Embed Size (px)
Citation preview
LE PILOTAGE EN IRRIGATION
GENERALITES
On ne peut déclencher l’arrosages des cultures que lorsqu’un déficit
hydrique du sol se fait sentir, c’est à dire lorsque la RFU (réserve facilement
util isable) a été épuisée.
La dose et la fréquence qu’il faut apporter aux cultures sont fonction des
besoins en eau de ces cultures.
QUELLE DOSE ?
La dose d’irrigation correspond à la quantité d’eau qu’il faut apporter à
chaque passage pour combler le déficit du sol. Donc à chaque fois il faut
remplir la RFU .
A QUELLE FREQUENCE ?
La dose distribuée aux cultures va être consommée dans un temps plus ou
moins long. Cette période est appelée fréquence, elle est étroitement liée à la
plante, au sol et aux conditions climatiques .
1
L’EAU, LA PLANTE ET LE CLIMAT
Pour fabriquer de la matière sèche au moyen de la photosynthèse, les
plantes absorbent du gaz carbonique de l 'air par les stomates des feuilles .
En conditions favorables d'alimentation hydrique, ces stomates sont ouverts.
En condition de stress hydrique, les stomates se ferment (régulation
stomatique). Il y a alors arrêt de l 'absorption de gaz carbonique et donc de la
photosynthèse.
Pour que la plante continue à fonctionner normalement durant la journée
et maintenir ses stomates ouverts, elle doit prélever de l 'eau dans le sol. I l
existe donc pour les plantes une demande en eau qui ne pourra être satisfaite
que si l 'offre du sol le permet .
La demande est fonction des conditions climatiques ; elle est caractérisée
par une évapotranspiration de référence exprimée en mm/J ETref.
Pendant longtemps ETref a été désigné sous le terme d'évapotranspiration
potentielle (ETP) ; le terme d'ETP' prêtant à confusion car i l avait plusieurs
util isations, i l a été proposé de le remplacer par celui, plus explicite, d'ETref.
Pour une culture donnée, i l existe une évapotranspiration maximale
ETM.
ETM est différente de ETref car elle dépend du stade phénologique de la
culture (une culture peu couvrante évapore moins qu'une culture pleinement
développée).
Pour obtenir ETM à partir de ETref, on util ise le coefficient cultural
kc = ETM/ETref.
2
La quantité d'eau perdue par une culture constitue l'évapotranspiration
réelle ETR. Elle varie à la fois avec les conditions météorologiques, le type
de culture, les stades phonologiques et les conditions d'humidité du sol. Selon
que l 'offre sera plus ou moins limitante, ETR sera inférieure ou égale à ETM.
Remarque : Les conditions optimales de production en termes de quantité et de
qualité de récolte ne correspondent pas obligatoirement au maintien d'une
consommation en eau maximale.
3
QUAND IRRIGUER ?
I l est très difficile à vue d’œil de déterminer que la plante a besoin d’eau
ou pas, parce qu’on peut soit donner la dose qu’il faut assez en retard ou trop
en avance. Dans les deux cas la plante peut subir des conséquences néfastes à
son développement.
Sur le schéma qui suit on constate que les plantes vont manquer d’eau et
souffrir au bout d’une semaine environ. L’apport d’eau par irrigation doit
s’effectuer à la fin de cette semaine parce que à ce moment la réserve du sol
en eau est à moitié util isée par les plantes.
Pour bien connaître le moment opportun de déclenchement des irrigation il
faut effectuer un pilotage des irrigations.
Le pilotage ne peut se faire n’importe comment, mais avec le plus de précision
que possible pour éviter que la plante ne souffre du stress hydraulique.
4
SENSIBILITE DE LA PLANTE AU DEFICIT EN EAU
A l 'exception de la production fourragère, la récolte ne concerne qu'une
partie de la plante (productions de grains, fruits, bulbes, tubercules, racines ...
). Dans ce cas, la sensibil ité au déficit en eau varie suivant la période du cycle
cultural.
En règle générale, on distingue :
- des périodes sensibles au cours desquelles la production de matière
sèche est affectée ;
- des périodes critiques centrées sur la phase de reproduction au cours
desquelles tout déficit hydrique peut provoquer des phénomènes
irréversibles (défauts de fécondation, avortements ... ). I l faut être
particulièrement vigilant pendant ces phases.
Il faut y ajouter, dans certains cas, des périodes pour lesquelles la
limitation de l'alimentation hydrique est bénéfique à la production.
Des informations précises ne sont disponibles que pour un nombre limité
de cultures (soja, certaines variétés de pois, luzerne graine, productions
fruitières ... ).
5
Voici sur la figure qui suit comment se comporte une culture lorsqu’on
effectue un bon pilotage des irrigations.
Les plantes ne vont pas souffrir par manque d’eau parce que l’apport
d’eau a été effectué le 5 i ème jour, le 9 i ème jour, etc…
6
CONSEQUENCES POUR LA CONDUITE
DES IRRIGATIONS
Aspects techniques et agronomiques
L'alimentation en eau des cultures à l 'ETM, c'est-à-dire sans restriction
hydrique, est favorable à la croissance et au développement. Cependant, elle
n'assure pas les meilleures performances techniques pour certaines
productions.
Ainsi, i l y a incompatibil ité par exemple entre un trop fort développement
végétatif et la production de graines de nombreuses légumineuses (déséquilibre
du rapport N/C, risque de verse, d'avortement (pois ... » ; de même, le
développement "à bois" non maîtrisé des espèces fruitières augmente les coûts
de production (accroissement des frais de conduite et de récolte, vieil l issement
accéléré ... ).
Enfin, i l existe pour certaines espèces des mécanismes de compensation :
l 'effet d’un stress précoce sur une composante du rendement peut être
compensé ultérieurement par les autres composantes si la plante est bien
alimentée en eau
(cas des céréales qui talent, par exemple).
