement des nutriments. Une augmentation potentielle de la fertilité initiale du sol sous une teneur élevée en CO2 atmosphérique est attendue si l'augmentation en CO2 a lieu graduellement comme en pratique et dans le cas où les modèles de cultures prennent en compte des augmentations transitoires graduelles. Une litière supplémentaire augmentera vraisemblablement la teneur en matière organique du sol à moins que la chimie de la litière ne change radicalement, ce qui causerait un déclin de la vitesse de décomposition de la litière. Cependant, la température plus élevée du sol peut stimuler la respiration microbienne et la décomposition de la matière organique (c.-à-d., la minéralisation) et causer le largage de nutriments qui deviennent disponibles pour l'assimilation par la plante à travers le système des racines, à moins que la compétition microbienne avec les plantes pour les nutriments disponibles ne s'intensifie. En outre, puisque l'efficience de l'assimilation des nutriments et la structure (longueur et densité) des systèmes radiculaires s'améliorent sous des concentrations élevées en CO2, le prélèvement des nutriments par la plante peut aussi s'accroître en gros. De plus, on signale qu'un système radiculaire étendu peut pénétrer plus profondément dans le sol et atteindre des sources supplémentaires d'humidité et de nutriments
Une force motrice additionnelle est un renforcement de l'association symbiotique entre les systèmes radiculaires, les champignons et les bactéries de la rhizosphère sous des concentrations élevées en CO2. Si ces concentrations n'altèrent pas fort la composition existante des gaz dans la rhizosphère, la colonisation du système de racines par les mycorhizes (champignons en symbiose avec les racines qui facilitent l'assimilation par les plantes du phosphate absorbé) et les bactéries fixatrices d'azote (bactéries qui ont la capacité d'incorporer l'azote atmosphérique dans des composés nitrogénés utilisables par les organismes vivants) va probablement améliorer l'assimilation des nutriments par les plantes hôtes. Cependant, il est possible que ce processus se ralentira à la longue s'il y a des modifications dans la chimie de la litière, par ex., une hausse des rapports C/N et des tannins. Dans ce cas, il y aura une plus forte demande pour des engrais supplémentaires.
Les incertitudes
L'image prometteuse d'une production alimentaire améliorée avec une teneur plus élevée en CO2 atmosphérique est modifiée par d'autres facteurs qui peuvent limiter la croissance. En premier lieu, la plus grande partie de notre compréhension des effets positifs sur les cultures est basée sur des études à court terme et contrôlées, d'habitude, sur des plantes individuelles. Malgré une certaine évidence à partir des essais au champ tels que FACE, l'extrapolation et la généralisation à des conditions de terrain à grande échelle ou à une production alimentaire globale à long terme sont encore incertaines. De même, puisque les réponses des cultures au changement de climat sont spécifiques au site et dépendantes de l'espèce, la connaissance d'une sorte de groupements ou de plantes (par ex., annuelles) peut avoir peu d'intérêt pour d'autres espèces ou groupements (par ex., pérennes). En second lieu, dans des conditions de nutriments du sol ou de rayonnement solaire limitées (par ex., une nébulosité renforcée), une teneur en CO2 plus haute peut ne pas améliorer les rendements globaux; dans une grande partie du monde, de telles conditions de stress sont la règle plutôt que l'exception. En fait, les nutriments et autres limitations actuelles peuvent être plus critiques à la production agricole que l'impact potentiel du changement de climat surtout si l'urbanisation et la demande accrue de produits agricoles poussent l'agriculture vers des terres marginales.
L'expérimentation et l'explication scientifique fournissent des arguments de plus pour une évaluation équilibrée des effets fertilisants et anti-transpirants du CO2. Il y a des mécanismes de réaction qui peuvent abaisser les effets directs de concentrations en CO2 et de températures plus élevées. Par exemple, parce que la vitesse de transpiration par unité de surface foliaire diminue quand la conductance stomatique diminue, la température foliaire peut croître, ce qui déclenche une hausse générale de la température du couvert végétal et une utilisation de l'eau potentiellement plus élevée. On signale que le feuillage vieillit plus vite et que la période critique de remplissage des grains est raccourcie à une température élevée du couvert végétal. De telles réactions peuvent saper la réduction de l'utilisation saisonnière de l'eau des cultures qui résulterait de l'amélioration de l'efficience de l'utilisation de l'eau par les plantes.
