Как интенсифицировать растениеводство в условиях засухи и устойчивым образом? Это многоплановая научная и социальная задача по обеспечению продовольственной безопасности в будущем.
Европа переживает исключительную жару и катастрофическую нехватку воды для сельского хозяйства. как в Южной Европе). На Африканском Роге уже четыре сезона дефицита подряд угрожают более 16 миллионов голодающих в Сомали, Эфиопии и Кении. Эти эпизоды засухи не готовы прекратиться с изменением климата, которое увеличивает их интенсивность и частоту.
Сельское хозяйство, которое в основном богарное, очень уязвимо к этим колебаниям количества осадков. А там, где фермеры получают выгоду от ирригационных технологий, запасы быстро истощаются, что усугубляет водный кризис. Так, Калифорния, парадоксально один из основных рисоводческих районов США в крайне засушливых условиях, последние 15 лет находится в засушливой ситуации; в Марокко водный кризис рискует сделать сельское хозяйство просто невозможным в ближайшем будущем как показывает пример Агадира.
Нехватка воды стала одним из основных препятствий для производства продуктов питания в XNUMX веке.e века, хотя нам нужно увеличить сельскохозяйственное производство до 70% в ближайшие 20-30 лет, особенно на Африканском континенте. Сельскохозяйственный сектор, являющийся основным потребителем водных ресурсов, поскольку он потребляет от 70 до 80% из них, поэтому должен радикально повысить эффективность использования воды перед лицом истощения водных ресурсов и спроса со стороны других секторов, также все более насущных – бытовой воды. / урбанизация, индустриализация, туризм и экосистемные балансы.
В этом контексте производство большего объема с использованием меньшего количества воды стало междисциплинарной задачей. Как интенсифицировать растениеводство в условиях засухи и устойчивым образом? Это многоплановая научная и социальная задача по обеспечению продовольственной безопасности в будущем.
Сортовой выбор
Сортовой выбор является важным рычагом устойчивости фермеров к засухе. Исследования постоянно продвигаются вперед, чтобы понять, как и как растения могут адаптироваться к недостатку воды. Генетическое разнообразие культивируемых видов может быть мобилизовано для решения производственных задач в условиях условия водного стресса. У продовольственных культур способность растения производить больше зерна с меньшим количеством воды является комбинацией три явления :
С одной стороны, способность улавливать воду из почвы на уровне корней: у культивируемых видов существует значительное генетическое разнообразие в строении и функционировании корневой системы, что представляет собой важный источник для выбора подходящих сортов. к различным засушливым ситуациям.
Затем, как растение преобразует эту воду в биомассу с помощью физиологических механизмов фотосинтеза, не теряя слишком много воды через механизм эвапотранспирации. Листья действительно имеют крошечные отверстия на своей поверхности: устьица. Эти устьица открываются и закрываются для захвата CO.2 используется растением для производства посредством фотосинтеза и под действием световой энергии углеводов, необходимых для его роста. Но когда они открываются, устьица пропускают водяной пар из растения в атмосферу. Регулируя механизмы открывания устьиц в ответ на свет, некоторые сорта могут экономить до 25% воды на единицу ассимилированного углерода.
Наконец, максимизируя преобразование этой биомассы в зерно (эффективное использование воды или эффективность использования воды). Инновационное лизиметрическое устройство показали, что эффективность транспирации таких растений, как сорго, сильно различается между сортами, не обязательно влияя на урожайность, что открывает интересные возможности для сортового отбора.
Диверсификация систем возделывания: промежуточные культуры и сортовые смеси
Различные формы диверсификации систем земледелия также предлагают агроэкологические и устойчивые решения для адаптации к засухе, такие как совмещение культур или смешение сортов. просо (Пеннисетум глаукум), связанные с вигной в условиях водного стресса Таким образом достигается урожайность, эквивалентная монокультуре, но с дополнительным урожаем бобовых, богатых белком. Комбинации злаков и бобовых действительно оптимизируют использование ресурсов почвы, особенно воды, благодаря благотворному влиянию бобовых на фиксацию ресурсов и ограничению испарения воды из почвы за счет более плотного растительного покрова. Эти ассоциации также вносят больший вклад в обеспечение продовольственной безопасности, так как в долгосрочной перспективе улучшают здоровье и плодородие почвы, а также производят больше растительного белка на единицу обрабатываемой площади.
Другой рычаг в ответ на усиление засушливости состоит в максимальном увеличении запаса «зеленой» воды в почве за счет сохранение, или управление водными ресурсами на участке, чтобы заставить растение исследовать почвенная вода более эффективно, особенно на глубине, или различные методы ландшафтного дизайна (террасы, контурные упоры и т. д.), среди прочего.
