Les Besoins en eau à la Ferme

Un outil pour l'efficacité de la production

Module de formation 04

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TR04: Les Besoins en eau à la Ferme

Introduction

Le problème

L’agriculture est le principal consommateur d’eau et risque de subir les menaces les plus graves en raison de la pénurie d’eau.

Toute pénurie de cette ressource naturelle essentielle met en péril les moyens de subsistance des agriculteurs.

Au même temps, l’évolution démographique, le développement économique et les changements de mode de vie devraient intensifier la concurrence entre l’agriculture et les autres utilisations de l’eau, telles que les utilisations municipales et industrielles.

Les déséquilibres à long terme entre l’offre et la demande d’eau d’irrigation devraient encore s’accentuer car les précipitations limitées et inégalement réparties suivent une tendance à la baisse, tandis que la température moyenne suit une tendance à la hausse.

La solution

Il est conseillé aux agriculteurs de connaître les besoins en eau des cultures et des animaux afin de mieux se préparer à la planification des exploitations, aux sécheresses et à la modernisation des infrastructures hydrauliques.

L’estimation des besoins en eau des cultures est une condition préalable à la mise en œuvre de stratégies d’adaptation et à la gestion de l’eau agricole en général.

Contenu

1.1. Transpiration, Evaporation and Evapotranspiration of Crops

1.2. Water Needs of Crops

1.3. Water Needs of Irrigation

1. De combien d'eau ma ferme a-t-elle besoin?

Les cultures ont besoin d’eau pour la transpiration et l’évaporation

  • La transpiration est le processus de perte d’eau des plantes, principalement au niveau des feuilles.
  • L’évaporation est le processus par lequel une quantité d’eau s’évapore vers l’atmosphère à partir de sources telles que la surface du sol.
  • L’évapotranspiration (ET) est la perte totale d’eau par évaporation et transpiration des plantes (fig.1).
  • Les besoins en eau des cultures coïncident avec l’ET, et ils sont généralement exprimés en mm/jour, mm/mois, mm/an ou mm/saison.

Principalement trois (3) facteurs influencent les besoins en eau des cultures:

  1. Climat
  2. Type de culture
  3. Stade de croissance de la culture

Climat

Les principaux facteurs climatiques qui influencent les besoins en eau des cultures sont : le rayonnement solaire, la température, l’humidité, la vitesse des vents (fig. 2). Leurs effets sur les besoins en eau des cultures sont présentés dans le tableau 1:

Facteur climatiqueBesoin en eau des cultures
HautFaible
Rayonnement solairesoleilpas de soleil
Températurechaudcool
Humiditéfaible (sec)élevé (humide)
Vitesse du ventventeuxpetit vent

Les besoins en eau d’une culture spécifique, dans un endroit spécifique, varient considérablement en fonction des variations spatiales et temporelles de l’évapotranspiration et des besoins nets en eau.

D’après ce qui précède, il est clair que l’évapotranspiration d’une culture spécifique (et donc ses besoins en eau) est sensible aux changements climatiques dans différentes régions, en raison des variations de rayonnement, de température, de vitesse du vent et d’humidité. Par exemple, une certaine variété d’agrume, cultivée dans un climat frais, aura besoin de moins d’eau par jour que la même variété d’agrume cultivée dans un climat plus chaud.

Pour une gestion plus efficace de l’eau, il est utile de prendre une certaine culture standard ou de référence et de déterminer la quantité d’eau dont cette culture a besoin par jour dans les différentes régions climatiques.

Type de culture

Le type de culture a une influence sur les besoins en eau des cultures en ce qui concerne :

  • Besoins quotidiens en eau d’une culture pleinement développée. Par exemple, le pic des besoins quotidiens en eau d’une pastèque entièrement développée nécessitera plus d’eau par jour qu’une culture d’oignons entièrement développée.
  • Durée de la saison de croissance totale de la culture. Par exemple, les pois ont des besoins quotidiens en eau plus élevés que le melon. Mais les besoins saisonniers en eau des pois sont inférieurs à ceux des melons, car la durée totale de la saison de croissance des pois est plus courte (90-100 jours, par rapport aux melons, dont la durée totale de la saison de croissance est de 120-160 jours).

Le stade de croissance de la culture

Une culture en pleine croissance aura besoin de plus d’eau qu’une culture qui vient d’être plantée (fig. 3). 

Les besoins en eau des cultures au moment de la plantation et au cours de la phase initiale sont estimés à 50 % des besoins en eau des cultures au cours de la phase de mi-saison, lorsque la culture est pleinement développée. En ce qui concerne le stade de fin de saison, qui est la période pendant laquelle la culture arrive à maturité et est récoltée, les besoins en eau sont diversifiés en conséquence :

  • Cultures fraîchement récoltées (par exemple, laitue, chou, etc.) pour lesquelles le besoin en eau de la culture reste le même au stade de la fin de la saison qu’au stade de la mi-saison.
  • Les cultures à récolte sèche (telles que le coton ou le maïs), dont les besoins en eau en fin de saison sont minimes et qui ne nécessitent donc pas d’irrigation en fin de saison.

