Water-Smart Agriculture : l'efficacité répond aux besoins de la planète

Water-Smart Agriculture : l'efficacité répond aux besoins de la planète

Ceci est une version d'un article paru dans le numéro de novembre 2019 d'Irrigazette, un magazine international de référence sur l'irrigation.

Nous sommes au beau milieu d'une crise de l'eau sans précédent. Les régions d'Amérique du Sud déclarent l'état d'urgence agricole, les puits de la Californie s'assèchent et de la Belgique au Botswana, les régions sont confrontées à un stress hydrique important. Dans un scénario "business-as-usual", ces problèmes ne peuvent que se multiplier : "La pénurie d'eau devrait s'aggraver avec l'augmentation des températures mondiales en raison du changement climatique ", selon l'objectif 6 du développement durable.

Il ne s'agit pas seulement d'un problème agricole - la rareté de l'eau a des effets considérables car les populations sont forcées de fuir les zones touchées par la sécheresse ou la salinité ; un rapport de la Banque mondiale de 2018 estime qu'en 2050 il pourrait y avoir jusqu'à 143 millions de " réfugiés climatiques ".

Par conséquent, la gestion de l'eau dans l'agriculture peut avoir des impacts humanitaires, économiques et sociaux éloignés et souvent négligés. Et comme l'agriculture représente plus de 70 % de la consommation mondiale d'eau douce, l'innovation est essentielle.

L'histoire de l'agriculture nous dit quelque chose, il faut constamment innover.

Et c'est exactement ce qui se passe à l'échelle mondiale, avec d'énormes gains d'efficacité grâce à la "Climate-Smart Agriculture" (CSA).

La CSA est axée sur les interdépendances entre les rendements, les impacts et les résultats liés au carbone, au sol, à l'utilisation de l'eau et à la biodiversité. Pilotée par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), c'est " une approche qui aide à orienter les actions nécessaires pour transformer et réorienter les systèmes agricoles afin de soutenir efficacement le développement et assurer la sécurité alimentaire dans un climat en évolution ". Il a trois objectifs simultanés et interdépendants : accroître la productivité et les revenus, s'adapter et renforcer la résilience et réduire les émissions liées à l'agriculture.

En tant que communauté, nous devons aller plus loin et définir une nouvelle agriculture respectueuse de l'eau et de l'environnement (WSA), en nous attaquant à chacun de ces objectifs par une meilleure utilisation efficace de l'eau.

Voyons comment chacun des objectifs de la CSA est directement lié à la gestion intelligente de l'eau et à une nouvelle ère de l'agriculture ( Water-Smart ).

Objectif 1 : Augmentation de la productivité

Faire plus avec moins est devenu le mantra d'un nouvel élan de durabilité dans l'agriculture, et cela vaut aussi bien pour l'utilisation de l'eau que pour toute autre chose. Grâce aux nouvelles innovations, il est de plus en plus possible d'augmenter les rendements (production) tout en utilisant moins de ressources (intrants), d'une manière qui aurait semblé mathématiquement impossible il y a seulement une génération.

Ag 4.0

L'agriculture 4.0 va bien au-delà des essais et des erreurs du passé, des mesures manuelles et des hypothèses, et s'oriente plutôt vers l'ultra-efficacité, les capteurs et les grandes données. "Sans mesure, nous ne savons pas vraiment comment l'installation réagit réellement à toutes les conditions extérieures - c'est ce que nous voulons changer avec un feedback en temps réel", explique Olivier Begerem de la start-up belge 2Grow. Pour une utilisation efficace de l'eau, cela signifie maximiser l'utilisation actuelle de l'eau en surveillant les stades végétatifs d'une plante pour voir l'effet exact des apports. En plus des capteurs, Ag 4.0 implique également l'utilisation de drones, d'images satellites et de grandes données pour surveiller l'impact exact des cycles d'irrigation.

Selon le cabinet de conseil Oliver Wyman, "l'agriculture 4.0 ne dépendra plus de l'application uniforme d'eau sur l'ensemble des champs. Au lieu de cela, les agriculteurs utiliseront les quantités minimales requises et cibleront des zones très spécifiques" - grâce à l'irrigation de précision.

Irrigation de précision

Une précision accrue est impérative pour améliorer l'efficience globale de l'utilisation de l'eau (EUE), " le rapport entre l'utilisation efficace de l'eau et le prélèvement réel ". Ceci est le plus souvent associé à l'irrigation goutte à goutte, mais englobe également l'application de débit variable, la surveillance du débit et les solutions de traitement de précision qui modifient l'eau au niveau structurel. Eric Valette, PDG d'Aqua4D et expert dans le domaine du traitement de l'eau, déclare : " Augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau des systèmes d'irrigation par l'irrigation de précision est absolument essentiel pour faire face au stress hydrique et devenir un producteur responsable en eau. Les nouvelles technologies de traitement permettent de tirer le meilleur parti de chaque goutte, de maximiser le potentiel des systèmes d'irrigation tout en assurant des rendements accrus et une production optimisée."

Étude Aqua4D en cours dans une serre suisse, mi-2019

Mais l'optimisation de l'apport d'eau n'est qu'une moitié de la solution - il est tout aussi impératif de s'assurer que cette humidité reste dans le sol assez longtemps pour que les plantes puissent en profiter. Les producteurs qui disposent de solutions d'irrigation qui optimisent l'eau et son comportement dans le sol auront un avantage concurrentiel supplémentaire à l'avenir.

