La révolution verte indienne de la fin des années 1960 aux années 1970 visait à renforcer la production de céréales vivrières, en particulier dans les États du nord du Pendjab, de l'Haryana et de l'Uttar Pradesh. Les agriculteurs ont rapidement commencé à adopter des méthodes agricoles modernes, telles que les semences de variétés à haut rendement (HYV), les pesticides, les engrais, les tracteurs, les moissonneuses-batteuses et les installations d'irrigation.
Avec l'agriculture pratiquée à grande échelle dans ces régions, la mécanisation agricole s'est avérée être une aubaine, entraînant une augmentation spectaculaire de la productivité agricole et du développement économique dans les décennies qui ont suivi. La mécanisation agricole a également permis aux agriculteurs de récolter de grandes étendues de terre dans la courte fenêtre de trois semaines.
Cependant, l'un des principaux inconvénients de l'agriculture mécanisée auquel les agriculteurs devaient désormais faire face était la gestion des chaumes.
Qu'est-ce que le brûlage de chaume ?
Le brûlage des chaumes est apparu comme une méthode bon marché, rapide et efficace pour éliminer les volumes massifs de paddy et de chaume de blé laissés par la récolte mécanisée. Ce résidu mesure jusqu'à deux pieds de plus, contre moins de 6 pouces après la récolte manuelle, et prend environ un mois et demi à se décomposer.
En outre, les lois des États du Pendjab et de l'Haryana obligent les agriculteurs à retarder d'un mois le semis en pépinière et la transplantation de paddy, de la mi-mai à la mi-juin, afin de protéger le niveau des eaux souterraines qui diminue rapidement dans la région. Le semis retardé retarde par conséquent la récolte, ce qui laisse aux agriculteurs un temps insuffisant pour défricher la terre et préparer le lit du sol pour la prochaine culture, le blé.
De plus, les résidus de paddy (à l'exception de la variété basmati) ne conviennent pas comme fourrage pour animaux car ils sont plus difficiles à mâcher, ont une teneur élevée en silice et ont une faible valeur calorifique que les autres résidus de cultures. Par conséquent, les agriculteurs ont recours au brûlage stratégique des chaumes de paille. Il est également efficace pour éliminer les ravageurs, les mauvaises herbes (en particulier les espèces résistantes aux herbicides) et les maladies des cultures du dernier cycle de culture.
Risques associés au brûlage des chaumes
Voici quelques-unes des conséquences les plus dangereuses du brûlage des chaumes :
- Pollution : Le premier et le plus important concernant le résultat de cette technique est qu'elle contribue de manière significative à la pollution de l'air. Non seulement il pollue l'air avec des gaz nocifs comme le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO2 ), oxydes de soufre (SOx ), les oxydes d'azote (NOx ), méthane (CH4 ) et composés organiques volatils (COV) mais augmente également la présence de particules (PM10 et PM2,5 ) dans les airs. En plus des émissions véhiculaires et industrielles existantes, entre 20% et 70% des problèmes de brume et de pollution atmosphérique de Delhi sont dus au brûlage des chaumes dans les États voisins en octobre et novembre de chaque année. Les scientifiques ont également établi un lien entre la pollution et la fonte des glaciers de l'Himalaya.
Les données d'imagerie satellite de Cropin combinées à la technologie géospatiale permettent d'identifier les cultures, les limites des terres, la zone cultivée et fournissent des informations détaillées sur les cultures
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- Infertilité du sol : Le brûlage des chaumes élimine les nutriments essentiels d'azote, de phosphore et de potassium (NPK) et d'autres micronutriments, ce qui affecte la qualité organique du sol et sa productivité à long terme. De plus, il réduit considérablement la capacité de solubilité de ses couches supérieures. Ce processus de combustion laisse derrière lui des cendres qui détériorent sa valeur nutritive et l'assèche également.