Aspects économiques
Les gains de production au-delà de certains seuils ont souvent un coût
marginal élevé.
7
Pour les cultures à produit brut élevé, l ' irrigation est un poste peu important
par rapport aux autres charges, on cherche alors à obtenir le rendement
maximum.
La meilleure performance économique peut, dans certains cas, dépendre
du couple "quantité x qualité" (cas fréquent en arboriculture) ; pour privilégier la
qualité, i l peut être nécessaire d'imposer à la culture des périodes de
rationnement en eau.
En grandes cultures, le coût de l ' irrigation et des intrants est souvent élevé
par rapport au profit attendu. L'agriculteur peut être conduit à retenir un
objectif de production économiquement optimal, inférieur au rendement
potentiel pour chacune des cultures de l 'assolement.
Enfin, au sein de l 'exploitation agricole, l 'uti l isation optimale de l 'eau sur
la sole irrigable peut amener à ne pas satisfaire entièrement les besoins en
eau de certaines cultures et à envisager de apports limités d'irrigation de
complément.
ROLE DU PILOTAGE
Le pilotage des irrigations présente plusieurs objectifs dont on cite :
- Eviter le stress hydrique sur l ’ensemble du cycle de culture et ceci
lorsque l’eau est disponible et son coût est abordable.
- Maximiser le rendement et la qualité lorsque la conduite requiert des
périodes de restriction hydrique.
- De répartir les irrigations sur l ’ensemble du cycle de culture.
- Imposer à la plante un niveau de consommation en eau réduit , i l est
nécessaire que la RFU soit épuisée (gestion du rationnement).
8
Enfin, au sein de l 'exploitation agricole, l 'uti l isation optimale de l 'eau sur la
sole irrigable peut amener à ne pas satisfaire entièrement les besoins en eau
de certaines cultures et à envisager de apports limités d'irrigation de
complément.
METHODES ET TECHNIQUES UTILISEES EN
PILOTAGE
Plusieurs techniques et méthodes de pilotage sont util isés par
Les agriculteurs pratiquant l ’ irrigation :
- Le pilotage basé sur l’établissement d’un calendrier
- Le pilotage basé sur l’observation de la culture
- Le pilotage basé sur le bilan hydrique
- Le pilotage basé sur la mesure de l’état hydrique du sol :
l ’échantil lonnage
la tensiométrie
- Le pilotage basé sur les avertissements
- Le pilotage basé sur le contrôle de l’état hydrique de la plante
le potentiel hydrique foliaire
la température de surface du couvert végétal
microvariation de diamètre d’un organe végétal
état de développement du couvert foliaire
f lux de sève
9
LE PILOTAGE BASÉ SUR L’ETABLISSEMENT D’UN CALENDRIER
Le dessèchement d'un sol cultivé dépend du type de culture, de la
température, de l 'humidité de l 'air, du vent et de l 'ensoleil lement. Les chutes de
pluie éventuelles viennent modifier ces considérations. Ce qui est nécessaire
est un système renseignant en permanence sur les conditions hydriques au
niveau des systèmes racinaires. Il est alors possible d'anticiper et de maîtriser
l ' irrigation.
Détermination du calendrier des irrigations :
Le tableau suivant nous permet d’établir un calendrier pour les cultures
principales et durant les périodes de pointe. Ce tableau est établis pour trois
types de sol et pour trois climats différents, en prenant en considération les
besoins en eau et la profondeur d’enracinement pour chacune des cultures en
question. Par ail leurs, on suppose que, quelle soit la méthode d’irrigation
util isée, la dose d’arrosage maximum sera de 70 mm.
10
En ce qui concerne les types de sol, on distingue les sols sableux,
l imoneux et argileux qui présentent respectivement une faible, moyenne et forte
teneur en eau. Pour ce qui est du climat, on distingue trois types de climat à
faibles, moyennes et fortes températures.
Selon le type de sol :
Type de sol Calendrier
Sols peu
profonds
et/ou sol
sableux
Dans ce type de sol la capacité de l’eau est très faible ; i l faut
que l’apport en eau soit à dose d’arrosage faible et que
l’arrosage soit fréquent.
Sols
limoneux
Dans ce type de sol la capacité de rétention de l’eau est
supérieure aux sols sableux ou peu profonds. La fréquence
des arrosages est plus faible, mais la dose d’arrosage est plus
forte
Sols argileux La capacité de rétention est plus forte, la fréquence d’arrosage
serait la plus faible possible, et la dose d’arrosage la plus forte
possible.
