Il y a une ferme dans l'Arkansas qui cultive du soja, maïs, et le riz qui vise à être la ferme la plus scientifiquement avancée au monde. Des échantillons de sol sont passés à travers de puissantes machines pour que leurs microbes soient génétiquement séquencés, des drones volent au-dessus de nos têtes et prennent des images hyperspectrales des cultures, et bientôt les superordinateurs traiteront les énormes volumes de données collectées.

Des scientifiques du laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l'Énergie (Berkeley Lab), travaillant avec l'Université de l'Arkansas et Glennoe Farms, j'espère que ce projet, qui rassemble la biologie moléculaire, biogéochimie, technologies de détection environnementale, et l'apprentissage automatique, va révolutionner l'agriculture et créer des pratiques agricoles durables qui profitent à la fois à l'environnement et aux exploitations agricoles. En cas de succès, ils envisagent de pouvoir réduire le besoin d'engrais chimiques et d'améliorer l'absorption du carbone du sol, améliorant ainsi la viabilité à long terme de la terre, tout en augmentant les rendements des cultures.

Un élément central de la recherche consiste à comprendre le rôle des microbes dans la santé du sol.

« Les microbes sont un élément essentiel de la santé et de la productivité des sols, " a déclaré le scientifique Ben Brown. " En comprenant comment fonctionnent les microbes et en modifiant les environnements dans lesquels ils fonctionnent, nous pouvons éventuellement créer des communautés microbiennes pour améliorer la productivité du sol. Quoi de plus, Les recherches de Berkeley Lab montrent que des sols sains sont plus résilients aux chocs systémiques tels que le changement climatique, la sécheresse, et les insectes."

Un défi clé pour faire avancer ces objectifs est la reconnaissance de la variabilité spatiale significative des propriétés du sol au sein d'un même champ et entre les champs. Le projet « AR1K Smart Farm » a réuni un panel d'expertises pour se concentrer sur un 1, Ferme de 1 000 acres près de Stuttgart, Arkansas, comme banc d'essai. Le projet est co-dirigé par Haruko Wainwright, un expert en méthodologies de surveillance et d'estimation de l'environnement dans le domaine des sciences de la Terre et de l'environnement du Berkeley Lab, et Ben Brown, un expert en apprentissage automatique et en analyse microbienne dans le domaine des biosciences.

Le sol :l'écosystème le plus complexe de la planète

Selon les prévisions des Nations Unies, la population mondiale devrait atteindre 9,8 milliards d'ici 2050; nourrir de nombreuses personnes nécessitera une augmentation de la production alimentaire de plus de 70 pour cent. Pourtant, les pratiques agricoles industrialisées ont épuisé la majorité des terres agricoles du pays en carbone actif et en un écosystème microbien équilibré. Cela se reflète dans les mesures de la matière organique qui en moyenne seulement 1 à 2 pour cent dans la plupart des terres agricoles, par rapport aux niveaux historiques d'environ 10 pour cent.

« Nos agriculteurs sont dépendants d'une forte prescription de semences génétiquement modifiées, engrais, herbicides chimiques, et des pesticides pour rendre une culture rentable, " a déclaré Jay McEntire, directeur de Glennoe Farms. « Pour l'agriculteur, cette dépendance augmente les coûts des intrants et augmente son risque économique. Pour le propriétaire foncier, les sols appauvris et les régimes chimiques représentent des risques pour la durabilité économique et environnementale.

S'appuyant sur les initiatives ENIGMA et Microbes to Biomes de Berkeley Lab, les scientifiques du projet cherchent à développer et évaluer des amendements microbiens, qui peuvent être considérés comme des « probiotiques pour le sol, " pour remplacer le carbone, phosphoreux, et d'autres nutriments qui ont été perdus. L'utilisation répétée d'engrais et de produits chimiques en vrac au fil des ans a appauvri les sols et causé d'autres dommages environnementaux, créant un cercle vicieux qui rend le modèle actuel d'agriculture industrielle potentiellement non durable - et de plus en plus coûteux car de plus en plus d'additifs chimiques et d'engrais à base de sel en vrac sont nécessaires chaque année.

Quoi de plus, l'approvisionnement mondial en phosphore est limité.