Au niveau planétaire
 L’intérêt environnemental planétaire d’une culture doit nécessairement se déterminer en tenant compte de trois paramètres, par tonne de produit ou de service final :
- réduire la surface nécessaire par tonne de produit permet de nourrir plus de personnes sur la même superficie et ainsi de mieux préserver les forêts et les prairies, de mieux aménager l’espace et de préserver la biodiversité.
- réduire la consommation d’énergie fossile, en particulier de pétrole, permet de réduire les tensions sur cette ressource.
- réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) permettra de réduire les menaces que font peser les changements climatiques sur les productions agricoles.
Au niveau local il faut en outre préserver les ressources naturelles, l’eau, l’air, les sols, la biodiversité, etc. ainsi que les capacités productives des sols à long terme.
Utilisation efficace de l’espace rural
Les productions alimentaires directes et indirectes ne peuvent pas être remplacées par des énergies fossiles. C’est pourquoi il faut leur donner une priorité dans l’utilisation de l’espace rural. Mais cela ne dispense pas de le faire efficacement en utilisant des plantes convertissant mieux l’énergie solaire. Notamment en utilisant des plantes exigeant moins de surface que d’autre par tonne produite, comme la luzerne, et/ou en augmentant les rendements.
Compte tenu de cette contrainte territoriale il est préférable, pour augmenter les productions, d‘augmenter tout d’abord les rendements plutôt que les surfaces cultivées (cf. Schéma ci-contre). Cela permet à la fois de préserver les stocks de carbone des forêt ou des prairies, ainsi que les récoltes et autres services sur les territoires qu’on peut ainsi éviter de défricher.
Ainsi faire passer le rendement en blé de 3,7 t à 7,34 t par ha augmente les émissions de gaz à effet de serre de moins de 2 teqCO2. Alors qu’un défrichement standard (50 % de forêts et 50 % de prairies) augmente les émissions d’environ 200 teqCO2 par ha au moment du défrichement. L’émission est donc cent fois moindre en augmentant les rendements plutôt que la surface cultivée. Comme par ailleurs les émissions provenant des cultures ne sont émises qu’année après année, l’avantage de l’augmentation des rendements par rapport à l’augmentation des surfaces dure presque deux siècles. Cela permet de sérieusement retarder les défrichements.
Conversion de l’énergie solaire en protéines
Dans les comparaisons qui suivent les productions de protéines sont exprimées en tonne de Matière Azotée Digestible (MAD), ce qui permet de tenir compte de la digestibilité des différentes protéines. Nous avons retenu les rendements par ha suivant :
- 13 t de MS par ha pour la luzerne (1,6 t de MAD par hectare), comme en Champagne-Ardenne.
- 2,5 t de graines de soja (0,76 t de MAD et 0,45 t d’huile par hectare), comme aux Etats-Unis et au Brésil dans l’Etat du Mato Grosso ;
- 3,5 t de graines pour le colza (0,54 t de MAD et 1,43 t d’huile par hectare) en moyenne en France.
Produire plus efficacement des protéines
Il faut 0,625 ha pour produire une tonne de MAD avec la luzerne contre 1,315 ha avec le soja. D’où un gain de surface de 0,69 ha (52 %) par tonne de MAD supplémentaire. (cf. schéma ci-contre)
Associer Luzerne et Colza
 L’huile que produit le soja pourrait, en zone tempérée, être produite avec du colza. Il suffit alors de 0,898 ha, dont 0,486 ha de luzerne et 0,412 ha de colza, pour produire autant d’huile et de MAD que sur 1,315 ha de soja. On gagne ainsi environ 0,417 ha.
En associant la luzerne et le colza on peut donc, sans défricher, augmenter la production de protéines et d’huile de 46 %. La même augmentation de production avec le soja demanderait d’augmenter la surface cultivée de 0,41 ha. En cultivant de la luzerne plutôt que du soja, chaque fois que cela est possible du point de vue agronomique, on peut gagner de la surface.
Produire sur une même surface plus de protéines et autant d’huile qu’avec le soja:
Sur 1,315 ha (0,903 ha de luzerne et 0,412 ha de colza) on peut obtenir la même production d’huile qu’avec le soja et un supplément de 0,67 t de MAD, soit en tout 1,67 t de MAD (+ 67 %).
Produire sur une même surface plus d’huile et autant de protéines qu’avec le soja: Avec 0,273 ha de luzerne et 1,042 ha de colza on peut obtenir 1 t de MAD et un supplément de 0,904 t d’huile (+153 % d’huile).
Bilans « énergie fossile » et de GES
 Après la production alimentaire, on peut décider de n’utiliser que des énergies fossiles pour les conversions et transformations qui suivent. Cela évite d’empiéter sur l’espace rural. La déshydratation est habituellement réalisée avec du charbon. Elle peut également s’obtenir par séchage solaire.
Mais, on peut aussi décider de compenser les consommations d’énergie fossile avec des productions de phytomasses : en valorisant l’huile coproduite avec les protéines, ou en valorisant du bois de peupleraies (produisant en moyenne 9 t de MS par ha et par an) que l’on peut installer sur les superficies gagnées. On peut également utiliser de la paille de céréale non valorisée. Le schéma ci-contre permet de comparer les bilans quand on cherche à produire toute l’énergie fossile consommée pour les productions, les transports et les conditionnements (extraction d’huile des oléagineux ou déshydratation de la luzerne) des produits récoltés. On obtient ainsi un léger gain énergétique de la luzerne par rapport au soja (0,3 à 0,35 tep) par tonne de MAD. On réduit également les émissions de GES de 1,2 teqCO2 par tonne de MAD quand le soja n’a pas besoin d’être chaulé et même de 3,7 teqCO2 dans le cas le plus fréquent où il faut faire un chaulage.
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