Ante la sequía, innovando para transformar nuestra agricultura

¿Cómo intensificar la producción de cultivos en un contexto de sequía y de forma sostenible? Garantizar la seguridad alimentaria en el futuro es un desafío científico y social multidimensional.

Europa está experimentando una ola de calor excepcional y una devastadora falta de agua para su agricultura, como el sur de europa). En el Cuerno de África, cuatro temporadas consecutivas de déficit ya amenazan más de 16 millones de personas mueren de hambre en Somalia, Etiopía y Kenia. Estos episodios de sequía no están listos para detenerse con el cambio climático, que aumenta su intensidad y frecuencia.

La agricultura, principalmente de secano, es muy vulnerable a estas fluctuaciones de las precipitaciones. Y donde los agricultores se benefician de las tecnologías de riego, las reservas se agotan rápidamente, lo que acentúa la crisis del agua. Así, California, paradójicamente una de las principales regiones arroceras de Estados Unidos en condiciones de extrema aridez, se encuentra en situación de sequía desde hace 15 años; en Marruecos, la crisis del agua corre el riesgo de hacer que la agricultura sea simplemente imposible en un futuro próximo como muestra el caso de Agadir.

La falta de agua se ha convertido en una de las principales limitaciones de la producción de alimentos en el siglo XXI.^e siglo, a pesar de que necesitamos aumentar la producción agrícola hasta un 70% en los próximos 20-30 años, especialmente en el continente africano. El sector agrícola, principal usuario de los recursos hídricos ya que consume del 70 al 80% de los mismos, debe por tanto aumentar radicalmente su eficiencia en el uso del agua ante el agotamiento de los recursos hídricos y la demanda de otros sectores, también cada vez más apremiantes, el agua doméstica. /urbanización, industrialización, turismo y equilibrio ecosistémico.

Producir más con menos agua se ha convertido en este contexto en un desafío interdisciplinario. ¿Cómo intensificar la producción de cultivos en un contexto de sequía y de forma sostenible? Garantizar la seguridad alimentaria en el futuro es un desafío científico y social multidimensional.

Selección varietal

La selección varietal es una palanca esencial para la resiliencia de los agricultores ante la sequía. La investigación avanza continuamente para comprender cómo y cómo las plantas pueden adaptarse a la falta de agua. la diversidad genética dentro de las especies cultivadas se puede movilizar para enfrentar los desafíos de producción bajo condiciones de estrés hídrico. En los cultivos alimentarios, la capacidad de una planta para producir más grano con menos agua es una combinación de tres fenómenos :

Por un lado, la capacidad de captar agua del suelo a nivel radicular: Dentro de las especies cultivadas existe una diversidad genética considerable en la arquitectura y funcionamiento del sistema radicular, representando una fuente fundamental para la selección de variedades adecuadas. a diferentes situaciones de sequía.

Luego, cómo la planta convierte esta agua en biomasa por los mecanismos fisiológicos de la fotosíntesis sin perder demasiada agua por el mecanismo de evapotranspiración. Las hojas tienen de hecho pequeños orificios en su superficie: los estomas. Estos estomas se abren y cierran para capturar CO₂ utilizado por la planta para producir, a través de la fotosíntesis y bajo el efecto de la energía luminosa, los carbohidratos necesarios para su crecimiento. Pero cuando se abren, los estomas dejan escapar el vapor de agua de la planta a la atmósfera. Al regular los mecanismos de apertura estomática en respuesta a la luz, ciertos tipos varietales pueden ahorra hasta un 25% de agua por unidad de carbono asimilado.

Finalmente, al maximizar la transformación de esta biomasa en grano (uso eficiente del agua o eficiencia en el uso del agua). Un dispositivo lisimétrico innovador reveló que la eficiencia de transpiración de plantas como el sorgo varió mucho entre variedades, sin afectar necesariamente los rendimientos, ofreciendo oportunidades interesantes para la selección varietal.

Diversificación de los sistemas de cultivo: cultivos intercalados y mezclas varietales

Diferentes formas de diversificación de los sistemas de cultivo también ofrecen soluciones agroecológicas y sostenibles para la adaptación a la sequía, como cultivos intercalados o mezclas de variedades. mijo (Pennisetum glaucum) asociado con caupí bajo estrés hídrico logra así un rendimiento equivalente al del monocultivo pero con una cosecha adicional de leguminosas ricas en proteínas. De hecho, las combinaciones de cereales y leguminosas optimizan el uso de los recursos del suelo, en particular el agua, debido al efecto beneficioso de la leguminosa sobre la fijación de los recursos y una limitación de la evaporación del agua del suelo a través de una cubierta vegetal más densa. Estas asociaciones también contribuyen más a la seguridad alimentaria al beneficiar la salud y fertilidad del suelo a largo plazo y al producir más proteína vegetal por unidad de área cultivada.

Otra palanca en respuesta a la creciente aridez consiste en maximizar el stock de agua "verde" en el suelo, gracias a conservación, o la gestión del agua en la parcela para obligar a la planta a explorar agua del suelo de manera más eficiente, especialmente en profundidad, o diferentes técnicas paisajísticas (terrazas, topes de contorno, etc.), entre otras.

