Les bénéfices de l'agriculture biologique sur la qualité de l'eau sont directement imputables aux règlements de l'agriculture biologique, qui proscrivent les produits chimiques de synthèse (engrais et pesticides).

Afin de n'utiliser aucun produit chimique, les agriculteurs biologiques mettent en place un ensemble cohérent de solutions agronomiques. Ainsi, la fertilité est assurée avant tout par l'utilisation de fertilisants organiques (compost, effluents d'élevage), la part des prairies de légumineuses dans la rotation, et l'installation de couverts végétaux en inter-culture hivernale. La protection des cultures est assurée quant à elle par l'alternance des cultures (rotation), le choix de variétés adaptées, et l'usage ponctuel de pesticides naturels (extraits végétaux, cuivre...) en dernier recours.

L'interdiction des engrais chimiques et des pesticides de synthèse a bien évidemment un effet immédiat et indiscutable sur la qualité de l'eau - d'autant que l'apport d'azote, même sous forme organique (compost et effluents d'élevage) est rigoureusement limité à 170 unités par hectare et par an sur l'ensemble des territoires. Cet effet est mesuré dans toutes les études réalisées sur le sujet, en France comme à l'étranger.

L'INRA de Colmar a analysé plusieurs cahiers des charges agricoles en fonction de leur impact sur la qualité de l'eau (systèmes de grandes cultures) : l'agriculture biologique est le cahier des charges le plus performant pour protéger la ressource en eau.

Pour chaque prescription inscrite dans le cahier des charges, un panel d'experts a attribué, par consensus, une note allant de 0 à 10 : 10 si la prescription a un impact très favorable sur l'environnement ; 0 si la prescription ne va pas au-delà de la réglementation générale. Grâce à des méthodes multicritères, les informations ont ensuite été agrégées. Cela a permis de classer les cahiers des charges en fonction de leur impact sur la qualité des eaux souterraines. L'agriculture biologique ressort clairement comme la plus efficace.

GIRARDIN P. et SARDET E., 2003 - Évaluation de l'impact sur les eaux des prescriptions du cahier des charges de l'agriculture biologique, INRA de Colmar.

Nous ne disposions pas jusqu'à présent de références environnementales sur les fermes Bio des Pays de la Loire. L'étude Dialecte débutée en 2007 a comblé ce déficit. Dialecte est un outil développé par l'association SOLAGRO. Il est basé sur les principes de l'agronomie et de l'agroécologie. Les risques d'impacts sur l'environnement sont mesurés par des indicateurs. 

37 fermes d'élevage Bio ont été diagnostiquées en 2007 en Pays de la Loire en partenariat avec les Chambres d'agriculture. Leurs résultats sont largement supérieurs à ceux des élevages classiques enregistrés dans la base Dialecte, aussi bien sur la notation globale des systèmes de production (81/100 pour les Bio, contre 61/100 pour les classiques), que sur les notations par thèmes (eau, sol, biodiversité, consommation des ressources). Les points forts des élevages Bio sont  :

• - La plus grande diversité des productions végétales
• - Une meilleure couverture des sols en hiver
• - La quasi absence de cultures irriguées
• - Une meilleure autonomie en concentrés
• - Une efficacité énergétique supérieure
• - L'absence de phytosanitaires 

Afin d'obtenir une eau de qualité et réduire les processus coûteux de traitement, la ville de Munich a décidé d'agir en amont. Depuis 1991, elle encourage l'agriculture biologique sur les 2 250 hectares de terres agricoles situées à proximité des captages d'eau potable.

Depuis le début du XX^ème siècle, le Stadtwerke München (SWM : service municipal de distribution des eaux de Munich) achète des terrains situés sur la zone d'influence des captages pour les boiser et ainsi préserver la ressource en eau. Malgré cette politique de prévention, depuis les années 60, les teneurs en nitrates ont progressivement augmenté. La région étant essentiellement recouverte de forêt et d'exploitations agricoles, l'augmentation des teneurs en polluants observés est principalement le résultat de l'intensification progressive de l'agriculture. Les teneurs observées en 1991 (14,2 mg/L pour les nitrates et 0,065 mg/L pour les pesticides) restaient bien inférieures aux normes de potabilité (50 mg/L pour les nitrates et 0,5 mg/L pour les pesticides). Néanmoins, le SWM a décidé de réagir.

En 1991, le programme de promotion de l'agriculture biologique a débuté. Pour encourager l'implication des agriculteurs, la ville de Munich décide d'accompagner les agriculteurs avec : 

Accompagnement technique : Les associations biologiques locales sont soutenues pour appuyer les producteurs engagés dans une conversion bio.

Accompagnement financier : La municipalité finance intégralement le premier conseil donné par les associations aux candidats à la conversion ainsi que les contrôles annuels. La municipalité verse aussi une aide aux producteurs pour honorer leur contribution à la protection de l'eau : 280 €/ha pendant six ans puis 230 €/ha les douze années suivantes. L'Etat verse également des aides : 155 €/ha/an dans le cadre des programmes agro-environnementaux. La taille moyenne des exploitations de la zone étant de 24 ha, un agriculteur du territoire touche environ 10 440 € / an.

Accompagnement commercial : Munich est devenu le premier client des producteurs bio. Sur les 13 000 litres de lait produits chaque jour, 5 000 sont distribués dans les crèches. Dans les lycées, les étudiants peuvent trouver des sandwichs et pains bio. Depuis 1991, 83 % des 2 250 ha de terres agricoles sont passés en bio. De 23 en 1993, ils sont aujourd'hui 107 agriculteurs à pratiquer l'agriculture bio.

Les résultats sur la qualité de l'eau sont visibles: depuis 1991, les teneurs en nitrates ont diminué de 43 % (baisse de 14 à 8 mg/L) et les teneurs en phytos de 54 % (baisse de 0.065 µg/L à 0.03 µg/l).

Le programme de soutien à l'agriculture bio coûte 750 000 € / an à la SWM, soit moins de un centime d'euros par mètre cube d'eau distribuée. A titre de comparaison, le coût de la dénitrification d'une eau de plus de 50 mg/L (évitée grâce à la politique préventive de Munich) est estimé en France à 27 centimes d'euros par mètre cube d'eau distribuée. Sur le long terme, Munich réalise donc d'importantes économies en encourageant l'agriculture bio !