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La crise climatique peut-elle être corrigée pour l'eau agricole ?
Ryan Tipps, rédacteur en chef d'AGDAILY*
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Image : David A Litman, Shutterstock
Les agriculteurs sont contraints de s'adapter aux effets des perturbations climatiques sur les précieuses ressources en eau de leurs cultures.
Les derniers millénaires de stabilité climatique s'érodent rapidement, et les agriculteurs qui dépendent du cycle hydrologique pour nourrir leurs cultures sont sur le point de ressentir un impact disproportionné de l'augmentation des perturbations climatiques.
Depuis des décennies, l'écart entre l'utilisation de l'eau par l'agriculture et l'offre annuelle de ressources en eau s'est creusé. Les données de l'Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation et l'Agriculture (FAO) montrent qu'environ 70 % de l'eau douce consommée dans le monde l'est par le secteur agricole.
Les experts reconnaissent que ce changement est à l'origine de précipitations moins fiables, d'une hausse des températures due au dioxyde de carbone et à la vapeur d'eau piégée dans l'atmosphère, et d'une modification de la disponibilité des eaux de surface et des eaux souterraines utilisées pour l'irrigation – autant d'éléments qui placent l'agriculture en première ligne de cette crise.
On s'attend à ce que ce changement se traduise par des fluctuations spectaculaires de la disponibilité de l'eau, une perte de fertilité des sols et des infestations de ravageurs dans les cultures.
Les signes sont frappants et significatifs, et ils se produisent aussi bien au niveau mondial que national. Pas plus tard qu'en octobre, l'Espagne a connu en une journée des précipitations équivalentes à celles d'une année, provoquant des inondations intenses qui ont fait des dizaines de morts et décimé les terres agricoles. Aux États-Unis, l'aquifère d'Ogallala, qui s'étend sur les États des Grandes Plaines et contient la plus grande réserve souterraine d'eau douce du pays, est en train de disparaître.
Les cinq dernières années ont été marquées par une sécheresse brutale, parmi les plus importantes de l'histoire moderne des États-Unis. En 2023, les États-Unis ont connu 28 événements météorologiques ou climatiques distincts qui ont causé chacun au moins un milliard de dollars de dégâts. La plupart de ces événements ont eu lieu dans le corridor Wisconsin-Texas et ont impliqué des précipitations de manière significative.
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La méga-sécheresse dans le sud-ouest des États-Unis a attiré l'attention sur les défis croissants auxquels sont confrontées les terres cultivées irriguées, alors que les réserves d'eau diminuent et que les demandes d'une multitude d'utilisateurs augmentent, explique l'American Farmland Trust dans son rapport 2023 intitulé « Farms Under Threat 2040 » (fermes menacées en 2040).
L'urgence pour l'agriculture est moins de savoir qui blâmer que de savoir comment faire face.
« L'innovation pour la résilience climatique peut provenir de petits innovateurs qui bousculent les habitudes et entrent soudain dans l'espace, mais aussi d'entités établies qui ont déjà beaucoup d'expérience et une énorme R&D », a déclaré Mme Sarah Garland, fondatrice et directrice exécutive de l'Institut Triple Helix pour l'Agriculture, le Climat et la Société. « Il est extrêmement encourageant de voir ces acteurs du secteur agricole donner la priorité à des traits de résistance au climat. »
Récemment, le World Resources Institute, organisme de recherche à but non lucratif, a déclaré qu'environ un quart des cultures mondiales sont produites dans des zones où l'approvisionnement en eau est très stressant, très peu fiable, ou les deux à la fois. Ce point est important car les relations entre les plantes et l'eau sont sensibles aux changements extrêmes de température et de précipitations, plus encore qu'aux changements du climat moyen. Selon le stade auquel les ressources en eau deviennent un facteur de stress, les producteurs peuvent voir les feuilles commencer à se recroqueviller, l'angle des racines se modifier, la croissance des plantes se ralentir et les rendements diminuer.