Il y a des mécanismes physiologiques et biochimiques qui peuvent encore plus limiter les bénéfices à long terme du CO2. Par exemple, après une amélioration initiale, la vitesse de croissance de nombreuses espèces pérennes exposées à des concentrations élevées en CO2 tend à chuter à un niveau proche de celle de plantes non exposées. Une explication possible est une réaction biochimique comme la réduction de l'enzyme rubisco due à l'accumulation d'hydrates de carbone dans les feuilles qui ralentit la photosynthèse et réduit la disponibilité du phosphore pour amener les hydrates de carbone dans les parties en croissance des plantes. Il y a aussi une connaissance insuffisante des causes et des conséquences exactes de cette dérégulation dans diverses cultures. Il semble qu'une force puits joue un rôle majeur dans ce processus vu que la dérégulation serait plus forte dans les cultures qui sont limitées au point de vue puits que dans celles qui sont illimitées à ce point de vue. Les réponses physiologiques directes des plantes (par ex., une modification de la résistance stomatique ou de l'indice foliaire) peuvent être différentes aux divers stades de croissance à des concentrations en CO2 variables au-dessus ou en dessous de celles relatives à la découverte qui a montré que les stades précoces de développement de la plante répondent mieux à une teneur élevée en CO2 que les stades plus tardifs.
Les interactions avec les polluants dans l'atmosphère sont aussi importants pour l'agriculture. Les niveaux d'ozone (O3) troposphérique, de concentrations en dioxyde de soufre (SO2) et le rayonnement UV-B vont probablement croître en parallèle avec l'élévation du CO2. En fonction de l'espèce, on estime que les dégâts aux cultures d'une exposition maximale à l'O3 résulteraient en une réduction significative du rendement à proximité de la source (par ex., sous le vent des grandes zones urbaines). Parce que la plupart des études sont réalisées dans des systèmes fermés, il y a une très grande incertitude sur la possibilité d'appliquer de tels résultats aux environnements à ciel ouvert du champ où on peut s'attendre à une importante variabilité spatiale et temporelle de la concentration en 03. De plus, le dommage attribué à l'O3 seul est perturbé par l'interaction entre une teneur élevée en CO2, une hausse de température et des changements de disponibilité en eau. Par exemple, dans certaines conditions, les pertes de rendement attribuables au stress hydrique peuvent contrebalancer ceux résultants d'une exposition à l'O3. Et encore, tout indique que l'augmentation de l'O3 troposphérique aura un effet négatif sur les cultures; ce qui est inconnu, c'est l'ampleur de cet effet à l'échelle locale ou en combinaison avec d'autres facteurs.
Les pertes d'ozone stratosphérique contribuent aux niveaux élevés du rayonnement UV-B mais, quoiqu'un certain travail expérimental suggère une croissance réduite, il y a peu d'évidence au champ que cela affecterait la croissance des plantes de façon significative. En outre, il semble incertain que l'interaction entre l'UV-B et l'ozone aura de l'importance sur la productivité des cultures.
13.1.2. LES EFFETS SUR LES PROCESSUS HYDROLOGIQUES
Beaucoup de pays allouent un grand pourcentage de leurs ressources en eau douce à l'agriculture. Puisque l'eau est un facteur critique pour les rendements des cultures, il est évident que les avantages d'une teneur élevée en CO2 atmosphérique ne peuvent être réalisés si l'eau est un facteur limitant. Cependant, il est évident que la réaction au CO2 croît au cours d'années sèches dans certaines terres de prairies. Quoique certains modèles récents montrent une sécheresse accrue dans certaines régions et des pluies accrues dans d'autres, l'information disponible sur l'effet du changement de climat sur la disponibilité globale en eau est contradictoire et reste fort fragmentée à l'exception d'une affirmation presque gratuite que le cycle hydrologique et, en fin de compte, l'approvisionnement en eau seront probablement affectés.
