Le réchauffement climatique entraînera une réduction de la production de maïs ; l’irrigation devrait avoir un effet contondant

Quel que soit le modèle de circulation mondiale largement accepté qui se rapproche le plus de la prédiction de l’ampleur du réchauffement causé par le changement climatique, la production de maïs sera réduite, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Pennsylvania State University (Penn State).

Ils ont évalué les impacts potentiels de 18 scénarios de réchauffement, dictés par diverses concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre, afin de déterminer les effets potentiels du futur changement climatique sur les rendements de maïs irrigué et pluvial des années 2020 aux années 2090. Bien que la recherche se soit concentrée sur les grandes plaines américaines, au cœur de la première région productrice de maïs du pays, les résultats auraient des implications mondiales.

Pour estimer les rendements, les chercheurs ont utilisé le modèle AquaCrop – une simulation de croissance des cultures développée par l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture – pour évaluer l’effet de l’environnement et de la gestion sur la production agricole, en prédisant la réponse du rendement à l’eau. Le site d’étude est représentatif des pratiques de gestion agricole dans la région et représente la zone la plus densément irriguée des plaines centrales, qui est une sous-région des grandes plaines.

Le maïs est sensible aux facteurs environnementaux tels que l’augmentation de la température de l’air, l’augmentation du rayonnement, le déficit de pression de vapeur et les changements d’humidité, selon le chercheur principal Suat Irmak, professeur et chef du Département de génie agricole et biologique du Collège des sciences agricoles. Lui et son équipe ont noté que les rendements irrigués seront beaucoup moins touchés que les rendements pluviaux.

“Dans notre étude, en fonction des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et du niveau de réchauffement associé, nous avons observé des baisses des rendements du maïs pluvial allant de 2,2 % à 21,5 %”, a-t-il déclaré. “Sous ces mêmes concentrations de gaz à effet de serre, la fourchette de déclins était plus faible pour les rendements irrigués, de 3,7 % à 15,6 %, en raison des technologies d’irrigation offrant des conditions de croissance des cultures plus stables en cas de stress hydrique et thermique.”

Le climat mondial est très susceptible de se réchauffer de 2,16 à 3,42 degrés Fahrenheit d’ici 2040, selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, a expliqué Irmak. La température moyenne mondiale à la surface était supérieure de 1,78 °F au cours de la période 2001-2020 à celle de la période préindustrielle de 1850-1900, a constaté le panel des Nations Unies.

Des recherches antérieures menées par Irmak et d’autres ont montré que le changement climatique a déjà eu un impact sur la productivité des principales cultures agricoles dans les agroécosystèmes mondiaux. Auparavant, Irmak avait découvert qu’en raison de l’augmentation de la température de l’air, les gelées printanières se produisaient plus tôt et les gelées automnales se produisaient plus tard. Cela se traduit par une augmentation de la durée de la saison de croissance jusqu’à plus de 20 jours, ce qui a des implications importantes pour la production agricole aux États-Unis et dans le monde.

La recherche est importante, a noté Irmak, car à bien des égards, le maïs est la culture la plus importante du pays. Selon le département américain de l’Agriculture, le maïs représente 92 millions d’acres d’utilisation des terres aux États-Unis. Avec une augmentation continue de la température de l’air et de la demande d’humidité atmosphérique, associée à des conditions d’approvisionnement en eau de plus en plus limitées et à une dégradation de la qualité de l’eau dans les régions du Midwest et de l’Ouest, nous pourrions assister à un déplacement substantiel de la production de maïs vers les régions de l’est des États-Unis, a-t-il averti.

“Ces analyses peuvent être précieuses pour les décideurs, les décideurs et les gestionnaires/professionnels de l’agriculture et des ressources en eau pour évaluer les futurs compromis entre les rendements de l’irrigation et de l’agriculture pluviale”, a-t-il déclaré. “Ils ont besoin de savoir comment les paysages devraient se comporter selon deux scénarios en ce qui concerne le changement climatique.”

Dans des conclusions récemment publiées dans Gestion de l’eau agricole, les chercheurs ont indiqué que, sur la base de leurs résultats de modélisation, les rendements pluviaux diminueront jusqu’à 40 boisseaux par acre, alors que les rendements irrigués ne devraient baisser que de 19 boisseaux par acre. De plus, le rendement du maïs pluvial sera plus variable que les rendements du maïs irrigué dans la plupart des modèles de circulation mondiale.

Ces déclins seraient préjudiciables car le maïs fait partie intégrante de nos vies, a souligné Irmak. Il est utilisé pour l’alimentation animale, la consommation humaine, la production de fibres et la production d’éthanol sur le terrain. Ainsi, les scientifiques agricoles doivent analyser les pertes de production anticipées et leurs implications, a-t-il suggéré. “Le changement climatique est réel, c’est l’essentiel”, a-t-il déclaré. “Nous devons comprendre comment cela pourrait avoir un impact sur nos politiques nationales et notre approvisionnement alimentaire.”

Les changements dans les caractéristiques climatiques devraient se manifester par une augmentation des températures moyennes de l’air dans la plupart des régions terrestres et océaniques, avec des températures extrêmes, de fortes précipitations et une probabilité accrue de sécheresse et de déficits de précipitations, a ajouté Irmak. Ces chocs et changements climatiques auront un impact sur le rendement des cultures, la superficie cultivée et l’approvisionnement alimentaire, ce qui aura un impact sur le développement agricole durable et les objectifs d’éradication de la pauvreté.

“Mais estimer l’ampleur de ces changements est difficile car les températures et les précipitations ont des impacts complexes sur les rendements des cultures, ainsi que d’autres variables météorologiques critiques”, a-t-il déclaré. “Cela ne peut être fait qu’avec des modèles de cultures appropriés. Nous mènerons des analyses similaires à long terme pour les systèmes de cultures spécialisées, y compris les arbres fruitiers et les grandes cultures en rangs, en Pennsylvanie également.”

Cette étude fait partie d’une recherche à long terme portant sur les principes fondamentaux du changement climatique couplé et l’impact des stratégies de gestion de l’eau, des nutriments et des cultures sur la productivité de l’agroécosystème et les relations environnementales pour les systèmes de culture, qu’Irmak a commencé à l’Université du Nebraska et continue à État de Penn.

Rupinder Sandhu et Meetpal Kukal ont contribué à la recherche, qui ont tous deux obtenu leur maîtrise et leur doctorat et ont travaillé comme associés de recherche postdoctoraux sous la supervision d’Irmak à l’Université du Nebraska. Kukal est actuellement professeur assistant de recherche au département de génie agricole et biologique de Penn State, et Sandhu travaille avec Locus Agricultural Solutions.