Les produits de base riches en calories tels que le riz, le blé et le maïs sont généralement considérés comme les plus menacés par l'instabilité de la disponibilité en eau, tandis que les fruits à coque tels que les amandes et les pistaches sont connus pour être extrêmement gourmands en eau.
« Les agriculteurs vivent sur la terre, ils ont donc une relation intime non seulement avec leurs cultures, mais aussi avec l'eau pour leurs cultures », a déclaré M. Charles Stack, expert en climatologie et cofondateur de la société d'ingénierie des bioprocédés NeoChloris Inc. « Le manque de fiabilité et de prévisibilité des changements saisonniers et des précipitations est donc à l'origine de nombreux problèmes dans l'agriculture. »
L'AFT prévoit que d'ici 2040, près de la moitié des bassins hydrographiques des États-Unis pourraient connaître un stress hydrique « élevé » ou « extrêmement élevé » en raison de la diminution de l'offre et de l'augmentation de la demande. L'association a également expliqué que les terres cultivées en sec pourraient subir les effets de la diminution des réserves d'eau de surface et d'eau souterraine.
Les agriculteurs seront contraints de faire face aux changements, que ce soit en adoptant de nouvelles tactiques de culture, en appliquant des innovations technologiques, en déplaçant les zones de production ou en adoptant des possibilités scientifiques en constante évolution.
La recherche, y compris les progrès du génie génétique, fait partie des meilleurs outils qui, selon les scientifiques, peuvent contribuer à atténuer les extrêmes en matière de disponibilité de l'eau.
Mme Garland a mis en lumière certains des travaux scientifiques menés pour aider les cultures à s'adapter aux conditions climatiques changeantes et a déclaré que « l'intérêt pour ce domaine est indéniablement croissant ».
En Argentine, un progrès a consisté à insérer un gène de tournesol dans le blé afin de mieux réguler la réponse de la culture à la sécheresse. Ailleurs, la recherche a porté sur le riz tolérant aux inondations (appelé Sub 1 Rice), qui a utilisé la biologie moléculaire pour identifier des marqueurs génétiques pour le processus de sélection, rendant cette variété plus apte à survivre lorsqu'elle est submergée.
« Nous devons développer des produits spécifiques à chaque région », a expliqué Mme Garland. « C'est vraiment une orientation importante pour l'avenir, car il est évident que les cultures que nous produisons et les conditions que nous connaissons sont tellement spécifiques au contexte. »
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Récolte du maïs dans le comté de Marion, Illinois. (Image : Danita Delimont, Shutterstock)
Aux États-Unis, même les nappes phréatiques peu profondes de la Corn Belt sont prises en compte dans les équations des ressources en eau.
La compréhension d'un processus connu sous le nom de « recyclage des précipitations » – où l'humidité des plantes, du sol, des lacs et d'autres éléments du paysage est libérée dans l'atmosphère et revient sous forme de précipitations dans la même zone – devrait permettre d'améliorer les prévisions de précipitations futures et de fournir davantage d'informations pour les stratégies de plantation et l'allocation des ressources en eau.
« Cette recherche montre comment les pratiques agricoles peuvent modifier le climat régional, avec des implications pour la sécurité alimentaire et hydrique », a déclaré M. Zhe Zhang, scientifique au Centre National de Recherche Atmosphérique de la Fondation Nationale des Sciences des États-Unis et auteur principal de l'étude de 2024 intitulée « US Corn Belt enhances regional precipitation recycling » (la ceinture du maïs des États-Unis améliore le recyclage des précipitations régionales).
La Corn Belt américaine s'étend sur une douzaine d'États du Midwest et des Grandes Plaines, de l'Ohio à l'est au Nebraska à l'ouest. La surface terrestre, qui était un mélange de prairies à hautes herbes et de forêts avant la colonisation européenne, est aujourd'hui caractérisée par des terres cultivées largement irriguées.