Les modèles actuels prédisent qu'il peut y avoir une augmentation de la disponibilité en eau dans la région des moussons en Inde et une diminution en Amazonie et dans certaines parties de l'Afrique tropicale. Les nombreux Modèles de Circulation Générale (GCMs) ont essayé de prédire ces changements de distribution des pluies sur base d'un potentiel accru du réchauffement global. Dans la plupart des cas, les prédictions se rapprochent très peu des données observées. Il n'y a pas de sérieuse évidence que les changements de précipitation enregistrés au cours des trois dernières décennies soient en relation avec l'augmentation du CO2 atmosphérique. Trois raisons sont citées pour expliquer la mauvaise correspondance entre les données réelles et celles simulées par les GCMs. Premièrement, la précipitation est le résultat le moins fiable des modèles à cause de la variabilité spatiale et temporelle des pluies et, plus important, parce que les processus physiques qui gouvernent les variations à court terme ne sont pas bien compris. Deuxièmement, le ruissellement résultant de la précipitation dépend d'un grand nombre de paramètres dont de nombreux sont spécifiques à chaque bassin versant. Les GCMs prennent rarement en compte ces paramètres; leurs prédictions seront donc imprécises aussi longtemps que les processus horizontaux (c.-à-d., le ruissellement de surface, le cheminement en rivière, le mouvement des eaux souterraines, etc.) qui gouvernent le bilan hydrique local sont pour la plupart ignorés. Finalement, beaucoup de GCMs ne prennent généralement pas en compte les effets des nuages sur le bilan local de chaleur, l'influence des océans ou les événements extrêmes (par ex., sécheresse, inondation, etc.) dont on prévoit que la fréquence augmentera avec le changement de climat.
Cependant, malgré leurs déficiences inhérentes, les modèles sont des outils analytiques précieux pour l'évaluation des impacts potentiels du changement de climat sur les systèmes de ressources en eau. Ces modèles utilisent souvent des séries hydrologiques temporelles (par ex., la mesure de l'écoulement en rivière) pour associer des événements météorologiques passés (par ex., la pluie) aux enregistrements des niveaux des lacs et aux régimes d'écoulement des rivières. Ceci ne se justifie pas au vu de la relation non linéaire entre la pluie et le ruissellement; de faibles modifications de précipitation ont un effet amplifié sur l'écoulement des rivières. Par exemple, lorsque la précipitation a diminué de ~20% autour du lac Tchad, l'écoulement dans le système local des rivières fut réduit de ~50%. De même, dans le bassin de la Volga où la précipitation régionale est déjà en train d'augmenter, les débits augmenteront de façon substantielle si les prédictions des modèles sont exactes. Dans les régions où il y a des modifications importantes de précipitation, la surveillance de l'écoulement des rivières pourrait donc être un bon indicateur d'un 'effet de changement du climat'. Cependant, même basée sur cet indicateur, l'analyse des séries hydrologiques temporelles des principaux lacs et systèmes de rivières (le lac Tchad, le Nil, la mer Caspienne, les Grands Lacs, etc.) n'a pu détecter jusqu'à présent aucune tendance qui aurait pu être causée par le réchauffement global. Des facteurs autres que le changement de climat (par ex., la croissance de la population, le développement industriel et agricole, de nouvelles méthodes d'irrigation) semblent avoir un impact de loin plus grand sur les ressources en eau.