- Instabilité thermique : Brûler une énorme quantité de chaume à la fois entraîne une pénétration accélérée de la chaleur dans le sol, élevant la température du sol à environ 42 °C. Par conséquent, cela entraîne une perte d'humidité et une instabilité thermique, ce qui rend difficile la croissance des cultures suivantes. Il tue également les micro-organismes du sol présents à une profondeur de 2,5 cm, qui sont essentiels à la fertilité du sol.
- Pertes de carbone :La combustion du chaume libère également environ 80 % du composant carbone sous forme de dioxyde de carbone atmosphérique. Bien que cette libération de carbone ne soit souvent que légèrement supérieure à la décomposition naturelle du résidu, elle est immédiate.
La pandémie de COVID-19 a menacé le monde entier sur les plans social, économique et, surtout, sanitaire. Considérant que les affections respiratoires sont l'une des comorbidités qui entraînent la mortalité liée au COVID-19, la détérioration de la qualité de l'air peut rendre la pandémie de COVID-19 plus mortelle pour les zones touchées par le brûlage des chaumes.
Le brûlage des chaumes est-il toujours pratiqué ?
Plusieurs pays ont mis en place des réglementations pour le brûlage des chaumes. Alors que le Royaume-Uni et la Chine interdisent la pratique et que l'Union européenne la décourage dans le cadre de la politique agricole commune, certains États du nord-ouest des États-Unis réglementent la pratique. En Australie, cependant, bien que la plupart des agriculteurs préfèrent le brûlage des chaumes, cela est autorisé et recommandé dans certaines circonstances.
Dans les plaines indo-gangétiques du nord de l'Inde, malgré plusieurs préoccupations environnementales soulevées et les gouvernements des États interdisant et même criminalisant la pratique, le brûlage des chaumes est toujours pratiqué à la fin des saisons Kharif et Rabi pour diverses raisons. Dans les pays tropicaux comme l'Inde, les conditions climatiques ne sont pas toujours favorables aux agriculteurs. Pour faire pousser des cultures, en particulier pendant les hivers, les agriculteurs disposent d'intervalles très courts pour terminer l'ensemble du processus. Parfois, des conditions météorologiques imprévues, telles que la pluie ou un froid extrême, entravent le processus de semis.
Certaines cultures ont tendance à réduire la fertilité de la terre. Par conséquent, il devient nécessaire de retirer les résidus du sol. Par conséquent, des techniques telles que le brûlage des chaumes sont pratiques pour éliminer plus rapidement les résidus de la culture précédente et réduire la fixation d'azote.
Les meilleures et les plus sûres alternatives au brûlage de chaume
Vous trouverez ci-dessous quelques pratiques alternatives pour le brûlage des chaumes afin de prévenir la pollution et d'autres risques pour la santé. Néanmoins, ces alternatives ne sont pas encore répandues. Les agriculteurs engagent souvent des dépenses supplémentaires ou l'équipement nécessaire à ces pratiques n'est pas facilement disponible. Les centres de recrutement sur mesure hésitent également à acheter les machines, car elles resteront inutilisées pendant la majeure partie de l'année, à l'exception des 15 jours une ou deux fois par an.
Traitement in situ des chaumes : La gestion in situ des résidus de culture est l'une des meilleures techniques de conservation des écosystèmes. Il aide à se débarrasser des résidus de culture, en gardant intacts les nutriments du sol.
- Happy seeder :il s'agit d'un semoir sans labour monté sur tracteur pour la gestion in situ des chaumes de paddy. Il peut couper et soulever la paille de riz et semer le blé directement dans le sol sans préparation préalable du lit de semence. Il dépose ensuite les résidus de paille sur la zone cultivée sous forme de paillis, ajoutant à la terre une valeur organique indispensable. La machine réduit le coût, le temps et les efforts nécessaires pour effectuer ce processus manuellement. Bien que les gouvernements des États fournissent ces machines à un prix subventionné, plusieurs agriculteurs ont signalé une pénurie d'équipement au cours des dernières années.
