Biodiversité, climat, santé des sols, santé humaine : quelles différences entre agriculture bio et conventionnelle ?

En 2016, l’Institut technique de l’agriculture et de l’alimentation biologiques (ITAB), en collaboration avec des chercheurs de l’INRA, avait réalisé une analyse sur les externalités de l’agriculture biologique au regard de la littérature scientifique, commanditée alors par le ministère de l’Agriculture. En 2024, à la demande du ministère de la Transition écologique, l’ITAB a réactualisé l’étude, avec l’appui de chercheurs INRAE, ISARA, INSERM, sur la base de près de 800 articles scientifiques. Portant sur la biodiversité, le climat, la santé des sols et la santé humaine, l’étude ne traite pas des impacts sur le bien-être animal et la création d’emploi dont les bénéfices avaient été documentés dans l’étude de 2016.

Biodiversité : influence des pratiques agricoles et de la mosaïque paysagère en certification bio

Toutes cultures et groupes taxonomiques confondus, les parcelles conduites en agriculture biologique ont en moyenne une abondance (nombre d’individus) et une richesse spécifique (nombre d’espèces) respectivement supérieures de 32% et 23%.

Les produits phytopharmaceutiques

L’étude pointe l’implication majeure des Produits phytopharmaceutiques (PPP) dans le déclin de nombreuses populations. Concernant les substances naturelles, autorisées en agriculture biologique, les résultats existants indiquent que si la grande majorité d’entre elles présentent une faible écotoxicité, d’autres (notamment spinosad) ont une toxicité équivalente ou supérieure à celle de leurs homologues de synthèse.

Les éléments semi-naturels

Si la part d’éléments semi-naturels dans les fermes ne semble pas varier selon le mode de production, l’agriculture biologique exerce une influence positive sur la qualité de ces habitats. La présence d’éléments semi-naturels dans le paysage favorise des espèces dont la mobilité dépasse le périmètre de la parcelle agricole (ex. insectes volants) ou dépendent de ces éléments pour réaliser la totalité ou une partie de leur cycle (ex. oiseaux). En conséquence, la quantification de l’effet de l’AB dépend de la complexité du paysage autour des parcelles, qui peut masquer l’effet de pratiques de gestion plus intensives à l’échelle de la parcelle.

Les rotations

Les rotations plus longues et diversifiées associées à des tailles de fermes plus réduites contribuent probablement à l’hétérogénéité de composition et de configuration de la mosaïque paysagère.

Pollinisation et régulation

Les parcelles conduites en agriculture biologique ont des niveaux de service de pollinisation et de régulation naturelle supérieurs aux parcelles conduites en AC. Les niveaux d’infestations d’insectes ravageurs et de pathogènes dans les parcelles AB sont en moyenne respectivement équivalents ou inférieurs, ce qui témoigne que l’AB permet d’atteindre des niveaux de régulation équivalents aux niveaux permis par des pratiques de protection des cultures en AC, à l’exception des adventices où les niveaux d’infestations sont supérieurs en AB

Fertilisation organique et minérale

La fertilisation organique a un effet positif sur la biodiversité, comparativement à la fertilisation minérale. Les effets les plus documentés concernent l’abondance et la richesse spécifique des nématodes.

Climat : quels effets d’atténuation avec le label bio, comparativement au conventionnel ?

L’ITAB rappelle en préambule que le développement de modes de production alternatifs, au sens moins intensif et donc ni spécifiquement ni exclusivement de l’agriculture biologique, doit s’accompagner d’une transition alimentaire pour agir de manière conjointe sur la réduction des émissions territoriales et sur la réduction de l’empreinte carbone de l’alimentation. Et de mentionner le dernier rapport (2024) du Haut conseil pour le climat, qui conditionne la réduction de 50% des GES agricoles à une baisse de la consommation de protéines animales d’au moins 30%, à une diminution de la part de l’azote minéral apporté aux cultures de 40 à 100% et au développement de l’agroécologie et de l’agriculture biologique pour atteindre 50% de la surface agricole utilisée.

