C'est pourquoi les stratégies en faveur des carburants durables à base de plantes se concentrent sur les terres marginales, c'est-à-dire les champs trop difficiles à cultiver ou qui ne produisent pas de rendements suffisamment bons pour être considérés comme rentables.

Un nouvel outil développé par des scientifiques de l'Université du Wisconsin-Madison pourrait aider à soulager cette tension.

Dirigée par Yanhua Xie et Tyler Lark, chercheurs du Great Lakes Bioenergy Research Center, l'équipe a utilisé l'apprentissage automatique pour cartographier près de 30 millions d'acres de terres cultivées aux États-Unis abandonnées depuis les années 1980, créant ainsi un outil qui pourrait guider les décisions sur la manière d'équilibrer la production de énergie et nourriture.

Leurs conclusions, publiées dans la revue Environmental Research Letters , incluent la cartographie la plus détaillée à ce jour des terres précédemment cultivées aux États-Unis. Ils fournissent une résolution au niveau du terrain des terres agricoles abandonnées qui pourraient être utilisées pour cultiver des cultures comme le panic raide ou le sorgho, qui peuvent piéger le carbone dans le sol et servir de matière première pour les biocarburants et de remplacement des produits pétrochimiques.

"Si nous pouvons comprendre où se trouvent ces terres et quelles en sont les caractéristiques, nous pouvons vraiment comprendre leur véritable potentiel pour des choses comme l'atténuation du changement climatique", déclare Lark, scientifique au Centre pour la durabilité et l'environnement mondial de l'UW-Madison.

Lark, qui étudie le changement d'affectation des terres et ses impacts sur les ressources terrestres et en eau, affirme que cette compréhension pourrait être utilisée pour orienter les investissements dans les énergies propres là où ils sont le moins en concurrence avec d'autres utilisations bénéfiques.

"C'est une application clé de cela", explique Lark. "Qu'il s'agisse du développement de l'énergie solaire photovoltaïque, de l'agrivoltaïque, de la bioénergie cellulosique, ou simplement de la restauration d'écosystèmes naturels :ces sites pourraient être d'excellents candidats pour bon nombre de ces applications."

L'étude était le fruit d'une collaboration entre des chercheurs de l'UW-Madison et de la Michigan State University. Les données obtenues sont accessibles au public dans l'atlas interactif des terres cultivées aux États-Unis du GLBRC, qui cartographie également les tendances en matière d'expansion des terres agricoles et d'irrigation.

Les chercheurs s'appuient traditionnellement sur des ensembles de données tels que le recensement de l'agriculture de l'USDA, qui fournit des estimations des terres agricoles au niveau des comtés à intervalles de cinq ans et peut être utilisé pour estimer la superficie des terres mises hors production.

Mais jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen de savoir exactement où se trouvait cette terre ni quand elle avait été abandonnée.

"La plupart de ces estimations ont toutes été effectuées au niveau du comté", explique Lark. "Il s'agit vraiment de l'analyse la plus haute résolution disponible, regardant directement le paysage, champ par champ, acre par acre, de l'endroit où se trouvent ces terres cultivées."

Même si l'imagerie satellitaire existe depuis des décennies, sans les récents progrès du cloud computing, Lark affirme qu'il était impossible de classer les près de 2 milliards d'acres de terres situées aux États-Unis.

Pour construire les analyses de l'équipe, Xie, aujourd'hui professeur à l'Université d'Oklahoma, a utilisé les données existantes sur la couverture terrestre pour entraîner un ordinateur à lire ces images et à reconnaître les modèles de culture. Les chercheurs ont ensuite demandé à cet algorithme d'analyser les données satellite de 1986 à 2018 et de catégoriser chaque pixel pour déterminer s'il était cultivé.

Les résultats prédisent avec précision l'emplacement précis des terres cultivées abandonnées neuf fois sur 10 et peuvent même identifier l'année où elles ont été abandonnées avec une précision d'environ 65 %.

L’équipe a découvert que plus de 30 millions d’acres de terres cultivées avaient été abandonnées au cours de ces 32 années. La plupart des terres abandonnées étaient concentrées dans les Grandes Plaines et le long du fleuve Mississippi, entre le sud de l'Illinois et le golfe du Mexique.

Ces 30 millions d’acres n’incluent pas les terres urbanisées, qui, selon Lark, ne seront probablement jamais remises en culture. Parmi ces terres cultivées abandonnées, plus de la moitié se sont transformées en pâturages ou en prairies et environ un tiers étaient soit des zones arbustives, forestières, humides ou dénudées.

Lark a été surpris de découvrir que moins d'un cinquième des terres abandonnées étaient inscrites dans un programme de conservation formel, tel que le programme de réserve de conservation de l'USDA, qui rémunère les agriculteurs pour qu'ils retirent de la production des terres écologiquement sensibles. Cela signifie que davantage de terres qu'on ne le pensait auparavant pourraient potentiellement être utilisées pour cultiver des cultures bioénergétiques.

"De nombreuses hypothèses étaient que ces anciennes terres cultivées recoupaient de nombreux programmes de conservation formels", explique Lark. "Mais nous avons vu qu'il s'agit de bassins presque entièrement distincts."

Les chercheurs peuvent désormais utiliser les données obtenues pour modéliser la quantité de biomasse qui pourrait être cultivée sur ces terres ainsi que leur potentiel à piéger le dioxyde de carbone de l'atmosphère dans le sol.

L'étude n'explique pas pourquoi les terres ont été abandonnées. "La prochaine étape consiste à déterminer les facteurs déterminants", explique Lark.

Pour ce faire, Lark affirme que l'équipe peut extraire d'autres informations telles que des données socio-économiques et des dossiers fiscaux pour avoir une meilleure idée de ce qui se passe au niveau de la parcelle (par exemple, si un agriculteur a retiré un champ de la production ou a vendu la totalité de la ferme). et utilisez-le pour identifier les utilisations potentielles du terrain.

"S'ils cultivent une botte de foin, cela s'adaptera probablement plus facilement à la matière première de biocarburant cellulosique, car ils disposent peut-être déjà de l'équipement… et vous pourriez également récolter quelque chose comme le panic raide", explique Lark. "S'il s'agit d'un endroit où il n'y a plus de production agricole, cela pourrait être plus difficile à faire, mais peut-être plus adapté à une installation solaire."