Producteurs De Maïs Résistent À La Sécheresse En Iowa
Fin juillet 2022, le nord-ouest de l’Iowa souffrait d’une extrême sécheresse depuis six semaines consécutives. Pourtant, la pollinisation du maïs sur des terres arides s’est plutôt bien déroulée et l’état général des cultures est finalement meilleur qu’au cours des deux années précédentes.
Avec la vision de faire la technologie spatiale un moteur majeur de la durabilité sur Terre, EOS Data Analytics, un fournisseur mondial d’analyse d’images satellites à la base de l’IA, continue de démontrer comment les technologies de télédétection peuvent représenter une nouvelle façon de relever les défis environnementaux. En 2022, l’entreprise a aidé à évaluer les dégâts causés par la marée noire en Amazonie, en aidant les communautés tchadiennes à garantir la disponibilité des ressources pour les générations actuelles et futures et a évalué les effets dévastateurs de l’extraction illégale d’or au Brésil.
Dans ce cas, l’entreprise examine de plus près les effets des sécheresses sur les cultures de maïs dans le nord-ouest de l’Iowa et découvre comment des outils comme EOSDA Crop Monitoring, une plateforme satellitaire en ligne d’agriculture de précision pour la surveillance du champ, peut aider à évaluer comment les menaces possibles de sécheresses pourrait influencer les cultures.
Une Introduction Aux Particularités Climatiques De L’Iowa
Pour mieux comprendre l’effet des sécheresses dans la région, il est d’abord crucial d’avoir une compréhension générale sur le climat de l’Iowa.
Les sols riches et sombres de l’Iowa ont une grande capacité à retenir l’eau. Les champs sont soit plats, soit vallonnés dans tout l’État, ce qui permet l’utilisation de grosses machines. Un ensoleillement favorable, précipitations suffisants au bon moment et des températures parfaites pendant la dormance des cultures sont les raisons pour lesquelles la végétation est si dense et les rendements si bons que l’Iowa est reconnu comme le leader national dans la production de maïs et l’élevage d’animaux qui se nourrissent de maïs .
Au cours des dernières décennies, les rendements du maïs ont augmenté dans la région, non seulement en raison de l’amélioration de la technologie ou de meilleures variétés de cultures, mais aussi parce que le climat de l’Iowa devient plus favorable à l’agriculture. Les pluies abondantes au printemps et l’ensoleillement abondant en été ont un effet si positif sur la croissance et la reproduction des cultures que les scientifiques ont qualifié ces changements climatiques comme “période idéale”.
Malheureusement, cela ne va pas durer éternellement : d’ici 2050, la productivité agricole de la région devrait revenir aux niveaux des années 1980 . Deux principales raisons sont l’augmentation future des précipitations maximales moyennes quotidiennes pendant l’année et des températures plus élevées pendant les vagues de chaleur en été. Ce dernier deviendra la raison pour laquelle la pollinisation du maïs pourrait échouer tous les deux ans au milieu du 21e siècle .
Pourquoi La Météo Est Si Importante Pour La Pollinisation Du Maïs
La pollinisation est l’étape la plus critique du développement du maïs qui affecte directement le niveau de rendement.
Les plants de maïs sont monoïques, c’est-à-dire qu’ils se pollinisent eux-mêmes et qu’un seul plant produit 2 à 5 millions de grains pour polliniser le maïs à proximité. Le pollen versé se déplace avec l’aide d’insectes ou du vent et atteint généralement les soies de maïs dans un rayon de 20 à 50 pieds.
Après qu’un grain de pollen atteint la soie, qui est le stigmate du maïs, l’ovule est fécondé dans les 28 heures suivantes. En cas de pollinisation réussie, les soies se détachent des grains fertilisés et tombent si vous ouvrez l’enveloppe et secouez l’épi du plant de maïs.
A ce stade, nous pouvons déjà voir quelles conditions sont cruciales pour une pollinisation réussie :
- Un temps trop pluvieux provoque une humidité excessive des anthères limitant la libération de pollen.