L’étude identifie un certain nombre de limites méthodologiques pouvant impacter les écarts de performances AB et AC, et un besoin de poursuivre la production de références sur les émissions GES des systèmes AB pour accompagner la mise en œuvre de leviers de réduction.

Les émissions de gaz à effet de serre par ha ou par unité produite

Pour la quasi-totalité des productions, les émissions par hectare sont systématiquement inférieures en agriculture biologique. Par unité produite, les conclusions varient selon les catégories de produits, du fait des rendements plus faibles en AB. De récents travaux montrent que les produits biologiques végétaux présentent, à quelques exceptions près, de meilleures performances GES quelle que soit l’unité fonctionnelle retenue. Pour les produits biologiques animaux, les effets sont hétérogènes : l’empreinte AB/AC est légèrement meilleure en bovin viande, équivalente dans le cas du lait bovin lait, moins bonne en monogastriques.

Les émissions de N2O et de CO2

Du fait de l’absence de fertilisants de synthèse et de la faible disponibilité en Produits résiduaires organiques PRO), les productions végétales en agriculture biologique émettent environ 50% de moins de N2O et de CO2 par rapport à l’AC et par unité de surface.

Les émissions de CH4

Les émissions de méthane (CH4), qui concernent principalement les élevages de ruminants, peuvent être plus importantes en AB du fait de rations à base de fourrages grossiers. Toutefois plusieurs hypothèses vont dans le sens de la moindre contribution des systèmes d’élevage biologiques aux émissions induites par la transformation des terres à l’étranger (forêts en cultures) et en France (praires permanentes vers cultures).

Le stockage de carbone dans le sols

Les pratiques de fertilisation (PRO et légumineuses) en agriculture biologique sont à l‘origine d’une accumulation de carbone organique dans les sols, plus importante qu’en AC.

Santé des sols : quels impacts avec ou sans logo bio ?

En agriculture biologique, la moindre utilisation des produits phytosanitaires, le non-recours aux engrais de synthèse, les moindres apports d’azote, les rotations plus longues et diversifiées des cultures, l’implantation renforcée de légumineuses, de couverts intermédiaires multi-services (CIMS) et de prairies temporaires génèrent un cortège de bénéfices.

La biodiversité, indicateur déterminant

La biodiversité est un indicateur et un facteur déterminants de la santé biologique, physique et chimique du sol. En agriculture biologique, les indicateurs de la biologie des sols sont améliorés dans 70% des cas par rapport à l’AC, qu’ils concernent l’abondance ou la diversité ou les fonctions assurées par les organismes vivants, et de façon nette pour les micro-organismes. Les effets mesurés concernant les vers de terre et les arthropodes terrestres manquent en revanche de généricité. Par ailleurs, si ces effets sont nets pour les grandes cultures, les vergers et les vignes, ils ne dessinent pas de tendance univoque pour les prairies permanentes où les conduites diffèrent peu entre AB et AC.

La fertilisation organique, les rotations longues et diversifiées et la forte réduction de l’usage des pesticides mises en œuvre en agriculture biologique sont favorables à la biodiversité des sols, alors que le travail du sol, qui peut être plus important pour lutter contre les adventices, lui est défavorable.

Fertilisants organiques et agents pathogènes

En agriculture biologique, la compensation des prélèvements de nutriments par les récoltes repose sur la combinaison de la fixation symbiotique du diazote atmosphérique grâce à l’introduction de légumineuses dans les rotations, avec des apports de fertilisants organiques, qui sont donc accrus en AB. L’épandage de fertilisants organiques, aussi appelés produits résiduaires organiques (PRO), certains issus des animaux morts (farines de sang, de plumes, d’os ou de viande). Le fait que le cahier des charges de l'agriculture biologique interdise l'emploi des boues de station d’épuration limite également les risques sanitaires liés aux matières fécales. Le recours plus systématique à l’épandage d’effluents d’élevage n’augmente pas les risques de contamination des produits biologiques pour l’alimentation humaine et animale par des pathogènes, ou des souches antibiorésistantes.

