Wie kann die Pflanzenproduktion im Kontext von Dürre und auf nachhaltige Weise intensiviert werden? Es ist eine mehrdimensionale wissenschaftliche und gesellschaftliche Herausforderung, die Ernährungssicherheit der Zukunft zu gewährleisten.
Europa erlebt eine außergewöhnliche Hitzewelle und einen verheerenden Wassermangel für seine Landwirtschaft, genauso wie Südeuropa). Am Horn von Afrika drohen bereits vier Defizitsaisons in Folge mehr als 16 Millionen Hungernde in Somalia, Äthiopien und Kenia. Diese Dürreepisoden sind nicht bereit, mit dem Klimawandel aufzuhören, der ihre Intensität und Häufigkeit erhöht.
Die Landwirtschaft, die sich hauptsächlich vom Regen ernährt, ist sehr anfällig für diese Niederschlagsschwankungen. Und wo Landwirte von Bewässerungstechnologien profitieren, sind die Reserven schnell erschöpft, was die Wasserkrise verschärft. So befindet sich Kalifornien, paradoxerweise eine der wichtigsten Reisanbauregionen der Vereinigten Staaten unter extrem trockenen Bedingungen, in den letzten 15 Jahren in einer Dürresituation; In Marokko droht die Wasserkrise, die Landwirtschaft in naher Zukunft einfach unmöglich zu machen wie der Fall von Agadir zeigt.
Der Wassermangel ist im XNUMX. Jahrhundert zu einem der Haupthindernisse der Nahrungsmittelproduktion gewordene Jahrhundert, obwohl wir die landwirtschaftliche Produktion steigern müssen bis zu 70 % in den nächsten 20-30 Jahren, vor allem auf dem afrikanischen Kontinent. Die Landwirtschaft, Hauptnutzer der Wasserressourcen, da sie 70 bis 80 % davon verbraucht, muss daher ihre Wassernutzungseffizienz angesichts der Erschöpfung der Wasserressourcen und der zunehmend dringenderen Nachfrage aus anderen Sektoren – Haushaltswasser – radikal steigern /Urbanisierung, Industrialisierung, Tourismus und Ökosystembilanzen.
Mit weniger Wasser mehr zu produzieren, ist in diesem Zusammenhang zu einer interdisziplinären Herausforderung geworden. Wie kann die Pflanzenproduktion im Kontext von Dürre und auf nachhaltige Weise intensiviert werden? Es ist eine mehrdimensionale wissenschaftliche und gesellschaftliche Herausforderung, die Ernährungssicherheit der Zukunft zu gewährleisten.
Sortenauswahl
Die Sortenauswahl ist ein wesentlicher Hebel für die Widerstandsfähigkeit der Landwirte gegen Dürre. Die Forschung macht ständig Fortschritte, um zu verstehen, wie und wie sich Pflanzen an Wassermangel anpassen können. Die genetische Vielfalt innerhalb kultivierter Arten kann mobilisiert werden, um die Produktionsherausforderungen zu bewältigen Wasserstressbedingungen. Bei Nahrungspflanzen ist die Fähigkeit einer Pflanze, mit weniger Wasser mehr Getreide zu produzieren, eine Kombination aus drei Phänomene :
Einerseits die Fähigkeit, Wasser aus dem Boden auf Wurzelebene zu binden: Innerhalb kultivierter Arten gibt es eine beträchtliche genetische Vielfalt in der Architektur und Funktionsweise des Wurzelsystems, die eine wesentliche Quelle für die Auswahl geeigneter Sorten darstellt. auf unterschiedliche Dürresituationen.
Dann, wie die Pflanze dieses Wasser durch die physiologischen Mechanismen der Photosynthese in Biomasse umwandelt, ohne zu viel Wasser über den Evapotranspirationsmechanismus zu verlieren. Die Blätter haben tatsächlich winzige Öffnungen auf ihrer Oberfläche: die Spaltöffnungen. Diese Spaltöffnungen öffnen und schließen sich, um CO einzufangen2 von der Pflanze genutzt, um durch Photosynthese und unter Einwirkung von Lichtenergie die für ihr Wachstum notwendigen Kohlenhydrate zu produzieren. Aber wenn sie sich öffnen, lassen die Stomata Wasserdampf aus der Pflanze in die Atmosphäre entweichen. Durch die Regulierung der Mechanismen der Stomataöffnung als Reaktion auf Licht können bestimmte Sortentypen dies tun spart bis zu 25 % Wasser pro assimilierter Kohlenstoffeinheit.