- Dans le même temps, l’humidité du sol doit être suffisante avec un stress limité de la culture pour un développement réussi de la soie et du grain.
- Des températures optimales sont également nécessaires pour que le processus de végétation se poursuive. Pour la plupart des types de maïs, des températures diurnes supérieures à 100°F (38°C) entraîneront une mauvaise pollinisation.
- La capacité d’une certaine race de maïs à s’adapter aux sécheresses affecte également le rendement final.
Lisez la suite pour examiner de plus près chacun de ces aspects en détail. Pour illustrer les phénomènes on va analyser via EOSDA Crop Monitoring la dynamique d’un champ de maïs en 2022 entre Danbury et Sioux City dans le nord-ouest de l’Iowa.
Comment Les Sécheresses Affectent L’humidité Du Sol Dans l’Iowa
Pour mieux comprendre la nature des pluies et des précipitations dans le nord-ouest de l’Iowa, nous avons parlé au Dr. Justin Glisan, scientifique atmosphérique.
Au cours des trois dernières années, le nord-ouest de l’Iowa a connu des déficits de précipitations (de 15 à 25 pouces en dessous de la moyenne). Ce sont des conditions très, très sèches. Heureusement, dans l’Iowa, la majorité des précipitations passent de mai à août, et une grande partie de ces précipitations sont des orages nocturnes.
Bien que les sécheresses soient essentiellement des périodes prolongées de faibles précipitations, cela ne signifie pas nécessairement qu’elles provoquent une faible humidité de l’air.
Lorsque l’humidité relative entraîne une plus grande disponibilité de vapeur d’eau dans l’atmosphère, des températures nocturnes plus basses bloquent une plus grande couverture nuageuse. Dans les cas où les sécheresses conduisent à un air plus sec, cet air se réchauffe et se refroidit plus rapidement pendant la journée.
Lorsque le nord-ouest de l’Iowa entre dans une période sèche avec des sécheresses, explique le Dr. Glisan, des précipitations opportunes et des températures plus basses (par rapport aux températures moyennes estivales) peuvent aider à atténuer l’intensification de la sécheresse et à reconstituer une partie de l’humidité du sol perdue.
Des températures supérieures à la normale, associées à des conditions sèches, peuvent diminuer le potentiel de pollinisation du maïs. Si les basses températures nocturnes restent inférieures à 80°F (26°C) lorsque la demande végétative est élevée, le stress hydrique du maïs est réduit, ce qui est important pendant la sécheresse à long terme.
De plus, les sécheresses prolongées ne provoquent pas nécessairement des températures plus élevées.
En 2012, l’Iowa a souffert d’une sécheresse majeure couplée à des températures très élevées en juillet. Nous ne voyons pas ces températures anormalement hautes pendant cette sécheresse de trois ans. En fait, en 2022, nous étions environ un degré en dessous des températures moyennes.
Gestion Des Sols Et Des Cultures Pour Faire Face Aux Sécheresses
Pour comprendre comment les sols et les cultures de maïs réagissent aux sécheresses, nous avons également parlé au Dr. Mark Licht, professeur agrégé et spécialiste des systèmes de culture à l’Université d’État de l’Iowa.
Les sols sont différents, et il existe un certain nombre de paramètres comment ils retiennent l’humidité. L’un est le type de sol. Les sols alluviaux ont une texture sableuse avec peu de matière organique. Les sols limoneux et argileux ont généralement une texture fine, mais les sols riches en matière organique peuvent retenir encore plus d’eau. La capacité de rétention d’eau est vraiment importante car elle peut amortir les conditions de sécheresse et le manque de précipitations.
EOSDA Crop Monitoring
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Si cette capacité est faible, les agriculteurs ne peuvent pas garder suffisamment d’humidité dans le sol pour anticiper les problèmes. Au cours de la sécheresse de 2012, par exemple, les agriculteurs de l’Iowa ont subi une perte de rendement dans certaines régions où les nappes phréatiques étaient plus basses et l’humidité du sol disponible parce que les températures étaient trop élevées et l’absence de précipitations s’était prolongé trop longtemps pour que l’humidité du sol fournisse une capacité tampon adéquate.