« Dans une région agricole comme la Corn Belt, où les précipitations sont cruciales, il est important pour les agriculteurs et les gestionnaires des ressources en eau de comprendre d'où vient la pluie », a déclaré M. Zhang.
Considérer l'eau comme une ressource est vital pour le secteur biotechnologique de l'industrie agricole. La conception de nouvelles variétés et d'hybrides pour faire face aux changements dans la disponibilité de l'eau et à d'autres forces liées au dérèglement climatique nécessite de nouvelles capacités qui n'ont jamais été appliquées à grande échelle dans le domaine de la sélection végétale.
Les plus grands acteurs de ce secteur travaillent en étroite collaboration avec les agriculteurs pour prendre en compte les pratiques agricoles modernes, les environnements et les préférences en matière de produits afin d'orienter les technologies qui seront mises en œuvre dans le cadre des projets de recherche et de développement.
Par exemple, de nombreux fongicides produits par Syngenta ces dernières années présentent des avantages auxiliaires axés sur la santé des plantes. La technologie ADEPIDYN que l'on trouve dans la gamme Miravis s'intéresse à la manière dont la plante gère son efficacité hydrique.
En outre, les améliorations majeures apportées aux contrôles par des herbicides éliminent la concurrence des mauvaises herbes dans les champs, ce qui donne aux plantes cultivées davantage de possibilités d'absorber l'eau qui devient disponible.
Grâce à la convergence de plusieurs technologies, telles que l'intelligence artificielle et les modèles d'apprentissage automatique, Bayer Crop Science accélère et élargit son pipeline de sélection variétale pour apporter plus de valeur aux clients, a expliqué Mme Rebecca Thompson, responsable de North America Plant Breeding, la sélection végétale en Amérique du Nord, chez Bayer. Elle a précisé que l'entreprise gère chaque année plus de 500 nouveaux produits dans son pipeline de sélection – et qu'elle intègre des techniques de précision et l'intelligence artificielle pour réduire le délai de mise sur le marché de ces produits jusqu'à trois ans.
« Au lieu de tester toutes les possibilités sur le terrain et de réduire l'entonnoir à partir de là, 100 % de nos décisions concernant le pipeline commencent par des informations sur les clients et leurs préférences, et nous utilisons l'IA pour combiner ces informations avec des décennies de données internes riches, afin de pouvoir concevoir les meilleurs candidats », a-t-elle expliqué. « Les modèles de données formés à partir d'années de données sur les performances des germeplasmes permettent aux sélectionneurs d'anticiper les performances d'un nouvel hybride ou d'une nouvelle variété de plante dans des milliers de conditions microclimatiques et de sol, ce qui aide nos sélectionneurs à concevoir et à créer des produits qui répondent mieux aux besoins des agriculteurs. »
« Cela inclut les cultures sélectionnées pour fonctionner dans des conditions extrêmes telles que trop ou trop peu d'eau », a-t-elle déclaré.
L'un de ces produits de Bayer qui changent la donne est le Preceon Smart Corn System, un hybride de courte taille conçu pour résister à des conditions météorologiques extrêmes. En poussant à moins de 2 mètres de hauteur (contre 2 à 3 mètres pour un hybride de maïs typique), le maïs Preceon présente un risque réduit de verse et est développé pour produire un système racinaire plus profond, offrant un accès plus efficace aux ressources en eau et une meilleure absorption des nutriments, selon des études préliminaires.
Il s'agit d'un changement important qui permet également de réduire l'empreinte carbone de 5 à 10 %, alors même que des efforts sont en cours pour accroître la régularité des rendements.
« Ils sont beaucoup plus résistants. Les producteurs nous disent qu'ils voient leurs performances dans différentes conditions de densité, leurs performances dans différentes conditions de disponibilité de l'eau, et je pense que cela va vraiment changer la donne en ce qui concerne la zone sur laquelle il est possible de semer du maïs », a déclaré Mme Thompson. « Certains de nos producteurs pionniers ont atteint 350 boisseaux [220 quintaux/hectare] en 2024. C'est une production incroyable. »
Mme Thompson a fait remarquer que Bayer continue de traiter les données et de chercher à comprendre une innovation telle que le maïs court avant qu'elle ne soit disponible à grande échelle. Le lancement de Preceon est prévu aux États-Unis en 2027 et au Canada en 2029.
