Redessiner la carte mondiale de la répartition des cultures sur les terres agricoles existantes pourrait aider à répondre à la demande croissante d'aliments et de biocarburants dans les décennies à venir, tout en réduisant significativement le stress hydrique dans les zones agricoles, selon une nouvelle étude. Publié aujourd'hui dans Géosciences de la nature , l'étude est la première à tenter de répondre à la fois aux besoins de production alimentaire et à la durabilité des ressources simultanément et à l'échelle mondiale.

Les résultats montrent qu'« il y a beaucoup d'endroits où il y a des inefficacités dans l'utilisation de l'eau et la production de nutriments, " dit l'auteur principal Kyle Davis, chercheur postdoctoral au Earth Institute de l'Université Columbia. Ces inefficacités pourraient être corrigées, il dit, en troquant des cultures qui ont une meilleure qualité nutritionnelle et un impact environnemental plus faible.

La demande agricole devrait augmenter considérablement au cours des prochaines décennies en raison de la croissance démographique, des régimes plus riches, et l'utilisation de biocarburants. Pendant ce temps, Le stress hydrique devrait s'aggraver avec le changement climatique et à mesure que les aquifères mondiaux s'épuisent rapidement. Pour tenter de relever ces deux défis, les auteurs ont examiné des modèles d'utilisation de l'eau par les cultures et des cartes de rendement pour 14 principales cultures vivrières. Ils étaient particulièrement intéressés par l'identification des distributions des cultures qui rendraient la production pluviale moins sensible aux périodes de sécheresse et réduiraient la consommation d'eau dans les systèmes irrigués.

Les chercheurs ont choisi de se concentrer sur 14 cultures qui représentent 72 pour cent de toutes les cultures récoltées dans le monde :arachide, maïs, Millet, huile de palme, colza, riz, racines, sorgho, soja, Betterave à sucre, canne à sucre, tournesols, tubercules et blé. Les fruits et légumes n'ont pas été inclus car de bonnes données sur leurs besoins en eau n'étaient pas disponibles.

Les nouvelles cartes des cultures proposées par Davis et ses collègues produiraient 10 % de calories en plus et 19 % de protéines en plus, de quoi nourrir 825 millions de personnes supplémentaires, tout en réduisant la consommation d'eau de pluie de 14 % et d'eau d'irrigation de 12 %.

Globalement, ces améliorations seraient obtenues en augmentant considérablement la production d'arachides, racines, soja, sorgho et tubercules et mils en baisse, riz, sucre et blé, qui consomment plus d'eau mais ont des rendements caloriques et protéiques plus faibles par hectare. Mais les changements spécifiques varient considérablement selon le pays et le type d'utilisation de l'eau en raison des différences de climat local, caractéristiques du sol et rendements des cultures. Par exemple, sorgho pluvial, soja, les tubercules et le blé pourraient remplacer les mils, betterave sucrière et tournesol dans l'ouest de la Russie. Maïs irrigué, Millet, les racines et tubercules ont supplanté le riz, le sorgho et le blé dans le nord de l'Inde.

L'étude a identifié des redistributions de cultures qui créeraient des économies d'eau substantielles - au moins 20 pour cent de la demande en eau pour la production agricole - pour 42 pays, dont beaucoup sont déjà soumis à un stress hydrique important. Il s'agit notamment de l'Australie, Inde, Mexique, Maroc et Afrique du Sud. D'importantes économies d'eau ont également été réalisées dans d'importants centres agricoles mondiaux, comme la vallée centrale de la Californie, le delta du Nil, Le sud-est de l'Australie et le bassin indo-gangétique. La pénurie d'eau a persisté dans d'autres zones agricoles importantes, comme le Midwest américain, cependant, quel que soit le choix de culture. Pour 63 autres pays, dont la plupart dépendent fortement des importations alimentaires pour se nourrir, les redistributions généreraient une augmentation de plus de 20 % de la production de calories ou de protéines, accroître l'autosuffisance alimentaire. Il s'agit notamment de l'Éthiopie, L'Iran, Kenya et Espagne, entre autres.

Dans les années récentes, certains chercheurs ont préconisé de répondre à la demande mondiale croissante de cultures via la technologie ou d'augmenter l'utilisation d'eau et d'engrais. Mais les gros investissements technologiques seraient hors de portée pour les petits agriculteurs ruraux, et bon nombre des méthodes d'efficacité de l'eau proposées pour se protéger contre le stress hydrique, telles que l'augmentation de l'efficacité de l'irrigation et la plantation de cultures à plus haut rendement, diminution des protéines animales dans l'alimentation, et la réduction du gaspillage alimentaire — se heurtent à d'importants obstacles à la mise en œuvre, les notes d'étude, y compris économique, liés à la santé, problèmes d'infrastructure et d'environnement.

Le modèle de distribution des récoltes du nouveau papier ne nécessiterait pas d'investissements technologiques massifs. Cela n'entraînerait pas non plus une perte de la diversité des cultures ou des éléments nutritifs du sol, qui pourraient autrement rendre l'agriculture plus vulnérable à la sécheresse, parasites et autres chocs. Toujours, Davis dit que les résultats ne sont vraiment qu'un point de départ, pas une solution définitive. La recherche n'a pas pris en compte les barrières culturelles ou politiques potentielles, l'offre et la demande du marché, préférences alimentaires ou modes de consommation, qui devra être examiné dans des recherches futures. Les résultats "peuvent être utilisés comme l'un des nombreux outils pour rendre les systèmes alimentaires plus durables, " il dit.

Davis mène actuellement une étude de suivi en Inde, où le riz et le blé sont fortement subventionnés. Lui et ses collègues examinent l'impact que l'échange de céréales traditionnelles à plus haute teneur en éléments nutritifs dans ce programme de subvention aurait sur l'utilisation de l'eau et la production d'éléments nutritifs, comment ces céréales alternatives devraient être tarifées pour être compétitives sur le marché, et comment les modes de consommation et les préférences alimentaires pourraient influencer leur adoption.

« Si nous pensons à l'économique, social, et environnementaux de la sécurité alimentaire dans un pays donné et travailler en étroite collaboration avec les décideurs locaux, nous pouvons créer des solutions adaptées aux besoins et aux objectifs des habitants de ce pays, " dit Davis.