Des chercheurs mettent le doigt sur le seuil critique de CO₂ et le rendement des cultures

AGDAILY Reporters*

Image : petrmalinak, Shutterstock

Ma note : Comment progresser ? Grâce à des modèles mathématiques (A) ou par des expériences sur le terrain (B) ? J'opte pour B, A me laissant très sceptique.

Il est clair que les activités humaines telles que le transport et la production d'énergie provoquent une augmentation des niveaux de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère, ce qui accroît la température moyenne à la surface du globe – et constitue une menace pour la croissance des cultures. Les inquiétudes croissantes concernant l'impact du changement climatique sur la sécurité alimentaire mondiale ont incité les chercheurs à créer un moyen d'explorer l'influence de ces facteurs sur le rendement des cultures.

Dans la revue Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, ces chercheurs présentent un modèle mathématique créé pour saisir la dynamique non linéaire du CO₂ atmosphérique, de la hausse des températures, de la population humaine et de la croissance des cultures. Les preuves de plus en plus nombreuses d'une dynamique chaotique et complexe au sein des systèmes écologiques les ont amenés à utiliser des modèles autonomes et non autonomes pour mieux comprendre les variations saisonnières et les stratégies d'atténuation potentielles, telles que le développement de cultures tolérantes à la température.

« Nous avons étudié la façon dont l'augmentation des niveaux de CO₂ stimulera initialement la croissance des cultures grâce à l'"effet de fertilisation du CO₂", mais une fois que les températures dépasseront un seuil critique, le stress thermique réduira les rendements », a déclaré M. A.K. Misra, chercheur à l'université Banaras Hindu. « Un système non autonome avec des variations saisonnières révèle des comportements complexes tels que des oscillations périodiques et le chaos, et met en évidence l'imprévisibilité des réponses des cultures à l'augmentation des températures. »

Organigramme du système modèle de l'équipe (graphique de A.K. Misra)

Les concepts étudiés par l'équipe sont essentiels pour comprendre la complexité des interactions entre le climat et les cultures, qui peuvent conduire à des résultats extrêmes inattendus. Leur travail montre l'importance d'une gestion efficace de ces variables pour maintenir la productivité agricole.

« Nos résultats révèlent un seuil critique pour les émissions anthropiques de CO₂, au-delà duquel le rendement des cultures commence à diminuer de manière significative », a déclaré M. Misra, dont l'article était intitulé « Impact of elevated carbon dioxide and temperature on crop yield: A study of autonomous and nonautonomous systems » (impact du dioxyde de carbone et de la température élevés sur le rendement des cultures : étude des systèmes autonomes et non autonomes). « Cela dépend des variétés de plantes cultivées – les réponses varient d'une variété à l'autre, de sorte que les résultats peuvent ne pas s'appliquer uniformément à toutes les cultures. »

Les travaux de l'équipe soulignent la nécessité urgente de réduire les émissions de CO₂ pour maintenir la productivité agricole. À l'échelle mondiale, l'utilisation de combustibles fossiles est la principale source de CO₂, mais ce gaz peut également être émis par le paysage lors de la déforestation ou du défrichage des terres pour l'agriculture ou le développement.

L'équipe a toutefois mis en évidence une stratégie prometteuse pour atténuer les pertes de récoltes causées par le changement climatique : le développement de variétés de cultures plus tolérantes à la température.

En sélectionnant ou en modifiant les cultures pour qu'elles résistent à des températures élevées, les agriculteurs peuvent mieux s'adapter à l'évolution des conditions environnementales et protéger le rendement des cultures. Cette capacité d'adaptation est particulièrement cruciale face au réchauffement climatique, ce qui fait de l'agriculture résistante au climat un facteur clé pour garantir la sécurité alimentaire. L'une des conclusions surprenantes de l'étude est la mesure dans laquelle des augmentations de température relativement faibles peuvent avoir un impact sur les rendements des cultures.

Ces travaux ont des applications pour l'agriculture face au changement climatique.

« En identifiant les seuils critiques de température, nous savons à quel moment les rendements des cultures peuvent commencer à diminuer, ce qui aidera les décideurs à élaborer des stratégies plus bénéfiques », a déclaré M. Misra. « Nos résultats suggèrent que la sélection ou l'utilisation de cultures plus tolérantes à la température devrait être considérée comme une stratégie pour maintenir la productivité sous des niveaux élevés de CO₂. »

Comprendre le comportement chaotique des systèmes de culture permet d'améliorer les prévisions de rendement et d'informer sur les pratiques agricoles adaptatives pour gérer la variabilité saisonnière et climatique.

Les prochaines étapes pour l'équipe consistent à affiner leur modèle afin d'inclure davantage de variables telles que la population d'insectes, la disponibilité de l'eau, la qualité du sol et les niveaux de nutriments, qui ont également un impact sur le rendement des cultures dans le cadre du changement climatique.

_______________

* Source : Researchers zero in on critical threshold of CO2 and crop yield | AGDAILY

biologie

Des chercheurs mettent le doigt sur le seuil critique de CO2 et le rendement des cultures