Selon le climat :
Climat ETo
Climat I Pour ce type de climat l ’évapotranspiration de la culture de
référence est de Rto = 4-5 mm/jour
Climat II Eto = 6-7 mm/jour
Climat III Eto = 8-9 mm/jour
11
CALENDRIER D’IRRIGATION POUR LES CULTURES PRINCIPALES
DURANT LA PERIODE DE POINTESols peu profonds-sableux Sols l imoneux Sols arg i leux
Espacement des
ar rosages
( jours)
Dose d ’ar rosage
(mm)
Espacement des
ar rosages ( jours)
Dose d ’ar rosage
(mm)
Espacement des
ar rosages ( jours)
Dose d ’ar rosage
(mm)
Cl imat I I I I I I I I I I I I I I I I I I
Agrumes
Arbres f ru i t i e rs
Bet te rave à sucre
Auberg ines
B lé
Caro t tes
Concombre
Courges
Gazon
Har ico t
La i tue
Len t i l l es
L in
Luzerne
Maïs
Melon
Oignons
Ol iv ie r
Orge / Avo ine
Po is
Pomme de te r re
Rad is
Sorgho
Tabac
Tomates
Tourneso l
v ignob les
8
9
8
6
8
6
10
10
9
6
3
6
8
9
8
9
3
11
8
6
6
4
8
6
6
8
11
6
6
6
4
6
4
7
7
6
4
2
4
6
6
6
6
2
8
6
4
4
3
6
4
4
6
8
4
5
4
3
4
3
5
5
5
3
2
3
4
5
4
5
2
6
4
3
3
2
4
3
3
4
6
30
40
40
30
40
25
40
40
40
30
15
30
40
40
40
40
15
40
40
30
30
15
40
30
30
40
40
11
13
11
8
11
7
15
15
13
8
4
8
11
13
11
13
4
15
11
8
8
5
11
8
8
11
15
8
9
8
6
8
5
10
10
9
6
3
6
8
9
8
9
3
11
8
6
6
4
8
6
6
8
11
6
7
6
4
6
4
8
8
7
4
2
4
6
7
6
7
2
8
6
4
4
3
6
4
4
6
8
40
60
55
40
55
35
60
60
60
40
20
40
55
60
55
60
20
55
55
40
40
20
55
40
40
55
55
15
16
14
10
14
11
17
17
16
10
7
10
14
16
14
16
7
19
14
10
10
7
14
10
10
14
19
10
11
10
7
10
8
12
12
11
7
5
7
10
11
10
11
5
13
10
7
7
5
10
7
7
10
13
8
8
7
5
7
6
9
9
8
5
4
5
7
8
7
8
4
10
7
5
5
4
7
5
5
7
10
55
70
70
50
70
50
70
70
70
50
30
50
70
70
70
70
30
70
70
50
50
30
70
50
50
70
70
12
LE PILOTAGE BASÉ SUR L’OBSERVATION DE LA CULTURE
Les changements dans les Caractéristiques des plantes, tel
que la couleur du feuillage, le recroquevillement des feuilles, ou
bien le flétrissement des plantes des plantes.
Les changements dans les Caractéristiques doivent être observés
sur l ’ensemble des cultures et non sur chaque plante
individuellement.
Pour tirer les meilleurs résultats de la méthode par observation
des plantes, i l faut avoir une expérience solide en irrigation et une
bonne connaissance des conditions locales.
L’inconvénient de la méthode par observation des plantes est
que les symptômes de sécheresse n’apparaissent que suite à un
déficit en eau long et aigu ; le processus de la baisse de
productivité devient alors pratiquement irréversible.
Si l ’apport d’eau est immédiat, les pertes de productivité sont
inévitables.
Il est donc important de ne pas reporter l ’ irrigation, surtout au début
du cycle cultural, jusqu’à ce que les symptômes de sécheresse
deviennent évidentes
.
13
LE PILOTAGE BASÉ SUR LE BILAN HYDRIQUE
La connaissance des besoins en eau de la plante aux
différents stades végétatifs et de la situation des réserves en eau
du sol détermine le pilotage de l ' irrigation.
Le bilan hydrique permet de déterminer l’état des réserves en
eau du sol. Il est alors possible d’estimer l’ETR et son évolution.
Calculé à partir de : ..............................................….Valeur en mm
d'eau
La demande en eau due au climat....................................ETP
propre à la culture.......................ETM; ETR
L'offre en eau par la pluie...........................................P
par le sol..............................................R
(réserves du sol, remontées
capillaires)
Les pertes ruissellement, drainage....................D
Pour en déduire
L'irrigation apport d'eau........................................I
I = P + R – ETR* - D**
Bilan = Gains (P+R) – Pertes (ETR+D)
14
Il faut contrôler le bilan ainsi calculé.
* ETR peut être inférieur ou égal à ETM suivant l 'objectif optimal
de production.
** Dans certains cas, la valeur de D peut être négligée. Il est
difficile d'évaluer la pluie efficace compte tenu des pertes par
ruissellement ou par percolation; on se contente le plus souvent
de négliger les faibles pluies et de comptabiliser en pertes les
apports qui excèdent la capacité du réservoir sol.
Les points faibles de cette méthode résident dans
l 'appréciation difficile et imprécise des termes du bilan.
Où TROUVER LES DONNEES ?
Pour obtenir Etef, on peut s’adresser aux services
météorologiques à condition que la station soit située sur un site
représentatif.
Concernant la pluie P qui est variable dans l’espace, i l est
conseillé que tout exploitant pratiquant de l’ irrigation doit avoir un
pluviomètre installé dans la zone à irriguer.
Il est aussi souhaitable de mesurer les apports I par irrigation.
L’estimation du drainage D est faite en admettant que la
réserve est pleine, l ’excédent est drainé vers la nappe.
15
LES AVANTAGES DU BILAN HYDRIQUE
Le bilan hydrique est une représentation grossière de la réalité
mais il ne demande qu’un nombre limité de données pour son
util isation.
Il constitue un outil efficace pour juger de l’équilibre entre
moyens et objectifs de production : choix d’assolement avant la
campagne d’irrigation.
Il permet d’élaborer une gestion prévisionnelle de la sole
irriguée, décision d’ordre stratégique :
- choix de mode de conduite plus ou moins restrictifs,
- élaboration de calendrier d’irrigation des différentes
productions
- analyse des différents régimes hydriques.
Constitue un premier garde fou contre l’usage abusif éventuel
de l’eau.
LE PILOTAGE BASÉ SUR LA MESURE DE L’ETAT HYDRIQUE
DU SOL
L'ETAT HYDRIQUE DU SOL
Deux grandes méthodes sont util isables; la mesure de
teneur et la mesure de tension.
La mesure de teneur en eau du sol s'effectue efficacement à
l 'aide :
- d’un prélèvements d’échantil lons
- ou par des mesures effectuées dans le sol en place
16
PRELEVEMENT D’ECHANTILLONS DU SOL
C’est une méthode qui consiste à effectuer des prélèvements
d’échantil lons à différentes dates et une analyse ultérieure de la
quantité d’eau qu’ils contiennent
Elle consiste à prélever des échantil lons à l’aide d’une tarière,
les mettre dans des boites, les peser, les faire sécher dans une
étuve pendant 24 heures à une température de 105°C et les peser.
