L'élévation et son impact sur les zones agricoles

L'élévation est l'une des caractéristiques topographiques les plus fondamentales qui influent sur la distribution des cultures, car elle modifie directement les régimes de température, la pression atmosphérique et les niveaux de rayonnement solaire. Pour chaque 100 mètres de montée, les températures diminuent généralement d'environ 0,6 °C, créant des ceintures thermiques distinctes qui déterminent ce qui peut être cultivé en vie. Dans les hautes terres tropicales comme les Highlands éthiopiens ou les Andes, les agriculteurs exploitent les gradients d'élévation pour cultiver des cultures qui autrement seraient impossibles dans les basses terres environnantes.

Les raisins de vin, par exemple, développent des profils de saveur plus complexes lorsqu'ils sont cultivés à l'élévation en raison de l'intensification de la lumière solaire et de variations de température diurnes plus larges. Ce phénomène a entraîné une viticulture de qualité supérieure dans les régions de montagne en Europe, en Amérique du Sud et en Nouvelle-Zélande. Les agriculteurs travaillant à l'élévation doivent également faire face à des saisons de croissance plus courtes et à des risques plus élevés de dommages causés par le gel, ce qui limite les choix de cultures aux variétés à maturation rapide et aux espèces tolérantes au froid.

La méthodologie de zonage agroécologique de la FAO [ intègre des données sur l'élévation pour cartographier les régions de culture appropriées pour les cultures de base dans le monde entier, aidant les gouvernements et les organismes de développement à prendre des décisions éclairées sur l'utilisation des terres.

Gradient et aspect du versant

Stepness et capacité de culture du versant

Les pentes douces de 2 à 8 pour cent présentent généralement peu d'obstacles et peuvent même améliorer le drainage par rapport aux terres plates. Cependant, une fois les pentes supérieures à 15 pour cent, l'agriculture mécanisée devient difficile ou dangereuse, l'érosion des sols s'accélère et l'infiltration d'eau diminue. Dans des régions comme les rizières d'Asie du Sud-Est ou les collines couvertes de vignobles de Toscane, les agriculteurs ont développé des systèmes de terraçage sophistiqués pour surmonter ces limitations, transformant ainsi des terrains abrupts en terres agricoles productives.

En créant des plates-formes de niveau à travers les collines, les terrasses réduisent la vitesse de ruissellement, capturent les sédiments et permettent l'irrigation pour fonctionner efficacement. Les coûts d'entretien sont toutefois importants et de nombreux systèmes de terrasses historiques ont été abandonnés là où il existe des solutions de rechange moins coûteuses. Les approches modernes de l'ingénierie, y compris l'agriculture de proximité et la culture à bandes[, offrent des solutions de rechange moins coûteuses en capital qui réduisent encore les effets les plus néfastes de la pente sur la production de cultures.

Aspect et exposition solaire

Dans l'hémisphère Nord, les pentes orientées vers le sud reçoivent un soleil plus direct tout au long de la journée, se réchauffent plus tôt au printemps et maintiennent des températures plus élevées en automne. Ces expositions sont préférées pour les cultures qui aiment la chaleur comme les raisins, les olives et les tournesols. Les pentes orientées vers le nord restent plus fraîches et plus humides, adaptées aux cultures tolérantes à l'ombre comme certains légumes, herbes fourragères et certaines espèces de baies. La différence peut être dramatique : les pentes adjacentes aux aspects opposés peuvent différer de plusieurs degrés de température du sol, créant ainsi des zones de culture différentes dans un seul paysage.

Dans les régions montagneuses, l'aspect détermine le moment de la fonte des neiges, ce qui affecte la disponibilité en eau du sol pendant les périodes critiques de croissance. Les pentes exposées au sud perdent la couverture neigeuse plus tôt, ce qui fournit une saison de croissance prolongée, mais peut exposer les cultures aux gelées de fin de printemps. Les pentes exposées au nord maintiennent la neige plus longtemps, retardant la plantation, mais assurant une humidité constante au début de l'été.

Position du versant et redistribution du sol

Les pentes des épaules subissent l'érosion la plus active, laissant souvent derrière elles des sols minces et pierreux qui ne conviennent pas au travail du sol. Les pentes arrière accumulent un certain matériau colluvial mais restent relativement minces. Les pentes des pieds et des orteils reçoivent des dépôts continus de matériaux érodés, construisant des sols profonds et fertiles qui supportent une culture intensive.