Schließlich wird durch Maximierung der Umwandlung dieser Biomasse in Getreide (effiziente Wassernutzung bzw Wassernutzungseffizienz). Ein innovatives lysimetrisches Gerät ergaben, dass die Transpirationseffizienz von Pflanzen wie Sorghum zwischen den Sorten stark schwankte, ohne unbedingt die Erträge zu beeinträchtigen, was interessante Möglichkeiten für die Sortenauswahl bietet.
Diversifizierung der Anbausysteme: Zwischenfrüchte und Sortenmischungen
Auch unterschiedliche Formen der Diversifizierung von Anbausystemen bieten agrarökologische und nachhaltige Lösungen zur Anpassung an Trockenheit, wie Mischkulturen oder Sortenmischungen. Hirse (pennisetum glaucum) im Zusammenhang mit Langbohnen unter Wasserstress erzielt so einen Ertrag, der dem in Monokultur entspricht, jedoch mit einer zusätzlichen Ernte von proteinreichen Leguminosen. Kombinationen von Getreide und Leguminosen optimieren tatsächlich die Nutzung von Bodenressourcen, insbesondere von Wasser, aufgrund der günstigen Wirkung der Leguminosen auf die Fixierung von Ressourcen und einer Begrenzung der Verdunstung von Wasser aus dem Boden durch dichtere Pflanzendecke. Diese Verbände tragen auch mehr zur Ernährungssicherheit bei, indem sie die langfristige Bodengesundheit und -fruchtbarkeit fördern und mehr pflanzliches Protein pro Einheit Anbaufläche produzieren.
Ein weiterer Hebel als Reaktion auf die zunehmende Trockenheit besteht darin, den Vorrat an „grünem“ Wasser im Boden zu maximieren Erhaltung, oder Wassermanagement in der Handlung, um die Anlage zu zwingen, zu erkunden Bodenwasser effizienter, besonders in der Tiefe, oder verschiedene Landschaftsgestaltungstechniken (Terrassen, Konturstopps usw.), unter anderem.
Daher wird die Anfälligkeit des Landwirts angesichts einer Dürre von seiner Wahl der Feldfrüchte, Sorten und Kulturpraktiken einschließlich des Aussaatdatums abhängen – während die Vorhersage der nächsten Regenfälle zu echten Kopfschmerzen geworden ist – werden diese Entscheidungen seine Anfälligkeit nicht nur im Ausmaß definieren einer Vegetationsperiode, sondern auch längerfristig durch ihre Auswirkungen auf die Bodengesundheit und -fruchtbarkeit und ihre Fähigkeit, Wasser länger zu speichern.
Technologische Fortschritte
Alle diese Entscheidungen hängen von der spezifischen Umgebung jedes Betriebs ab, in der agronomische und klimatische Parameter schwanken und sich schnell ändern. Die daraus resultierende Ungewissheit und Variabilität der agroklimatischen Situationen führt dazu, dass herkömmliche agronomische Versuche nicht mehr ausreichen, um Anpassungslösungen zu erforschen und dringend darauf zu reagieren.
Um dieser Komplexität zu begegnen, sind einige aktuelle technologische Fortschritte vielversprechend:
- Immer erschwinglichere Sensoren messen die Bodenfeuchte in Echtzeit und genau der Wasserzustand der Anlage ;
- Plattformen für die Hochdurchsatz-Phänotypisierung (oder Beobachtung des Pflanzenverhaltens) ermöglichen die Bewertung von Hunderten oder sogar Tausenden von Sorten direkt im Versuchsfeld oder Gewächshaus unter verschiedenen Bewässerungssituationen, um Indikatoren zu messen, die für die Anpassung an Trockenheit wie Blattoberfläche oder Temperatur oder Wurzel entscheidend sind Tiefe, die zum Beispiel dazu beiträgt Auswahl an Sorghum, die auch unter starkem Wasserstress grün bleibt ;
- Fernerkundung, die es ermöglicht Aufzeichnung der Laubtemperatur als Indikator für Pflanzenwasserstress Kombiniert mit den Analysemitteln künstlicher Intelligenz, bietet die agronomische Forschung eine Fülle präziserer Daten, um dieses Problem der Optimierung des Pflanzenbaus auf Wassermangel aus neuen Blickwinkeln zu beleuchten.
