Une nouvelle conception des diversifications culturales durables

Les systèmes de culture sont l’une des composantes les plus importantes du système de production végétale, qui s’intensifie pour nourrir une population mondiale croissante. Des études antérieures se sont concentrées sur le rendement élevé avec moins d’attention à la production de nutriments et de vitamines pour l’alimentation humaine. Depuis la Révolution verte, un système de double culture blé d’hiver-maïs d’été a dominé la plaine de Chine du Nord (NCP), avec l’augmentation des apports d’engrais, de pesticides et d’irrigation pour une production céréalière élevée pour la sécurité alimentaire, entraînant l’épuisement brutal des eaux souterraines et une série de problèmes environnementaux tels que la pollution de l’eau.

Afin d’atteindre de multiples objectifs de rendement élevé et de bonne qualité, ainsi que moins de prélèvement d’eau souterraine, des scientifiques de l’Université et de la recherche de Wageningen et de l’Université agricole de Chine ont coopéré et établi un modèle d’optimalité à objectifs multiples pour créer une nouvelle configuration pour les 30 types de systèmes de culture diversifiés pratiqués. dans le PCN au niveau régional pour coordonner les arbitrages entre les indicateurs de performances économiques, de sécurité alimentaire et environnementales. Leur étude a été publiée dans Frontières de la science et de l’ingénierie agricoles.

Basé sur les systèmes de culture établis base de données compilée par Yang et al. (2021), Jeroen CJ Groot (Wageningen University & Research) et Yang (China Agricultural University) ont évalué de manière exhaustive les performances de 30 rotations de cultures pour plusieurs indicateurs, notamment le rendement, les avantages économiques, la consommation d’eau souterraine, la vitamine C, l’énergie alimentaire et le rendement alimentaire. L’analyse en composantes principales (ACP) et l’analyse hiérarchique des grappes (HCA) ont été utilisées pour obtenir les systèmes de culture coopératifs multi-objectifs potentiels. L’algorithme évolutionnaire d’évolution différentielle et le modèle d’optimisation de Pareto ont été utilisés pour l’optimisation multi-objectifs afin d’obtenir la reconfiguration de systèmes de culture diversifiés avec des compromis multi-objectifs et des synergies au niveau régional.

Leurs résultats ont indiqué que les performances sont différentes entre les différents systèmes de culture sur les indicateurs évalués ci-dessus. Il y avait une relation synergique entre les revenus économiques et la nutrition diététique, l’énergie du régime alimentaire et les produits alimentaires, mais elle s’est produite avec le déclin des eaux souterraines. La vitamine C avait une corrélation négative avec les produits fourragers. Par conséquent, il est crucial pour l’ajustement et l’optimalité de la structure de plantation régionale de considérer les compromis multi-objectifs et l’évaluation synergique pour répondre aux besoins des gens pour une vie meilleure et plus saine.

Compte tenu du compromis multi-objectifs et de la synergie de la baisse du niveau des eaux souterraines, de l’énergie alimentaire, des avantages économiques, de la vitamine C et de la production d’aliments pour animaux, les chercheurs ont proposé des solutions d’optimisation pour la reconfiguration de la structure de plantation basée sur des systèmes de culture diversifiés plutôt que sur la simple zone de plantation d’une certaine culture. . C’est un point de vue nouveau et important de leur étude. Il est suggéré que l’optimisation de la structure de plantation devrait se concentrer et agir directement sur les systèmes de culture potentiels au lieu de la zone de semis des cultures simplex dans la future étude. La Chine est un pays typique pour les systèmes de cultures multiples, qui améliorent la productivité du système en augmentant l’indice de culture. Il est très important de tenir pleinement compte de la configuration temporelle et spatiale des différentes rotations de cultures et combinaisons de cultures.

Par conséquent, ils ont proposé une nouvelle perspective pour l’ajustement régional de la structure de plantation.

(1) Il devrait mener une évaluation intégrée multi-objectifs sur les systèmes de culture, en tenant compte des multiples dimensions du rendement céréalier, des avantages économiques, de l’environnement vert, de l’alimentation saine et de la santé des sols, ce qui favorise positivement le développement durable du système agricole.

(2) Il devrait améliorer et mettre à jour de plus en plus l’algorithme d’optimisation, tel que les algorithmes génétiques, les simulations de Monte Carlo, les algorithmes de programmation floue et l’optimisation multi-objectifs de Pareto, directement ciblés pour le système de culture plutôt que pour la simple zone de plantation d’une certaine culture. L’objet d’étude porte sur l’optimalité des systèmes de culture diversifiés impliquant la configuration spatio-temporelle des cultures à l’échelle régionale. La Modèle de conception de ferme (Groot et al., 2012) basée sur l’optimisation de Pareto employée par leur étude s’avère être un bon outil de reconfiguration des cultures, qui fournit les références importantes aux décideurs politiques pour ajuster la structure de plantation à différentes échelles.

(3) Il est également urgent de prêter attention à l’optimisation et à la reconfiguration multi-objectifs des systèmes de culture dans le cadre de scénarios de changement climatique futurs afin d’accroître la résilience du système agricole.

Fourni par la presse de l’enseignement supérieur