Une solution de lixiviation innovante à la crise de salinité dans le monde entier

Le problème de l'accumulation de sel dans le sol est aussi ancien que l'agriculture elle-même. Les "crises de salinité" ont entraîné l'effondrement d'anciennes civilisations en Mésopotamie et la salinisation a été l'un des catalyseurs de l'invention des premiers systèmes d'irrigation au monde[1] [2]. Il s'agissait d'énormes problèmes à une échelle modeste, mais la salinisation des sols augmentant de façon exponentielle dans le monde entier, les conséquences sont de plus en plus importantes et le besoin d'une solution est plus pressant que jamais pour nourrir une population croissante.

Les chiffres actuels estiment que plus de 830 millions d'hectares sur tous les continents sont salinisés[3], ce qui pourrait représenter jusqu'à 20 % de toutes les terres cultivées et 33 % des terres agricoles irriguées dans le monde[4]. Les sels sont présents à l'état naturel, mais les concentrations de salinité augmentent après de nombreux cycles d'irrigation, tandis que des sels et des minéraux supplémentaires sont également introduits par les engrais. Les plantes cultivées sur des sols salins souffrent "d'un stress osmotique élevé, de désordres nutritionnels et de toxicités, de mauvaises conditions physiques du sol et d'une productivité réduite"[5], ce qui peut à la longue transformer des champs fructueux en déserts. La question a pris de l'ampleur au cours des dernières décennies, en particulier dans les régions arides ou semi-arides où le problème est le plus pressant. Sur la côte ouest des États-Unis, par exemple, une étude réalisée en 2000 par l'université de Californie a estimé qu'environ 4,5 millions d'acres de terres cultivées irriguées - plus de la moitié du total de l'État à l'époque - étaient affectés à un degré ou à un autre par la salinisation des sols.

La salinité du sol implique des niveaux malsains d’ions minéraux nocifs tels que le sodium et le chlore, une eau très chargée entraînant à son tour une conductivité électrique élevée dans le sol. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour gérer la salinité. Il existe des techniques hydrauliques (irrigation et drainage), des techniques physiques (nivellement du sol), des techniques agricoles (apport de matière organique) et des techniques biologiques (plantes tolérantes). Une solution durable à long terme aurait un impact énorme sur les millions de producteurs en proie à la salinité des sols et un impact énorme sur l’humanité. En effet, une publication de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) reconnaissait déjà cela il y a 30 ans et demandait : « L’agriculture peut-elle utiliser une eau de qualité marginale telle que l’eau salée d’une manière techniquement saine, économiquement viable et non dégradante pour l’environnement? [6]

Le système innovant d'AQUA4D permet de répondre définitivement à cette question au XXIe siècle.

Lessivage des sels sous la rhizosphère

Michael Cahn, de l'université de Californie, définit le lessivage comme "le processus de percolation de l'eau à travers le sol pour déplacer les sels sous la zone racinaire"[7]. AQUA4D propose une méthode révolutionnaire pour réaliser cette percolation, en traitant l'eau d'irrigation avant qu'elle ne soit appliquée aux cultures. Cela modifie l'organisation des molécules d'eau et le comportement des minéraux, ce qui signifie que les plantes peuvent absorber ce dont elles ont besoin et que les sels sont dissous et transportés sous la zone racinaire.

Les conséquences sont considérables pour les producteurs des régions où l'eau salée est de mauvaise qualité, mais aussi pour les producteurs dont les terres sont inutilisables après plusieurs cycles d'augmentation de la salinité du sol. C'est la situation à laquelle a été confrontée Agricola Famosa, le plus grand producteur de fruits du Brésil. Après plusieurs années d'accumulation de sel dans le sol, l'entreprise a dû cesser ses activités sur ces terres. En 2014, l'entreprise s'est tournée vers le système AQUA4D®, qui a donné des résultats rapides. La façon dont le système décompose les molécules de sel pour qu'elles soient lessivées sous les racines a permis à l'entreprise de reprendre l'exploitation de ces terres qu'elle pensait perdues d'avance (voir l'interview de l'agronome d'Agricola Famosa ici).