Le deuxième paramètre, selon Mark Licht, est la présence d’une nappe phréatique, c’est-à-dire s’il y a de l’eau libre dans le sol. Dans le centre de l’Iowa, une nappe phréatique est présente entre 10 et 30 pouces sous la surface du sol. Dans l’ouest de l’État, les sols n’auront pas de nappe phréatique même dans 100-120 pouces.
Les racines de maïs, si elles ont suffisamment d’humidité pour continuer à pousser et n’ont pas de nappe phréatique empêchant la croissance, pousseront de 60 à 80 pouces de long, 100 pouces au plus.
Ainsi, selon le type de sol et la nappe phréatique, les agriculteurs peuvent avoir besoin d’irrigation supplémentaires pendant certains mois et d’utiliser des tuyaux de drainage souterrains pendant d’autres.
EOSDA Crop Monitoring permet d’obtenir la carte NDMI du champ requis et de voir en dynamique comment l’humidité dans les cultures a changé. Ayant accès à des données historiques sur cette question, les agriculteurs peuvent évaluer la capacité de rétention en eau de leur sol.
Selon l’animation ci-dessus, les sécheresses n’ont pas beaucoup affecté la végétation de ce champ et la pollinisation du maïs avait de fortes chances de réussir malgré des périodes prolongées de faibles précipitations.
Un autre problème est le stress des cultures. Lorsque la culture est stressée, elle commence à réduire sa consommation d’eau pour devenir plus efficace. Si un agriculteur est capable de remarquer un tel stress pendant la période critique pendant la pollinisation et d’aider à soulager une partie de stress, même un petit effort peut aider à produire un rendement décent.
Dans EOSDA Crop Monitoring, une carte NDRE est disponible pour vérifier si la culture souffre de maladies des plantes. L’indicateur NDRE (Normalized Difference RedEdge) analyse l’activité photosynthétique d’un couvert végétal pour estimer les concentrations d’azote dans les feuilles des plantes. Le manque d’azote en tant que nutriment essentiel au fonctionnement des plantes indique un stress et des problèmes de développement.
Les agriculteurs veulent toujours répartir les risques, alors ils essaient de planter une gamme de variétés de maïs. La plupart de ces risques sont liés aux conditions météorologiques, et ils veulent également capitaliser pendant la durée de la saison de croissance et s’assurer que tous leurs champs de maïs ne pollinisent pas et ne mûrissent pas en même temps. De cette façon, une potentielle grave sécheresse n’affectera pas toutes leurs cultures à la fois.
Les sociétés comme Bayer, Syngenta et Corteva ont des hybrides tolérants à la sécheresse, ce qui signifie qu’ils ont un potentiel de rendement plus élevé dans un environnement de sécheresse. D’un autre côté, en cas de précipitations suffisantes, ces hybrides ne sont pas assez productifs. C’est un compromis.
Cependant, même le maïs qui n’a pas été génétiquement développé pour bien tolérer la sécheresse a des possibilités limitées de s’adapter à des conditions extrêmement sèches. Lorsque les agriculteurs plantent du maïs dans des sols plus secs, cela oblige les racines du maïs à s’enfoncer plus profondément parce qu’elles cherchent de l’humidité. Ce n’est pas une erreur de planter dans des sols plus secs, c’est plutôt avantageux si nous entrons dans des conditions plus sèches pendant la pollinisation ou pendant le stade végétatif du maïs.
Les agriculteurs peuvent également faire des efforts pour protéger les racines. Différents traitements des semences peuvent protéger les racines des pathogènes fongiques ou des insectes nuisibles, ce qui contribue à l’efficacité de l’utilisation de l’eau.
Comment Les Agriculteurs Anticipent Les Sécheresses
Après la conversation avec Dennis Todey, directeur de l’USDA Midwest Climate Hub, ça devient clair que le problème des sécheresses pourrait causer plus de dégâts à l’avenir.