Así, ante la sequía, la vulnerabilidad del agricultor dependerá de su elección de cultivos, variedades, prácticas culturales incluyendo la fecha de siembra –si bien predecir las próximas lluvias se ha convertido en un verdadero dolor de cabeza–, estas elecciones definirán su vulnerabilidad no solo a escala de una temporada de crecimiento, sino también a largo plazo a través de sus efectos sobre la salud y fertilidad del suelo y su capacidad para retener el agua por más tiempo.

Avances tecnológicos

Todas estas opciones dependen del entorno específico de cada finca, donde los parámetros agronómicos y climáticos fluctúan y cambian rápidamente. La incertidumbre y la variabilidad resultantes de las situaciones agroclimáticas hacen que los ensayos agronómicos tradicionales ya no sean suficientes para explorar soluciones de adaptación y responder a ellas con urgencia.

Para hacer frente a esta complejidad, algunos avances tecnológicos recientes son prometedores:

• sensores cada vez más asequibles miden con precisión la humedad del suelo en tiempo real y el estado hídrico de la planta ;
• Las plataformas de fenotipado (u observación del comportamiento de la planta) de alto rendimiento permiten la evaluación de cientos o incluso miles de variedades directamente en el campo experimental o en el invernadero bajo diferentes situaciones de riego para medir indicadores clave para la adaptación a la sequía, como la superficie de la hoja o la temperatura, o la raíz. profundidad, contribuyendo por ejemplo a selección de sorgo que permanece verde incluso bajo estrés hídrico intenso ;
• teledetección, que permite registrar la temperatura del follaje como un indicador del estrés hídrico de la planta combinado con los medios de análisis de la inteligencia artificial, ofrece a la investigación agronómica una gran cantidad de datos más precisos para arrojar luz sobre este problema de la optimización de la producción de cultivos ante la falta de agua desde nuevos ángulos.

Herramientas de simulación

Pero, ¿cómo sortear esta complejidad? ¿Cómo predecir soluciones para las agriculturas del mañana? Las herramientas de simulación del crecimiento de plantas y cultivos combinadas con modelos estadísticos permiten la creación de un sinfín de ensayos virtuales para evaluar diferentes escenarios combinando variedades, prácticas culturales en situaciones pedoclimáticas actuales o futuras.

Recientemente, este tipo de enfoque ha hecho posible enumerar, a un costo mucho menor que un enfoque puramente experimental, el nivel de adaptación de 150 variedades de trigo a 13 ambientes de sequía diferentes según años secos, húmedos o intermedios en el noreste de Australia.

Estos enfoques basados ​​en el análisis de conjuntos de datos masivos (“big data”) y en experimentos “in silico” representan nuevas oportunidades para el apoyo a la toma de decisiones, hacia soluciones innovadoras para la adaptación y la gestión de riesgos relacionados con la sequía; esto, ya sea a escala de planta (variedad), de campo (práctica de cultivo), de finca o de territorio (por ejemplo, gestión del agua).

Agricultor o responsable de la toma de decisiones políticas, debe lidiar con un equilibrio complejo entre riesgos, incertidumbres y beneficios. Crear productos de seguro de sequía más adecuados para la agricultura a pequeña escala en el Sur puede ayudar a transformar la agricultura de una región mediante una mejor gestión del riesgo y la planificación de un año a otro.

Nuevos métodos y viejas especies

A nivel de países, en un contexto de crisis alimentaria apremiante y por tanto de resurgimiento de cuestiones de soberanía alimentaria, algunos países africanos como Senegal tendrán que invertir para producir más grano por gota de agua. Esto eventualmente requerirá la transformación radical de su tipo de agricultura.

En Nepal, en la llanura de Terai o en Punjab en India, los agricultores ya no tienen suficiente agua para cultivar arroz en inmersión continua, como se ha hecho durante siglos. Nuevos métodos de cultivo donde el arroz se seca o se sumerge alternativamente (AWD ou humedecer y secar alternativamente en inglés) reducen los requisitos de agua hasta en un tercio (15-30%) al tiempo que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

Algunas regiones productoras de arroz también podrían cambiar a arroz de secano. África subsahariana podría producir trigo duro, como se muestra este experimento de Senegal y Mauritania, para llenar un creciente déficit comercial (4 mil millones de dólares por año de trigo importado para la industria local).

Una alternativa es aprovechar mejor las especies tradicionales como legumbre de caupí, O fonio, ya bien adaptado a las condiciones áridas locales. Algunas de estas opciones nacionales podrían tener consecuencias sobre la vulnerabilidad de su agricultura ante futuras sequías.

La Conferencia Sequía Inter que tendrá lugar en 2022 por primera vez en África, será un momento clave para imaginar a escala de la planta, el campo, la granja y nuestras sociedades, la agricultura resiliente, sostenible y eficiente en agua que necesitamos con urgencia.

Delfina Luquet, Ecofisiólogo, CIRAD; Ndjido Ardo Kane, genetista de plantas, biólogo molecular y director del Instituto Senegalés de Investigación Agrícola ISRA-CERAAS, Instituto Senegalés de Investigación Agrícola (ISRA), y Vicente Vadez, Investigador principal en ecofisiología, agronomía y modelización, Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD)

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