La qualité physique ses sols

Le choix de cultures en rotation plus diversifiées en agriculture biologique, avec notamment des couverts intermédiaires multi- services (CIMS), est le levier principal d’amélioration de la porosité et de la prospection racinaire du sol. L’enrichissement en matière organique des sols, de façon variable selon la nature des matières apportées, et l’action de la biomasse du sol sont également bénéfique). L’AB améliore le potentiel de résistance face aux sécheresses par rapport à l’AC avec une disponibilité de l’eau pour les plantes généralement améliorée : un effet positif de +4 % à +45 % dans 56 % des études, et qui n’est jamais négatif dans les 44 % d’études restantes.

La stabilité structurale, associée à l’effet positif sur l’infiltrabilité et à une couverture des sols davantage présente au cours de l’année sont de nature à diminuer le risque d’érosion des sols mais l’impact effectif de l’AB sur l’érosion n’a cependant pas été étudié.

La contamination des sols par les produits phytosanitaires

En Europe, 80% à 98% des sols sont contaminés par des résidus de pesticides et leurs métabolites du fait des pratiques agricoles, des transferts ou de la persistance dans les sols. L'agriculture biologique abaisse 30% à 55% le nombre de résidus et de 70% à 90% la teneur, sans pour autant les éliminer. L’AB utilise aussi des pesticides non synthétiques, parmi lesquels un petit nombre peut poser question. En particulier, les applications de composés cupriques contribuent à une pollution métallique des sols, par accumulation. Si la pollution au cuivre des sols viticoles, notamment, est préoccupante, elle n’est pas propre à l’AB, et résulte d’applications répétées pendant de longues années. D’autres phytosanitaires ont aussi des effets sur la biologie du sol comme les huiles minérales et paraffiniques, l’azadirachtine, le spinosad ou le soufre. L’AB génère par ailleurs une externalité négative liée à la pollution héritée des sols cultivés en AC.

La contamination des sols par les engrais organiques

L’épandage des engrais organiques peut engendrer une pollution chimique via des éléments traces métalliques (ETM) et des composés traces organiques (CTO). En écartant les boues de stations d’épuration, l’agriculture biologique limite ces pollutions, même si elle se prive d’une source de nutriments en faveur du bouclage des cycle.

En ce qui concerne les ETM, le bilan des apports et exports de cadmium au sol en agriculture biologique se situe au même niveau qu’en AC avec de bonnes pratiques de fertilisation. Les effluents d’élevages intensifs, de porcs notamment, apportent des quantités non négligeables de cuivre et zinc, susceptibles de s’accumuler en cas d’apports répétés à la parcelle, les apports de ces métaux tendent à s’accumuler dans les sols. Mais les risques de toxicité liés au zinc par les apports de PRO n’ont été observés que pour des boues de stations d’épuration, qui sont exclues en AB. Quant aux apports de cuivre par les effluents, ils sont bien en deçà de ceux apportés par les traitements phytosanitaires appliqués à la vigne, l’arboriculture et certains légumes en AB et en AC.

La régulation des pollutions phytosanitaires

En ce qui concerne la capacité du sol à détoxifier les substances actives des produits phytosanitaires, l’étude ne met pas en évidence un bénéfice particulier de l’agriculture biologique, qui favorise l’activité et la diversité de l’activité microbienne quand l’AC quand l’AB favorise les communautés capables de métaboliser les résidus.

En ce qui concerne les flux de pesticides vers les eaux, l’AB employant peu les pesticides est beaucoup moins susceptible de contribuer à la pollution de l’eau, d’autant moins que ce sont les herbicides, bannis en AB, qui sont les plus couramment retrouvés dans les eaux. A noter que 13 % des masses d’eau superficielles présentent une qualité dégradée par les teneurs en cuivre. L’AB autorisant l’usage du cuivre, participe, avec l’AC, à cet impact, spécialement dans les zones viticoles.