- Pusa bio-décomposeur :il s'agit d'une solution bio-enzymatique microbienne à faible coût qui convertit les résidus de culture en fumier, apparemment en 15 à 20 jours. Un jour ou deux après l'application de la solution, les agriculteurs laboureront et arroseront les champs, ce qui déclenchera la décomposition accélérée des résidus.
Certaines des autres machines agricoles qui aident à gérer les résidus de récolte in situ sont :
- Rotavator, pour la préparation du sol et pour incorporer les résidus de culture dans le sol
- Semoir sans labour pour la préparation du sol et le semis direct dans le chaume de la culture précédente
- Presse à balles, pour collecter et comprimer les résidus en balles compactes
- Hacheur-épandeur de paille de paddy, pour couper les chaumes de paddy et les étendre autour du champ
- Reaper liant, pour récolter les chaumes de paddy et les mettre en bottes
Gestion ex-situ des résidus de culture :La conservation et le traitement ex-situ ou « hors site » des résidus de culture sont également efficaces. Il élimine les restes de cultures de la terre de son habitat naturel. De plus, ce processus est beaucoup plus écologique que le brûlage des chaumes.
- Conversion de la paille en biochar :Le biochar est du charbon de bois généré par pyrolyse de la biomasse en l'absence d'oxygène. La biomasse comprend des matières organiques provenant de déchets agricoles et forestiers et est une source verte et renouvelable de carbone. La production de biochar à partir de la biomasse libère de l'énergie avec presque pas de soufre et des quantités insignifiantes d'azote. Les résidus de culture sont disponibles en abondance et contiennent une forte teneur en carbone. Par conséquent, leur utilisation pour produire du biochar permet de séquestrer de grandes quantités de carbone sous une forme stable chaque année et, par conséquent, de réduire les effets néfastes sur l'environnement. Le biochar se distingue également par sa valeur potentielle pour améliorer la qualité des sols.
- Utilisation alternative pour les chaumes de paddy :D'autres applications innovantes mais commerciales pour les résidus de récolte incluent leur réutilisation pour fabriquer des produits tels que le papier et les matériaux d'emballage, le traitement comme une source de carburant alternative pour générer de l'énergie dans le ciment, usines de sucre ou d'huile, et la convertir en pâte pour la fabrication de vaisselle durable.
- 2G Éthanol à partir de déchets agricoles :il existe une demande croissante de carburants renouvelables pour remplacer les carburants fossiles. Notamment, les cultures céréalières ne stockent que la moitié de l'énergie qu'elles captent dans le grain récoltable, ce qui offre un potentiel important pour extraire l'énergie des résidus de récolte. La fabrication de bioéthanol de deuxième génération (2G) à partir de biomasse lignocellulosique soutiendra le double objectif d'empêcher le brûlage des chaumes et de remplacer les combustibles fossiles par une alternative plus propre et renouvelable.
Modifier le modèle de recadrage : Outre les traitements in-situ et ex-situ, une alternative efficace à ce processus consiste à modifier le schéma de culture des cultures. Les fruits, les légumes ou d'autres cultures à faibles résidus qui ne consomment pas beaucoup d'eau sont également d'excellents substituts au blé et au paddy.
Les variétés de cultures génétiquement modifiées sont également bénéfiques pour les agriculteurs. Par exemple, les variétés de paddy de plus courte durée, comme Pusa Basmati-1509 et PR-126, ont une maturité graine à graine d'environ 120–125 jours. Ils permettent aux agriculteurs de récolter pendant la troisième semaine de septembre même, élargissant ainsi la fenêtre jusqu'au début de la saison du blé. Le principal inconvénient de la production de basmati, de légumes, de fruits, de légumineuses ou d'autres cultures est que le gouvernement ne les répertorie pas dans le cadre du système d'approvisionnement basé sur le MSP. Elle prive ainsi les agriculteurs d'un revenu assuré.