Cette méthode est simple mais présente quelques
inconvénients :
- elle est destructrice (on ne travaille jamais sur le même
échantil lon.
- Lourde à pratiquer (nombre important de répétitions,
difficulté des sondages quand le sol est sec, très difficile
dans les sols caillouteux)
- Perturbante (par le piétinement du milieu analysé)
17
MESURE DANS LE SOL EN PLACE
- A l’aide d'une sonde à neutrons . Cette technique nécessite un
matériel relativement coûteux et des compétences spécifiques.
Pour réaliser des mesures dans le soi en place, i l existe aussi
plusieurs méthodes. Sous réserve d'un étalonnage, elles
permettent d'obtenir la teneur en eau volumique du soi.
Parmi ces méthodes, l'humidimétrie neutronique de
profondeur (sonde à neutrons") s'est largement développée depuis
un certain temps. D'autres méthodes, telles que les mesures
capacitives ou, plus récemment, la méthode TDR (Time Domain
Reflectrometry), bien que prometteuses, ne se prêtent pas encore à
une util isation pratique, en particulier pour les mesures de
profondeur.
La sonde à neutrons est le seul appareil qui permette des
mesures en routine à la fréquence et aux profondeurs choisies à
partir de tubes préimplantés dans le sol. C'est pour cette raison
que nous ne développerons ici que son util isation sans préjuger des
progrès techniques des autres équipements qui permettraient
ultérieurement une util isation similaire.
18
Principe de mesure
Des neutrons rapides, émis par une source radioactive (scellée
dans une sonde cylindrique), sont ralentis principalement par
collision avec des atomes d'hydrogène, dont la teneur varie avec
celle de l 'eau du sol. Les neutrons ralentis sont détectés par un
compteur placé dans la sonde. La mesure s'effectue dans un
volume dit 'sphère d'influence", dont le rayon, variable selon la
teneur en eau, est de l 'ordre de 1 0 à 20 cm.
La sonde elle-même est déplacée en profondeur dans un tube,
préalablement mis en place, à l 'aide d'un câble qui transfère
également l ' information jusqu'à l 'échelle de comptage.
Avantages
Après avoir été étalonné, l 'humidimètre à neutrons donne une
mesure immédiate, sans perturbation du milieu, et permet de
suivre des évolutions de teneurs en eau.
Employé par un personnel qualifié, un appareil est util isable
sur de nombreux sites de mesures. Il est amortissable sur de
nombreuses années et par conséquent fournit des mesures à coût
modique.
Inconvénients
L'util isation de radioéléments artif iciels doit faire l 'objet de
certaines précautions. La législation française exige l 'obtention
d'une autorisation sur dossier, une formation particulière et un suivi
du personnel (fi lm dosimétrique à contrôle mensuel ... ).
Dans certains pays (Etats-Unis, Australie), les mesures sont
effectuées par des prestataires de service.
19
LA TENSIOMETRIE
La tension : force de liaison de l 'eau avec le sol, se mesure
avec les tensiomètres, appareils peu coûteux dont l 'emploi présente
de multiples limites.
Les tensiomètres
Le tensiomètre sert à :
- détecter les excès d'eau
- insuffisance du drainage,
- apports d'eau trop abondants,
- formation de nappe perchée temporaire,
- développement trop important du volume saturé en irrigation
localisée.
- I ls permettent d'apprécier l 'opportunité
de commencer les arrosages,
de renouveler les arrosages, en contrôlant que l 'apport
précédent a été totalement util isé.
- I ls renseignent sur le devenir de l 'eau d'irrigation dans le sol
en aspersion profondeur atteinte par une dose
d'arrosage,
en gravitaire profondeur atteinte, diffusion latérale de
l 'eau, et homogénéité de sa répartit ion le long des
raies,
en goutte à goutte, diffusion de l 'eau
adaptation ou non de ce système d'irrigation au type
de sol,
20
bases d'ajustement de la fréquence et de la dose pour
maintenir un volume humidifié constant.
Attention !
Le tensiomètre ne mesure pas la teneur en eau mais son état
de liaison avec le sol. La relation entre ces deux paramètres est
complexe; dans la pratique, on s'abstiendra d'interpréter les
mesures tensiométriques en terme de teneur en eau du sol.
La gamme de tension mesurée est l imitée au maximum à la
pression atmosphérique ambiante. Comparativement aux succions
exercées par les racines, cette gamme de tension est faible.
Les mesures sont ponctuelles, ce qui nécessite de multiplier
les points de référence (plusieurs appareils) et de bien les choisir.
Par conséquent : les méthodes d'emploi ont été mises au point
pour s'affranchir des limites décrites ci-dessus; elles sont basées
sur l ' interprétation des mesures et de leur évolution; elles
impliquent une formation préalable des util isateurs.
La tensiométrie constitue un moyen pratique pour évaluer
l 'évolution de l 'état hydrique du sol.
21
PRINCIPE DE MESURE
L'eau contenue dans le sol est retenue par des forces de
tension superficielle. La succion exercée par les racines permet
d'extraire cette eau.
Les forces de liaison de l 'eau et du soi sont donc caractérisées
par une variable appelée communément tension ou succion,
exprimée en unité de pression.
Remarque : L'unité de pression Système international est à présent
le Pascal. Beaucoup d'appareils donnent l ' information en centibar
(cbar), ce qui est équivalent au kilopascal (kPa)'. Jusqu'à présent,
les constructeurs continuent à fournir des matériels affichant des
cbars, c'est pourquoi nous maintenons encore cette unité dans le
texte qui suit.
Pour mesurer la tension, on util ise des appareils composés
d'un organe de mesure qui traduit la tension de l 'eau dans le sol.
