如何在干旱的背景下以可持续的方式加强作物生产？ 确保未来的粮食安全是一项多层面的科学和社会挑战。
欧洲正在经历一场特殊的热浪和严重的农业缺水， 就像南欧一样）。 在非洲之角，连续四个赤字季节已经威胁到 索马里、埃塞俄比亚和肯尼亚有超过 16 万饥饿人口. 这些干旱事件并没有准备好随着气候变化而停止，这增加了它们的强度和频率。
以雨养为主的农业非常容易受到降水波动的影响。 在农民受益于灌溉技术的地方，储量迅速枯竭，加剧了水资源危机。 因此，自相矛盾的是，加利福尼亚是美国极端干旱条件下的主要水稻种植区之一，过去 15 年一直处于干旱状态。 在摩洛哥，水危机有可能使农业在不久的将来根本不可能 正如阿加迪尔的案例所示.
缺水已成为XNUMX世纪粮食生产的主要制约因素之一e 世纪，即使我们需要增加农业生产 未来 70-20 年内高达 30%，尤其是在非洲大陆。 农业部门是水资源的主要用户，因为它消耗了 70% 至 80% 的水资源，因此必须从根本上提高其用水效率，以应对水资源的枯竭和其他部门的需求，也越来越紧迫 - 生活用水/城市化、工业化、旅游和生态系统平衡。
在这种情况下，以更少的水生产更多的产品已成为一项跨学科的挑战。 如何在干旱的背景下以可持续的方式加强作物生产？ 确保未来的粮食安全是一项多层面的科学和社会挑战。
品种选择
品种选择 是农民抵御干旱的重要杠杆。 研究不断取得进展，以了解植物如何以及如何适应缺水。 可以动员栽培物种内的遗传多样性来应对生产挑战 缺水条件. 在粮食作物中，植物用更少的水生产更多谷物的能力是以下因素的结合 三种现象 :
一方面，在根部从土壤中捕获水分的能力：在栽培物种中，根系的结构和功能存在相当大的遗传多样性，是选择合适品种的重要来源。 针对不同的干旱情况.
然后，植物如何通过光合作用的生理机制将这些水转化为生物质，而不会通过蒸散机制损失太多的水分。 叶子的表面确实有小孔：气孔。 这些气孔打开和关闭以捕获 CO2 植物用来通过光合作用和在光能的作用下产生生长所需的碳水化合物。 但是当它们打开时，气孔会让水蒸气从植物中逸出到大气中。 通过调节对光的反应气孔开放机制，某些品种类型可以 节省高达 25% 的水 每单位碳同化。
最后，通过最大限度地将这种生物质转化为谷物（有效利用水或 用水效率). 一种创新的渗析装置 揭示了高粱等植物的蒸腾效率在品种之间差异很大，但不一定影响产量，为品种选择提供了有趣的机会。
种植系统多样化：间作和品种混合
不同形式的种植系统多样化也为适应干旱提供了农业生态和可持续解决方案，例如间作或品种混合。 小米 （青草狼尾草) 与水分胁迫下的豇豆有关 因此实现了与单一栽培相当的产量，但额外收获了富含蛋白质的豆类。 谷物和豆类的组合确实优化了土壤资源的利用，特别是水，因为豆类对资源固定的有益作用，以及通过更密集的植物覆盖限制水分从土壤中蒸发。 这些协会还通过有利于长期土壤健康和肥力以及通过每单位耕地生产更多植物蛋白来为粮食安全做出更大贡献。
应对日益干旱的另一个杠杆是最大化土壤中“绿”水的存量，这要归功于 保护，或地块中的水管理迫使植物探索 土壤水分更有效，尤其是在深处，或不同的美化技术（梯田、等高线停靠点等）等。
因此，面对干旱，农民的脆弱性将取决于他对作物、品种、文化实践（包括播种日期）的选择——而预测下一场雨已成为一个真正令人头疼的问题——这些选择将不仅在规模上确定他的脆弱性通过它们对土壤健康和肥力的影响以及它们更长时间地保持水分的能力，它们在一个生长季节而且在较长时期内也是如此。
科技方面的优势
所有这些选择都取决于每个农场的具体环境，那里的农艺和气候参数波动和变化很快。 由此产生的农业气候情况的不确定性和可变性意味着传统的农艺试验不再足以探索适应解决方案并紧急应对。
为了解决这种复杂性，最近的一些技术进步很有希望：
- 越来越便宜的传感器实时准确地测量土壤水分， 植物的水分状况 ;
- 高通量表型分析（或观察植物行为）平台允许在不同灌溉条件下直接在试验田或温室中评估数百甚至数千个品种，以测量适应干旱的关键指标，如叶面或温度或根系深度，例如有助于 选择即使在强烈的水分胁迫下仍保持绿色的高粱 ;
- 遥感，它允许 记录叶片温度作为植物水分胁迫的指标 结合人工智能的分析手段，为农艺研究提供了丰富的更精准的数据，从新的角度阐明了作物生产优化到缺水问题。
模拟工具
但是你如何解决这种复杂性？ 如何预测未来农业的解决方案？ 植物和作物生长模拟工具与统计模型相结合，可以创建无穷无尽的虚拟试验 评估不同的场景 结合当前或未来气候条件下的品种、文化实践。
这种方法最近使得能够以比纯粹的实验方法低得多的成本列出澳大利亚东北部根据干旱、潮湿或中间年份的 150 个不同干旱环境的 13 个小麦品种的适应水平。
这些基于海量数据集（“大数据”）分析和“计算机模拟”实验的方法代表了决策支持的新机会，为适应和风险管理提供创新解决方案。 这无论是在植物（品种）、田地（栽培实践）、农场还是地域（例如水管理）的规模上。
农民或政治决策者，您必须处理风险、不确定性和收益之间的复杂平衡。 打造更适合南方小规模农业的旱灾保险产品 可以通过更好地管理风险和每年进行规划来帮助改变一个地区的农业。
新方法和老品种
在国家层面，在紧迫的粮食危机以及粮食主权问题重新抬头的背景下，塞内加尔等一些非洲国家将不得不投资以每滴水生产更多的粮食。 这最终将需要彻底改变他们的农业类型。
在尼泊尔、特莱平原或印度旁遮普邦，农民不再有足够的水来连续浸泡种植水稻，就像几个世纪以来所做的那样。 水稻交替干枯或浸没的新栽培方法（四驱 ou 交替润湿和干燥 用英语）减少高达三分之一（15-30％）的用水量，同时减少温室气体排放。
一些水稻种植区也可以改种雨育水稻。 如图所示，撒哈拉以南非洲地区可以生产硬质小麦 这个实验 来自塞内加尔和毛里塔尼亚，以填补不断增长的贸易逆差（当地工业每年进口 4 亿美元的小麦）。
另一种选择是更好地利用传统物种，例如 豇豆豆类或 福尼奥米，已经很好地适应了当地的干旱条件。 其中一些国家选择可能对其农业对未来干旱的脆弱性产生影响。
此次会议 国米干旱 2022 年首次在非洲举行，这将是一个关键时刻，可以想象在植物、田地、农场和我们的社会的规模上，我们迫切需要的有弹性、可持续和节水的农业。
德尔芬·卢凯, 生态生理学家, 西拉德; 恩吉多·阿尔多·凯恩, 植物遗传学家、分子生物学家和塞内加尔农业研究所 ISRA-CERAAS 所长, 塞内加尔农业研究所 (ISRA)和 文森特·瓦德兹, 生态生理学、农学和建模首席研究员， 法国发展研究院（IRD）