La régulation des flux de nutriments

En ce qui concerne les flux de nutriments vers les eaux, les pertes en nitrates ont réduites en de 30 à 60 % en grandes cultures. Pour ce qui est du phosphore, les apports actuels en AC sont plutôt faibles (en dehors des zones d’élevage intensif) et encore plus faibles en agriculture biologique. Le recours aux CIMS, plus souvent mis en œuvre en AB (2,4 fois plus de couverts intermédiaires pièges à nitrate), contribue à une meilleure rétention des nutriments, en période drainante pour piéger l’azote et en cas de risque d’érosion pour retenir le phosphate. Les CIMS sont particulièrement pertinents pour juguler les incertitudes qui pèsent sur le raisonnement de la fertilisation en ABLe raisonnement de la fertilisation en bio est plus complexe qu’en AC avec des incertitudes sur la quantité de nutriments apportée par les PRO, la quantité d’azote fixée par les légumineuses restituées au sol, la dynamique de minéralisation des nutriments et la synchronie de cette mise à disposition des nutriments avec les besoins de la plante. Ainsi, malgré les apports azotés globalement moindres, le mode de production bio peut parfois amener à une lixiviation accrue du nitrate

La régulation du climat

Le sol contribue à la régulation des émissions des gaz à effet de serre et à un stock de carbone non négligeable.

Santé humaine : les impacts des pesticides, fertilisants, antibiotiques en bio et en conventionnel

L’étude rappelle que 71 substances autres que les micro-organismes sont utilisables et approuvées en agriculture biologique (UAB) (en date du 15/11/2023) contre 294 substances non UAB. La majeure partie des substances actives des produits UAB sont d’origine naturelle et sont généralement peu toxiques, voire même alimentaires (lactosérum, bière...). Néanmoins 6 d’entre elles (5 formes de cuivre et la lambda-cyhalothrine) sont candidates à la substitution (contre 44 en non UAB) et quelques-unes sont susceptibles d’avoir des effets sur la santé humaine et la biodiversité.

L’exposition des professionnels aux pesticides

Les utilisateurs professionnels directs (agriculteurs, salariés agricoles, techniciens de l’industrie de production phytosanitaire) sont les plus fortement exposés. Un consortium de cohortes agricoles AGRICOH (29 cohortes de 15 pays répartis sur les 5 continents) conclut que les agriculteurs ont un risque global de cancer inférieur au reste de la population, mais un risque plus élevé pour certaines formes : cancer de la prostate pour l’homme, myélome multiple, mélanome cutané, cancer de l’ovaire.

Les présomptions fortes de liens entre l’exposition aux PPP et les maladies de Parkinson, lymphome non hodgkinien et cancer de la prostate ont permis la reconnaissance par MSA de ces pathologies comme maladies professionnelles directement liées à l’exposition aux produits phytos. Un nouveau tableau de maladie professionnelle dans le régime général a été créé pour le cancer de la prostate après exposition à des pesticides.

L’exposition aux pesticides des riverains proches des parcelles agricoles

Les riverains sont davantage exposés que le reste de la population, mais encore peu étudiés. La plupart des études recensées ont mis en évidence que les individus résidant à proximité de zones agricoles ont une exposition aux pesticides plus élevée que celle des groupes contrôle. Le rapport INSERM (2021) indique un lien faible de présomption entre l’exposition des riverains des terres agricoles et la maladie de Parkinson et les troubles du spectre autistique chez l’enfant. Il existe un faible surrisque de leucémie aiguë lymphoblastique chez les enfants habitants dans des zones fortement viticoles.

