La sécheresse et la chaleur record inquiètent certains agriculteurs quant à l'endroit et au moment où les cultures peuvent être cultivées à l'avenir, même en Californie où la diversité sans précédent du microclimat crée des conditions de croissance idéales pour bon nombre des articles les plus populaires dans les épiceries américaines. Un tiers des légumes et deux tiers des fruits et noix consommés par les Américains sont désormais cultivés sur plus de 76, 000 fermes à travers l'état, pourtant, dans 20 ans, certaines régions californiennes pourraient tout simplement devenir trop chaudes et sèches pour une production continue.

De nouvelles recherches du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) montrent que d'ici les années 2045-2049, les températures futures auront plus d'effet sur le moment où les cultures de saison fraîche, comme le brocoli et la laitue, peut être cultivé que sur où, tandis que pour les cultures de saison chaude (cantaloup, tomates, carottes), l'impact sera plus important pour l'endroit où elles peuvent être cultivées que pour le moment. Les scientifiques décrivent l'association de la modélisation informatique avec des informations sur les températures de croissance historiques et idéales pour cinq cultures importantes de Californie dans leur article, « Les augmentations de température prévues peuvent nécessiter des changements dans la saison de croissance des cultures de saison fraîche et les emplacements de croissance des cultures de saison chaude, " qui a paru dans le journal Science de l'environnement total plus tôt ce mois-ci.

"Pour assurer la sécurité alimentaire de la Californie et du reste du pays, il est important de prédire comment le réchauffement futur affectera l'agriculture californienne, " a déclaré l'auteur principal de l'article, Alison Marklein. " Nous avons besoin d'informations fiables sur l'impact des futures conditions climatiques sur nos cultures afin que le système agricole développe une réponse adéquate pour assurer la sécurité alimentaire. Par exemple, L'un des principaux défis lorsque l'on envisage de déplacer les cultures est que les producteurs ont une connaissance spécialisée de leurs terres et de leurs cultures. Si les cultures ne peuvent plus être cultivées dans leurs emplacements actuels, alors l'agriculteur doit soit déménager dans une nouvelle région, soit cultiver une culture différente, ce qui représente un fardeau pratique et économique pour l'agriculteur.

Aujourd'hui scientifique à l'UC Riverside, Marklein avait auparavant dirigé le projet tout en effectuant une bourse postdoctorale au Berkeley Lab et en collaborant avec Peter Nico, un co-auteur de l'étude et membre du personnel scientifique du domaine des sciences de la Terre et de l'environnement du Berkeley Lab. Des scientifiques du département américain de l'Agriculture et de l'UC Davis ont également contribué. Financé par la Global Food Initiative de l'Université de Californie, la recherche représente un axe de recherche important pour Berkeley Lab :l'agriculture durable. Une autre étude actuelle du Berkeley Lab applique l'apprentissage automatique au développement d'amendements microbiens qui pourraient reconstituer les sols appauvris en nutriments comme le carbone et le phosphore.

S'habituer aux extrêmes climatiques

En réalisant l'étude, les chercheurs ont d'abord sélectionné cinq cultures annuelles qui sont produites plus en Californie que dans tout autre État :la laitue, brocoli, carottes, tomates, et cantaloup. Ces cultures riches en nutriments ont contribué à 64% de la valeur monétaire de l'État des cultures de légumes et de melons en 2016 et sont essentielles à la sécurité alimentaire, comme en témoigne leur place parmi les meilleurs légumes et fruits donnés à quatre banques alimentaires californiennes étudiées.

L'équipe a ensuite obtenu 15 ans de données sur la température de l'air à partir de 1990 à partir d'emplacements à travers l'État, ainsi que des informations sur les seuils de température des cultures - ou les températures de l'air maximales et minimales au-delà desquelles une mauvaise récolte se produit - et les emplacements de croissance pour chacune des cinq cultures remontant à sept ans. Ils ont également pris en compte la durée optimale de la saison de croissance d'une culture :par exemple, le brocoli nécessite quatre mois consécutifs de minimum 39 degrés Fahrenheit et maximum 95 degrés.