L'imprévisibilité à laquelle les agriculteurs sont de plus en plus confrontés chaque année – alors que les différences de chaleur entre les pôles Nord et Sud changent et que même des États comme l'Illinois connaissent des variations importantes des températures hivernales et des quantités de neige – rend presque impossible une planification adéquate des semences.
« Nous devons donner la priorité aux stratégies d'adaptation en même temps qu'aux efforts de réduction des émissions », a déclaré Mme Garland. « C'est important pour que les agriculteurs puissent maintenir leur productivité dans un climat changeant. »
Les pratiques intelligentes en matière d'eau – notamment le nivellement des terres au laser, la collecte des eaux de pluie, la micro-irrigation et la diversification des cultures – sont continuellement explorées dans le monde entier, bien que certaines techniques semblent avoir des coûts supplémentaires qui sont financièrement prohibitifs dans leur état actuel.
Certains agriculteurs s'orientent vers des stratégies précises d'irrigation au goutte-à-goutte pour mieux contrôler leur utilisation de l'eau – ce que des régions arides comme Israël font depuis des générations – mais même cela nécessite un investissement technologique qui n'est pas souvent réalisable dans l'économie agricole actuelle où les marges sont faibles.
« L'un des grands problèmes est le manque de soutien gouvernemental pour aider les agriculteurs à s'adapter au changement climatique », a fait remarquer M. Stack. « Je suis convaincu que c'est quelque chose que nous devons faire. Les agriculteurs ne peuvent tout simplement pas s'en sortir seuls. Ils sont accablés par de nombreuses dépenses et obligations réglementaires, et nous ne pouvons pas attendre d'eux qu'ils soient des climatologues et des météorologues. Nous devons vraiment intervenir et les aider à s'adapter au cycle hydrologique que nous commençons à observer. Je suis convaincu que nous avons besoin d'une aide financière ciblée pour aider nos agriculteurs à s'adapter à l'évolution du climat et du cycle hydrologique. »
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L'irrigation est utilisée sur les terres agricoles du Kansas. (Image : Rexjaymes, Shutterstock)
Plusieurs facteurs d'origine humaine sont à l'origine du dérèglement climatique aux États-Unis et ailleurs. L'agriculture – principalement le bétail, les sols agricoles et la production de riz – contribue à environ 10 % des gaz à effet de serre aux États-Unis, selon l'Agence pour la Protection de l'Environnement. Il s'agit toutefois du pourcentage le plus faible parmi les secteurs économiques ventilés par l'EPA ; l'énergie, l'industrie et les transports sont tous des contributeurs deux à trois fois plus importants de GES à l'échelle nationale.
Par exemple, l'industrie du gaz naturel et du pétrole rejette dans l'atmosphère du méthane pur provenant de ses gisements de gaz lorsque, pour elle, le prix du gaz naturel est trop bas pour dépenser l'argent nécessaire à son captage. Pourtant, les gens sont plus susceptibles d'entendre parler de ce qu'on appelle les « pets des vaches » de la part des médias et des politiciens que d'entendre des critiques à l'égard du secteur de l'énergie.
Pour être juste, les États-Unis sont un tel contributeur mondial que même de petits pourcentages se traduisent par des chiffres bruts importants. Cependant, les agriculteurs et les produits alimentaires, les fibres et les carburants qu'ils produisent sont sans aucun doute les plus importants parmi les principaux secteurs de l'EPA, et ils semblent être les plus touchés par les perturbations de la disponibilité de l'eau liées au changement climatique.
