في مواجهة الجفاف ، نبتكر لتحويل زراعتنا

كيف يمكن تكثيف إنتاج المحاصيل في سياق الجفاف وبطريقة مستدامة؟ إنه تحد علمي ومجتمعي متعدد الأبعاد لضمان الأمن الغذائي في المستقبل.

تشهد أوروبا موجة حر استثنائية ونقصًا مدمرًا في المياه لزراعتها ، تمامًا مثل جنوب أوروبا). في القرن الأفريقي ، تهدد بالفعل أربعة مواسم عجز متتالية أكثر من 16 مليون يعانون من المجاعة في الصومال وإثيوبيا وكينيا. نوبات الجفاف هذه ليست جاهزة للتوقف مع تغير المناخ ، مما يزيد من شدتها وتواترها.

الزراعة البعلية بشكل أساسي معرضة بشدة لهذه التقلبات في هطول الأمطار. وحيث يستفيد المزارعون من تقنيات الري ، تنفد الاحتياطيات بسرعة ، مما يفاقم أزمة المياه. وهكذا ، فإن ولاية كاليفورنيا ، وهي من المفارقات ، إحدى مناطق زراعة الأرز الرئيسية في الولايات المتحدة في ظروف شديدة الجفاف ، كانت في حالة جفاف على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ؛ في المغرب ، تهدد أزمة المياه بجعل الزراعة مستحيلة ببساطة في المستقبل القريب كما تظهر حالة أغادير.

أصبح نقص المياه أحد المعوقات الرئيسية لإنتاج الغذاء في القرن الحادي والعشرين^e قرن ، على الرغم من أننا بحاجة إلى زيادة الإنتاج الزراعي حتى 70٪ في العشرين إلى 20 سنة القادمة، خاصة في القارة الأفريقية. يجب على القطاع الزراعي ، المستخدم الرئيسي لموارد المياه حيث أنه يستهلك 70 إلى 80٪ منها ، زيادة كفاءة استخدام المياه بشكل جذري في مواجهة نضوب موارد المياه والطلب من القطاعات الأخرى ، وهو أيضًا ضغط متزايد - المياه المنزلية / التحضر والتصنيع والسياحة وأرصدة النظام الإيكولوجي.

أصبح إنتاج المزيد من المياه في هذا السياق تحديًا متعدد التخصصات. كيف يمكن تكثيف إنتاج المحاصيل في سياق الجفاف وبطريقة مستدامة؟ إنه تحد علمي ومجتمعي متعدد الأبعاد لضمان الأمن الغذائي في المستقبل.

اختيار الأصناف

اختيار الأصناف هي رافعة أساسية لقدرة المزارعين على الصمود في وجه الجفاف. يحرز البحث تقدمًا مستمرًا لفهم كيف وكيف يمكن للنباتات التكيف مع نقص المياه. يمكن حشد التنوع الجيني داخل الأنواع المستزرعة لمواجهة تحديات الإنتاج في ظل ظروف الإجهاد المائي. في المحاصيل الغذائية ، تكون قدرة النبات على إنتاج المزيد من الحبوب بمياه أقل مزيجًا من ثلاث ظواهر :

من ناحية أخرى ، القدرة على التقاط المياه من التربة على مستوى الجذر: داخل الأنواع المزروعة ، هناك تنوع جيني كبير في بنية وعمل نظام الجذر ، مما يمثل مصدرًا أساسيًا لاختيار الأصناف المناسبة. لحالات الجفاف المختلفة.

ثم كيف يحول النبات هذه المياه إلى كتلة حيوية من خلال الآليات الفسيولوجية لعملية التمثيل الضوئي دون فقد الكثير من الماء عبر آلية التبخر. تحتوي الأوراق بالفعل على فتحات صغيرة على سطحها: الثغور. هذه الثغور تفتح وتغلق لالتقاط ثاني أكسيد الكربون₂ يستخدم من قبل النبات لإنتاج الكربوهيدرات اللازمة لنموه من خلال التمثيل الضوئي وتحت تأثير الطاقة الضوئية. ولكن عندما تفتح ، تسمح الثغور لبخار الماء بالخروج من النبات إلى الغلاف الجوي. من خلال تنظيم آليات فتح الفم استجابة للضوء ، يمكن لبعض أنواع الأصناف القيام بذلك توفير ما يصل إلى 25٪ من الماء لكل وحدة من الكربون استيعابها.