Таким образом, перед лицом засухи уязвимость фермера будет зависеть от его выбора культур, сортов, агротехники, в том числе сроков посева – в то время как предсказание следующих дождей стало настоящей головной болью – этот выбор будет определять его уязвимость не только в масштабах вегетационного периода, но и в долгосрочной перспективе благодаря их влиянию на здоровье и плодородие почвы, а также их способности дольше удерживать воду.
Технический прогресс
Все эти варианты зависят от конкретной среды каждой фермы, где агрономические и климатические параметры колеблются и быстро меняются. Возникающая в результате неопределенность и изменчивость агроклиматических ситуаций означает, что традиционных агрономических испытаний уже недостаточно для изучения адаптационных решений и безотлагательного реагирования на них.
Некоторые недавние технологические достижения обещают решить эту проблему:
- все более доступные датчики точно измеряют влажность почвы в режиме реального времени и водный статус растения ;
- Платформы высокопроизводительного фенотипирования (или наблюдения за поведением растений) позволяют оценивать сотни или даже тысячи сортов непосредственно на экспериментальном поле или в теплице при различных условиях орошения для измерения ключевых показателей адаптации к засухе, таких как поверхность листьев или температура, или корневая система. глубину, способствуя, например, выбор сорго, которое остается зеленым даже при сильном водном стрессе ;
- дистанционное зондирование, которое позволяет записывайте температуру листвы как индикатор водного стресса растений в сочетании со средствами анализа искусственного интеллекта предлагает агрономическим исследованиям множество более точных данных, чтобы пролить свет на эту проблему оптимизации растениеводства при недостатке воды с новых сторон.
Инструменты моделирования
Но как разобраться в этой сложности? Как прогнозировать решения для сельского хозяйства завтрашнего дня? Инструменты моделирования роста растений и сельскохозяйственных культур в сочетании со статистическими моделями позволяют проводить бесконечные виртуальные испытания. оценить различные сценарии сочетание сортов, культурных обычаев в текущих или будущих педоклиматических ситуациях.
Этот тип подхода недавно позволил составить список с гораздо меньшими затратами, чем чисто экспериментальный подход, уровня адаптации 150 сортов пшеницы к 13 различным засушливым условиям в соответствии с засушливыми, влажными или промежуточными годами на северо-востоке Австралии.
Эти подходы, основанные на анализе массивных наборов данных («большие данные») и экспериментах «in silico», открывают новые возможности для поддержки принятия решений в направлении инновационных решений для адаптации и управления рисками, связанными с засухой; это, будь то в масштабе растения (сорта), поля (практики возделывания), фермы или территории (например, управление водными ресурсами).
Фермер или человек, принимающий политические решения, вам приходится иметь дело со сложным балансом между рисками, неопределенностями и выгодами. Создание более подходящих продуктов страхования от засухи для мелкомасштабного сельского хозяйства на юге может помочь трансформировать сельское хозяйство региона за счет лучшего управления рисками и планирования из года в год.
Новые методы и старые виды
На страновом уровне, в контексте острого продовольственного кризиса и, следовательно, возрождения вопросов продовольственного суверенитета, некоторым африканским странам, таким как Сенегал, придется инвестировать, чтобы производить больше зерна на каплю воды. Это в конечном итоге потребует радикальной трансформации их типа сельского хозяйства.
В Непале, на равнине Тераи или в Пенджабе в Индии фермерам больше не хватает воды для выращивания риса в постоянном погружении, как это делалось веками. Новые методы выращивания, при которых рис попеременно то сухой, то погруженный (AWD ou попеременное увлажнение и высыхание на английском языке) сократить потребность в воде до трети (15-30%) при одновременном снижении выбросов парниковых газов.
Некоторые рисоводческие регионы также могут перейти на богарное выращивание риса. Как показано, страны Африки к югу от Сахары могут производить твердую пшеницу. этот эксперимент из Сенегала и Мавритании, для восполнения растущего дефицита торгового баланса (4 миллиарда долларов в год импортируемой пшеницы для местной промышленности).
Альтернативой является более эффективное использование традиционных видов, таких как вигна бобовая, Или фонио, уже хорошо приспособленный к местным засушливым условиям. Некоторые из этих национальных решений могут повлиять на уязвимость их сельского хозяйства к будущим засухам.
Конференция Интер засуха который состоится в 2022 году впервые в Африке, станет ключевым моментом для того, чтобы представить в масштабе завода, поля, фермы и нашего общества устойчивое, устойчивое и водосберегающее сельское хозяйство, в котором мы остро нуждаемся.
Дельфин Люке, экофизиолог, CIRAD; Нджидо Ардо Кейн, генетик растений, молекулярный биолог и директор Сенегальского института сельскохозяйственных исследований ISRA-CERAAS, Сенегальский институт сельскохозяйственных исследований (ISRA)и Винсент Вадес, главный научный сотрудник в области экофизиологии, агрономии и моделирования, Институт Развития Развития (IRD)
Эта статья переиздана с Беседа под лицензией Creative Commons. Прочитайтеоригинальная статья.