L'eau est une ressource limitée. À ce titre, des moyens efficaces de gérer et d'optimiser conjointement les réserves d'eau sont essentiels pour notre présent et notre avenir. Mais comment mettre en place un système bien équilibré ? Afin d'isoler les paramètres pertinents, une équipe internationale de scientifiques, dont Stefan Thurner du Complexity Science Hub Vienna (CSH), a appliqué une méthode de la physique à un système en équilibre :les pratiques centenaires d'irrigation du riz à Bali.

D'après leur travail qui vient d'être publié dans Physical Review Letters , l'équilibre actuel s'est auto-organisé au cours des mille dernières années, peut-être entraîné par les calendriers de plantation - contradictoires - des agriculteurs.

Équilibrer les contraintes conflictuelles

Au fil des siècles, les riziculteurs balinais ont dû faire face à deux contraintes. D'une part, l'eau pour irriguer les rizières est une ressource limitée. "Intuitivement, on pourrait penser qu'une inondation non synchronisée conduirait à une répartition plus équitable de l'eau entre les agriculteurs", explique le président du CSH Thurner. Pourtant, il est également nécessaire de lutter contre les ravageurs du riz tels que les insectes qui peuvent facilement se déplacer d'un champ à l'autre. Les agriculteurs ont appris par expérience que la lutte antiparasitaire nécessite l'inondation synchronisée des rizières voisines.

Ces deux contraintes ont des effets opposés. "Plus la zone agricole qui suit le même programme d'irrigation est grande, plus le stress hydrique apparaît à cause des cycles d'irrigation synchronisés", indique l'étude.

Pour trouver des schémas dans les calendriers agricoles synchronisés et non synchronisés, les scientifiques ont analysé des images satellites de plusieurs régions rizicoles à Bali de 2002 à 2015. Ils ont classé lequel des quatre schémas de plantation caractéristiques - croissance, récolte, inondation ou drainage - s'est produit quand et où . Maintenant, ils ont développé un moyen de relier ces modèles à l'équilibre des contraintes dans l'agriculture balinaise.

Une formule pour un équilibre

"Nous présentons une formule qui explique comment un équilibre entre le stress hydrique et le stress des ravageurs est réalisé et comment le système atteint finalement un équilibre", explique Thurner. "Si les stress étaient gérés différemment, les régions rizicoles seraient très différentes de ce que nous observons dans la réalité."

Selon le spécialiste de la complexité, "il s'agit d'un équilibre extrêmement précis entre différents états et peut basculer à un point de basculement ou à un point de transition de phase, comme l'appelleraient les physiciens."

La rapidité avec laquelle l'équilibre apparemment éternel peut devenir incontrôlable est devenue évidente dans les années 1970. La soi-disant révolution verte a poussé les agriculteurs à utiliser des pesticides et à cultiver leurs rizières sans leur système de synchronisation traditionnel.

"Au début, les récoltes ont augmenté", explique Yérali Gandica de l'Université de Cergy Paris, premier auteur de l'article. "Mais en quelques années, les agriculteurs ont signalé un chaos dans les horaires d'arrosage et une explosion de ravageurs." Lorsque trop de rizières dans les régions plus élevées ont été inondées en même temps, les agriculteurs des terrasses inférieures ont subi un stress hydrique. La discorde entre voisins s'est accrue, la culture balinaise de l'harmonie sociale, soigneusement entretenue, a été perturbée. Ce n'est que lorsque la méthode traditionnelle a été rétablie que l'équilibre (surtout) est revenu.

"Cela peut sembler une approche très théorique, mais elle pourrait avoir un côté pratique dans d'autres systèmes écologiques couplés homme-environnement :on peut relier des modèles environnementaux facilement observables à l'équilibre des contraintes et ainsi détecter les points faibles de leur gestion", conclut Thurner.