Les cultures de couverture, avec leur capacité à réduire l’érosion et à favoriser la santé des sols, sont plantées sur plus de terres du Midwest américain que jamais. C’est selon une nouvelle étude de l’Université de l’Illinois montrant que l’adoption des cultures de couverture a atteint 7,2 % en 2021, contre seulement 1,8 % une décennie auparavant. La découverte est le résultat d’efforts sophistiqués de télédétection par satellite qui ont détecté avec précision les cultures de couverture sur 140 millions d’acres de terres cultivées et ont suivi leur expansion sur 20 ans.
L’article, « Augmentation rapide et récente de l’adoption de cultures de couverture dans le Midwest américain, détectée en fusionnant des données satellitaires multisources », est publié dans Lettres de recherche géophysique.
« Il est impossible de faire des enquêtes sur le terrain pour l’ensemble du Midwest. Ainsi, la télédétection peut fournir une approche rentable pour la détection des cultures de couverture. Nous pouvons surveiller chaque champ du tout début à la fin de l’année, ce qui nous donne une idée claire. de ce qui s’est passé au fil du temps », explique Qu Zhou, auteur principal de l’étude et doctorant au Département des ressources naturelles et des sciences de l’environnement (NRES), qui fait partie du Collège des sciences de l’agriculture, de la consommation et de l’environnement de l’Illinois. Zhou est supervisé par Kaiyu Guan, professeur agrégé au NRES, directeur fondateur de l’Agroecosystem Sustainability Center et auteur principal de l’étude.
La hausse de l’adoption des cultures de couverture s’inscrit dans un contexte d’augmentation des programmes d’incitation des États et du gouvernement fédéral, un moteur statistiquement significatif, selon l’étude.
« Nous avons analysé la superficie des cultures de couverture chaque année avec le financement de cette année et nous avons constaté qu’il est fortement corrélé. Nous avons également vérifié les investissements dans différents États, montrant que certains États ont des pourcentages de cultures de couverture plus élevés qui sont liés à leur investissement de financement », dit Sheng Wang, professeur assistant de recherche au NRES et co-auteur de l’étude.
Pour comprendre les impacts des politiques de conservation, l’équipe a d’abord dû évaluer l’étendue de l’adoption des cultures de couverture dans la région, un défi technique. Les enquêtes sur le terrain sont précises, mais elles prennent du temps et sont difficiles à étendre. Les estimations précédentes basées sur la télédétection des cultures de couverture ont perdu leur précision au sol au profit d’une plus grande couverture spatiale. Cependant, la majorité des études de télédétection se concentraient sur des zones plus petites, telles que des États uniques, et ne pouvaient pas être étendues de manière fiable à l’échelle nationale.
Dans la nouvelle étude, l’équipe de Guan a développé un nouvel algorithme pour détecter les cultures de couverture depuis l’espace, intégrant une compréhension détaillée de la croissance des cultures de couverture avec l’apprentissage automatique et créant des cartes haute résolution pour l’ensemble de la région du Midwest.
Pour un œil non averti, les données satellitaires sur la végétation ressemblent à un flou vert massif à travers le paysage. Déterminer quels verts représentaient réellement les cultures de couverture était une question de timing. Les chercheurs ont développé des algorithmes pour surveiller les sols nus devenant verts entre avril et mai, lorsque la plupart des cultures de couverture poussent activement, puis pour que les sols réapparaissent une fois les cultures de couverture terminées et avant le début de la croissance des cultures de rente.
Une fois qu’ils se sont verrouillés sur cette impulsion verte particulière, en évitant un verdissement inégal ou asynchrone qui indiquerait la croissance des mauvaises herbes dans les champs, les chercheurs ont développé des seuils dynamiques pour identifier les signaux des cultures de couverture, car leur croissance varie d’une région à l’autre et d’une année à l’autre.
