Les zones agricoles subtropicales du sud du Brésil, cas du bassin de Guaporé (Rio

Le Brésil est devenu en quelques décennies une grande puissance agricole mondiale et l’un des premiers exportateurs mondiaux de soja et de canne à sucre. Cet essor agricole s’est aussi accompagné de conséquences environnementales non négligeables qui se sont traduites par une pression de plus en plus importante sur la ressource en eau et sur les sols sensibles à l’érosion (Merten and Minella, 2013).

L’État méridional du Rio Grande do Sul est l’un des États les plus agricoles du pays. Son économie repose majoritairement sur l’agriculture au travers de la production de soja, de blé, de maïs, de haricots et de riz. En 2012/2013, l’État de Rio Grande do Sul a produit près de 12,5 millions de tonnes de soja (CONAB, 2013) soit plus que la production totale du Paraguay, 6^ème exportateur mondial de soja (IBGE; Maciel et al., 2015). Cet essor agricole est le résultat de migrations rurales successives qui commencèrent dès le XIX^ème siècle.

 _{Le développement agricole du Rio Grande do Sul aux XIX}ème

et XX^ème siècles

La hausse de la demande mondiale en denrées agricoles, liée à l’augmentation de la population mondiale et à l’élévation du niveau de vie des pays émergents, a engendré une forte croissance du secteur agricole au Brésil. Le climat doux et humide et le relief favorable de l’État de Rio Grande do Sul ont largement contribué à son essor agricole.

L’arrivée dès le début du XIX^ème siècle de colons européens (allemands et italiens majoritairement) est à l’origine de la création d’une forte communauté rurale. Le climat, caractérisé par des pluies abondantes réparties sur l’ensemble de l’année et des températures annuelles modérées, présente

des caractéristiques favorables au développement de l’agriculture qui peut être pratiquée en toute saison selon la nature du sol et le relief (Corbonnois et al., 2014).

Jusqu’au début des années 1820, les zones rurales étaient essentiellement dédiées à l’élevage dans les prairies natives du Rio Grande do Sul. Avec l’immigration européenne (allemande à partir de 1824 et italienne à partir de 1875), une agriculture familiale basée sur la polyculture émerge. L’espace agricole est alors partagé entre élevage dans les prairies de l’ouest de l’État et cultures sur les plateaux, dans le reste de l’État.

Au XX^ème siècle, en réponse à l’augmentation de la demande mondiale en produits agricoles, les surfaces cultivées se sont agrandies au détriment des pâturages, et des changements de cultures se sont opérés. Les systèmes agricoles sont de plus en plus mécanisés et fondés sur la monoculture. Les éleveurs se sont peu à peu retrouvés en concurrence avec de nouveaux exploitants agricoles et les pressions anthropiques sur le milieu se sont considérablement amplifiées. Depuis la fin du XX^ème siècle, la riziculture pluviale a poursuivi son expansion, tout comme celle du soja. Les espaces les moins productifs, tels que les prairies et les terres dégradées, ont peu à peu été transformés en forêts d’eucalyptus utilisées pour la production de pâte à papier.

 _{L’érosion des sols, conséquence directe de l’intensification de l’agriculture brésilienne}

L’intensification de l’agriculture au Brésil s’est traduite par une forte détérioration des sols. En effet, l’explosion de la production agricole dans les années 1990 s’est accompagnée d’une augmentation croissante de la pression anthropique sur la ressource sol, et l’érosion est devenue le facteur principal de leur dégradation (Guerra et al., 2014).

Des études réalisées dans l’État voisin du Santa Catarina ont montré qu’un schéma-type pouvait être proposé pour illustrer cette forte dégradation des sols (Figure 1.7). Au premier stade, l’utilisation massive d’engrais et d’intrants permet une augmentation des taux de production agricole, la détérioration des sols et les pertes de matière organique qui en découlent ne sont pas encore visibles. Au second stade, l’utilisation excessive de machines agricoles se traduit par un tassage des sols, les taux de nutriments chutent et la productivité baisse considérablement. Enfin, au troisième stade, l’érosion est inévitable, les rendements s’effondrent et la ressource sol s’en retrouve considérablement détériorée (FAO, 2001).

Figure 1.7. Diagramme illustrant le schéma de détérioration des sols brésiliens (d’après FAO, les cultures de couverture au Brésil, 2001).

