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Pour relever ce défi, l'Institut national de recherche agronomique (INRA) cherche à innover à la fois sur les techniques et sur l'organisation. Les équipes testent plusieurs combinaisons de choix techniques afin d'identifier les plus prometteurs. L'INRA de Versailles-Grignon a notamment mis en place en 1999 l'essai de La Cage pour évaluer quatre systèmes de cultures dans le contexte de l'agriculture du grand bassin parisien, c'est-à-dire une forte proportion de blé et l'absence d'élevage et donc de fertilisants organiques.
Un premier système dit « intensif » est basé sur la recherche d'un fort rendement, nécessitant l'utilisation de variétés très productives et de forte quantité d'engrais azotés et de pesticides. Ce système est proche des conditions mises en œuvre dans la région.
Un second système dit « intégré » vise à maintenir la marge économique en réduisant les quantités d'entrants mais en acceptant une baisse de rendement.
Le système « biologique » satisfait quant à lui le cahier des charges de l'agriculture bio qui interdit l'emploi d'intrants de synthèse. L'absence d'élevage oblige à introduire des légumineuses dans la culture pour assurer les apports en azote.
Enfin, un quatrième système « sous couvert végétal » (SCV) est basé sur la suppression du travail du sol et le maintien de plantes de couverture y compris pendant la culture principale.
Le système biologique se caractérise quant à lui par des fluctuations de rendement plus marquées d'une année sur l'autre et par des problèmes de lutte contre les bioagresseurs sur des cultures comme le colza. Par conséquent, les résultats économiques sont intéressants mais uniquement pour la production de blé et non pour les autres cultures.
Le système intégré présente globalement des résultats économiques intéressants. Mais l'INRA estime que le système intensif conserve son intérêt dans le contexte actuel de hausse des prix.
Sur le plan environnemental, les objectifs de réduction de l'utilisation des pesticides sont atteints pour les trois systèmes alternatifs (intégré, biologique et SCV). La consommation d'énergie fossile est elle aussi réduite par rapport au système intensif même en tenant compte des baisses de rendement. Concernant la biodiversité, notamment celle des vers de terre, l'INRA remarque que le système SCV présente une diversité et une biomasse plus importantes que les autres systèmes. Les vers présents sont de grande taille du fait de l'absence de labour. Dans les autres systèmes, les vers de terre sont présents mais plus petits. L'INRA estime par conséquent que le travail du sol et la matière organique sont les facteurs les plus déterminants pour cet indicateur et non l'emploi ou non de pesticides.
Au regard de ces premières observations, l'INRA conclu qu'aucun des systèmes ne permet d'être gagnant sur tous les tableaux, c'est une question de hiérarchisation des priorités. Le test de La Cage est toujours en cours puisqu'il faut valider les observations sur plusieurs années de suite. Les résultats obtenus sont pris en compte et intégrés dans les essais afin d'améliorer progressivement les techniques de cultures.