13.1.3. LES EFFETS SUR LA SECURITE ALIMENTAIRE GLOBALE
II reste l'importante question: comment les processus ci-avant influencent-ils le système de production alimentaire global? Les modèles ont tenté de simuler les impacts du changement de climat sur la situation alimentaire mondiale en mettant ensemble les données de population, les composantes du système terre-atmosphère-océan et les scénarios du changement de climat ainsi que les modifications potentielles des rendements des cultures importantes. Le but de ces modèles est de prédire les modifications de la productivité des terres et le glissement géographique dans l'usage des terres agricoles en fonction des changements du climat et de la demande alimentaire. Les principaux résultats de ces modèles révèlent de nouvelles prédictions et en confirment de précédentes qu'un doublement du CO2 atmosphérique causerait comme suit:
· des zones agro-écologiques se déplaceraient à cause d'une hausse de température et d'une meilleure efficience de l'utilisation de l'eau avec d'importantes différences régionales;· les rendements de cultures et le pâturage hivernal dans les régions de moyennes et hautes latitudes (c.-à-d., principalement dans les pays développés) s'amélioreraient à cause d'une photosynthèse accrue, de plus longues périodes de croissance et d'une extension des régions de croissance sans gel, à condition que les conditions optimales de croissance soient maintenues, par ex-, par un usage judicieux des engrais et des pesticides sur les terres agricoles;
· dans la plupart des pays en développement, la productivité des cultures diminuerait (quelque 10% de réduction en céréales), ce qui augmenterait les prix agricoles sur les marchés locaux et mondiaux et le besoin d'importation de céréales bien que le rapport alimentaire global offre/demande changerait seulement un peu;
· il peut y avoir beaucoup de risques dans les régions tropicales et subtropicales et le risque le plus grand pour la sécurité alimentaire serait en Afrique Sub-Saharienne. L'ampleur de la menace dépendra aussi, à l'avenir, du comportement des secteurs non-agricoles de l'économie.
Il reste beaucoup d'incertitudes autour de ces prédictions. Par exemple, les conditions du sol dans une partie des nouvelles terres devenant disponibles par le glissement des zones climatiques peuvent être impropres à une production soutenable des cultures. De nouvelles variétés peuvent devoir être développées. Les prédictions sont aussi troublées par les incertitudes sur le rôle des volcans, des océans et des écosystèmes terrestres dans les flux globaux de carbone. Par exemple, une évidence récente dans la toundra de l'Arctique (Oechel et al., 1994) suggère qu'à cause du réchauffement du sol, le système est déjà une source nette de carbone atmosphérique. Des altérations présentes et futures dans l'usage des terres (déforestation, extensification ou intensification de l'usage des terres, etc.) sont des déterminants extrêmement importants des flux de carbone dans l'atmosphère. En même temps, puisque des concentrations élevées en CO2 peuvent accroître la production nette de biomasse primaire, on doit s'attendre, au moins dans le court terme, à un certain renforcement du puits terrestre (c.-à-d., un stockage plus grand du carbone dans la végétation et dans les sols).
La faiblesse inhérente aux GCMs actuels aggrave ces incertitudes. Malgré des progrès récents, seulement peu de modèles, ceux que l'on appelle les Modèles Couplés de Circulation Générale (CGCMs) considèrent le rôle des océans et le scénario plus réaliste en régime transitoire (c.-à-d., l'augmentation progressive du CO2. La résolution spatiale et temporelle est encore faible au niveau régional et de peu d'utilité au niveau local où les agriculteurs doivent agir. D'importants paramètres comme la nébulosité, les aérosols atmosphériques, les relations océan-atmosphère-terre, le coût des adaptations technologiques et sociales, les événements climatiques extrêmes, les transferts latéraux d'eau, la disponibilité des ressources en eau et des nutriments du sol ainsi que les systèmes à cultures multiples et interculturaux doivent être inclus dans les modèles.