Cet effet de catena crée des modèles prévisibles d'adéquation des cultures dans les champs individuels.Les agriculteurs pratiquant l'agriculture de précision peuvent cartographier ces zones et ajuster les intrants en conséquence, en appliquant plus d'engrais aux sommets érodés tout en réduisant les applications sur des pentes naturellement fertiles.

Vallées, plaines et plaines inondables

Plaines alluviales et agriculture intensive

Les plaines plates à ondulantes constituent les terres agricoles les plus productives du monde. La plaine indo-gangétique, la vallée alluviale du Mississippi, les Pampas d'Argentine et la plaine de Chine Nord produisent ensemble une part importante des approvisionnements mondiaux en céréales. Ces paysages ont des caractéristiques communes : sols profonds et fertiles développés à partir de sédiments déposés dans les rivières; abondantes ressources en eaux souterraines; terrain propice à la mécanisation à grande échelle.

Cependant, même les plaines agricoles de premier plan présentent des défis de gestion. La culture monoculture sur terrain plat peut épuiser certains nutriments du sol et encourager l'accumulation de ravageurs.Les parties des plaines mal drainées peuvent nécessiter des systèmes de drainage de tuiles pour empêcher l'engorgement de l'eau, en particulier dans les régions où les précipitations sont élevées ou où les nappes d'eau sont peu profondes.

Plaines inondables et culture du riz

Les plaines inondables occupent une position particulière dans l'agriculture mondiale, en particulier pour la production de riz.Les principales régions rizicoles du monde, y compris le delta du Mékong, le delta du Gange-Brahmaputra et le delta de l'Irrawaddy, sont toutes des plaines inondables actives où l'inondation annuelle dépose des sédiments frais et des nutriments. Le riz est adapté à ces conditions, avec des variétés qui tolèrent l'immersion complète pendant de longues périodes.

Au-delà du riz, les plaines inondables soutiennent divers systèmes de culture qui tirent parti de la disponibilité saisonnière de l'eau. Dans les régions tempérées, les sols des plaines inondables cultivent le maïs, le soja et les légumes lorsque les eaux inondables reculent. La teneur en matière organique riche des sols des plaines inondables, combinée à des réserves fiables d'humidité, permet des rendements élevés même avec une fertilisation minimale.

Plans d'eau et plans de drainage

Proximité des plans d'eau

Les grands plans d'eau sont des températures extrêmes modérées, ce qui réduit le risque de gel au printemps et en automne et le stress thermique en été. Cet effet modérant peut prolonger les saisons de culture de plusieurs semaines dans les zones lacustres, permettant la culture de variétés à maturation plus longue ou de cultures secondaires. Le microclimat à effet de lac autour des Grands Lacs d'Amérique du Nord permet la production de fruits qui serait impossible à quelques kilomètres à l'intérieur des terres.

Les plantes aquatiques augmentent également l'humidité atmosphérique, qui peut bénéficier à certaines cultures tout en favorisant les maladies fongiques dans d'autres. Les cultures de grande valeur comme les raisins de vin, les fruits à pierre et les baies prospèrent souvent dans des environnements lacustres où l'humidité diminue les taux de transpiration.

Drainage et aération du sol

Les sols bien drainés permettent aux racines de pénétrer profondément, d'accéder à l'eau et aux nutriments à partir d'un volume plus important. Les sols mal drainés limitent la croissance des racines à des couches peu profondes, rendant les plantes plus vulnérables au stress de sécheresse et limitant leur capacité à extraire des nutriments. La présence d'une nappe phréatique dans la zone racinaire peut être bénéfique ou préjudiciable selon les espèces cultivées et le stade de croissance.

Les systèmes de drainage artificiels, y compris les fossés de surface et les lignes de tuiles souterraines, ont considérablement élargi la superficie qui convient à l'agriculture en rangs dans les régions à topographie plate et à sols lourds. La ceinture de maïs des États-Unis dépend d'un drainage important des tuiles pour convertir les sols des prairies naturellement humides en terres cultivées très productives.

Contraintes topographiques et stratégies d'adaptation

Terrains rocheux et sols peu profonds

Les paysages rocheux présentent des obstacles évidents à la culture, mais les agriculteurs de nombreuses régions ont élaboré des stratégies pour extraire la productivité de ces environnements difficiles. Dans le bassin méditerranéen, les collines rocheuses ont été cultivées pendant des millénaires par enlèvement soigneux de pierres et de terraçage. Les pierres elles-mêmes servent un but, absorbant la chaleur pendant la journée et la libérant la nuit, modérant les températures extrêmes qui pourraient endommager les cultures sensibles.

