Des solutions technologiques pratiques peuvent être essentielles pour assurer la sécurité alimentaire à l’avenir. Sous des pressions croissantes pour augmenter la production alimentaire, les pratiques agricoles devront peut-être évoluer vers une « agriculture de précision », où la technologie automatisée répond en temps réel à la dynamique des cultures.
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Feuille de route pour intégrer les améliorations technologiques dans l’agriculture
L’agriculture moderne est confrontée à une série de défis émergents, notamment le changement climatique mondial, une croissance démographique rapide, une concurrence accrue pour l’espace et l’énergie, ainsi qu’une dégradation de la qualité des sols. D’ici 2030, l’Organisation des Nations Unies (ONU) estime que 840 millions de personnes seront touchées par la faim, et bien d’autres encore par une mauvaise qualité de l’alimentation. .
En réponse, les efforts de recherche se sont concentrés sur l’intégration des avancées technologiques pour résoudre ces problèmes émergents et atténuer leurs impacts. Par exemple, une feuille de route a été élaborée pour combiner des pratiques agricoles intelligentes et nano-activées combinant l’IA et l’apprentissage automatique pour lutter contre l’insécurité alimentaire.
Les objectifs de l’agriculture axée sur la technologie visent à ce que les agriculteurs réagissent en temps réel aux changements rapides de la croissance des cultures, aux épidémies de parasites et d’agents pathogènes et à d’autres changements liés aux cultures en utilisant la nanotechnologie et l’intelligence artificielle (IA).
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des scientifiques de l’Université de Birmingham, au Royaume-Uni, a développé une série d’étapes à suivre qui pourraient exploiter l’IA et intégrer la puissance des nanomatériaux de manière sûre, durable et responsable dans les pratiques agricoles. L’équipe était également composée d’experts agricoles et technologiques de l’Académie militaire hellénique, à Vari, en Grèce et de Novamechanics Ltd, à Nicosie, à Chypre.
Les estimations actuelles montrent que près de 690 millions de personnes souffrent de la faim, soit près de neuf pour cent de la population de la planète. La recherche de solutions agricoles durables à ce problème nous oblige à adopter de nouvelles approches audacieuses et à intégrer les connaissances de divers domaines, tels que la science des matériaux et l’informatique. » suivante
« L’agriculture de précision, utilisant la nanotechnologie et l’intelligence artificielle, offre des opportunités intéressantes pour une production alimentaire durable. Nous pouvons lier les modèles existants pour le cycle des nutriments et la productivité des cultures avec des approches nano-informatiques pour aider les cultures et les sols à mieux fonctionner – de manière sûre, durable et responsable.
Co-auteur de l’étude Iseult Lynch, professeur de nanosciences environnementales à l’Université de Birmingham.
Les résultats publiés par les chercheurs dans la revue Nature plantes élaborées sur les quatre étapes de développement suivantes :
- Comprendre le devenir à long terme des nanomatériaux dans les environnements agricoles et comment les nanomatériaux peuvent interagir avec les racines, les feuilles et le sol ;
- Évaluer l’impact à long terme du cycle de vie des nanomatériaux dans l’écosystème agricole, comme la façon dont l’application répétée de nanomatériaux affectera les sols ;
- Adopter une approche systémique de l’agriculture nanométrique – utiliser les données existantes sur la qualité des sols, le rendement des cultures et l’efficacité de l’utilisation des nutriments (NUE) pour prédire comment les nanomatériaux se comporteront dans l’environnement ;
- Utilisez l’IA et l’apprentissage automatique pour identifier les propriétés clés qui contrôleront le comportement des nanomatériaux en milieu agricole.
Surmonter le manque d’espace, l’abus de pesticides et le déclin de la santé environnementale
Avec la demande croissante de plus de nourriture, l’intensification de l’agriculture a conduit à une utilisation extrêmement pauvre des nutriments, posant une série de menaces pour la qualité de l’environnement, contribuant aux émissions de gaz à effet de serre. On estime que 11 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre proviennent de l’agriculture, une proportion qui devrait continuer d’augmenter en raison de l’intensification des efforts agricoles.
La fertilisation à l’azote est particulièrement préoccupante car elle est 300 fois plus puissante que le CO2 pour induire des effets de réchauffement climatique et est un produit souvent utilisé pour fertiliser de vastes étendues de terres agricoles. Cependant, les avancées technologiques, telles que discutées dans cette étude, pourraient contribuer directement à limiter ces effets.
Par exemple, les nano-engrais offrent le potentiel de cibler la fertilité des cultures, d’améliorer l’enrichissement en nutriments et de réduire les émissions d’oxyde nitreux, contribuant ainsi à l’objectif de zéro émission nette de gaz à effet de serre d’ici 2050 en vertu de la loi britannique sur le changement climatique.
D’autres avantages de la transition vers les nanomatériaux incluent l’amélioration du rendement des cultures et des taux de production, l’amélioration de la santé des sols et de la résilience des plantes, l’amélioration de l’efficacité des ressources et le développement de plantes à capteurs intelligents capables de surveiller et d’alerter les agriculteurs en cas de stress environnemental ou biotique.
De telles caractéristiques sont particulièrement avantageuses en raison de l’apparition et de la résilience accrues des parasites et des agents pathogènes, ce qui nécessite de nouvelles stratégies d’atténuation.
L’intégration d’autres développements technologiques peut également stimuler d’autres aspects des pratiques agricoles, mais les combiner et intégrer de telles combinaisons pourraient s’avérer particulièrement fructueux. . .
Les approches informatiques, y compris l’IA et l’apprentissage automatique, joueront un rôle essentiel dans les progrès de l’agriculture nanométrique. De telles approches commencent déjà à être acceptées par la réglementation pour l’évaluation de la sécurité des nanomatériaux, permettant le développement de nanomatériaux sûrs dès la conception pour les produits de consommation et les médicaments.
Co-auteur Dr Peng Zhang, chercheur à l’Université de Birmingham.
Les approches doivent donc également tenir compte du point de vue de la partie prenante qui sera responsable de la réussite du produit final et de la maintenance des technologies. Cependant, en cas de succès, l’utilisation de technologies telles que l’IA et les matériaux nanotechnologiques peut aider à résoudre divers problèmes auxquels l’agriculture est actuellement confrontée.
L’intégration de l’IA et de la nanotechnologie dans l’agriculture de précision jouera un rôle essentiel dans l’exploration des paramètres de conception des nanomatériaux destinés à être utilisés dans l’administration d’engrais et de pesticides afin de garantir des impacts minimaux sur la santé des sols couplés à un minimum de résidus de nanomatériaux restant dans les parties des tissus comestibles – contribuant à garantir la sécurité et la agriculture durable. »
Référence de la revue :
- « Nanotechnologie et intelligence artificielle pour permettre une agriculture durable et de précision » – Peng Zhang, Zhiling Guo, Sami Ullah, Georgia Melagraki, Antreas Afantitis et Iseult Lynch est publié par Plantes naturelles.