Notre connaissance scientifique actuelle nous donne une bonne compréhension de la physiologie, de la morphologie et de la croissance des plantes. Par exemple, la réponse d'une plante aux variations de température, de précipitation, d'humidité du sol et de l'air est bien documentée. De même, il existe quelques modèles de végétation qui relient adéquatement le mode de distribution actuelle de la végétation et du climat. Néanmoins, un haut degré d'incertitude couvre encore les impacts potentiels du changement de climat sur les écosystèmes gérés et naturels. Les raisons d'incertitude ont été discutées dans les paragraphes précédents. Elles sont liées principalement à la pauvreté de données climatiques pertinentes, à la compréhension incomplète des processus qui sous-tendent les modèles de circulation globale, à la rudesse de leur résolution spatiale, et à une connaissance insuffisante des réponses biologiques et physiques à long terme, directes et indirectes, des cultures et autres écosystèmes à une teneur élevée en CO2 et autres facteurs associés. Les groupes de travail lors de la Consultation des Experts ont identifié plusieurs domaines de recherche qui réduiraient l'incertitude, amélioreraient la connaissance et l'état de préparation vis-à-vis du changement de climat et procureraient de meilleures bases pour des politiques liées au changement de climat:
· Une évaluation quantitative solide est nécessaire sur les réponses de cultures spécifiques aux sites en fonction du temps et du stade de croissance, en particulier pour les cultures pérennes et les cultures les plus importantes pour la production alimentaire. Une telle évaluation doit être correctement structurée et ses paramètres devraient être identifiés et testés pour les cultures et les régions prioritaires. Des expérimentations multivariables en plein champ devraient tenir compte des stress biologiques importants des plantes aux changements de la composition atmosphérique (CO2, O3, SO2, N2O et autres gaz à effet de serre), de la précipitation et du rayonnement UV-B.· Comme certains sols des nouvelles terres rendues disponibles par le glissement des zones climatiques peuvent ne pas être favorables à la production de cultures, il est important qu'ils soient catégories et cartographiés pour éviter ou diminuer les risques de choix d'usage inapproprié des terres.
· Les effets à long terme d'une teneur élevée en CO2 sur l'assimilation des nutriments (par ex., l'azote, le phosphore, etc.) sont inconnus et des études sur ce sujet devraient bientôt démarrer. Les bilans d'azote devraient être liés aux bilans plante-sol-eau, et l'impact d'une teneur élevée en CO2 sur la fixation biologique d'azote et l'assimilation du phosphore doit être quantifié pour diverses cultures dans les conditions du champ.
· Les agronomes doivent travailler étroitement avec les climatologues au niveau régional pour fournir une base solide d'optimisation de la gestion des cultures, des sols et de l'eau dans des conditions changeantes. Une attention spéciale devrait être donnée pour évaluer les probabilités d'événements extrêmes (sécheresses, inondations) et leurs effets sur la croissance des plantes et le rendement. Ceci devrait être accompagné de projets concertés sur la production de plantes par des techniques conventionnelles et par le génie génétique et la sélection de génotypes résistants aux stress.
· Les mécanismes physiques connus qui contrôlent l'utilisation de l'eau par la plante devraient constituer la base pour l'évaluation des bilans hydriques des régions sujettes à la sécheresse et aux inondations, dans des conditions spécifiques de sols et pour des cultures sélectionnées et des scénarios climatiques changeants. La gestion de l'eau prend même une plus grande importance sous un climat variable. Les critères de mobilisation des ressources en eau (par ex., pour les structures de l'irrigation) devraient avoir la souplesse nécessaire pour prendre en compte les changements futurs, particulièrement dans les régions vulnérables du monde. Des observations climatiques et hydrographiques continues et à long terme sont essentielles non seulement pour détecter les signaux du changement de climat mais aussi pour un développement judicieux des ressources en eau.
· Un effort concerté devrait être orienté pour accroître la qualité des projections globales de la modélisation. On a besoin de bases de données à haute résolution sur l'usage et la couverture des terres, le carbone du sol, les nutriments et les vitesses de minéralisation, sur les cultivars de cultures et leurs exigences climatiques, les vitesses d'émission de N2O à partir des applications d'engrais liées au climat local, et sur les conditions de sol et de végétation. La télédétection, l'évaluation au champ des conditions de sol et de terrain, le contrôle des intrants nutritifs et de leur usage sont des outils importants pour ces tâches.
