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Conduite de l’Irrigation
La conduite précise de l'irrigation est très importante car:
- Appliquer trop ou pas assez d'eau a des effets négatifs sur les rendements, la santé de la plante et l'environnement.
- La disponibilité des éléments nutritifs et leur absorbtion sont fortement influencés par les conditions d'humidité du sol.
- Chaque irrigation engendre des coûts.
Par conséquent les avantages d'une conduite précise de l'irrigation sont:
- Augmentation des rendements
- Amélioration de la qualité
- Economies d'argent et de ressources naturelles
Pour une conduite approriée des irrigations il est nécessaire:
- De déterminer la fréquence exacte des irrigations
- De déterminer les quantités précises d'eau à appliquer
Exemple: Effet sur le rendement de framboises du potentiel hydrique du sol
Afin de collecter ces informations, plusieurs approches sont possibles. Après quelques éléments de fond, ces approches seront brièvement abordées.
Sol et Eau du Sol
Un sol est composé de particules (minérales ou organiques) et de pores, qui sont remplis d'eau ou d'air. En fonction de la taille moyenne des particules du sol (type de sol), de sa structure, compaction ou encore teneur en matière organique, le volume total de pores varie beaucoup d'un sol à l'autre. Le volume total des pores est un facteur clé de la capacité de rétention d'eau d'un sol.
Plus le diamètre des pores est réduit, plus la force de rétention d'eau du sol est grande et les plantes doivent mobiliser plus d'énergie pour l'extraire. Cette force est appellée potentiel hydrique du sol ou succion d'eau du sol.
Le terme capacité au champ fait référence à la quantité d'eau que le sol peut retenir contre la gravité (la teneur en eau du sol à un potentiel hydrique d'environ 60 hPa ou 1,8 pF). L'eau utilisable par la plante est la quantité d'eau retenu dans le sol à un potentiel hydrique compris entre 60 (pF 1,8) et 15 000 hPa (pF 4,2) i.e. L'eau utilisable par la plante est égale à la capacité au champ moins l'eau qui est tellement liée au sol, qu'elle ne peut plus être absorbée par la plante (quantité non disponible pour la plante).
Du fait des circonstances décrites plus haut, la quantité d'eau disponible pour la plante dans le sol varie beaucoup entre les sols. Exemple : l'eau disponible pour la plante dans un sol sableux standard est de l'ordre de 5 à 15% du volume total d'eau, tandis que l'eau disponible dans un sol argileux standard est plutôt de l'ordre de 30 à 50% du volume total.
Approches de la conduite de l'irrigations
A - Mesure du Potentiel Hydrique du Sol
Cette approche mesure le potentiel hydrique du sol comme indicateur de la disponibilité en eau pour son extraction par la plante. Mesurer le potentiel en eau du sol permet de définir la force avec laquelle l'eau est liée au sol (= soit l'énérgie à mobiliser par les plantes pour l'extraire), mais cela ne donne aucune information sur la quantité d'eau contenue dans le sol. Les unités de mesure usuelles pour le potentiel hydrique sont les hPa (1 hPa = 1 mbar) et les kPa (1 kPa = 1 Centibar = 10 hPa / mbar).
Mesurer le potentiel hydrique du sol est l'approche classique de la conduite de l'irrigation. Il est possible de transférer les valeurs de potentiel hydrique d'un type de sol à un autre, c-à-d que le type de sol dans lequel est fait la mesure n'est pas d'une grande importance. Par exemple un potentiel hydrique mesuré à 150 hPa pourra l'avoir été dans un sol sableux ou argileux. Des échelles optimales clairement définies existent pour toutes les principales cultures, ainsi que tous les stades phénologiques et sont valides pour tous types de sols. Pour des résultats optimaux, trois points de mesure, chacun à deux profondeurs, sont recommandés par unité d'irrigation.
Les tensiomètres et sondes Watermark sont des instruments de mesure du potentiel hydrique du sol. Les tensiomètres donnent des résultats très précis pour la fourchette allant de 0 à environ 800 hPa et sont utilisés avec succès sur tous types de cultures, en plein champ ou en hors-sol. Les tensiomètres donnent les meilleurs résultats pour l'irrigation goutte à goutte.
Une bonne conduite de l'irrigation consiste en des conditions d'humidité optimales et une disponibilité
des éléments nutritifs dans toute la zone racinaire, sans pertes dûes à la percolation.
Images:
bleu: trop humide
vert: humidité idéal
orange / rouge: trop sec
B - Mesure de la teneur volumétrique en eau dans le sol
Cette approche utilise des instruments de mesure de la teneur volumétrique en eau dans le sol. Ils donnent une information sur la teneur totale en eau dans une unité donnée de sol, part non disponible pour la plante incluse. Nous n'avons donc pas d'information sur l'énergie nécessaire pour extraire l'eau de ce sol. Pour la mesure volumétrique, les unités communes sont le mm, Vol. % ou litre d'eau par litre ou m³ de sol.
Les valeurs de mesures volumétriques ne peuvent être transférées d'un sol à l'autre. Exemple : une mesure qui donne 30% de teneur en eau signifierait une saturation pour un sol sableux (potentiel hydrique d'environ 10 hPa ou pF 1,0), tandis qu'un sol limoneux montrerait un potentiel hydrique d'environ 300 hPa ou pF 2,5. A 30% de teneur en eau, un sol argileux serait proche du point de flétrissement permanent (potentiel hydrique d'environ 15000 hPa ou pF 4,2).
Les sondes TDR Fieldscout et FDR ECH2O sont des instruments de mesure de la teneur volumétrique en eau du sol. Les instruments de mesure ainsi que les sondes sont les outils idéaux pour définir la quantité d'eau à appliquée par tour d'irrigation.
C - Mesure du Potentiel Hydrique de la Feuille et Tige
Cette approche mesure directement le potentiel hydrique d'une feuille ou d'une tige, soit la tension de l'eau du xylème dans une plante, à l'aide d'une chambre de Scholander. Cela donne une information directe sur la situation hydrique d'une plante et ainsi sur la disponibilité de l'eau dans toute la zone racinaire de cette plante. Les unités de mesure courantes sont le MPa et bar (1 MPa = 10 bar).
Les valeurs provenant des mesures à l'aide d'une chambre de Scholander sont transférables d'un site à l'autre. Des échelles d'optimum clairement définies existent principalement en arboriculture et viticulture. Cependant la technique de mesure demande un travail intensif et ne peut être automatisée. Les chambres de Scholander sont communément utilisées dans la production de vignes et en recherche.
- La colonne d'eau du xylem dans une plante est toujours sous tension.
- Une fois coupée, la colonne d'eau se retire dans la feuille.
D - Le Bilan Hydrique
Le bilan hydrique (ou méthode Geisenheimer) est une approche indirecte. Basée sur des données environnementales, l'évapotranspiration potentielle (= transpiration des plantes + évaporation du sol) est calculée pour une région et une période déterminée (la formule la plus utilisée : Penman-Monteith). Dans un second temps, cette valeur est corrigée par un coefficient empirique Kc (déterminé par la culture et son stage phénologique) aussi appellé coefficient cultural. En dernier lieu les précipitations éventuelles sont soustraitent.
Le bilan climatique de l'eau apporte des informations sur les pertes hydriques en mm sur une période de temps donnée. Le calcul doit être fait pour chaque parcelle et culture. Il existe divers coefficients correcteurs pour la plupart des cultures ainsi que pour leurs stades phénologiques. Certains des modèles de nos stations météo iMetos offre un bilan climatique de l'eau automatisé.
Exemple: 