L’agriculture moderne, développée à partir des années 1970 dans les États du sud du Brésil, s’est accompagnée de l’utilisation massive d’engrais, de pesticides et de machines agricoles. Elle est responsable de l’accélération de l’érosion des sols et de la baisse significative des rendements. En effet, l’utilisation systématique de matériels agricoles lourds favorise la formation d’une couche de sol compacte, elle réduit considérablement l’infiltration de l’eau dans le sol et favorise le ruissellement de surface. Les sols nus pendant l’hiver et soumis à des pluies intenses sont d’autant plus sensibles à l’érosion, l’absence de végétation limite le recyclage des éléments nutritifs des sols, qui sont de plus en plus lixiviés et appauvris biologiquement par le manque de rotation des cultures. Pour contrer ces effets, les engrais ont été massivement utilisés. Cette mauvaise gestion des sols est à l’origine de leur dégradation physique, chimique et biologique.

La dégradation des sols est d’autant plus importante qu’à la fin des années 1990, 250 millions d’hectares, soit 28% de la surface du territoire brésilien, étaient dédiés à l’agriculture (Tiecher, 2015) et qu’entre 1996 et 2006, les surfaces agricoles ont augmenté de 80% (Merten and Minella, 2013). Cette augmentation massive des surfaces agricoles est le résultat de divers facteurs socio-économiques (création du Mercosur, libéralisation de la politique commerciale brésilienne…)

Les études sur l’érosion des sols dans cette région du globe restent peu nombreuses. Cependant, les taux d’érosion dépassent souvent les 50 t.ha^-1.an^-1 et peuvent même atteindre 100 t.ha^-1.an^-1 (Guerra et al., 2014) faisant du Brésil l’un des « hotspots » mondiaux de l’érosion des sols. Dans l’État de Rio Grande do Sul, un taux d’érosion moyen de 40 t.ha^-1.an^-1 a été estimé pour l’ensemble des six millions d’hectares cultivés (Schmidt, 1989).

 L’agriculture de conservation pour lutter contre l’érosion des sols

L’agriculture de conservation, promue par la FAO depuis les années 1970, se définit comme l’ensemble des techniques culturales destinées à maintenir et à améliorer le potentiel agronomique des sols, tout en conservant un système productif performant et viable économiquement. Sur le long terme, la rentabilité économique est augmentée et les apports d’intrants (engrais…) réduits. Le Brésil est devenu l’un des leaders de l’agriculture de conservation en Amérique du Sud (Speratti et al., 2015), au travers notamment du développement de l’agriculture par semis direct.

Le semis direct permet, comme son nom l’indique, de semer sans travailler le sol. La structure du sol est améliorée et les coûts de production et surtout, les pertes en sol, sont réduits. Associé à la mise en place de cultures de couverture et à la rotation des cultures, il permet d’améliorer la qualité agronomique des sols. Les sols sont ainsi davantage protégés, moins tassés (l’eau s’y infiltre plus facilement) et enrichis en nutriments, ce qui se traduit par une augmentation des rendements. Au Brésil, le recours au semis direct a commencé dès le début des années 1970 pour lutter contre la dégradation croissante des sols mais, surtout, pour des raisons économiques. Les États du sud du Brésil ont eu massivement recours à l’agriculture de conservation. Actuellement, au sein du Rio Grande do Sul, 90% des terres cultivées sont soumises à la technique du semis direct (Didoné et al., 2014).

L’agriculture de conservation a surtout été développée au sein des grandes exploitations agricoles et l’a beaucoup moins été dans les zones de production familiales, peu mécanisées et où les sols sont fortement dégradés (Schaller, 2013). De plus, seule une faible proportion des agriculteurs a correctement suivi les principes fondamentaux de l’agriculture de conservation, et la sensibilité des sols à l’érosion ainsi que les transferts de particules vers l’aval se sont accentués (Merten et al., 2015). En effet, la quasi-monoculture du soja, qui néglige la rotation des cultures, combinée à l’application du semis direct dans le sens de la plus forte pente et en maintenant un couvert végétal insuffisant pour protéger les sols, constituent les causes principales de l’échec de la politique de conservation des sols dans certaines régions du Brésil. Ainsi, même si l’agriculture de conservation est amenée à réduire les pertes en sol, celles-ci sont supposées rester importantes même si elles demeurent plus faibles que celles qui sont générées par l’agriculture conventionnelle. Malgré ces pertes de sol avérées, les agriculteurs considèrent que les taux d’érosion des sols sont négligeables depuis la mise en place de pratiques de conservation si on les compare aux pertes générées en appliquant un mode d’agriculture conventionnel (Tiecher, 2015).