Dans le cas des tensiomètres,
la transmission de la tension jusqu'à l 'organe de mesure
(manomètre à dépression), s'effectue par une colonne d'eau en
équilibre avec l 'eau du sol, par l ' intermédiaire d'une capsule
poreuse.
22
CONSTITUTION D’UN TENSIOMÈTRE
Le tensiomètre est un appareil constitué : (voir figure )
- d’un réservoir hermétique contenant de l’eau (1)
- d’une bougie poreuse en céramique (2)
- d’un dispositif de mesure de dépression (manomètre à
dépression) (3)
23
FONCTIONNEMENT DU TENSIOMETRE
Le tensiomètre est disposé dans le sol à une profondeur
« h » à laquelle on veut effectuer une mesure. L’extrémité
poreuse (bougie) est alors en contact intime avec le sol d’une
part, l’eau du réservoir d’autre part.
- Si le sol est gorgé d’eau, on ne constate aucun
phénomène, et l’indicateur de dépression (3) reste à sa
position initiale.
- Si la teneur en eau du sol diminue (évaporation,
transpiration, prélèvement d’eau par les cultures,
infiltration), par effet compensateur, l’eau du
tensiomètre tend à se diffuser au travers de la paroi
poreuse, entraînant une baisse de pression dans le
réservoir, dont la valeur est lue sur le manomètre (3).
L’équilibre traduit un état hydrique du sol (ou plus
exactement l’état de liaison de l’eau avec le sol), résultant
d’une tension d’autant plus important que le sol est pauvre en
eau.
Quand la teneur en eau du sol augmente (pluie, irrigation),
le phénomène inverse se produit : la tension diminue et la
pression remonte dans le réservoir (il est à retenir que la
pression régnant à l’intérieur du tensiomètre est égale ou
inférieure à la pression atmosphérique).
Beaucoup d'eau = faible tension
Peu d'eau = forte tension
24
UTILISATION
Le tensiomètre permet de visualiser en permanence l’état
hydrique du sol, et permettra, par exemple, de contrôler
harmonieusement l’irrigation d’une parcelle cultivée.
La bougie est placée dans le sol à la profondeur de
mesure voulue.
Cette bougie restitue de l'eau au sol lorsque celui-ci tend à se
dessécher : dans ce cas, le réservoir étant étanche, il se
Produit, par rapport à' la pression atmosphérique ambiante,
une dépression mesurée par le manomètre.
si le sol est réhumidifié, la dépression provoque un retour de
l'eau dans le tensiomètre et le manomètre indique le nouvel
équilibre obtenu.
25
PRÉPARATION DES APPAREILS
Préparer correctement les tensiomètres : la difficulté
majeure réside dans la nécessité d'obtenir une saturation
complète de tous les pores de la bougie, ainsi que d’éliminer
toutes les bulles de gaz que peut contenir l'eau.
Principe
a) bonne saturation des Pores de
la bougie
b) remplissage de l'appareil avec
de l'eau colorée
c) dégazage maximal de l'eau
(y compris celle du manomètre)
d) fermeture étanche
e) contrôle de la valeur d'origine
f) contrôle souhaitable du
manomètre avec un autre
appareil en dérivation
Chronologie
1) remplir d'eau colorée
2) suspendre hors d'eau
quelques minutes
3) bougie dans l'eau, aspirer 3
mn *
4) fermeture -contrôle
d'origine(bou-
gie seule dans l'eau) - quelques
minutes
26
MISE EN PLACE DES TENSIOMÈTRES
Avec une barre métallique, de même diamètre que le
tensiomètre, sur laquelle on fait un repère de profondeur, on réalise
un avant-trou. Avant de retirer cette tige, on s'assure qu'aucun
élément grossier ne puisse tomber dans l 'orifice.
On introduit ensuite dans l 'avant-trou 2 à 3 cm 3 de boue
épaisse, confectionnée avec des éléments fins du sol en place.
Le tensiomètre est alors placé de force à la profondeur voulue
(un repère ayant été fait sur la tige); ne pas oublier d'ouvrir le
tensiomètre avant de l 'enfoncer dans l 'avant-trou.
Les tensiomètres sont généralement util isés par paire : l ’un (A)
aux ¾ de la profondeur normale de la zone racinaire. Chaque
installation (deux tensiomètres) est permanente pour une saison de
culture. Les deux tensiomètres procurent une information optimale
des conditions hydriques en sous-sol intéressant la croissance de la
culture, 90% de ses besoins en eau se situant au-dessus des ¾ de
sa zone racinaire, et permettant un contrôle efficace de l’ irrigation.
27
Le tensiomètre (A) indique une demande en eau. Le
tensiomètre (B) indique le temps et la profondeur de pénétration.
Les tensiomètres permettent d’entretenir l ’optimum des conditions
nutritionnelles en état hydrique du système racinaire de la culture.
Le nombre de tensiomètres nécessaires varie avec le type de
culture, et les caractéristiques du sol. Dans les situations les plus
favorables : surface plane, sol homogène, larges surfaces irriguées,
une installation peut être représentative d’une étendue atteignant 8
hectares. Pour des sols de topographie et de constitutions
irrégulières, i l faudra multiplier les installations.
Dans le cadre de suivi de culture, des visites périodiques aux
installations permettent de relever les indications des deux
tensiomètres (A) et (B).
Le tensiomètre (A) répond en premier l ieu à l’assimilation de
l’eau par les cultures. Dans la gamme de 30 à 60 centibars, i l est
souhaitable d’arroser. Durant et après l’arrosage, la lecture pourra
être de 0 à 15 centibars.
Le tensiomètre (B) renseigne sur la quantité maximale d'eau
que la parcelle peut retenir. Une valeur d'environ 10 centibars
indique la fin de l 'opération de l ' irrigation.