أخيرًا ، من خلال تعظيم تحويل هذه الكتلة الحيوية إلى حبوب (الاستخدام الفعال للمياه أو كفاءة استخدام المياه). جهاز lysimetric المبتكر كشفت أن كفاءة النتح للنباتات مثل الذرة الرفيعة تتفاوت بشكل كبير بين الأصناف ، دون التأثير بالضرورة على المحصول ، مما يوفر فرصًا مثيرة للاهتمام لاختيار الأصناف.

تنويع النظم المحصولية: المحاصيل البينية والخلائط المتنوعة

توفر الأشكال المختلفة لتنويع أنظمة المحاصيل أيضًا حلولًا بيئية زراعية ومستدامة للتكيف مع الجفاف ، مثل الزراعة البينية أو الخلائط المتنوعة. الدخن (الزرق pennisetum) اللوبيا تحت ضغط الماء وبالتالي يحقق عائدًا يعادل ذلك في الزراعة الأحادية ولكن مع حصاد إضافي من البقوليات الغنية بالبروتين. تعمل مجموعات الحبوب والبقوليات بالفعل على تحسين استخدام موارد التربة ، وخاصة المياه ، نظرًا للتأثير المفيد للبقول على تثبيت الموارد ، والحد من تبخر الماء من التربة ، من خلال غطاء نباتي أكثر كثافة. تساهم هذه الجمعيات أيضًا بشكل أكبر في الأمن الغذائي من خلال الاستفادة من صحة التربة وخصوبتها على المدى الطويل ومن خلال إنتاج المزيد من البروتين النباتي لكل وحدة من المساحة المزروعة.

تتمثل الرافعة الأخرى في الاستجابة لزيادة الجفاف في زيادة مخزون المياه "الخضراء" في التربة ، وذلك بفضل حفظ، أو إدارة المياه في قطعة الأرض لإجبار النبات على الاستكشاف مياه التربة بشكل أكثر كفاءة ، خاصة في العمق، أو تقنيات المناظر الطبيعية المختلفة (المدرجات ، ومحطات كونتور ، وما إلى ذلك) ، من بين أمور أخرى.

وبالتالي ، في مواجهة الجفاف ، سيعتمد ضعف المزارع على اختياره للمحاصيل ، والأصناف ، والممارسات الثقافية بما في ذلك تاريخ البذر - بينما أصبح التنبؤ بالأمطار القادمة صداعًا حقيقيًا - ستحدد هذه الخيارات ضعفه ليس فقط على النطاق لموسم النمو ولكن أيضًا على المدى الطويل من خلال تأثيرها على صحة التربة وخصوبتها وقدرتها على الاحتفاظ بالمياه لفترة أطول.

التقدم التكنولوجي

تعتمد كل هذه الاختيارات على البيئة المحددة لكل مزرعة ، حيث تتقلب العوامل الزراعية والمناخية وتتغير بسرعة. ويعني عدم اليقين والتنوع الناتج في المواقف الزراعية المناخية أن التجارب الزراعية التقليدية لم تعد كافية لاستكشاف حلول التكيف والاستجابة لها بشكل عاجل.

لمعالجة هذا التعقيد ، هناك بعض التطورات التكنولوجية الحديثة واعدة:

• أجهزة الاستشعار ذات الأسعار المعقولة بشكل متزايد تقيس بدقة رطوبة التربة في الوقت الحقيقي و حالة المياه للمصنع ;
• تسمح منصات التنميط الظاهري عالية الإنتاجية (أو مراقبة سلوك النبات) بتقييم مئات أو حتى آلاف الأصناف مباشرة في الحقل التجريبي أو الدفيئة في ظل حالات الري المختلفة لقياس مفاتيح المؤشرات للتكيف مع الجفاف مثل سطح الورقة أو درجة الحرارة أو الجذر العمق والمساهمة على سبيل المثال في اختيار الذرة الرفيعة التي تظل خضراء حتى في ظل الإجهاد المائي الشديد ;
• الاستشعار عن بعد مما يسمح تسجيل درجة حرارة أوراق الشجر كمؤشر على الإجهاد المائي للنبات جنبًا إلى جنب مع وسائل تحليل الذكاء الاصطناعي ، يقدم البحث الزراعي ثروة من البيانات الأكثر دقة لإلقاء الضوء على مشكلة تحسين إنتاج المحاصيل إلى نقص المياه من زوايا جديدة.