Dans ce contexte, il est nécessaire d’identifier clairement les sources des particules érodées pour investiguer l’impact de l’application inappropriée ou intégrale des pratiques de conservation des sols sur la qualité des sols et des eaux s’écoulant en aval.

L’étude de l’impact de l’agriculture de conservation sur les transferts de sédiments dans deux bassins versants de l’État de Rio Grande do Sul a montré que, lors de crues importantes, les mesures de protection des sols mises en place par les agriculteurs ne sont pas suffisantes pour réduire le ruissellement et l’érosion des sols agricoles (Didoné et al., 2014). En effet, des taux d’érosion de 140 et 270 t.km².an^-1 ont été estimés à l’exutoire des bassins de Conceição (800 km²) et de Guaporé (2000 km²). Même si ces taux d’érosion restent largement inférieurs à ceux fournis par Guerra et al. (2014) pour l’ensemble du Brésil (5000 à 10000 t.ha^-1.an^-1) dans les années 1990, avant la mise en place de l’agriculture de conservation, ils restent similaires à ceux estimés en Europe (Cerdan et al., 2010) et soulignent l’importance d’étudier les sources et transferts de particules dans ce contexte. Dans ces zones agricoles subtropicales, trois sources majeures de particules ont été identifiées : les particules issues de l’érosion de la surface des sols cultivés, celles qui proviennent des berges ou encore des routes non-asphaltées (Figure 1.8).

L’érosion de la surface des sols cultivés est décrite dans diverses études de traçage comme la source majoritaire de particules dans les bassins agricoles du Sud du Brésil (Minella et al., 2009; Tiecher et al., 2015). Des contributions comprises entre 55 et 68% ont été calculées au sein de petits bassins agricoles ruraux (Paolo et al., 2007) et une contribution moyenne de 88% a été estimée au sein d’un bassin où cultures intensives et traditionnelles coexistent (Tiecher, 2015).

L’érosion des berges constitue une source de particules dont la contribution est fortement variable. Contrairement aux bassins européens, des contributions élevées qui dépendent de la dynamique fluviale peuvent être observées dans les bassins brésiliens (contributions comprises entre 10 et 78% (Tiecher, 2015). Des effondrements de berges en fin de crue et, dans de moindres proportions, le piétinement de celles-ci par les troupeaux qui paissent à proximité des cours d’eau peuvent expliquer ces fortes contributions.

Enfin, Minella et al. (2007) et Tiecher et al. (2014) ont montré qu’en plus des sols agricoles et des berges, les routes constituaient également une source de particules non négligeable. Elles jouent en effet un rôle important dans le transfert des sédiments en augmentant la connectivité entre les versants et les rivières. Des contributions comprises entre 43 et 69% ont été estimées lorsque sols cultivés et routes étaient considérés comme sources, et des valeurs variant entre 28 et 38% ont été calculées lorsque les berges étaient également considérées comme une source de particules.

Ces trois sources majoritaires de particules présentent des contributions variables dans l’espace et/ou le temps, et leur contribution respective dépend de la superficie du bassin étudié et de ses caractéristiques hydrologiques, topographiques… Les sols cultivés tendent à constituer la source majoritaire de particules. La contribution des berges, plus faible, dépend significativement des conditions hydrologiques et les processus d’érosion des routes restent les moins contraints. Enfin, les contributions de ces trois sources de particules dépendent également des pratiques agricoles. En effet, il a été montré que de bonnes pratiques de conservation des sols pouvaient réduire les contributions des sols cultivés et des routes (de 62 à 54% et de 36 à 24%, respectivement) au profit de l’érosion des berges (Minella et al., 2008).

Figure 1.8. Sources potentielles de particules : sols cultivés - monoculture intensive du soja (a) et culture traditionnelle du tabac (b), berges (c) et routes non-asphaltées (d) (Photographies a et b, M. Le Gall ; c et d, T. Tiecher).