Sols plus humides

En d'autres termes, si les sols peuvent rester humides plus longtemps, les durées et les fréquences d'irrigation peuvent être considérablement réduites. De nombreuses recherches sont en cours pour maintenir l'humidité du sol là où elle est le plus nécessaire. Il s'agit notamment d'utiliser de la mousse de tourbe, de la perlite (un verre volcanique), des membranes et bien d'autres choses encore, afin d'augmenter les propriétés d'absorption. Les innovations Ag 4.0 telles que les capteurs Spiio ou Senteksuivent l'humidité du sol en temps réel, ce qui permet d'économiser de l'eau en maintenant des conditions optimales. Mais se concentrer sur l'eau elle-même plutôt que sur le sol peut avoir une série d'impacts : des technologies telles que Aqua4D ciblent l'eau d'irrigation elle-même, modifiant subtilement sa structure afin qu'elle pénètre dans les pores du sol, restant ainsi humide plus longtemps.

La culture hydroponique, en particulier, peut être considérée comme le modèle de l'agriculture intelligente en matière d'eau, car elle n'utilise que 10 % de l'eau nécessaire aux cultures traditionnelles du sol. Surtout lorsqu'elles sont combinées à d'autres technologies, les plantes hydroponiques absorbent plus rapidement les nutriments, peuvent croître jusqu'à deux fois plus vite et obtenir des rendements plus élevés.

Objectif 2 : Renforcement de la résilience

Avec un climat de plus en plus erratique, la gestion intelligente de l'irrigation doit tenir compte des fluctuations importantes et de l'augmentation des événements extrêmes. Par exemple, le cycle ENSO, responsable des effets d'El Niño et de La Niña, varie de façon imprévisible en longueur, faisant des ravages dans les programmes d'irrigation.

Dans un article de 2018, Gelcer et al. décrivent un outil AgroClimate innovant du Mozambique qui suit les phases ENSO (El Niño et La Niña) en temps réel, afin de faciliter le choix du moment de l'irrigation et de minimiser le stress hydrique.

Combattre l'électroconductivité du sol par une lixiviation durable

La question de l'accumulation du sel dans le sol est aussi ancienne que l'agriculture elle-même, et les " crises de salinité " ont entraîné l'effondrement des civilisations anciennes. Avec l'augmentation exponentielle de la salinisation des sols à travers le monde, les impacts sont de plus en plus importants d'où la nécessité d'une solution plus urgente. Les chiffres actuels estiment que jusqu'à 20 % de toutes les terres cultivées et 33 % des terres agricoles irriguées dans le monde sont menacées par la salinité.

Le problème a pris de l'ampleur au cours des dernières décennies, de même qu'une série de solutions possibles. Mais la lixiviation chimique et l'étuvage ne sont que des solutions à court terme et posent leurs propres problèmes. Il y a près de 30 ans, la FAO posait la question suivante : "L'agriculture peut-elle utiliser des eaux de qualité médiocre, telles que les eaux salines, d'une manière qui soit techniquement valable, économiquement viable et non dégradante pour l'environnement ? Les solutions durables de lessivage répondent aujourd'hui à cet appel et se généralisent, notamment par une gestion plus durable des terres, un traitement de l'eau sans produits chimiques et une modification des pratiques en matière d'engrais. Une solution durable et à long terme à la salinité des sols aurait un impact considérable sur des millions de personnes dans le monde - une bonne gestion de l'eau est intimement liée à une bonne gestion des terres.

Objectif 3 : Réduction des émissions

Xiaoxia Zou, de l'Académie chinoise des sciences agricoles (CAAS), écrit que les émissions provenant des activités d'irrigation (y compris le pompage et l'acheminement de l'eau) représentent 50 à 70 % des émissions totales du secteur agricole. "L'intensité des émissions de GES de l'irrigation dépend largement de l'efficacité de l'utilisation de l'eau", explique Mme Zou. "L'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'eau (tant sur le plan technique que sur celui de la gestion) peut donc être un moyen efficace de réduire les émissions".

De petits changements peuvent avoir un impact important : Gaihre et al ont noté que les riziculteurs chinois qui drainent leurs rizières irriguées à la mi-saison réduisent leurs émissions de méthane de 50 %, tandis qu'une étude réalisée en 2014 en Espagne par Abalos et al a montré qu'un ajustement sélectif de la fréquence d'irrigation peut réduire les émissions d'oxyde nitrique jusqu'à 46 %, et le CO2 jusqu'à 21 %. Par ailleurs, un traitement innovant de l'eau peut améliorer la qualité de l'eau d'irrigation, ce qui permet d'en faire plus tout en en utilisant moins, et donc d'économiser une grande partie de l'énergie de pompage.

Mais cela ne se limite pas au pompage : le même traitement de l'eau peut également déboucher et améliorer le fonctionnement général du système. Lorsqu'un système est optimisé et fonctionne comme une horloge, le personnel peut se consacrer à des tâches plus importantes, ce qui améliore également l'efficacité de la main-d'œuvre. C'est exactement ce qu'a constaté l'entreprise française Morel Diffusion après avoir amélioré son système d'irrigation pour résoudre les problèmes de colmatage : "Auparavant, nous avions besoin de six personnes pour assurer la maintenance des goutteurs", explique M. Morel. "Dans le mois qui a suivi les nouvelles installations, ces six personnes ont pu se consacrer à autre chose.

Conclusion

En appliquant ces trois objectifs à la gestion de l'irrigation, nous entrons dans une nouvelle ère de l'agriculture water-smart qui profitera aux producteurs, aux plantes et à la planète. Nombre de ces solutions impliquent des améliorations rentables ou des changements subtils dans la gestion de l'irrigation.

Mais l'histoire nous apprend que de petits changements peuvent se répercuter dans l'avenir et que des gouttes d'innovation peuvent se transformer en un déluge inarrêtable grâce à l'action collective.

Aqua4D à l'honneur sur la chaîne suisse Channel 9