Réseaux massifs de drains, les tuyaux et les tuiles qui permettent la production alimentaire sur une grande partie des terres cultivées les plus productives du monde doivent être agrandis et remplacés pour répondre aux exigences de l'intensification agricole et du changement climatique. La mise à jour de cette infrastructure aura d'énormes conséquences sur la production alimentaire et l'environnement, selon une nouvelle étude.

L'étude souligne la nécessité d'une refonte de l'infrastructure de drainage agricole. Une telle mise à jour nécessiterait des investissements majeurs et un large consensus de la part des décideurs politiques, contribuables et producteurs, dit Michel Castellano, professeur d'agronomie à l'Iowa State University et auteur principal. Mais l'effort serait un bon plan à long terme avec une gamme d'avantages, dit Castellano. Les agronomes de l'ISU ont collaboré avec des scientifiques de l'Université du Kentucky et de l'Institut fédéral suisse de technologie ETH-Zurich sur l'étude, paru lundi dans la revue académique Durabilité de la nature . Les chercheurs ont basé leurs découvertes sur des expériences sur le terrain et des simulations informatiques.

« Nous avons cet énorme investissement dans les infrastructures qui se détériore et doit être mis à jour, " dit Castellano. " Si nous le mettons à jour de la bonne manière, nous pouvons profiter à la production végétale et à l'environnement. Si nous ne le faisons pas, il sera extrêmement difficile d'atteindre les objectifs de qualité de l'eau de l'agriculture.

Infrastructures vieillissantes

Les terres cultivées sont asséchées depuis des millénaires, mais la technologie d'extrusion inventée au milieu des années 1800 a permis l'installation généralisée de systèmes de drainage, qui s'est rapidement propagée de l'Europe à l'Amérique du Nord. Des kilomètres de tuiles et de tuyaux stratégiquement placés permettent à l'eau de s'écouler loin des champs agricoles, qui maintient les sols suffisamment secs pour que les agriculteurs puissent cultiver. Sans ce drainage, de nombreuses terres cultivées humides tempérées, comme le Corn Belt du nord des États-Unis, serait trop marécageux pour cultiver, dit Castellano.

Mais une grande partie de l'infrastructure de drainage a dépassé sa durée de vie prévue et a été construite pour une ère différente de l'agriculture, lorsque les pâturages et les cultures fourragères qui nécessitent moins de drainage que les cultures céréalières étaient plus couramment cultivés. Le changement climatique a augmenté les précipitations, taxer davantage les infrastructures de drainage vieillissantes, dit Castellano.

Une refonte du drainage agricole nécessiterait l'installation de canalisations de plus grande capacité ainsi que la mise en œuvre de pratiques de conservation à long terme, comme les zones humides de dénitrification, bioréacteurs et tampons saturés. Par exemple, convertir entre 1 % et 6 % des terres agricoles de l'Iowa en zones humides peut réduire les charges de nitrate de 25 à 78 %.

Castellano a déclaré que forger le consensus et lever les dollars pour une entreprise aussi importante poseraient un sérieux défi. Rien qu'en Iowa, il y en a presque 4, 000 districts de drainage qui prennent des décisions indépendantes en matière d'entretien des infrastructures. Une grande partie de l'infrastructure de drainage de l'Iowa a été construite dans les années 1920 ou avant, dit Castellano.

Avantages

L'étude rapporte qu'une gamme d'avantages résulterait d'une mise à jour de l'infrastructure de drainage. Par exemple, la mise en œuvre de pratiques de conservation près des extrémités des tuyaux de drainage réduirait le ruissellement des engrais azotés. Cela améliorerait la qualité de l'eau et réduirait la quantité d'azote qui s'écoule en aval et contribue aux zones hypoxiques, comme dans le golfe du Mexique. Un meilleur drainage réduirait également les émissions de gaz à effet de serre agricoles en réduisant la quantité optimale d'engrais utilisée par les agriculteurs. Les sols plus secs libèrent également moins d'oxyde nitreux, un gaz à effet de serre.

"Globalement, le drainage augmente le rendement des cultures et l'efficacité d'utilisation des engrais azotés - un avantage pour l'agriculteur et l'environnement, " dit Sotirios Archontoulis, professeur agrégé d'agronomie et co-auteur de l'étude.

Des systèmes de drainage construits pour répondre aux réalités agricoles modernes permettraient de meilleurs rendements et des systèmes de production plus résilients. Par exemple, l'étude note que les champs humides et mal drainés subissent davantage de maladies et une croissance des racines sous-optimale. Les champs humides rendent également plus difficile pour les agriculteurs d'introduire des machines dans leurs champs pour planter, récolter et prendre soin de leurs récoltes.

« Une mauvaise circulation au champ peut également retarder la plantation, qui a un effet négatif direct sur le potentiel de rendement en raison d'une réduction des degrés-jours de croissance, " dit Archontoulis.

Une capacité de drainage plus élevée a peut-être aidé les agriculteurs ce printemps lorsque le temps pluvieux les a empêchés d'entrer dans leurs champs pendant des semaines, dit Castellano.