Atténuer la rareté de l’eau par des systèmes de culture alternatifs dans la Plaine du Nord de la Chine

Pourquoi cela compte pour notre alimentation et notre eau

Dans de nombreuses régions céréalières du monde, les agriculteurs prélèvent plus d’eau souterraine que la nature n’en restitue. Rien n’est plus préoccupant que dans la Plaine du Nord de la Chine, une région qui nourrit des centaines de millions de personnes. Cette étude pose une question apparemment simple mais d’importance mondiale : peut-on réorganiser ce que cultivent les agriculteurs, et la fréquence des cultures, pour maintenir des rendements élevés tout en permettant aux niveaux d’eau souterraine de se reconstituer plutôt que de s’enfoncer chaque année ?

Un paysage assoiffé sous pression

Dans la Plaine du Nord de la Chine, la plupart des parcelles suivent un calendrier exigeant : on cultive d’abord le blé d’hiver, puis le maïs estsemé pour l’été sur la même terre chaque année. Ce mode de double culture donne de forts rendements, mais il consomme aussi beaucoup plus d’eau que ce que peut apporter la pluviométrie locale. Comme environ un tiers seulement des pluies annuelles tombe pendant la saison du blé, les agriculteurs s’appuient fortement sur le pompage des eaux souterraines pour l’irrigation. Sur plusieurs décennies, cela a créé un écart croissant entre l’eau prélevée et l’eau qui s’infiltre naturellement dans l’aquifère, provoquant la baisse de la nappe phréatique d’environ un mètre par an dans certaines zones.

Tester de nouveaux schémas de culture sur une ferme virtuelle

Pour explorer des solutions à ce dilemme, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique détaillé des cultures, des sols et de l’eau, connu sous le nom d’APEX, et l’ont exécuté sur 30 ans de données météorologiques réelles de 1994 à 2023. Ils ont comparé le système traditionnel blé–maïs à huit schémas de culture alternatifs. Certains réduisaient la fréquence des cultures, par exemple en ne cultivant qu’une seule récolte par an. D’autres maintenaient un nombre relativement élevé de récoltes mais introduisaient des cultures différentes, y compris une rotation nouvelle qui alterne l’arachide de printemps avec l’association blé d’hiver–maïs d’été sur deux ans. Pour chaque schéma de culture, ils ont aussi testé quatre stratégies hydriques, allant d’une irrigation généreuse à des conditions en sec (sans eau ajoutée).

Équilibrer rendements et consommation d’eau

Le modèle a montré que le système conventionnel blé–maïs, lorsqu’il est entièrement irrigué, produisait les plus grands rendements mais à un coût caché élevé : la nappe phréatique diminuait d’environ 0,7 mètre chaque année. Réduire l’irrigation ralentissait le déclin mais ne l’arrêtait pas, sauf si les agriculteurs passaient entièrement à l’alimentation par la pluie, ce qui réduisait fortement les rendements. Les schémas de culture alternatifs offrent un horizon plus prometteur. Les systèmes qui répartissent trois récoltes sur deux ans, en particulier ceux incluant l’arachide de printemps, ont réduit la quantité totale d’eau perdue par les cultures et les sols de 12 à 49 % tout en maintenant des rendements étonnamment proches du système traditionnel lorsque l’eau est limitée. Une option remarquable — arachide de printemps suivie de blé d’hiver et de maïs d’été — a fourni une production quasi équivalente à celle du système conventionnel sous une irrigation modérée, tout en presque arrêtant la baisse à long terme des nappes phréatiques.

Comment une petite légumineuse fait une grande différence

Pourquoi l’arachide aide-t-elle autant ? L’arachide utilise l’eau différemment du blé et du maïs, et elle apporte des bénéfices annexes. Ses racines explorent des couches de sol différentes au fil de l’année, améliorant la façon dont l’eau de pluie est stockée et mobilisée. En tant que légumineuse, l’arachide peut fixer l’azote de l’air, en laissant une partie disponible pour les cultures suivantes et en réduisant les besoins en engrais. Les rotations modélisées incluant l’arachide de printemps consommaient moins d’eau au total, présentaient une meilleure efficacité « récolte par goutte » et fournissaient des rendements plus stables d’une année sur l’autre. Dans certains scénarios avec une fréquence de culture réduite ou une irrigation moindre, ces systèmes ont même permis un surplus d’eau à s’infiltrer vers le bas, contribuant à recharger l’aquifère plutôt qu’à le vider.

Un chemin vers la sécurité partagée de l’eau et de l’alimentation

L’étude conclut que simplement ajuster l’irrigation des combinaisons de cultures actuelles ne suffit pas à résoudre le déclin des nappes phréatiques. À la place, repenser ce qui est cultivé et à quelle fréquence offre un outil puissant. Dans la Plaine du Nord de la Chine, passer d’un blé–maïs continu à des rotations diversifiées incluant l’arachide de printemps pourrait fortement ralentir, voire presque arrêter, l’épuisement des nappes tout en maintenant une production alimentaire fiable. Parce que l’approche repose sur la modification des schémas de culture plutôt que sur des infrastructures coûteuses, elle pourrait être adoptée dans d’autres régions agricoles confrontées au stress hydrique dans le monde. En substance, le travail montre que des calendriers de semis plus intelligents peuvent aider les exploitations à vivre dans leurs moyens hydriques sans sacrifier les récoltes dont dépend la société.

Citation: Zhao, J., Yang, Y., Meki, M.N. et al. Alleviating water scarcity by alternative cropping systems in the North China Plain. npj Sustain. Agric. 4, 33 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00145-w

Mots-clés: épuisement des nappes phréatiques, systèmes de culture, irrigation, Plaine du Nord de la Chine, agriculture durable