Chine : comment les observatoires spéciaux des sols contribuent à créer une agriculture plus durable

Partout dans le monde, l’agriculture est menacée par des sols dégradés . Débarrassés du carbone de l’agriculture intensive, les sols s’érodent plus facilement, hébergent moins de microbes et retiennent moins d’eau et de nutriments. Les engrais et les pesticides appliqués pour améliorer les rendements des cultures peuvent s’infiltrer sous le sol et polluer le milieu environnant.

La dégradation des sols est un problème particulièrement important en Chine, où l’énorme pression exercée sur les ressources naturelles par l’agriculture à l’échelle industrielle accélère le taux d’érosion des sols.

Il peut être difficile de rechercher des moyens de rendre l’agriculture plus durable, car le sujet est extrêmement complexe et la productivité des cultures et de l’élevage est souvent en contradiction avec la durabilité environnementale. Les effets de l’agriculture peuvent s’étendre bien au-delà de la couche arable étudiée par les agronomes. L’adoption de bonnes pratiques de durabilité nécessite que les agriculteurs adhèrent à l’idée, il est donc important d’apprécier leur expertise et leurs points de vue.

Souvent, les experts d’autres pays travaillent isolément des équipes scientifiques locales, au risque de prendre de mauvaises décisions concernant des pratiques agricoles qui ne tiennent pas compte des conditions et des cultures locales. Cela signifie que les décisions éclairées par la science peuvent ne pas être les meilleures pour les moyens de subsistance des agriculteurs ou l’environnement. Pour éviter ce problème, il faut une plus grande collaboration entre les scientifiques et les agriculteurs locaux.

Un groupe de scientifiques de la Terre, de l’environnement, de l’agriculture et des sciences sociales, nous avons abordé ces défis dans le cadre d’un projet conjoint entre le Royaume-Uni et la Chine. Cette collaboration a sans doute mis en place l’exploration la plus approfondie jamais réalisée sur la façon dont l’agriculture affecte l’environnement. Pour ce faire, nous avons étudié du fond des eaux souterraines au sommet de la végétation cultivée à cinq endroits en Chine avec une géologie très différente.

Observatoires des zones critiques

Le forage de forages profonds – jusqu’à 200 m par endroit – nous a permis de cataloguer la quantité de carbone stockée, la diversité de la biologie des sols et le flux de pesticides, d’herbicides et d’engrais qui s’infiltrent dans l’environnement. Nous avons évalué les pertes de sol par érosion à la surface par rapport aux taux de formation du sol , qui sont créés à partir de la décomposition des minéraux de la géologie ci-dessous. Nous avons également exploré de nombreux autres processus, offrant une compréhension globale du fonctionnement des paysages et de la manière dont ils sont affectés par l’agriculture.

Notre équipe a suivi des sols sur des sites appelés observatoires de zone critique , qui complètent un réseau international mis en place à l’origine pour explorer comment les paysages évoluent avec l’ écologie (l’étude des organismes vivants et leur relation avec leur environnement physique).

Grâce à cette approche de surveillance approfondie et à une vaste équipe d’experts, nous avons fait de nouvelles découvertes qui auraient été impossibles si nous avions travaillé de manière isolée. Il y a eu des résultats inquiétants. Sur tous les sites, d’énormes réserves d’engrais ont été trouvées profondément sous la couche arable.

Par exemple, dans le plateau de Loess , le paysage le plus sujet à l’érosion sur Terre, plus de 200 millions de tonnes d’azote ont été trouvées à 50-100 m sous terre. Cela équivaut à la quantité d’azote qui est appliquée comme engrais chaque année dans le monde.

Les paysages karstiques de la Chine , formés de calcaire, ont un million de tonnes d’engrais azoté circulant chaque année à travers leur géologie poreuse et caverneuse. Dans les environnements de sols tropicaux fortement altérés, nos recherches précédentes ont montré que plus de 80 % de l’azote s’infiltre sous les profondeurs de la surface généralement surveillées par les chercheurs agricoles. Plutôt que de nourrir les cultures, cet azote empoisonne les eaux souterraines et nourrit les plantes aquatiques qui privent les rivières et les lacs d’oxygène lorsqu’elles se décomposent.

Pour trouver la source de cet azote et d’autres menaces environnementales, nous avons interrogé les agriculteurs, les conseillers et les décideurs politiques sur leurs choix de gestion des terres . Des rendements agricoles plus élevés et une perception selon laquelle « plus c’est mieux » ont dominé leurs décisions. Alors que les décideurs politiques se concentraient sur la préservation de l’environnement et l’alimentation de la population, les agriculteurs cherchant à maximiser leurs revenus gaspillaient de l’argent en lessivant les engrais.

Transmettre le savoir

Notre prochaine étape a été de prendre ces nouvelles connaissances et de les rendre accessibles aux décideurs politiques et, éventuellement, aux agriculteurs. Notre objectif est de conseiller sur les options de gestion des terres qui profitent à la fois au rendement des cultures, à l’environnement et à l’économie. Réduire l’utilisation d’engrais est une victoire facile. Cela peut réduire les coûts pour l’agriculteur sans affecter le rendement et réduit le lessivage des engrais dans l’environnement. Les décisions qui conduisent à moins d’utilisation de produits chimiques permettent aux agriculteurs d’économiser de l’argent, mais ils doivent être assurés de produire le même rendement.

Il y a aussi des coûts environnementaux qui doivent être pris en compte, nous avons donc fait appel à des économistes qui attribuent une valeur monétaire à la pollution et à la dégradation des terres agricoles pour aider les décideurs politiques, les gouvernements et les agriculteurs à mieux comprendre les coûts à long terme de la détérioration de l’environnement. Nous nous efforçons d’aligner les informations que nous produisons sur les informations dont ils ont besoin pour mieux protéger l’environnement et améliorer leurs moyens de subsistance, et aider à atteindre les objectifs de développement durable des Nations Unies .

Les informations complexes sont simplifiées pour être utilisées dans des programmes informatiques et des applications appelés outils d’aide à la décision . Nous avons découvert que plus de 400 de ces outils étaient déjà utilisés en Chine, la plupart se concentrant sur le rendement des cultures et quelques-uns explorant les effets environnementaux, mais aucun n’explorant à la fois l’environnement et l’agriculture.

Les modèles informatiques qui font des prédictions pour ces outils ne sont bons que par les données et la compréhension disponibles. À partir des données que nous avons collectées, nous pouvons améliorer ces outils et vérifier leur rendement avant de les utiliser sur de plus grandes superficies. Il existe un énorme marché pour les outils d’aide à la décision pour aider à l’agriculture dans le monde entier. En ajoutant la compréhension plus complète de nos observatoires des zones critiques en Chine, les nouveaux outils seront plus fiables et plus complets.

Nous ne pouvons pas le faire sans les partenariats internationaux qui maintiennent la réflexion et le débat frais. Des preuves scientifiques fragmentées ont été rassemblées en comprenant comment l’agriculture affecte tout, de la végétation des cultures à la géologie en profondeur, aux côtés des perspectives sociales des agriculteurs locaux et du gouvernement.

Relever ces défis agricoles et environnementaux ensemble offre des pratiques plus durables et respectueuses de l’environnement qui maintiennent la production alimentaire avec un plus grand profit pour les agriculteurs. Ce que nous avons appris en Chine aide à établir davantage d’observatoires de zones critiques au Royaume-Uni et à l’étranger, y compris ceux qui se concentrent sur les effets de l’homme sur l’environnement.

Ganlin Zhang – Professeur de sciences du sol, Institut des sciences du sol, Académie chinoise des sciences