Résultats validés et cohérents

La première étude portant spécifiquement sur la salinisation et la lixiviation a été menée chez un client d'AQUA4D en Tunisie en 2008, qui cultivait des légumes (tomates et courgettes) dans une serre. L'eau provenait d'un puits géothermique, tandis que le sol, très sablonneux et de faible qualité organique, avait une conductivité de 4,43 mS/cm. Comme le montre le graphique, l'analyse du sol en 2012 par rapport à 2008 montre une baisse significative de la conductivité, tant au niveau de la surface que jusqu'à 2 mètres. Le traitement continu de l'eau d'irrigation avec le système AQUA4D® a empêché l'accumulation de sels dans le sol à court et à long terme.

Toujours en Tunisie, une recherche publiée dans le Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences s'est intéressée à l'eau d'irrigation et à la salinité du sol des producteurs de pommes de terre. L'eau avait une conductivité de 4,0 tandis que le sol était un limon argileux pauvre en matière organique (1 %). L'expérience 2011/12 a conclu que "le traitement de l'eau saline avait un effet significatif sur la CE"[8]. L'analyse chimique a révélé des diminutions notables des quantités de calcium, de sodium et de chlore dans le sol qui avait été irrigué avec de l'eau AQUA4D® :

Entre-temps, début janvier 2018, le Center for Irrigation Technology de l'Université d'État de Californie, à Fresno, a procédé à une validation par une tierce partie avec AQUA4D®. L'étude a porté sur huit colonnes de sol dans des conditions de laboratoire, avec 40 gallons d'eau traitée artificiellement avec du chlorure de sodium afin d'augmenter la conductivité à 2,5 dS/m pour les besoins de la recherche. La moitié des colonnes de sol a ensuite reçu de l'eau traitée par Aqua4D, et l'autre moitié n'en a pas reçu.

L'analyse a été effectuée après 21 jours. Elle a montré que 198 mg de sel ont été lessivés du sol témoin, tandis que 493 mg ont été lessivés du sol traité avec l'eau AQUA4D®. Les auteurs du rapport ont déclaré : "On peut donc en déduire que l'eau traitée par AQUA4D® peut potentiellement lixivier 2,31 fois plus d'ions par ml d'eau que le lixiviat obtenu à partir d'un sol irrigué avec de l'eau non traitée."

Enfin, des résultats récemment publiés par Tonello Soluciones en août 2018, chez un producteur de roses à grande échelle en Équateur, ont fait état de baisses significatives de la conductivité du sol en l'espace de seulement 30 jours :

Conclusion

La dure réalité à laquelle sont confrontés les agriculteurs du monde entier est qu'une grande partie de l'eau utilisée pour l'irrigation est de qualité insuffisante, ce qui entraîne l'accumulation de sels qui, avec le temps, peuvent rendre les terres arables impropres à leur utilisation. Grâce à un effet de lixiviation innovant, sans produits chimiques et respectueux de l'environnement, AQUA4D® offre une véritable solution à long terme qui peut aider à faire de la salinité du sol une chose du passé et répondre à l'appel de rendre possible l'irrigation avec de l'eau saline.

[1] Salt Of the Earth, New York Times, août 2003 : https://www.nytimes.com/2003/08/08/opinion/salt-of-the-earth.html

[2] Irrigation et salinisation des sols, Histoire mondiale, 2015 : http://www.worldhistory.biz/ancient-history/62007-irrigation-and-soil-salinization.html

[3] Soil Salinization, Pichu Rengasamy, Université d'Adélaïde, 2016 : http://environmentalscience.oxfordre.com/view/10.1093/acrefore/9780199389414.001.0001/acrefore-9780199389414-e-65

[4] Salinité des sols : A serious environmental issue, Pooja Shrivastava & Rajesh Kumar, King Saud University, 2015 : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4336437/

[5] ibid

[6] The use of saline waters for crop production, FAO Irrigation and Drainage, J.D. Rhoades et al, 1992 : http://www.fao.org/3/a-t0667e.pdf

[7] Managing salts by leaching, Michael Cahn, University of California ANR, 2015 : https://anrcatalog.ucanr.edu/pdf/8550.pdf

[8] Effet du traitement de l'eau saline sur le sol et les cultures, M.Hachicha et al, Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2018: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1658077X16000023