Les agriculteurs ne peuvent prédire avec certitude leur récolte annuelle de maïs, mais avec l'aide de nouvelles recherches de la Michigan State University, ils peuvent maintenant identifier des parties spécifiques de leurs champs qui produisent constamment de bons ou de mauvais rendements. Non seulement cela leur fera gagner du temps et de l'argent; il résoudra l'un des problèmes environnementaux les plus répandus auxquels sont confrontées les régions productrices de cultures :la perte d'azote.

"C'est la première fois que quelqu'un est capable de quantifier la variabilité des rendements à petite échelle dans la Corn Belt des États-Unis, " a déclaré Bruno Basso, professeur de science des écosystèmes à la MSU et auteur principal de l'étude. "Nos résultats permettent aux agriculteurs de savoir exactement quelles portions de leurs champs agricoles ont des rendements stables, ce qui leur permet de mieux gérer leurs champs variables pour économiser de l'argent, réduire les pertes d'engrais et réduire les émissions de gaz à effet de serre."

Basso et ses co-auteurs MSU-Guanyuan Shuai, Jinshui Zhang et Phil Robertson - ont découvert que presque tous les champs ont certaines zones avec des rendements constamment faibles ou élevés, ce qui signifie qu'une grande partie de l'engrais ajouté aux zones à faible rendement ne sera pas utilisé et sera perdu dans l'environnement. À la fois, l'azote inutilisé est perdu dans l'environnement plutôt que absorbé par la culture. L'étude montre que l'azote perdu dans 10 États du Midwest totalise près d'un milliard de dollars d'engrais gaspillés et 6,8 millions de tonnes métriques d'émissions de gaz à effet de serre par an.

La recherche, Publié dans Rapports scientifiques , est le premier à quantifier les pertes d'azote des zones à faible production de champs individuels. L'équipe de Basso a utilisé l'imagerie satellite pour mesurer la valeur de huit ans de champs à faible rendement pour 70 millions d'acres de terres agricoles dans le Midwest. L'analyse a fourni aux chercheurs une image finement résolue de l'ensemble de la production de maïs du Midwest, dit Basso.

Pour valider l'imagerie satellite, l'équipe a comparé les données satellitaires à 10 ans de données de rendement haute résolution collectées par des capteurs montés sur des moissonneuses-batteuses de plus de 1, 000 fermes.

« Nous avons codé par couleur les pixels des images pour voir où la récolte était stable et à haut rendement, où il était stable et à faible rendement et où il était instable d'une année à l'autre, " dit Basso. " Au total, environ 50 % des sous-champs que nous avons analysés étaient stables et à haut rendement. Les zones sous-performantes et instables représentaient chacune environ 25 % du total des terres agricoles. »

En évaluant combien les agriculteurs de Corn Belt dépensent en engrais inutilisés, les auteurs ont conclu que le meilleur résultat, à la fois pour les agriculteurs et pour l'environnement, est d'éviter de fertiliser les zones les moins performantes de chaque champ. En réalité, Basso a dit, il peut être préférable d'un point de vue économique de laisser ces zones non cultivées, pour les planter avec des graminées de conservation ou dans le futur, avec des cultures bioénergétiques pérennes.

Dans tous les cas, Basso a déclaré que le temps et les ressources devraient être consacrés à l'exploitation des parties des champs à haut rendement ou instables - à haut rendement certaines années, d'autres à faible rendement. Les zones instables peuvent encore être bien gérées avec une gestion prudente en saison des engrais azotés, il a dit.

« En mettant le big data au service de la durabilité, nous sommes désormais en mesure de fournir aux agriculteurs une carte de prescription (Rx) d'engrais azotés pour leurs champs, qui peut complètement changer comment et où ils concentrent leurs efforts, " a déclaré Basso. "Les agriculteurs veulent être de bons intendants de l'environnement, et ces résultats leur donnent un moyen supplémentaire de le faire - pour éviter de trop fertiliser les zones des champs qui perdront le plus d'azote dans les eaux souterraines, rivières et ruisseaux. Personne ne gagne lorsque l'engrais est gaspillé sur des zones qui ne produiront pas. Une fois que les agriculteurs ont identifié ces zones, ils peuvent à la fois économiser de l'argent et aider l'environnement."

Les travaux ont été menés à différentes échelles géographiques, s'étendant de la recherche à petite échelle sur le site de recherche écologique à long terme de la station biologique de Kellogg aux fermes individuelles de la région jusqu'à l'ensemble du Midwest.

« Les travaux démontrent que la surfertilisation des terres cultivées à faible rendement constant est très coûteuse pour l'industrie et offre une approche précieuse pour atteindre l'objectif de l'industrie agricole de gestion précise de l'azote. ce qui est le mieux pour les agriculteurs est aussi le meilleur pour l'environnement, " dit Colette Sainte-Marie, directeur du programme de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation.

« Les résultats fournissent des recommandations pratiques basées sur un ensemble de données complet de manière convaincante couplé à la télédétection pour persuader les agriculteurs que faire correspondre les faibles rendements des cultures à partir de zones stables à faible rendement pourrait éliminer les excès saisonniers d'azote réactif, " a déclaré Jim Dobrowolski, Chef de programme national pour l'eau à l'USDA-NIFA. « Avec cette recherche, L'équipe de MSU aide les résultats de l'agriculteur, tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre et en maintenant la qualité de l'eau. C'est une solution "gagnant-gagnant-gagnant".