أدوات المحاكاة

لكن كيف تفرز هذا التعقيد؟ كيف نتنبأ بالحلول للزراعة في الغد؟ تسمح أدوات محاكاة نمو النبات والمحاصيل جنبًا إلى جنب مع النماذج الإحصائية بإنشاء تجارب افتراضية لا نهاية لها لتقييم سيناريوهات مختلفة الجمع بين الأصناف والممارسات الثقافية في المواقف المناخية الحالية أو المستقبلية.

لقد أتاح هذا النوع من النهج مؤخرًا سرد ، بتكلفة أقل بكثير من النهج التجريبي البحت ، مستوى تكيف 150 نوعًا من القمح مع 13 بيئة جفاف مختلفة وفقًا للسنوات الجافة أو الرطبة أو المتوسطة في شمال شرق أستراليا.

وتمثل هذه الأساليب القائمة على تحليل مجموعات البيانات الضخمة ("البيانات الضخمة") وعلى التجارب "في السيليكو" فرصًا جديدة لدعم القرار ، نحو حلول مبتكرة للتكيف وإدارة المخاطر المتعلقة بالجفاف ؛ هذا ، سواء على مستوى النبات (التنوع) ، الحقل (ممارسة الزراعة) ، المزرعة أو الإقليم (على سبيل المثال إدارة المياه).

مزارع أو صانع قرار سياسي ، عليك أن تتعامل مع توازن معقد بين المخاطر والشكوك والفوائد. إنشاء المزيد من منتجات التأمين ضد الجفاف المناسبة للزراعة على نطاق صغير في الجنوب يمكن أن تساعد في تحويل الزراعة في المنطقة ، من خلال إدارة المخاطر والتخطيط بشكل أفضل من سنة إلى أخرى.

طرق جديدة وأنواع قديمة

على المستوى القطري ، في سياق أزمة الغذاء الملحة وبالتالي عودة ظهور أسئلة السيادة الغذائية ، سيتعين على بعض البلدان الأفريقية مثل السنغال الاستثمار لإنتاج المزيد من الحبوب لكل قطرة ماء. سيتطلب هذا في النهاية تحولًا جذريًا في نوع الزراعة.

في نيبال ، في سهل تيراي أو في البنجاب في الهند ، لم يعد لدى المزارعين ما يكفي من المياه لزراعة الأرز في غمر متواصل ، كما حدث منذ قرون. طرق زراعة جديدة حيث يكون الأرز جافًا أو مغمورًا بالتناوب (AWD ou التبليل والتجفيف في اللغة الإنجليزية) تقليل متطلبات المياه بنسبة تصل إلى الثلث (15-30٪) مع تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

يمكن أن تتحول بعض مناطق زراعة الأرز أيضًا إلى الأرز البعلي. يمكن لأفريقيا جنوب الصحراء إنتاج القمح الصلب ، كما هو موضح هذه التجربة من السنغال وموريتانيالسد العجز التجاري المتنامي (4 مليارات دولار سنويا من القمح المستورد للصناعة المحلية).

البديل هو الاستفادة بشكل أفضل من الأنواع التقليدية مثل بقوليات اللوبيا، أو الديجيتاريا، تتكيف بالفعل مع الظروف الجافة المحلية. يمكن أن يكون لبعض هذه الخيارات الوطنية عواقب على تعرض زراعتهم للجفاف في المستقبل.

مؤتمر بين الجفاف التي ستقام في عام 2022 لأول مرة في إفريقيا ستكون لحظة أساسية للتخيل على نطاق المصنع والحقل والمزرعة ومجتمعاتنا ، الزراعة المرنة والمستدامة والفعالة للمياه التي نحتاجها بشكل عاجل.

دلفين لوكيهعالم فيزيولوجيا البيئة CIRAD; نجيدو أردو كين، متخصص في علم الوراثة النباتية وعالم الأحياء الجزيئية ومدير المعهد السنغالي للبحوث الزراعية ISRA-CERAAS ، المعهد السنغالي للبحوث الزراعية (ISRA)و فنسنت فاديز، باحث رئيسي في الفسيولوجيا البيئية والهندسة الزراعية والنمذجة ، معهد البحوث من أجل التنمية (IRD)

تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ الالمادة الأصلية.