L’exposition des enfants aux pesticides

Les enfants sont une population particulièrement sensible du développement prénatal à la petite enfance : les résultats des cohortes PÉLAGIE, MoBa, et des données spécifiques synthétisées dans l’expertise collective INSERM (2021), indiquent une présomption forte de lien entre l’exposition aux PPP de la mère pendant la grossesse (professionnelle ou environnementale, c’est à dire en population générale) ou chez l’enfant, et le surrisque chez l’enfant de développer certains cancers, en particulier les leucémies et les tumeurs du système nerveux central, et de malformation congénitale (hypospadias).

L’exposition des aliments aux pesticides

La population globale est exposée aux résidus de PPP, retrouvés dans les aliments, apportés de façon volontaire ou fortuite, et ce de façon différenciée entre AB/AC avec non seulement une fréquence diminuée de 30%, mais également des concentrations moyennes de résidus observées 100 fois inférieures à leurs équivalents conventionnels en fruits et légumes agriculture biologique. Les végétaux étant de loin les aliments les plus contaminés par les PPP, privilégier les aliments végétaux bio permet de réduire notablement l’exposition aux PPP de synthèse, ce que préconise le Programme national nutrition santé (PNNS-4), consistant à adopter un régime alimentaire sain et privilégier la consommation bio.

Les incidences de la fertilisation azotée et phosphatée sur la santé humaine

Elles sont dues à l’augmentation des concentrations de dioxyde d’azote (NO2), d’ozone (O3) induit par les oxydes d’azote (NOx), et des particules secondaires PM10 et PM2,5. Aux émissions atmosphériques s’ajoute l’exposition aux nitrates par voie alimentaire et l’eau de boisson. Leur toxicité est due à leur transformation en nitrites classés cancérogènes probables par le CIRC (groupe 2A), avec des risques de cancer colorectal, cancer du sein, de maladies de la thyroïde et des anomalies du tube neuronal. La fertilisation phosphatée minérale contient des éléments traces métalliques problématiques tels que le cadmium, le plomb, l’arsenic, l’uranium, le chrome et le mercure. Ces éléments présents dans les sols, sont prélevés par les plantes, les animaux et l’Homme. Le cadmium, classé cancérogène (groupe 1) par le CIRC, est également mutagène et toxique pour la reproduction.

L’incidence des produits vétérinaires

Les produits vétérinaires utilisés en élevage sont principalement de deux types : les antiparasitaires et les antibiotiques. Ces derniers sont les plus étudiés : leur usage en santé animale contribue à sélectionner des souches bactériennes résistantes, dont les gènes de résistance peuvent être transmis à des bactéries pathogènes pour l’homme via le contact avec les animaux, par l’environnement ou via l’alimentation, ce qui contribue significativement à l’antibiorésistance. Par son moindre usage d’antibiotiques, l’agriculture biologique contribue moins au phénomène d'antibiorésistance, qui est un enjeu de santé publique croissant

Santé humaine : produits labellisés bio, produits conventionnels et qualité nutritionnelle

La majorité des études scientifiques et des méta-analyses s’accordent pour dire qu’il existe certaines différences de composition entre les aliments produits en agriculture biologique (teneurs en vitamines, minéraux, antioxydants, profils des acides gras) et les aliments produits de façon conventionnelle, pour l’ensemble des denrées (fruits, légumes, légumineuses, viande, lait, œuf, poisson).

La consommation régulière d'aliments biologiques est associée à un risque réduit d'obésité, de diabète de type 2, de cancer du sein postménopause et de lymphome non-hodgkinien mais ces résultats ne sont pas toujours convergents selon les cohortes. La formulation des produits transformés bio pourrait également avoir un impact positif (meilleure formulation, limitation des additifs autorisés, part moins importante d’aliments ultra-transformés). Toutefois l’absence de données spécifiques sur la fréquence d’usage des additifs dans les produits biologiques ou leurs doses d’emploi ne permet pas de conclure, à l’échelle du régime alimentaire, concernant l’impact sur la santé de ces restrictions de nombre d’additifs en alimentation bio.