Cherchant à comparer les performances de chaque culture à travers la Californie selon différents scénarios climatiques possibles, un chaud-sec et un autre frais-humide, les chercheurs ont examiné comment des températures plus élevées peuvent affecter les cultures dans leurs lieux de culture historiques. Prochain, ils ont identifié des possibilités d'étendre n'importe quelle culture à un emplacement de croissance plus idéal en fonction du seuil de température de cette culture, en regardant toutes les zones où cette culture n'a pas été cultivée, même là où la terre n'avait pas été auparavant utilisée pour l'agriculture.

Finalement, l'équipe a calculé combien de terres historiquement utilisées pour la culture de chacune des cinq cultures peuvent être maintenues dans des scénarios de réchauffement futur (chaud-sec, frais-humide); combien de terres utilisées seraient intenables en raison de l'augmentation de la température ; et combien de terres non utilisées auparavant pour l'agriculture pourraient potentiellement soutenir chacune des cinq cultures par rapport aux terres agricoles historiques où ces cultures n'ont pas encore été cultivées.

Les tomates pourraient faire face à des douleurs de croissance

"Nous avons trouvé des différences dans la façon dont les températures plus chaudes affecteront les cultures de saison fraîche par rapport aux cultures de saison chaude, " Marklein a déclaré. "Pour les cultures de saison fraîche comme le brocoli et la laitue, il peut être possible de prolonger leurs saisons de croissance. Mais il peut devenir trop chaud pour cultiver des tomates de saison chaude là où elles ont été historiquement cultivées en été, et peut nécessiter de les déplacer vers des climats plus doux et suffisamment chauds pour faire pousser des tomates dans les nouveaux scénarios climatiques. »

L'équipe a découvert que les cultures de saison fraîche, brocoli et laitue, sont actuellement cultivées plus près de leurs seuils de température inférieurs à l'automne et au printemps. Les modèles climatiques prédisent une augmentation des températures hivernales au-dessus du seuil de température minimale pour les deux cultures, suggérant que d'ici le milieu du siècle, ces cultures pourraient également être cultivées en hiver, même dans les régions où ils n'ont pas été historiquement cultivés.

Les températures plus chaudes en automne et au printemps suggèrent que les tomates pourraient bénéficier d'un changement de saison de croissance. Mais cela pourrait s'avérer plus difficile qu'il n'y paraît.

« En regardant le futur scénario climatique chaud-sec, bien que les températures en automne et au printemps soient susceptibles d'augmenter, tout comme les températures estivales, un changement de saison de croissance n'est pas une solution viable car les températures estivales sont susceptibles de dépasser les températures critiques pour les tomates, " Marklein a déclaré. "Les tomates ont besoin de quatre mois consécutifs pour leur saison de croissance, donc l'écart au milieu comblé par l'été rend cela impossible."

Des opportunités pourraient surgir partout

S'il est vrai que certaines des cultures étudiées, tomates surtout, perdront des zones où ils étaient traditionnellement cultivés en raison du réchauffement futur, il pourrait y avoir des moyens d'atténuer ces défis potentiels. Par exemple, parce que leur analyse s'est concentrée sur la température de l'air plutôt que sur la température des cultures, en pratique, l'irrigation peut être en mesure de réduire certains effets négatifs de la chaleur.

Au total, Marklein a déclaré que cette étude donne beaucoup à réfléchir aux planificateurs agricoles. « C'est vraiment une première étape dans la planification des futurs scénarios climatiques. Ce travail pourrait être utilisé pour aider à hiérarchiser les ressources comme les terres cultivées et l'eau afin de maximiser la productivité agricole et la sécurité alimentaire, ", a-t-elle déclaré. " Il est essentiel de planifier à l'avance les futurs scénarios de réchauffement, en particulier dans des régions comme la Californie qui nourrissent la nation."