Simulationswerkzeuge
Aber wie sortiert man diese Komplexität? Wie können Lösungen für die Landwirtschaft von morgen vorhergesagt werden? Simulationswerkzeuge für das Pflanzen- und Pflanzenwachstum in Kombination mit statistischen Modellen ermöglichen die Erstellung endloser virtueller Versuche verschiedene Szenarien auszuwerten Kombinieren von Sorten, kulturellen Praktiken in aktuellen oder zukünftigen pedoklimatischen Situationen.
Diese Art von Ansatz hat es kürzlich ermöglicht, zu viel geringeren Kosten als ein rein experimenteller Ansatz, den Grad der Anpassung von 150 Weizensorten an 13 verschiedene Dürreumgebungen nach Trocken-, Nass- oder Zwischenjahren im Nordosten Australiens aufzulisten.
Diese Ansätze, die auf der Analyse massiver Datensätze („Big Data“) und auf „in silico“-Experimenten basieren, stellen neue Möglichkeiten zur Entscheidungsunterstützung hin zu innovativen Lösungen für die Anpassung und das Risikomanagement dar. im Zusammenhang mit Dürre; Dies, sei es auf der Ebene der Pflanze (Sorte), des Feldes (Anbaupraxis), des Betriebs oder des Territoriums (z. B. Wasserwirtschaft).
Als Landwirt oder politischer Entscheidungsträger müssen Sie sich mit einem komplexen Gleichgewicht zwischen Risiken, Unsicherheiten und Vorteilen auseinandersetzen. Schaffen Sie geeignetere Dürreversicherungsprodukte für die kleinbäuerliche Landwirtschaft im Süden kann dazu beitragen, die Landwirtschaft einer Region zu verändern, indem Risiken besser verwaltet und von Jahr zu Jahr besser geplant werden.
Neue Methoden und alte Arten
Auf Länderebene werden einige afrikanische Länder wie der Senegal vor dem Hintergrund der akuten Ernährungskrise und damit des Wiederauflebens von Fragen der Ernährungssouveränität investieren müssen, um mehr Getreide pro Tropfen Wasser zu produzieren. Dies erfordert schließlich die radikale Umgestaltung ihrer Art der Landwirtschaft.
In Nepal, in der Terai-Ebene oder im indischen Punjab haben die Bauern nicht mehr genug Wasser, um Reis in kontinuierlicher Immersion anzubauen, wie es seit Jahrhunderten praktiziert wird. Neue Anbaumethoden, bei denen der Reis abwechselnd trocken oder submers ist (AWD ou abwechselnd befeuchten und trocknen in englischer Sprache) den Wasserbedarf um bis zu einem Drittel (15-30 %) reduzieren und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen reduzieren.
Einige Reisanbaugebiete könnten auch auf Regenreis umstellen. Subsahara-Afrika könnte, wie gezeigt, Hartweizen produzieren dieses Experiment aus Senegal und Mauretanien, um ein wachsendes Handelsdefizit auszugleichen (4 Milliarden Dollar pro Jahr an importiertem Weizen für die lokale Industrie).
Eine Alternative ist die bessere Nutzung traditioneller Arten wie z Kuherbsenhülsenfrucht, Oder fonio, bereits gut an lokale Trockenbedingungen angepasst. Einige dieser nationalen Entscheidungen könnten Auswirkungen auf die Anfälligkeit ihrer Landwirtschaft gegenüber künftigen Dürren haben.
Die Konferenz Zwischen Dürre die 2022 zum ersten Mal in Afrika stattfindet, wird ein entscheidender Moment sein, um uns im Maßstab der Pflanze, des Feldes, der Farm und unserer Gesellschaften die widerstandsfähige, nachhaltige und wassereffiziente Landwirtschaft vorzustellen, die wir dringend brauchen.
Delphine Luquet, Ökophysiologe, CIRAD; Ndjido Ardo Kane, Pflanzengenetiker, Molekularbiologe und Direktor des senegalesischen Instituts für landwirtschaftliche Forschung ISRA-CERAAS, Senegalesisches Institut für Agrarforschung (ISRA)und Vinzenz Vadez, Hauptforscher in Ökophysiologie, Agronomie und Modellierung, Institut für Entwicklungsforschung (IRD)
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