Les gens commencent à remarquer un certain stress accru dans les cultures de maïs, mais le problème n’est pas encore assez régulier. Cependant, avec le changement climatique, le stress sur les cultures deviendra plus fréquent et l’irrigation sera plus utilisée.
Compte tenu de ces attentes, comment les agriculteurs peuvent-ils prévoir les sécheresses futures pour y réagir en temps opportun ?
Une façon est de lire les prévisions. Cependant, les prévisions de 30 à 60 jours ne sont correctes que dans l’orientation. Les prévisions pour plus de 60 jours ressemblent plus à “le temps sera plus humide comme d’habitude”.
Une autre façon possible consiste à utiliser les prévisions d’orages. Dans les périodes d’années, quand on observe plus de sécheresse, il y a moins d’orages. Ces orages donnent au sol environ de 60 à 75 % de précipitations annuelles pendant la saison de croissance, des prévisions pertinentes pourraient éclairer l’intensité possible des sécheresses.
Actuellement, les scientifiques ne peuvent pas prévoir les orages et les tornades sur une base mensuelle ou saisonnière comme ils le font avec la température et les précipitations, mais ils peuvent avoir des paramètres qui doivent se réunir pour les prévoir.
Des informations limitées peuvent être extraites de la météo hivernale. Alors que la saison de croissance 2023 commence bientôt, on remarque déjà que dans l’Iowa il y avait très peu de neige cet hiver. Ainsi, le sol ne s’est pas humide et est déjà épuisé. Des précipitations normales à la fin de la saison de croissance en septembre-octobre-novembre apporteraient de 8 à 12 pouces d’eau dans le sol. Cela signifie que les agriculteurs du nord-ouest de l’Iowa vont probablement avoir une sécheresse continue du sol tout au long de la prochaine saison de croissance et doivent être prêts à garder le sol hydraté ou à planter des variétés de maïs pour des terres arides.
Se Préparer Aux Défis Climatiques Du XXIe Siècle
Actuellement, les sols de l’Iowa semblent suffisamment robustes pour résister à des sécheresses prolongées qui sont la plus grande menace pour le rendement. Pourtant, puisque la situation peut changer dans les décennies futures, des efforts sont déjà faits pour atténuer les conséquences à venir.
En plus de la sélection susmentionnée de nouvelles variétés de maïs, des mesures d’irrigation et de drainage de l’eau et d’un meilleur traitement des racines, de nouveaux outils de gestion du carbone peuvent aider à assurer une meilleure texture du sol pour retenir l’eau et réduire le compactage.
Les pratiques de gestion des terres, les recherches agronomiques et les nouveaux avancements technologiques comme la télédétection devraient aider les producteurs à être plus proactifs dans les technologies qu’ils utilisent pour traiter leurs cultures. L’existence d’outils comme Drought Monitor, de prévisions météorologiques et de plateformes comme EOSDA Crop Monitoring aide déjà les agriculteurs à garder leurs sols hydratés, leurs cultures en bonne santé et leurs rendements élevés.
Dans EOSDA, nous pensons que les technologies spatiales modernes peuvent aider non seulement à résoudre les problèmes existants, mais aussi à éviter les problèmes futurs. Avec la quantité d’informations et d’avancées déjà disponibles pour les agriculteurs de l’Iowa, je suis optimiste que les producteurs alimentaires de cet État seront en mesure de s’adapter efficacement au changement climatique avant qu’il cause des dommages à la productivité des cultures et à la fertilité des sols.
Ces cas environnementaux sont créés conformément à la vision d’EOSDA de faire de la technologie spatiale un moteur mondial de la durabilité sur Terre. Si vous souhaitez partager une histoire liée à cette idée et pensez que nos solutions peuvent aider à la développer, veuillez nous contacter via pr@eosda.com.
À propos de l'auteur:
Kateryna Serguieieva est titulaire d'un doctorat en technologies de l'information et possède 15 ans d'expérience en télédétection. Elle est Scientifique principale chez EOSDA, responsable du développement de technologies pour la surveillance par satellite et la détection des changements de caractéristiques de surface. Kateryna est l'auteure de plus de 60 publications scientifiques.
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