La modélisation des cultures est essentielle pour comprendre comment sécuriser l'approvisionnement alimentaire alors que la planète s'adapte au changement climatique. De nombreux modèles de cultures actuels se concentrent sur la simulation de la croissance et du rendement des cultures à l'échelle du champ, mais manque de données génétiques et physiologiques, ce qui peut entraver la précision de l'évaluation de la production et de l'impact environnemental à plus grande échelle.

Dans un nouvel article publié dans la revue Plantes naturelles , les chercheurs identifient une série de composants multi-échelles et multidisciplinaires, de la génétique des cultures aux facteurs mondiaux, qui sont essentiels pour trouver des solutions écologiquement durables à la sécurité alimentaire.

De nombreux modèles de cultures se concentrent sur la compréhension de l'influence des caractéristiques des plantes telles que la taille des feuilles sur le rendement des cultures à l'échelle du champ, les chercheurs ont dit. « La modélisation à cette échelle est essentielle, mais nous aimerions incorporer des informations provenant de données d'échelle gène à cellule et régionale à mondiale dans notre cadre de modélisation, " dit Bin Peng, chercheur postdoctoral et co-auteur principal à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.

L'étude identifie des composants qui pourraient aider à générer un cadre de modélisation plus informatif. "La modélisation multi-échelle est la clé pour lier la conception de stratégies d'adaptation au changement climatique pour la gestion des cultures et des champs avec une évaluation à grande échelle de l'impact de l'adaptation sur la production végétale, environnement, climat et économie, " dit Peng.

L'étude appelle à une meilleure représentation des réponses physiologiques des cultures aux facteurs de stress climatiques et environnementaux, comme la sécheresse, les précipitations extrêmes et les dommages causés par l'ozone. « De nombreux processus physiologiques seraient importants pour simuler avec précision la croissance des cultures dans des conditions de stress, " Peng a déclaré. Les exemples incluent l'eau se déplaçant du sol à la plante à l'atmosphère entraînée par le bilan énergétique de la canopée, il a dit.

« Nous devrions également inclure une meilleure représentation de la gestion des cultures, " Peng a déclaré. "Ce serait extrêmement important pour évaluer à la fois la production agricole et la durabilité environnementale, ainsi que leurs compromis."

Les chercheurs ont déclaré qu'il existe des possibilités de combler une variété de lacunes dans les données, également. « Intégration des données de télédétection, comme le travail effectué dans notre laboratoire, sera extrêmement utile pour réduire les lacunes et les incertitudes dans les données, ", a déclaré Kaiyu Guan, professeur de ressources naturelles et de sciences de l'environnement et chercheur du projet. "L'un des avantages de la télédétection est sa vaste couverture spatiale. Nous pouvons utiliser la télédétection pour contraindre les modèles de cultures sur tous les champs de la planète."

Les auteurs proposent également une voie d'intégration modèle-données vers l'avant. « Faire la bonne simulation des réponses des cultures aux facteurs du changement climatique est d'une importance cruciale, " a déclaré Guan. " La partie la plus difficile est de savoir si les modèles de cultures peuvent capturer ces relations émergentes, qui peuvent être déduites d'observations empiriques.

"Aucun scientifique ou laboratoire de recherche ne peut produire ces modèles tout seul, ", a déclaré Amy Marshall-Colón, co-auteur de l'étude et professeur de biologie végétale. "Ce type d'effort nécessitera de la patience et une collaboration dans de nombreuses disciplines."