Évaluer l'impact environnemental du brûlage des chaumes et de l'atténuation des risques à l'aide de la télédétection
Des progrès significatifs dans les applications de télédétection fournissent une solution à grande échelle pour cartographier et surveiller les zones de culture du riz et du blé et les schémas de brûlage des chaumes dans la région. Cropin poursuit des recherches approfondies pour utiliser des solutions basées sur la télédétection pour atténuer les risques associés au brûlage des résidus de récolte et générer des statistiques que les organismes gouvernementaux pourraient utiliser pour rationaliser les politiques. L'initiative vise également à fournir des informations fondées sur des données dont les entreprises émergentes pourraient bénéficier dans leur processus de mobilisation du chaume des cultures, réduisant ainsi le risque de dommages environnementaux.
Le cadre d'IA/ML géospatial de Cropin utilise des images satellite en temps quasi réel et génère divers indices de télédétection à partir de bandes multispectrales visuelles à thermiques pour examiner l'impact environnemental de la combustion des résidus de culture. Les modèles ML aident à analyser le système riz-blé (RWS) que les agriculteurs suivent sur l'étendue de 630 millions d'acres de la plaine indo-gangétique. Ces données serviront de référence pour surveiller l'activité de brûlage des résidus de culture dans les champs.
La détection des cultures basée sur la télédétection de SmartRisk mettra en évidence les schémas de semis des cultures et les stades de culture du RWS pour les différents villages. Les données VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) de la NASA fournissent une cartographie active des incendies complétée par divers autres indices de télédétection, tels que l'indice de zone de combustion (BAI) et le taux de combustion normalisé (NBR), dérivés des bandes thermiques et infrarouges à ondes courtes. Ensemble, ils accélèrent l'identification des brûlages de chaume, à la fois actuels et historiques. Les informations historiques, lorsqu'elles sont intégrées aux schémas de semis, aux stades de culture et aux paramètres de saisonnalité météorologique, contribuent à la conception du modèle de vraisemblance qui prévoit les zones de brûlage des chaumes. 
De plus, la surveillance par satellite des gaz toxiques et des particules dans l'atmosphère (monoxyde de carbone, dioxyde d'azote et particules) nous permet de dériver un indice de pollution pour la région.
En résumé, la plate-forme de Cropin surveille les données de télédétection en temps quasi réel et analyse les statistiques à différents niveaux des frontières administratives pour permettre une prise de décision intelligente et basée sur les données. Cela donnerait aux entités concernées les moyens de prendre des mesures d'atténuation durables tout en aidant les agriculteurs à augmenter leurs revenus et à préserver leur productivité agricole et la fertilité de leurs terres.
Il y a plusieurs résultats possibles à cette entreprise.
- Les entités peuvent étiqueter les villages en fonction de la probabilité et de l'intensité de leur contribution à la pollution et planifier des actions appropriées pour l'atténuation des risques en priorité.
- Les gouvernements peuvent mettre en œuvre des programmes de sensibilisation aux politiques, subventions et autres mesures visant à réduire la combustion des résidus de cultures. Ils peuvent également soutenir la mise en place de projets et de groupes d'entraide (SHG) qui se procurent le chaume des cultures pour une autre utilisation.
- Les entreprises privées et les sociétés pétrolières impliquées dans la production de bioéthanol 2G peuvent utiliser ces informations pour identifier les zones de culture du riz et du blé des semaines à l'avance et planifier efficacement l'approvisionnement en chaume.
- De même, les entreprises achetant du chaume pour d'autres usages, comme mentionné ci-dessus, peuvent utiliser la plate-forme de Cropin pour surveiller le stade de la culture et se connecter directement avec les agriculteurs pendant la période de récolte.
Cropin Intelligence Platform for Crop Residue Burning Impact Assessment
Avec l'industrialisation et l'urbanisation rapides, le réchauffement climatique et le changement climatique sont déjà devenus des problèmes préoccupants. Dans une telle situation, le brûlage des chaumes est une pratique dangereuse qui peut avoir un impact considérable sur l'ensemble de l'écosystème. Par conséquent, il est certainement temps d'appeler à une interdiction complète de ces pratiques de brûlage et de choisir des alternatives plus écologiques.
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