Un essai avec chaque type de sol et de système d'irrigation permet
de déterminer les conditions d'arrosage optimales. Il importe en
effet d'optimiser les conditions hydriques des sols .dans lesquels se
développent les cultures (rendement) sans gaspillage d'eau, ni
entraînement des éléments nutritifs.
28
COMMENT TRAVAILLER AVEC LE TENSIOMETRE ?
0 à 10 cbar sol saturé - se produit pendant un jour ou deux suivant
l'irrigation. Une lecture continue dans ce secteur indiquerait un sol
noyé mauvaise aération des racines (formation de pourriture) -
formation de nappe.
10 à 20 cbar sol à sa capacité de rétention (ou capacité au champs).
Cette plage de tension correspond à un sol bien drainé, et en théorie
correctement aéré, donc à une zone où la plante pourra se
développer dans des conditions optimales. L'on gérera de façon
différente l'information donnée par cette plage suivant les modes
d'irrigation (aspersion, gravitaire. goutte à goutte, etc ... ). Pour le
goutte à goutte, les valeurs de 10 à 20 cbar sont relevées à 30 à 45
cm du point d'arrosage (pour sol léger).
30 à 60 cbar : Début de l'arrosage (exception faite pour le goutte à
goutte). L'aération des racines est alors assurée. Sous des climats
chauds et secs, et pour des sols sableux à structure grossière, le
début d'irrigation a lieu pour les valeurs les plus faibles de cette
gamme. Les valeurs les plus fortes conditionnent l'irrigation sous les
climats humides, froids et pour des sols à fort pouvoir de rétention.
Dans cette gamme de valeurs,
30 à 60 cbar, les réserves en eau du sol compensent les irrégularités
d'arrosage dans le temps ou dans l'espace.
70 cbar, et plus : N'indique pas forcément que toute l'eau présente
dans le sol a été utilisée par les plantations, mais que la disponibilité
en est insuffisante pour une croissance normale.
29
Les avertissements irrigation
Les études sur les besoins en eau des cultures et le
développement des informations météorologiques ont permis
l 'établissement d'une aide à la décision grâce au développement
des avertissements irrigation.
Leur emploi concerne aussi d'autres techniques d'irrigation et
diverses situations (plein champ, serre).
Les avertissements irrigation sont pratiqués dans la plupart
des régions où l ' irrigation s'est développée. Leur "audience" s'est
accrue au cours des années, tant par le nombre des départements
concernés que par les moyens de diffusion mis en œuvre.
Sont rappelés ci-après : les principes, les l imites de validité et
les précautions d'emploi des avertissements-irrigation, sans oublier
les complémentarités avec d'autres méthodes plus ou moins
sophistiquées.
Par définition, les avertissements délivrent une information,
fournie
périodiquement au moyen de divers supports, en vue d'aider les
lrrigants dans leur décision.
Cette information a pour but d'optimiser la production des
cultures, d'améliorer l 'efficacité de l 'eau et des moyens mis en
œuvre, d'éviter le gaspillage de la ressource et de maîtriser les
impacts sur l 'environnement.
30
Ce que recouvre cette définition
Une information
- sur l 'opportunité d'irriguer,
- util isant des données climatiques (notamment
l 'évapotranspiration),
- les rythmes de consommation des cultures, les périodes
critiques,
- accompagnée de conseils agronomiques adaptés à une
zone donnée,
- associée parfois à des prévisions météorologiques.
fournie périodiquement au moyen de divers supports
- journée (répondeur téléphonique, radio ... ),
- semaine, décade (bulletin, presse, télécopie...
- en fonction de circonstances climatiques diverses,
- à la demande de l 'agriculteur (télématique).
avec pour objectif d'aider les irrigants
dont les structures d'exploitation, les sols, les moyens d'irrigation et
les stratégies de production peuvent différer.
dans leur décision
- Quand ? Combien ? et notamment début et fin d'irrigation, -
Avec adaptation par l 'agriculteur (pluie, observations au champ,
contraintes de son équipement).
31
pour améliorer l'efficacité de l'eau et des moyens mis en
œuvre
En concourant à une meilleure gestion de l 'uti l isation de l 'eau
disponible selon le matériel employé, le tour d'eau, les conditions
climatiques, le niveau des charges, le temps de travail disponible.
pour éviter le gaspillage de la ressource et maîtriser les
impacts
sur l'environnement
- ruissellement, érosion,
- lessivage (nitrates, pesticides).
Suivant le cas, l'avertissement indique :
La demande climatique: ET de référence (ETréf) encore
nommée ETP
L'irrigant doit s'assurer que cette information est obtenue dans
des conditions représentatives de ses propres conditions
d'util isation.
La demande climatique: ETP (ETref) et le coefficient cultural
kcl
L'irrigant calcule ETM = kc.ETP à partir des valeurs de kc
données avec la culture et son stade phénologique.
Pour calculer son bilan, l ' irrigant mesure la plUie2 et prend en
compte l 'état du réservoir sol.
Les éléments du bilan : ETP (ETréf), kcl et pluie
Attention, compte tenu de la variabilité de la pluie dans
l 'espace, on ne peut retenir les valeurs moyennes régionales de
la. pluie. Il faut mesurer la pluie sur l 'exploitation...
Donc, encore dans ce cas, l ' irrigant mesure la pluie et prend
en compte la situation de son réservoir sol pour calculer son
bilan.
32
Le bilan
Le bilan est calculé et donné par culture, par type de sol et par
zone. Cela suppose que les Caractéristiques de la zone soient
très homogènes à tous points de vue et que le bilan type soit
représentatif des conditions de l 'exploitation, ce qui est rare.
Ce type de bilan nécessite d'intégrer des dates et doses
d'irrigation standards. Si l 'agriculteur s'en écarte, i l devra
continuellement s'ajuster.
