Le programme d'optimisation de la gestion des nutriments répond aux défis multi-objectifs du système alimentaire, en intégrant le concept de développement agricole vert (AGD). Dans la poursuite de l'AGD, la qualité du milieu de vie humain (habitation) et de l'environnement naturel (y compris l'eau, l'air et le sol) devient très importante.

Cependant, lorsque la gestion des éléments nutritifs vise à protéger simultanément les sols, l’eau et l’atmosphère, des conflits peuvent surgir. Ces conflits résultent souvent de l’interaction complexe entre les mesures visant la perte d’air ou d’eau et les ajustements nécessaires dans différentes zones spatiales. Pourtant, une gestion optimisée des systèmes culture-élevage utilisant le zonage multi-objectifs fait défaut.

Le professeur agrégé Wenqi Ma de l'Université agricole du Hebei et le professeur Lin Ma du Centre de recherche sur les ressources agricoles de l'Institut de génétique et de biologie du développement de l'Académie chinoise des sciences, ainsi que leurs équipes de recherche, ont pris le bassin de Baiyangdian comme étude de cas typique pour établir un -méthode de zonage objectif et exploré l'approche optimale de gestion des nutriments pour la transformation verte de l'agriculture dans les bassins.

L'étude a été publiée dans Frontiers of Agricultural Science and Engineering. .

En utilisant le modèle NUFER (flux de nutriments dans les chaînes alimentaires, environnement et utilisation des ressources), les chercheurs ont quantifié les seuils de ces indicateurs environnementaux et déterminé les niveaux actuels d'émissions environnementales dans le bassin de Baiyangdian. Ils ont analysé différents scénarios et leur potentiel de réduction des impacts environnementaux, réalisant ainsi AGD.

L'étude a examiné une série d'indicateurs environnementaux ayant un impact direct sur la santé humaine, la production de biens de haute qualité et les caractéristiques environnementales. Il a identifié quatre indicateurs spécifiques, à savoir la volatilisation de l'ammoniac, l'excédent d'azote, la capacité de charge du sol et les zones de ligne rouge écologique, qui sont essentiels pour l'optimisation des systèmes culture-élevage.

Une corrélation entre les émissions d'ammoniac et les PM_2,5 a été établi grâce à l’utilisation d’une analyse de régression géographiquement pondérée. Le seuil de volatilisation de l'ammoniac a ensuite été calculé en fonction de la densité de population. L'excédent d'azote dans le bassin a été déterminé en superposant les cartes quadrillées représentant la pente et la distance fluviale dans le bassin de Baiyangdian. La valeur seuil de l'excédent d'azote est déterminée par la valeur de l'azote dans le bassin versant et la valeur critique du ruissellement ou du lessivage dans la zone vulnérable aux nitrates du comté.

La capacité de charge du sol fait référence au rapport entre l’azote excrété par le bétail et l’azote récolté par les cultures de la région. La valeur critique est atteinte lorsque l’azote excrété par le bétail et l’azote récolté par les cultures atteignent un équilibre. Ensuite, selon la comparaison entre la situation actuelle et la valeur seuil, les zones dépassant le seuil ont été classées comme élevées, tandis que les zones situées en dessous de la valeur seuil ont été classées comme faibles. Les zones ont été divisées en huit catégories, chacune représentant une combinaison unique des trois indicateurs, ainsi qu'une zone de ligne rouge écologique.

Pour explorer les moyens d'optimiser la gestion des éléments nutritifs, trois scénarios ont été développés pour évaluer les réductions potentielles des émissions :(1) CS, le scénario de situation actuelle dans lequel une évaluation complète des indicateurs environnementaux dans le bassin de Baiyangdian a été réalisée sur la base de données statistiques ; (2) UT, la technologie de gestion unifiée hautement recommandée par le gouvernement dans laquelle toute la région adopte le modèle d'intégration de l'agriculture et de l'élevage, principalement promu par l'État, pour faciliter le recyclage des nutriments dans les systèmes culture-élevage, dans le but de réduire l'apport de nutriments. exigences et promouvoir un recyclage efficace des éléments nutritifs ; et (3) ZM, une application technologique de gestion basée sur la gestion de partition de zonage qui est basée sur la politique unifiée, des technologies de réduction ciblée des émissions sont utilisées pour une gestion optimale spécifique à une zone basée sur les caractéristiques distinctives de chaque zone.

Sur la base des résultats, on peut constater qu'après la mise en œuvre de l'UT, la proportion de comtés dans les districts sûrs a augmenté de 8 % à 21 %, tandis que la zone à haut risque (zone double-élevé) n'a diminué que de moins de 6 %. En poursuivant l'application de la ZM, plus de 55 % des comtés du bassin de Baiyangdian ont atteint des émissions plus respectueuses de l'environnement, les trois indicateurs se situant dans les valeurs seuils.

Cependant, certaines zones dépassent encore le seuil de sécurité. Plus précisément, 10,5 % des comtés ont continué à avoir des émissions élevées d’ammoniac, 18,4 % ont un excédent élevé d’azote et 15,8 % ont les deux. L'approche d'optimisation de la gestion zonale multi-objectifs s'est avérée plus utile pour réaliser les émissions vertes environnementales des systèmes culture-élevage dans les bassins.

Cette approche systémique constitue non seulement un moyen efficace de relever les défis du bassin de Baiyangdian, mais offre également un moyen potentiel de relever les défis actuels des systèmes agricoles en Chine et d'aider ainsi le pays à se transformer vers des systèmes agricoles plus respectueux de l'environnement. L'agriculture ainsi transformée peut protéger les ressources naturelles, réduire la pollution et améliorer l'efficacité de l'utilisation des ressources, tout en maintenant la sécurité alimentaire.