Les cultures permanentes comme le raisin, les olives et certains arbres fruitiers peuvent prospérer dans des sols rocheux où les grains annuels seraient en panne. Les systèmes racinaires de ces vivaces exploitent les fissures et les fissures dans le substrat rocheux, accédant à l'eau stockée en profondeur dans la matrice rocheuse. L'équipement moderne d'enlèvement des roches, y compris les piqueurs de pierres et les concasseurs de roches, a rendu certaines zones rocheuses viables pour la culture annuelle, bien que le coût dépasse souvent la valeur de l'amélioration des terres.

Paysages à érosion-prone

L'érosion des sols représente peut-être la contrainte topographique la plus grave sur la productivité agricole à long terme.Les pentes profondes, les longues longueurs de pente et les textures de sol érodées se combinent pour créer des paysages où la perte de sol peut dépasser les taux de reconstitution naturelle par ordre de grandeur.

Les pratiques de conservation adaptées aux conditions topographiques peuvent réduire considérablement les taux d'érosion. L'agriculture de proximité, par laquelle le travail du sol et la plantation suivent les contours de l'altitude plutôt que de remonter et descendre les pentes, peut réduire la perte de sol de 30 à 50 p. 100 sur des pentes modérées.

Drainage à l'air froid et poches de givre

La topographie influence le mouvement de l'air froid de manière à créer des risques de gel localisés. L'air froid, plus dense que l'air chaud, coule en descente et se collecte dans les dépressions et les fonds de vallée. Ces poches de gel peuvent connaître des températures plus froides que les pentes environnantes, endommager ou tuer les cultures sensibles au printemps et à l'automne.

Les agriculteurs gèrent le risque de gel par plusieurs stratégies. La sélection du site évite de planter des cultures à haute valeur et sensibles au gel dans les portions les plus basses des champs. Les machines éoliennes et les hélicoptères peuvent mélanger l'air chaud d'en haut avec de l'air de surface froid, offrant une protection limitée. L'irrigation par overhead, qui libère de la chaleur à mesure que l'eau gèle sur les surfaces des plantes, peut protéger les cultures jusqu'à environ -5 C. Pour les cultures vivaces, le choix de variétés à plus longue échéance réduit la probabilité de dommages aux fleurs par suite des gelées de printemps, une adaptation simple mais efficace aux milieux topographiques sujets au gel.

Salinité et paysages dégradés

Dans les régions arides et semi-arides, les schémas de drainage interne interagissent avec l'irrigation pour créer des problèmes de salinité qui limitent les possibilités de culture. Lorsque l'eau d'irrigation contient des sels dissous et que le drainage naturel est insuffisant pour les lixivier sous la zone racine, la salinité du sol augmente progressivement.

Les solutions topographiques à la salinité altérée par le drainage comprennent l'installation de systèmes de drainage souterrain, la construction d'étangs d'évaporation et le passage à l'irrigation par goutte à goutte qui maintient des niveaux d'humidité du sol plus faibles et réduit l'accumulation de sel. Le choix des cultures compte aussi beaucoup : l'orge, le coton, les betteraves sucrières et certaines herbes fourragères tolèrent des niveaux modérés de salinité, tandis que les haricots, les fraises et la plupart des arbres fruitiers sont très sensibles.

Intégration des connaissances topographiques dans la planification agricole

L'influence cumulative des caractéristiques topographiques sur la répartition des cultures exige une prise en compte systématique dans la planification à l'échelle de la ferme et dans la politique agricole régionale. Les outils modernes, y compris les modèles numériques d'élévation, les levés des sols et les bases de données climatiques, permettent une précision sans précédent dans l'appariement des cultures aux paysages.

Les changements climatiques modifient les modèles de température et de précipitations de façon à modifier les zones de culture optimales pour la plupart des cultures. Une évaluation topographique menée aujourd'hui peut nécessiter une révision dans une décennie à mesure que les bandes de température migrent vers le pôle et vers le haut. Les systèmes agricoles les plus résistants seront ceux qui maintiennent la flexibilité, permettant aux agriculteurs d'ajuster les choix de cultures au fur et à mesure que les conditions évoluent tout en respectant les contraintes physiques persistantes imposées par la topographie.

L'adaptation réussie aux contraintes topographiques implique souvent la combinaison des connaissances traditionnelles avec la technologie moderne. Les agriculteurs qui ont travaillé les mêmes paysages depuis des générations possèdent une compréhension détaillée des modèles microclimatiques, des zones de gel et des variations de sol qu'aucune carte numérique ne peut capturer pleinement.