Date et / ou dose d'irrigation
Certains avertissements vont jusqu'à indiquer, à partir du
calcul du bilan, la date à laquelle il faut irriguer et/ou un exemple
de dose à apporter. I l faut insister sur le caractère strictement
indicatif d'une information aussi élaborée. En effet, cette donnée
doit tenir compte des facteurs au niveau de la parcelle dont seul
l ' irrigant a le contrôle. Ainsi, même dans ce cas, sa participation
est nécessaire.
Moyens de diffusion de l'information
Presse, radio, répondeur téléphoniques
L'information est brève (ETP,P), générale et concerne une
zone étendue ; elle ne donne que l 'estimation d'une valeur
moyenne prise comme référence pour le calcul des bilans
hydriques.
Bulletins écrits transmis par courrier ou par fax
l is permettent en général une information plus élaborée et des
conseils pour le calcul du bilan hydrique et le suivi de l 'évolution
des réserves en eau du sol et des besoins en irrigation.
33
Télématique
Le développement de la télématique rend possible
l 'amélioration des données climatiques de l 'avertissement fondé sur
le bilan hydrique, en recalant celui-ci avec des données réelles
mesurées sur l 'exploitation (Pluie, RFU, kc ... ).
L'irrigant peut introduire, par télématique, des données
mesurées pour le calcul personnalisé de ses bilans hydriques.
Téléchargement des données météorologiques
Cette évolution est prévisible dans un avenir proche. Dans ce
cas, l 'exploitant pourra exploiter ses données comme il le souhaite.
Les avertissements irrigation ne sont pas assez développés en
Tunisie, mais dans un proche avenir, avec le développement des
techniques de communication (Internet …) tout sera possible.
34
Des capteurs pour demain outils de contrôle de l’état
hydrique du végétal
Le pilotage de l ' irrigation est habituellement réalisé à partir de
contrôles indirects de l 'état hydrique de la culture, tels que des
mesures dans le soi ou le bilan hydrique ; or, comme l'ont montré de
nombreuses études, le végétal est le meilleur indicateur de son
propre état et de ses interactions avec le milieu. Les
développements technologiques récents ont permis la mise au point
de matériels de mesures permettant des contrôles directs sur la
plante ou le couvert végétal. Les outils sont mis en œuvre à
différentes échelles :
-échelle d'espace : l ' indicateur repose sur des mesures plus ou
moins intégratrices, depuis un organe d'une plante jusqu'à une
parcelle entière,
- échelle de temps : l ' indicateur fonctionne sur une période
plus ou moins longue allant du pas journalier (voire horaire ou
inférieur) aux étapes clés du cycle de développement de la
culture. Dans ce dernier cas, i ls peuvent alors être des
indicateurs de déclenchement de l ' irrigation de complément des
cultures peu exigeantes en eau (cultures d'hiver, sorgho,
tournesol) ; à l 'opposé, les mesures avec intervalle de temps
court sont nécessaires pour la micro-irrigation.
Il convient de rappeler que l 'uti l isation de tout indicateur
suppose que soient bien connues la cinétique de celui-ci (sens de
variation par rapport à l 'état hydrique ... ) et ses valeurs
expérimentales seuils. On sous-entend alors, qu'au-delà de ces
seuils, le fonctionnement de la plante et du couvert végétal est
perturbé et pénalisé de manière irréversible pour les objectifs finaux
de production.
35
Sont décrits ci-après, les outils actuellement développés et
fondés sur les indicateurs suivants :
- Potentiel hydrique foliaire.
- Température de surface.
- Microvariation de diamètre d'un organe.
- Etat de développement du couvert foliaire.
- Flux de sève.
POTENTIEL HYDRIQUE FOLIAIRE
Principe
Biologique
La perte en eau des tissus induit une force de liaison
croissante de l 'eau dans la plante. Cette force est caractérisée par
une variable appelée potentiel hydrique, exprimée communément
en terme de dépression.
Le matin avant l 'ouverture des stomates et après quelques
heures sans transpiration importante, on mesure les valeurs de
dépression les plus faibles qui représentent le potentiel hydrique
de base. En l 'absence de déficit en eau, ces valeurs sont en
général comprises entre -2 et -4 bars' chez les plantes annuelles.
Durant la journée sous l 'effet du déséquilibre entre la transpiration
et l 'alimentation hydrique, la dépression s'accroît. En l 'absence de
contraintes marquées, les valeurs atteignent alors -8 à -20 bars'
selon les cultures et les conditions climatiques. Les valeurs
maximales sont observées à partir de midi solaire.
En cas de déficit hydrique d'une journée à l 'autre, la plante ne
peut réhydrater ses tissus pendant la nuit. Le potentiel hydrique
36
de base et le potentiel à midi solaire ne retrouve pas les valeurs ci-
dessus mentionnées. Ce décalage permet alors de diagnostiquer
un stress hydrique de la plante.
Physique
Le potentiel hydrique de base caractérise un état d'équilibre de
l 'eau entre le sol et la plante (au lever du jour).
La méthode de mesure consiste à enfermer une feuille dans
une enceinte étanche et à la soumettre à une pression croissante,
jusqu'à observer un ménisque de sève à l 'extrémité du pétiole .
Cette mesure est habituellement réalisée sur la dernière feuille
apparue et pleinement développée.
Perspectives
Cet indicateur constitue en premier l ieu un appui essentiel au
diagnostic agronomique. Des études en cours laissent entrevoir la
possibil ité d'util iser le potentiel hydrique à midi solaire
(affranchissement par rapport à la contrainte horaire).
Les stratégies de pilotage d'irrigation pourront être
développées pour un certain nombre de cultures particulièrement
pour le déclenchement du premier apport. Elles se heurtent
encore à des contraintes de mise en oeuvre (absence
d'automatisation).
Il est possible de réaliser des chambres spécifiques moins
onéreuses, avec une purge à 1 0 bars.