· L'amélioration de bases de données à haute résolution ne va pas seulement générer de meilleures projections des GCMs, elle contribuera aussi au planning du processus de développement d'ensemble dans les pays en développement. Une meilleure information améliore la connaissance et aide à imaginer de bonnes politiques et de solides pratiques de gestion en agriculture. Celles-ci, en retour, augmenteront la résistance des systèmes de production aux variations climatiques inter- et intra-saisonnières ainsi qu'au changement global du climat. Le nombre de forums pour communiquer le progrès réalisé sur la collecte et la disponibilité des données devrait être augmenté.
· De meilleures données socio-économiques sur le revenu et les dépenses des ménages sont aussi crucialement importantes. Une bonne partie de cette information n'existe pas ou n'a pas une résolution et une consistance convenables en sorte qu'il n'y a pas moyen de faire des comparaisons directes entre les régions ni au sein de celles-ci.
· II y a un manque de connaissance biologique de base sur la manière dont les espèces d'arbres et les écosystèmes forestiers sont affectés par le changement de climat. La vitesse avec laquelle on s'attend à ce qu'une espèce particulière se déplace dans une zone nouvellement disponible doit être étudiée, tout comme le devraient être les effets d'une teneur élevée en CO2, seul et en conjonction avec d'autres paramètres du changement global, sur les forêts successives, adultes, dégradées et convalescentes dans différents biomes du monde.
· Des évaluations facilement disponibles (par ex.. Agriculture Mondiale: Horizon 2010 de la FAO) devraient étendre leurs perspectives en renforçant leur traitement d'indicateurs de durabilité (sustainability) avec des implications du changement de climat et des conséquences pour les émissions de gaz à effet de serre.
Plusieurs jugements qualitatifs peuvent être tirés de la Consultation des Experts et des divers chapitres précédents (mis à jour) qui en résultent:
· L'incertitude scientifique qui entoure la question du changement de climat ne sera pas levée de si tôt. Les échelles de temps du changement de climat sont d'habitude si longues que les études d'observation sont généralement trop courtes pour aboutir à des réponses adéquates. L'incertitude est aggravée par des limitations dans les techniques de modélisation, spécialement à l'échelle locale, et par le manque de connaissance au sujet des réponses biophysiques complexes dans les conditions de terrain au changement global.· Bien que l'élévation de concentration en CO2 dans l'atmosphère soit actuellement la cause première du changement de climat, les modifications corrélées aux conditions environnementales (température, précipitation, O3, UV-B, humidité, etc.) vont probablement être aussi importantes que le CO2 pour déterminer les réponses des écosystèmes gérés. Pour déterminer des changements nécessaires dans les pratiques agricoles des pasteurs et des éleveurs de bétail, des agriculteurs et des forestiers, des réponses à la fois positives et négatives doivent être entièrement comprises et testées dans des conditions de terrain.
· Malgré les nombreuses incertitudes, le réchauffement global, s'il arrive, peut être un sérieux problème qui pourrait avoir de grandes implications dans l'agriculture et les écosystèmes naturels.
· Les réactions au sein des mécanismes biophysiques, économiques, sociaux et technologiques vont probablement accentuer la distribution inégale des impacts du changement de climat entre les pays développés et en développement. Quoique la sécurité alimentaire globale puisse né pas être affectée, les pays en développement sont actuellement les moins capables de réaliser les ajustements nécessaires. Les régions les plus vulnérables devraient donc recevoir la priorité pour déterminer l'impact sur la sécurité alimentaire même si les effets des contraintes sociales, économiques et technologiques sur la sécurité alimentaire égaleront ou dépasseront vraisemblablement ceux associés au changement de climat.
· Les activités passées et présentes des pays industrialisés sont pour le moment les sources majeures de CO2: leur responsabilité est de réduire d'abord leurs émissions et de se préparer à leurs conséquences probables; imposer des objectifs de réduction à l'agriculture des pays en développement est impraticable et injuste.
