La Quatrième évaluation nationale du climat (NCA4) préparé par 13 agences fédérales américaines et largement rapporté dans les médias nationaux, selon les prévisions que la hausse des températures, la chaleur extrême, la sécheresse et les fortes averses perturberont les opérations quotidiennes et le rendement saisonnier de nos agriculteurs et producteurs alimentaires.1
Les symptômes du changement climatique comprennent une augmentation de la fréquence des conditions météorologiques extrêmes, y compris des sécheresses prolongées et des inondations provoquées par des précipitations extrêmes2. Prenons, par exemple, le 2018 inondation record dans le centre de la Pennsylvanie3; les inondations de 2008 dans le Midwest qui submergé neuf millions d'acres de terres agricoles4; et les sécheresses de 2015 en Californie qui ont obligé les agriculteurs à laisser 540,000 acres en jachère pendant des années5. Les scientifiques du climat et de l'environnement prévoient que la situation s'aggravera dans un proche avenir.
La dépendance d'un agriculteur à des systèmes de soutien complexes et distants peut accroître sa vulnérabilité lors de perturbations infrastructurelles ou systémiques. Il est temps pour nous de regarder vers la nature dans notre course contre un climat chaotique et imprévisible. L'utilisation de méthodes naturelles, écologiques et biologiques historiquement mises en œuvre depuis des siècles peut non seulement fournir une protection significative contre le changement climatique, mais également compléter nos outils technologiques modernes. dans le quatre dernières décennies, les pratiques d'agriculture biologique se sont avérées être une excellente alternative aux pratiques conventionnelles lorsqu'il s'agit de produire un rendement agricole comparable tout en garantissant que les écosystèmes sol-culture sont sains, dynamiques et résilients6.
Agriculture biologique régénératrice peut être la clé pour soutenir un système alimentaire adaptatif et résilient parce qu'il exploite les milieux écologiques et les organismes biologiques7.
La Essai du système agricole (FST) à Rodale Institute fournit le modèle parfait pour étudier les effets de l'agriculture biologique régénérative sur la résistance aux inondations et les propriétés de résistance à la sécheresse. En collaboration avec Abdel Alfahham, étudiant en maîtrise au Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université de Pennsylvanie, des chercheurs de Rodale Institute analysent des échantillons de sol de FST pour la rétention d'eau du sol, la conductivité hydraulique saturée et le carbone organique / azote.
Ce que nous étudions
En quoi ces mesures sont-elles pertinentes pour les agriculteurs?
La rétention d'eau du sol est une propriété qui aide à quantifier la capacité du sol à retenir et à stocker l'eau dans des conditions variant de humides, humides à extrêmement sèches. Cette mesure quantifie directement la quantité d'eau disponible pour la croissance et la photosynthèse de nos cultures..
La conductivité hydraulique saturée peut nous donner une idée de la vitesse à laquelle le sol permettra à l'eau de s'écouler (ou de s'écouler) à travers le sol lors d'événements de fortes précipitations, ce qui peut prédire les inondations et la mise en commun sur la ferme. Les mesures du carbone organique et de l'azote du sol constituent une méthode robuste pour quantifier la quantité de matière organique intégrée dans la biosphère du sol, ce qui peut aider à déterminer la santé du sol.
Conception expérimentale
L'essai sur les systèmes agricoles comporte six systèmes de gestion différents: (1) synthétique conventionnel avec labour, (2) synthétique conventionnel sans labour, (3) fumier organique avec labour, (4) fumier organique sans labour, (5) légumineuses biologiques avec labour et (6) légumineuses biologiques sans labour. Chaque traitement est reproduit quatre fois sur le terrain pour garantir que les données collectées à partir du FST peuvent être analysées statistiquement; cela signifie qu'il y a un total de 24 parcelles expérimentales.
En 2018, deux types d'échantillons de sol ont été prélevés. Au total, 72 carottes de sol intactes et 72 échantillons de sol composites ont été prélevés à des profondeurs de 0 à 10 cm, 10 à 20 cm et 20 à 30 cm des 24 placettes. La collecte d'échantillons à trois profondeurs différentes nous aidera à développer une compréhension plus complète de la façon dont la gestion agricole influence les propriétés des différentes zones de sol.
Les carottes de sol intactes seront analysées à l'aide des instruments METER HYPROP et METER WP4C pour quantifier les propriétés de rétention d'eau du sol (comment le sol se comporte de conditions humides à sèches). Les mêmes carottes de sol intactes seront également analysées sur le METER KSAT qui caractérise la vitesse à laquelle l'eau peut se déplacer dans un sol saturé. Les trois instruments utilisés intègrent une technologie de capteur moderne de pointe avec des modèles informatiques quantitatifs pour produire efficacement des données robustes et de haute qualité. Des échantillons de sol composites seront utilisés pour déterminer le carbone organique du sol et l'azote organique à l'aide d'un analyseur élémentaire, une méthode courante pour déterminer la quantité de carbone et d'azote dans le sol.
Objectifs du projet et résultats préliminaires
En mesurant la conductivité hydraulique du sol, la rétention d'eau et la teneur en carbone organique et en azote dans six systèmes de gestion agricole différents, nous pouvons comparer et contraster comment les pratiques agricoles pourraient conduire à une résistance à la sécheresse et à une capacité de rétention d'eau améliorée.
Notre objectif est de déterminer dans quelle mesure l'agriculture biologique fournit une méthode d'adaptation au climat pratique et économiquement viable en quantifiant les changements qui se sont développés dans le sol cultivé de manière biologique au FST au cours des 40 dernières années. En effectuant une analyse aussi complète du sol, les données fourniront une structure prédictive permettant aux agriculteurs de comprendre les pratiques de gestion agricole optimales de résilience climatique applicables à leur zone géographique, à la culture de choix et aux conditions climatiques.
Les résultats préliminaires de ce projet seront partagés pour la première fois le 7 janvier 2019, à l'International Soils Meeting, à San Diego, Californie et rapportés ici.
Abdel Alfahham est boursier diplômé du Penn Program of Environmental Humanities à l'Université de Pennsylvanie. Il a rejoint Rodale Institute en tant que stagiaire de recherche pour la saison 2018.