« Nous avons comparé nos données satellitaires avec les données du recensement pour 2012-2017, et les avons validées par rapport aux données de terrain de presque toutes les sources disponibles que nous avons pu trouver, y compris nos partenaires, l’Agence de gestion des risques de l’USDA (RMA) et le ministère de l’Agriculture de l’Indiana. Nous sommes donc convaincus que nous détections les cultures de couverture avec une grande fidélité dans notre modèle », déclare Guan. « Chaque étude comporte des incertitudes, mais je pense que c’est jusqu’à présent la réponse la plus certaine. »
« L’utilisation de la télédétection et de nouveaux algorithmes nous donne l’assurance que le programme fédéral d’assurance-récolte est administré efficacement », déclare James Hipple, physicien principal de RMA et co-auteur de l’étude. « De plus, cela nous aide à mieux comprendre l’impact des efforts de l’USDA pour soutenir les agriculteurs qui mettent en œuvre des cultures de couverture. Ces dernières années, l’USDA a intensifié son soutien à cette importante pratique de conservation, notamment en ajoutant des avantages de prime aux producteurs qui plantent des cultures de couverture, un nouveau partenariat avec Farmers for Soil Health, des augmentations de l’assistance technique et financière pour l’adoption des cultures de couverture et des flexibilités supplémentaires pour la fenaison, le pâturage et la coupe des cultures de couverture.
Les gains les plus significatifs dans l’adoption des cultures de couverture se sont produits au cours des dernières années et ont été fortement corrélés avec le début des programmes d’aide aux cultures de couverture. Par exemple, le financement des programmes à frais partagés est passé de 5 millions de dollars en 2005 à 156 millions de dollars en 2018, avec le taux d’investissement le plus élevé après 2015. L’adoption des cultures de couverture a doublé dans la région entre 2017 et 2021.
Bien que l’adoption de 7,2 % représente une multiplication par quatre depuis 2011, il s’agit toujours d’un très faible pourcentage.
« D’un point de vue politique, nous dépendons trop de l’aide au partage des coûts pour cette pratique, mais nous voyons de l’innovation », déclare le co-auteur Jonathan Coppess, professeur agrégé au Département d’économie agricole et de consommation, qui fait également partie du College of ACES à l’Illinois. « Par exemple, l’Illinois et l’Iowa ont ouvert la voie en utilisant une remise sur les primes d’assurance-récolte pour l’adoption de cultures de couverture et les deux se sont avérés populaires à un coût relativement faible. L’USDA l’a également expérimenté récemment. Beaucoup plus d’innovation dans la politique est nécessaire si nous devons contribuer à la transition vers une adoption généralisée et une gestion réussie de cette pratique. Les polices doivent intégrer des éléments de risque et faire plus que simplement couvrir une partie des coûts.
Les cultures de couverture représentent un risque potentiel en termes de fenêtre de plantation printanière, au cours de laquelle les agriculteurs doivent rapidement mettre fin aux cultures de couverture et faire planter des semences de cultures de rente dans des conditions météorologiques de plus en plus difficiles. Mais peut-être plus particulièrement, si elles ne sont pas gérées correctement, les cultures de couverture peuvent être associées à des pénalités de rendement affectant les cultures de rente la saison suivante. Une étude récente dirigée par l’Université de Stanford, qui s’est appuyée sur l’imagerie satellite de Guan et l’analyse des cultures de couverture dans le Midwest, a indiqué que les cultures de couverture peuvent réduire le rendement du maïs d’environ 5 %.
« Pour le moment, la culture de couverture reste quelque chose pour les innovateurs et les premiers utilisateurs ; elle ne s’est pas imposée comme une pratique courante », déclare Coppess. « Une grande partie du problème est que l’ajout de cultures de couverture à la rotation est un changement de système pour l’agriculteur et les champs. Cela ajoute des coûts, des risques et des défis de gestion, mais un apprentissage important se produit parmi les innovateurs et les agriculteurs acquièrent une expérience précieuse. »
Plus d’information:
Qu Zhou et al, Augmentation rapide récente de l’adoption des cultures de couverture dans le Midwest américain détectée par la fusion de données satellitaires multi‐sources, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL100249