Le concept du projet BIODIVERSIFY est basé sur la co-conception de systèmes de culture et d’exploitations agricoles méditerranéens innovants basés sur l’intensification écologique, utilisant une forte diversification des espèces (HDS), pour i) une productivité et une durabilité accrues et une réduction des impacts environnementaux et biotiques négatifs, ii) une réduction de la dépendance aux intrants et une augmentation de l’efficacité d’utilisation des ressources disponibles, et iii) l’adaptation aux contraintes actuelles et futures de la disponibilité en eau et de la forte variabilité climatique due au changement climatique.
Le concept BIODIVERSIFY repose sur le fait que les systèmes de culture et d’exploitation agricole très diversifiés sont plus efficaces dans l’utilisation des ressources abiotiques disponibles que les systèmes simplifiés actuels (Duru et al., 2015). Au niveau des systèmes de culture, la rotation de diverses cultures, l’introduction de cultures de couverture multiservices et le mélange d’espèces renforcent la complémentarité fonctionnelle, les interactions biologiques bénéfiques et les synergies entre les espèces et les génotypes végétaux au sein de l’agroécosystème, tant dans le temps que dans l’espace. L’exploitation de la fixation symbiotique de l’azote de l’air comme source majeure d’azote est un défi car les légumineuses à grains ont la réputation d’avoir des rendements faibles et instables liés à plusieurs facteurs, tels que l’intolérance au stress hydrique, les difficultés de récolte en raison de la verse, les maladies et les mauvaises herbes. L’utilisation de légumineuses en association avec d’autres espèces est susceptible d’atténuer ces problèmes. En outre, le projet étudiera et développera l’utilisation d’espèces négligées et sous-utilisées, qui peuvent entrer dans des rotations (les rendant plus longues et plus diverses), ou faire partie de nouveaux mélanges de cultures, ou d’espèces capables de fournir des services de régulation pour lutter contre les mauvaises herbes, les ravageurs et les maladies (par exemple les Brassicaceae), à utiliser dans des mélanges d’espèces ou des cultures de couverture pour la biofumigation afin de supprimer les pathogènes du sol (Couëdel et al., 2018 ; 2019).
Pour relever les défis de la production dans la zone méditerranéenne, et comme preuve de concept, BIODIVERSIFY favorisera la diversité des espèces dans le temps (en rotation et pendant les périodes d’interculture) et dans l’espace (cultures intercalaires et agroforesterie) pour améliorer l’efficacité de l’utilisation des ressources (en particulier l’eau et les nutriments), accroître la résilience aux stress abiotiques tels que la sécheresse, et lutter contre les mauvaises herbes, les ravageurs et les maladies sans utiliser de pesticides. Le projet évaluera l’efficacité d’un niveau élevé de diversification des espèces et des cultivars afin d’améliorer la production de grains pour la consommation humaine (blé dur/blé panifiable, pois chiches, lentilles, etc.), et aussi pour le fourrage (prairies contenant des légumineuses), tant pour l’autoconsommation à la ferme que pour l’utilisation sur le marché.
Ainsi, BIODIVERSIFY analysera quatre étapes d’un gradient de biodiversité : i) une gamme plus large d’espèces utilisées dans les rotations de cultures, ii) des cultures de couverture multiservices semées en période ded’interculture dans les rotations de cultures arables ou dans les allées de cultures pérennes, iii) des mélanges d’espèces pour la production de grain ou de fourrage, et iv) des systèmes agroforestiers, fournissant un cadre agricole biodiversifié.
Cette intensification écologique fondée sur une forte diversification des espèces (HDS) fournira alors des services écosystémiques, tels que 1) le soutien de la fertilité des sols, la substitution des intrants, l’augmentation de la disponibilité des ressources, 2) la production (denrées alimentaires, aliments pour animaux, bioénergie) et la qualité des produits (protéines, acides gras non saturés, composition nutritionnelle, diversification du régime alimentaire, etc.), 3) le contrôle des mauvaises herbes, des ravageurs et des maladies, et 4) la régulation de la qualité de l’eau, du sol et de l’air, et 5) la protection des habitats et la conservation de la biodiversité (Zhang et al., 2010). La réduction de l’utilisation des intrants externe et l’amélioration de l’efficacité de l’utilisation des ressources naturelles et des intrants se traduiront par une amélioration des interactions biotiques entre les organismes, une diminution de la pollution des agroécosystèmes (eau, sol et air) et une réduction de la consommation de ressources non renouvelables. Ainsi, le concept du projet BIODIVERSIFY est basé sur une agriculture à haute diversité spécifique pour conserver les ressources naturelles et améliorer la stabilité des rendements. L’un des piliers de la diversité des espèces est la réintroduction de légumineuses, permettant l’utilisation de l’azote de l’air. De plus, les légumineuses sont connues pour fournir de multiples services écosystémiques (Voisin et al., 2014). Cependant, les légumineuses sont sensibles au déficit en eau ; elles doivent donc être sélectionnées pour les conditions méditerranéennes. De plus, l’utilisation d’autres espèces telles que les crucifères permettra de favoriser les régulations biotiques pour le contrôle naturel des ravageurs, des maladies et des mauvaises herbes. Nous supposons qu’une grande diversité est associée à une grande capacité d’adaptation à la variabilité du climat et aux changements socio-économiques, mais aussi à une plus grande complexité de la gestion des exploitations agricoles, y compris des besoins plus élevés en main-d’œuvre (Power, 2010 ; Biggs et al., 2012).