Water-Nitrogen Trade-Offs Shape Quinoa Productivity, Resource Use Efficiency, Water Productivity, and Profitability in Semi-Arid Conditions
Une étude de terrain de trois ans au Pakistan révèle que, bien qu'une combinaison de trois événements d'irrigation et 120 kg N ha⁻¹ maximise le rendement en grains de quinoa et la rentabilité, des stratégies distinctes de gestion de l'eau et de l'azote sont nécessaires pour optimiser l'efficacité de l'utilisation de l'azote ou la productivité de l'eau, les rendements globaux restant significativement inférieurs au potentiel en raison de contraintes telles que la faible matière organique du sol et la disponibilité du phosphore.
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Face à un climat changeant, où l'eau devient plus rare et les sols se dégradent, les agriculteurs et les scientifiques recherchent des cultures capables de prospérer là où les denrées de base traditionnelles comme le blé et le riz peinent à s'implanter. L'un de ces candidats est le quinoa, une céréale riche en nutriments originaire des Andes qui a attiré l'attention mondiale pour sa capacité à résister à des conditions difficiles telles que la sécheresse et les sols salins. Cependant, cultiver le quinoa avec succès dans de nouveaux environnements exige plus que le simple semis des graines ; cela demande un équilibre précis entre deux ressources critiques : l'eau et l'azote, un nutriment clé qui aide les plantes à croître. Le défi consiste à trouver le point d'équilibre où suffisamment d'eau et d'engrais sont fournis pour maximiser la récolte sans gaspiller de précieuses ressources ou de l'argent. Si un agriculteur en applique trop peu, la culture échoue ; s'il en applique trop, le coût supplémentaire et l'impact environnemental ne sont pas justifiés par le grain supplémentaire produit.
Des chercheurs au Pakistan se sont donné pour mission de résoudre ce casse-tête pour les régions semi-arides de leur pays, où l'eau est un facteur limitant pour l'agriculture. Ils ont mené une étude de terrain de trois ans pour déterminer la combinaison exacte d'irrigation et d'engrais azoté qui fonctionnerait le mieux pour une variété spécifique de quinoa connue sous le nom de UAF-Q7. L'équipe a planté la culture dans un grand champ et a divisé la terre en différentes sections pour tester diverses stratégies. Certaines sections n'ont été arrosées qu'une seule fois pendant la saison de croissance, tandis que d'autres ont été irriguées jusqu'à quatre fois. De même, différentes sections n'ont reçu aucun engrais azoté, tandis que d'autres en ont reçu des quantités croissantes, jusqu'à une dose élevée spécifique. En comparant la croissance, la production de grains et les rendements économiques de ces différentes combinaisons au cours de trois saisons hivernales consécutives, les scientifiques visaient à identifier la manière la plus efficace de cultiver cette culture prometteuse.
Les résultats ont révélé qu'il n'existe pas de réglage « parfait » unique qui maximise tout à la fois ; au contraire, la meilleure approche dépend de ce que l'agriculteur souhaite accomplir. Lorsque l'objectif était de produire la plus grande quantité de grain et le plus de profit, la combinaison gagnante était de trois événements d'irrigation couplés à une dose élevée d'engrais azoté. Ce traitement spécifique a produit le plus de grains, avec un rendement compris entre 1 017 et 1 304 kilogrammes par hectare sur les trois années, et a généré le retour sur investissement le plus élevé lors de deux de ces années. Cependant, si la priorité est d'utiliser l'eau de la manière la plus efficace possible, la stratégie optimale change. Dans ce cas, appliquer l'azote au niveau le plus élevé mais irriguer la culture seulement deux fois a permis de produire le plus de grains par unité d'eau utilisée. Inversement, pour l'utilisation la plus efficace de l'engrais azoté lui-même — obtenir le plus de grains pour chaque kilogramme d'engrais appliqué — les meilleurs résultats provenaient d'un arrosage de la culture quatre fois, mais avec une quantité d'azote beaucoup plus faible.
Malgré la découverte de ces combinaisons optimales, l'étude a mis en évidence un écart important entre ce que la culture produit réellement et ce qu'elle est théoriquement capable de produire. Même avec la meilleure gestion de l'eau et de l'azote, les rendements les plus élevés atteints n'étaient qu'environ un tiers à deux cinquièmes du rendement potentiel rapporté pour cette variété. Les chercheurs ont conclu que le facteur limitant n'était pas l'eau ni l'azote, mais plutôt le sol lui-même. Le sol du site de test présentait une très faible teneur en matière organique et de faibles niveaux de phosphore disponible, un autre nutriment essentiel. Cela suggère que, bien que la gestion de l'eau et de l'azote soit cruciale, les agriculteurs ne peuvent atteindre le plein potentiel du quinoa sans également améliorer la santé globale et la fertilité du sol.
L'étude a également mis en lumière les réalités économiques complexes de l'agriculture dans cette région. Les chercheurs ont calculé les coûts et les profits pour chaque traitement, convertissant la monnaie locale en dollars américains pour suivre la valeur au fil du temps. Ils ont constaté que, lors de la dernière année de l'étude, un traitement qui ne recevait aucun engrais et une seule irrigation a entraîné une perte financière, prouvant que réduire les dépenses sur ces intrants n'est pas une stratégie viable pour la rentabilité. De plus, la valeur de la récolte a fluctué de manière significative en raison des variations du taux de change entre la roupie pakistanaise et le dollar américain, montrant que le succès économique en agriculture est lié tant à la performance biologique qu'aux conditions plus larges du marché. En fin de compte, ce travail démontre que la culture réussie du quinoa dans les zones semi-arides nécessite une approche sur mesure : choisir le bon mélange d'eau et d'azote en fonction de la priorité de l'agriculteur (récolte totale, conservation de l'eau ou efficacité de l'engrais), tout en traitant simultanément la santé sous-jacente du sol pour libérer le véritable potentiel de la culture.
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