Interaction entre urbanisation et modernisation agricole façonne l'utilisation de l'azote dans les terres arables mondiales

Pourquoi villes et exploitations racontent la même histoire

À mesure que davantage de personnes s'installent en ville, il est facile d'oublier que leur nourriture provient toujours de champs éloignés. Cette étude examine comment la croissance urbaine modifie discrètement la manière dont les agriculteurs du monde entier utilisent les engrais azotés, un élément clé qui augmente les rendements mais peut aussi polluer l'air et l'eau. En suivant six décennies de données provenant de 139 pays, les auteurs montrent qu'il n'existe pas de trajectoire unique pour à la fois nourrir les populations et protéger l'environnement. L'impact de la croissance urbaine sur l'agriculture dépend plutôt du niveau de modernisation des exploitations et du degré de richesse atteint par le pays.

Comment l'azote est devenu à la fois allié et danger

L'agriculture moderne repose sur les engrais azotés pour produire davantage sur chaque hectare cultivé. Depuis 1961, la quantité d'azote minéral appliquée aux terres arables mondiales a été multipliée par plus de sept, et la quantité moyenne d'azote récoltée par hectare a triplé. Cet essor a contribué à sécuriser les approvisionnements alimentaires dans de nombreuses régions, notamment en Chine, en Inde, en Europe et en Amérique du Nord, où des variétés améliorées et une meilleure gestion ont soutenu l'augmentation des rendements. Mais l'utilisation d'engrais a souvent augmenté plus vite que les récoltes, si bien qu'une part plus faible de l'azote appliqué se retrouve dans les cultures. L'efficacité d'utilisation de l'azote a chuté d'environ 45 % dans les années 1960 à près de 35 % dans les années 1990 avant de remonter autour de 45 % dans les années 2020, principalement grâce à une meilleure gestion dans les pays plus riches.

Progrès inégaux à travers le monde

Sous ces moyennes mondiales se cachent des trajectoires régionales très différentes. Dans certaines parties de l'Asie centrale, les rendements en azote des cultures se sont stabilisés voire sont tombés après l'effondrement des systèmes agricoles de l'ère soviétique, quand les subventions ont disparu et que les réseaux d'irrigation se sont dégradés. À l'inverse, des pays comme le Danemark et les Pays-Bas ont réussi à augmenter les rendements en azote tout en réduisant l'usage d'engrais en adoptant l'agriculture de précision. Les pays en industrialisation rapide comme la Chine et l'Inde ont vu l'utilisation d'engrais augmenter plus vite que les rendements pendant de longues périodes, ce qui a fait baisser l'efficacité et accru les pertes d'azote. Ces schémas montrent comment la croissance urbaine, les transitions économiques et les politiques locales peuvent renforcer ou affaiblir le lien entre apports d'engrais et récoltes utiles.

Quand la croissance urbaine aide ou nuit aux performances agricoles

Les auteurs vont au-delà des moyennes pour interroger la manière dont les effets de l'urbanisation évoluent avec l'enrichissement des pays et la modernisation des exploitations. En utilisant un cadre statistique dynamique, ils dissocient l'influence directe de l'augmentation des populations urbaines des rôles indirects de la taille des exploitations, de l'usage de la machinerie et de l'irrigation. Dans les pays plus pauvres, chaque étape de croissance urbaine tend à augmenter l'utilisation d'engrais sans améliorer clairement les rendements ni l'efficacité. Lorsque les gens quittent la campagne et que les parcelles se morcellent, les petites exploitations ont du mal à se payer des machines et d'autres technologies, si bien que plus d'engrais n'apporte que des gains modestes. Des surfaces agricoles plus importantes peuvent atténuer ces pertes initiales en rendant la mécanisation rentable, mais ce bénéfice reste limité quand le crédit, les infrastructures et les marchés sont faibles.

Les outils modernes changent les règles du jeu

Dans les pays qui atteignent le statut de revenu intermédiaire, le tableau évolue. Là, une meilleure irrigation et la mécanisation commencent à réduire les besoins en engrais et peuvent améliorer l'efficacité d'utilisation de l'azote, mais des compromis apparaissent. Les investissements en irrigation aident souvent les agriculteurs à utiliser l'azote plus efficacement et à diminuer la demande d'engrais, toutefois ils peuvent aussi ralentir la croissance des rendements s'ils ne sont pas accompagnés des machines et d'une gestion adéquates. Dans les pays déjà riches, où les exploitations sont généralement grandes et bien équipées, l'extension supplémentaire de la taille des fermes apporte peu de bénéfices et peut même nuire aux rendements et à l'efficacité. Ce sont plutôt des technologies raffinées — machines avancées et irrigation efficiente — qui permettent aux sociétés fortement urbanisées de limiter les pertes d'azote tout en maintenant la production.

Pas de recette unique pour une agriculture durable

Le message central de l'étude est que l'urbanisation n'aide ni ne nuit automatiquement à l'agriculture ; ses effets dépendent du calendrier, du niveau de revenu et de la manière dont la modernisation se déroule. Dans les pays pauvres, des politiques combinant une consolidation foncière modérée avec l'accès à une machinerie et à des intrants adaptés peuvent empêcher la croissance urbaine précoce de compromettre les récoltes. Les pays à revenu intermédiaire ont besoin de stratégies équilibrées qui utilisent l'irrigation et la mécanisation pour réduire le gaspillage d'engrais sans sacrifier les rendements. Les nations riches devraient moins se focaliser sur l'agrandissement des exploitations et davantage sur les technologies de précision et le recyclage des nutriments. Dans tous les cas, des combinaisons judicieuses de gestion des terres, de machines et de contrôle de l'eau peuvent faire de la croissance des villes une force qui soutient à la fois la sécurité alimentaire et la propreté de l'environnement.

Citation: Wang, S., Zhang, X., Deng, O. et al. Interplay of urbanization and agricultural modernization shapes nitrogen use in global croplands. Nat Commun 17, 4524 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71251-z

Mots-clés: urbanisation, engrais azotés, rendements des cultures, modernisation agricole, systèmes alimentaires