37
Dispositif de mesure du potentiel foliaire
(modifiée d’après Cibrario,1990)
Effet de l’application d’une pression croissante
(modifiée d’après Cruiziéat et Tyrée,1990)
38
TEMPERATURE DE SURFACE DU COUVERT
Principe
Biologique
Si un déficit hydrique apparaît, les stomates se ferment ; la
transpiration décroît et la température du couvert végétai
augmente jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre entre le couvert et
l 'atmosphère soit atteint.
Physique
Comme tous les corps, les végétaux émettent un rayonnement
dont les Caractéristiques varient avec leur température. Aux
températures usuelles des végétaux, le maximum de rayonnement
émis se situe dans l ' infra-rouge thermique que l 'on peut mesurer à
l 'aide d'un radiothermomètre portable. On en déduit la température
de surface du couvert.
Perspectives
Méthode prometteuse sous climat stable, assez bien calée
pour certaines cultures qui couvrent correctement le sol, mais qui
nécessite encore de faire ses preuves à travers la mise en place
d'un réseau d'expérimentation et de référence.
D'autres indices thermiques sont également à l 'étude.
39
MICROVARIATION DE DIAMETRE D’UN ORGANE
Principe
Biologique
Au lever du soleil, la plante commence à transpirer et, si la
journée est claire, cette transpiration sera croissante jusqu'au
moment de plus forte demande climatique, environ une heure après
le passage du soleil au zénith (midisolaire).
Au cours de cette phase, la plante transpire plus d'eau qu'elle
ne peut en absorber par ses racines, même en sol bien humide.
Pour compenser ce déficit provisoire, la plante util ise la capacité
tampon d'une partie de l 'eau de ses tissus : ceux-ci perdent de
l 'eau, leur diamètre diminue (contraction).
Dès que la transpiration cesse d'augmenter, les tissus
récupèrent de l 'eau. Si celle-ci est suffisamment disponible dans le
sol, i ls retrouvent leur turgescence initiale et peuvent exprimer une
croissance : différence entre les diamètres à l 'aube à vingt-quatre
heures d'intervalle (évolution nette EN).
Mais quand l'eau du sol se fait rare et plus difficile à extraire,
les tissus ne peuvent pas récupérer sur les cycles de vingt-quatre
heures, la croissance ne peut pas s'exprimer, la déshydratation
s'installe, et l 'évolution nette (EN) devient nulle ou négative.
Parallèlement, l 'amplitude de contraction diurne (ACD) augmente de
jour en jour , jusqu'à atteindre et franchir ce que l 'on définit comme
un seuil de stress.
40
Physique
Des capteurs de déplacement mesurant au 1/100e de mm près
les microvariations de diamètre sont placés sur des organes, fruits
ou tiges (branches), de plantes de la parcelle. Les données sont
recueill ies sur une centrale d'acquisition et peuvent être analysées
par un logiciel.
Perspectives
Actuellement, les systèmes commercialisés en France avec
plusieurs capteurs, permettent le pilotage automatisé de l ' irrigation ;
ceux comprenant un seul capteur sont des outils de diagnostic et
d'aide à la décision.
La nécessité d'éviter les erreurs d'analyse en cas d'excès
d'eau conduit à développer de nouveaux dispositifs intégrant des
capteurs tensiométriques. Par conséquent, un contrôle associé de
l 'état hydrique du sol (tensiométrie) est recommandé ; ainsi, i l est
prévu que le logiciel du module d'acquisition et de décision puisse
41
gérer divers capteurs, notamment de type tensiométriques
(Watermark).
Cet indicateur est souvent util isé en expérimentation comme
outil d'information permanente sur le fonctionnement d'une culture.
Système automatisé ; fonctionnant et commercialisé depuis
plusieurs années, ce qui assure une assez grande fiabilité du
matériel.
Facilité de mise en place sur le terrain (notamment avec des
capteurs à montage simplifié) ; autonomie électrique, par pile ou
batterie.
Système orienté vers la régularisation du calibre, en
arboriculture, et permettant également, dans certains cas,
l 'amélioration de la qualité gustative.
42
ÉTAT DE DEVELOPPEMENT DU COUVERT FOLIAIRE
Principe
Biologique
La croissance et/ou la régression des surfaces foliaires de
certaines espèces évolue de façon marquée en fonction de l 'état
hydrique des plantes.
Physique
Dans la phase d'établissement du couvert végétal, i l est
possible d'appréhender le développement foliaire par l 'évolution de
l ' interception de l 'énergie lumineuse ; elle est obtenue par la
différence entre le rayonnement mesuré, dans une bande de
longueur d'onde donnée, par un capteur placé au sommet de la
végétation et un autre au sol, au sein de la culture .
L'efficience d'interception Ei est calculée en faisant le rapport
entre cette différence et l 'énergie incidente au sommet du couvert.
On peut aussi en déduire l ' indice foliaire IF2 , à partir d'un
étalonnage de l 'appareil pour les différentes cultures.
Perspectives
Outil de diagnostic plus que de pronostic.
Mise au point des règles de pilotages et adaptation en cours sur
d'autres cultures.
43
FLUX DE SEVE (espèces ligneuses)
Principe
Biologique
La mesure du débit de sève qui transite depuis les racines
jusqu'aux feuilles permet une évaluation approchée de la
transpiration réelle.
Physique
Sur les espèces ligneuses, on util ise un fluxmètre, appareil
équipé de deux sondes enfoncées à l ' intérieur du tronc en deux
points distants verticalement de quelques centimètres et dont une
est une sonde électrique chauffante. La quantité de chaleur fournie
par cette sonde est évacuée plus ou moins rapidement selon le flux
de sève. La différence de température entre cette sonde chaude et
la sonde de référence placée en aval, sert de base au calcul du flux.
Perspectives
Stratégie à établir.
Automatisation envisageable.
44
45