· Que le changement de climat ait lieu ou pas, améliorer la faculté de reprise de la production alimentaire et minimiser les risques contre la variabilité de la météo sont essentiels s'il faut que l'agriculture relève les défis d'assurer la sécurité alimentaire, de promouvoir l'emploi rural dans les pays en développement et de protéger les ressources naturelles et l'environnement. Ceci peut servir en même temps ('no-regrets policies', politique sans regret) à prévenir ou compenser les impacts négatifs du changement de climat. Par exemple, une bonne gestion des terres et une meilleure gestion agronomique adaptées aux conditions variables sont toutes deux appropriées pour faire face à une plus grande variabilité interannuelle de la météo et à un changement du climat global plus modeste et plus graduel. De même, la reproduction de cultures et de bétail résistants aux stress de chaleur et de sécheresse est un besoin pressant en soi à cause de la croissance des populations humaines mais peut aussi servir de réponse potentielle aux changements climatiques globaux.
Que les scénarios d'impact du changement de climat se matérialisent en fin de compte dépend de la manière avec laquelle les régimes de précipitation se modifient et de l'ampleur de la hausse de température et de sa distribution spatiale et temporelle. Malheureusement, il n'y a pas encore de consensus scientifique sur les réponses à ces questions, pas plus qu'il n'y a de certitude sur le fait que la légère augmentation de température globale observée au cours du 20ème siècle n'était causée par l'effet de serre. Néanmoins, les fluctuations passées du climat ont fourni la preuve circonstancielle que les variations de température sont liées aux gaz à effet de serre. Il serait dangereux pour l'agriculture d'ignorer les impacts potentiels d'un quelconque réchauffement global sur base de l'incertitude d'un probable réchauffement ou parce qu'un consensus scientifique n'est pas encore atteint. La Consultation des Experts et les textes regroupés ici peuvent fournir une contribution pour identifier des incertitudes et pointer les questions et les besoins qui en découlent pour l'agriculture confrontée à un changement global potentiel du climat.
Une bonne partie des besoins de recherche supplémentaire est abordée au sein du Programme International Géosphère-Biosphère (IGBP) du Conseil International des Unions Scientifiques (ICSU). En particulier, son programme de recherche sur le Changement Global et les Ecosystèmes Terrestres (GCTE) est pertinent et, par conséquent, sa description fait l'objet d'un chapitre autonome (No. 12) de ce livre.
Boden, T.A., Kaiser, D.P., Sepanski, R.J. and Stoss, F.W. (eds.). 1994. Trends '93: A Compendium of Data on Global Change. US Department of Energy, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee.
Fajer, E.D. and Bazzaz, F.A. 1992. Is carbon dioxide a 'good' greenhouse gas? Effects of increasing carbon dioxide on ecological systems. Global Environmental Change: Human and Policy Dimensions 2: 301-310.
FAO, 1995. Agriculture mondiale: horizon 2010, une étude de la FAO. Polytechnica, Paris.488p.
Houghton, J.T., Jenkins, G.J. and Ephramus, J.J. (eds.). 1990. Climate Change: The IPCC Scientific Assessment. Cambridge University Press, Cambridge.
Oechel, W.C., Cowles, S., Gurlke, N., Hastings, S.J., Lawrence, B., Prudhomme, T., Reichers, G., Strain, B., Tissue, D. and Vourlitis, G.L. 1994. Transient nature of CO2 fertilization in Arctic tundra. Nature 371: 500-503.
Poorter, H. 1993. Interspecific variation in the growth response of plants to an elevated ambient CO2 concentration. Vegatatio 104/105: 77-97.
Rosenzweig, C. and Parry, M.L. 1994. Potential impact of climate change on food supply. Nature 367: 133-138.
Ruttan, W. (ed.). 1994. Agriculture, Environment, Climate and Health: Sustainable Development in the 21st Century. University of Minnesota Press, Minneapolis.