« L'ampleur du problème est tellement incroyable que nous ne pourrons le résoudre que par une action concertée, une politique gouvernementale coordonnée et l'application des meilleures pratiques de conservation de l'eau dans l'agriculture », a déclaré M. Stack. « Sinon, la situation ne fera qu'empirer et nous devons agir immédiatement pour aider nos agriculteurs et nos communautés agricoles. »
Des chercheurs ont souligné dans la revue World Resources Management « l'impossibilité de combler le déficit hydrique par des solutions à orientation unique, et affirment que le déficit hydrique doit être comblé par une combinaison sophistiquée de politiques, suffisamment souple pour tenir compte de l'énorme causalité de la crise de l'eau en cours ».
Mais dans cette publication, les scientifiques poursuivent en expliquant que les efforts pour guérir les symptômes de l'épuisement de l'eau sont en partie fondés sur la géographie et doivent prendre en compte des mesures qui impliquent des intérêts locaux et des scénarios globaux. Il s'agit notamment des possibilités d'infrastructures vertes, de la diversification des modes de vie et des stratégies d'adaptation, des outils économiques, de la géopolitique et de la gouvernance.
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Des acteurs indépendants tels que l'AFT s'accordent sur la complexité des solutions potentielles.
« Même si l'eau est encore disponible pour l'irrigation d'appoint sur les terres cultivées en pluvial et que les nouveaux cultivars sélectionnés pour maintenir la période de croissance initiale sous l'effet du réchauffement peuvent équilibrer les effets d'un réchauffement modéré (2°C), ces deux options de gestion des cultures pourraient ne pas compenser entièrement les impacts que des niveaux plus élevés de réchauffement au-delà de 2°C auront sur la production alimentaire », indique le rapport « Farm Threat » de l'AFT.
Les secteurs de la recherche agronomique, du germeplasme, de la protection des cultures, de l'agronomie et du numérique sont déjà très impliqués.
La collaboration dans ces domaines « nous permet de poser beaucoup plus de questions que nous ne pourrions le faire autrement, parce que vous ne pouvez pas planter dans tous les champs, toutes les options et toutes les conditions environnementales », a déclaré Mme Thompson, la scientifique de Bayer. « Mais nous pouvons utiliser toutes ces données collectives avec l'imagerie, les satellites et nos capteurs pour construire des modèles qui nous aideront à comprendre comment notre matériel génétique va se comporter. »
Ce type de données, ajoute-t-elle, est ce qui nous permettra « d'opérer ce changement de paradigme qui nous aidera à obtenir des produits capables de réussir dans ces environnements extrêmes ».
Ces mesures s'ajoutent à celles que les agriculteurs américains ont naturellement adoptées dans le cadre de la durabilité des terres agricoles et de la solidité financière : des mesures telles que le contrôle précis des intrants, la réduction du travail du sol, les cultures de couverture, l'investissement dans des biocarburants plus respectueux du climat, et même la réutilisation des eaux usées de l'industrie pétrolière. Les agriculteurs sont préoccupés par la disponibilité de l'eau parce qu'elle constitue un obstacle à la principale ressource agricole d'une famille, et ils s'y attaquent de diverses manières, qu'il s'agisse ou non d'une motivation première.
Grâce à ces efforts, de nombreuses personnes plaident en faveur d'une participation accrue des agriculteurs au dialogue et à la prise de décision concernant les incidences et les ressources liées au climat.
Pourtant, M. Stack, de NeoChloris Inc., dresse un bilan plutôt sombre de la situation actuelle de l'eau agricole et se demande s'il s'agit d'une crise qui peut être corrigée.
« Certaines régions des États-Unis, cultivées depuis des générations, ne seront plus cultivables. Ce ne seront pas des terres arables », a-t-il déclaré. « Nous assistons à la désertification. Nous voyons des cultures traditionnelles brûler dans les champs. C'est assez triste. »
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* Ryan Tipps est le fondateur et le rédacteur en chef d'AGDAILY. Il couvre l'agriculture depuis 2011 et ses articles ont été récompensés par des organisations agricoles nationales et régionales.
Source : Can the climate crisis be corrected for agricultural water?
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