L'application d'eau d'irrigation et d'engrais azotés (N) en excès par rapport à la demande des cultures réduit la profitabilité et a de multiples impacts négatifs sur l'environnement. La dynamique de l'azote dans les agrosystèmes est extrêmement complexe, et des modèles mécanistes de culture sont souvent nécessaires pour quantifier l'impact de pratiques de gestion améliorées sur la réduction des pertes en azote. Cette étude utilise la méthodologie de l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) combinée à la modélisation mécaniste pour quantifier les bénéfices environnementaux d'une gestion améliorée de l'eau et des fertilisants azotés par des producteurs de canne à sucre, dans une étude de cas à Pongola, Afrique du Sud. Nous avons comparé un scénario de base représentatif des pratiques courantes et intuitives des producteurs en termes d'irrigation, à deux scénarios supplémentaires représentant des pratiques de gestion plus rationnelles de l'eau, et de l'eau et des engrais, respectivement. Les résultats montrent qu'une meilleure gestion de l'eau et de l'azote peut générer une réduction de 20% de la consommation en énergie non-renouvelable, avec des rendements maintenus voire améliorés. Les émissions totales de GES peuvent potentiellement être réduites de 25%. La réduction des applications d'engrais, rendue possible par le moindre lessivage de l'azote sous irrigation raisonnée, résulte en de fortes réductions de ces deux catégories d'impacts. La consommation totale en eau est similaire entre scénario de base et scénarios de meilleure gestion de l'eau; cependant l'utilisation de l'eau de pluie est plus efficiente avec les irrigations raisonnées, réduisant ainsi les besoins d'extraction de la ressource. Par la prise en compte simultanée d'impacts environnementaux multiples, la combinaison de l'ACV et de la modélisation mécaniste de culture montre un potentiel pour identifier les pratiques améliorées et pour développer un accompagnement en éco-conception de systèmes.