EXEMPLE: Besoins en eau d’une culture générale dans un climat très chaud et sec

Supposons que le besoin en eau d’une certaine culture dans un climat très chaud et sec soit de 15 mm/jour. Cela signifie que chaque jour, la culture a besoin d’une couche d’eau de 15 mm sur toute la surface sur laquelle elle est cultivée (fig. 4). Cela ne signifie pas que ces 15 mm doivent effectivement être fournis par la pluie ou l’irrigation chaque jour.

La culture pourrait recevoir de l’eau d’irrigation, par exemple 60 mm tous les 4  jours. L’eau d’irrigation sera alors stockée dans la zone racinaire et sera progressivement utilisée par la culture : 15 mm pour chaque jour, étant donné que l’eau d’irrigation ne sera pas perdue par lixiviation, ruissellement ou évaporation.

Besoins en eau pour l’irrigation

Sans eau, les cultures ne peuvent pas pousser. La source d’eau la plus connue pour la croissance des plantes est l’eau de pluie. Mais que faire s’il n’y a pas assez d’eau de pluie?

S’il y a trop peu de pluie, l’irrigation est nécessaire pour compléter les besoins en eau supplémentaires.

Les deux facteurs qui déterminent la quantité d’eau d’irrigation nécessaire sont les suivants :

  • les besoins totaux en eau des différentes cultures
  • la quantité d’eau de pluie disponible pour les cultures
Pluie Efficace – Éléments à Prendre en Considération
  • Une partie des précipitations n’est pas efficace. Une partie percole sous la zone des racines des plantes et une autre partie s’écoule à la surface du sol sous forme de ruissellement. L’eau de percolation profonde et l’eau de ruissellement ne peuvent pas être utilisées par les plantes. Si les précipitations sont importantes, une partie relativement importante de l’eau est perdue par percolation profonde et par ruissellement (fig.5).
  • La partie restante, appelée pluie efficace, est stockée dans la zone des racines et peut être utilisée par les plantes. 
  • Variation des précipitations au fil des ans. En particulier dans les climats à faible pluviosité, le peu de pluie qui tombe est souvent peu fiable ; une année peut être relativement sèche et une autre relativement humide.
  • Avant de planter une culture, il est donc utile de prendre en considération des facteurs tels que la topographie, le type de sol dominant, la texture du sol, la structure du sol et la profondeur de la zone racinaire, mais surtout le microclimat de la région et la fiabilité des précipitations.
  • Pour chaque culture, les besoins en eau sont déterminés, généralement sur une base mensuelle, et peuvent être trouvés dans différentes sources, comme les autorités locales ou la littérature.
  • Les précipitations effectives sont estimées sur une base mensuelle, en utilisant les données pluviométriques mesurées (ou les informations locales, si elles sont disponibles).

L’Institut de recherche agricole (ARI) a mis au point un outil essentiel pour les agriculteurs chypriotes qui souhaitent connaître les besoins mensuels en eau de leurs cultures dans différents endroits des terres agricoles de Chypre. Vous trouverez plus de détails dans le lien ci-dessous:

http://news.ari.gov.cy/apps/irrigation.html

2. Stratégies d'adaptation aux besoins en eau

Irrigation goutte à goutte

  • Les systèmes d’irrigation goutte à goutte acheminent l’eau directement aux racines des plantes, ce qui réduit l’évaporation qui se produit avec les systèmes d’arrosage par aspersion.
  • Des minuteurs peuvent être utilisés pour programmer l’arrosage aux heures les plus fraîches de la journée, ce qui réduit encore les pertes d’eau.
  • Un système d’irrigation goutte à goutte correctement installé permet d’économiser jusqu’à 80 % d’eau de plus que l’irrigation de surface, et peut même contribuer à augmenter le rendement des cultures.

Programmation de l'irrigation

  • La gestion intelligente de l’eau ne concerne pas seulement la manière dont l’eau est distribuée, mais aussi le moment, la fréquence et la quantité. 
  • Pour éviter de sous- ou sur-arroser leurs cultures, il est nécessaire de surveiller attentivement les prévisions météorologiques, ainsi que l’humidité du sol et des plantes, et d’adapter leur programme d’irrigation aux conditions actuelles.
  • Par exemple, les agriculteurs peuvent arroser la nuit pour ralentir l’évaporation, ce qui permet à l’eau de s’infiltrer dans le sol et de reconstituer la nappe phréatique.  

Cultures tolérantes à la sécheresse

  • La culture de plantes adaptées au climat de la région est un autre moyen pour les agriculteurs d’obtenir plus de récolte par goutte. 
  • Les espèces cultivées originaires des régions arides sont naturellement tolérantes à la sécheresse, tandis que d’autres variétés de cultures ont été sélectionnées au fil du temps pour leurs faibles besoins en eau.

Agriculture sèche

  • L’agriculture sèche s’appuie sur l’humidité du sol pour produire des cultures pendant la saison sèche, en évitant l’irrigation artificielle.
  • Exemples de pratiques favorisant l’agriculture sèche: préparation du sol et plantation précoces; sélection de cultivars tolérants à la sécheresse, résistants ou à maturation précoce; densité de plantation plus faible; minimisation des perturbations du sol.
  • Elle améliore probablement les saveurs, mais produit des rendements inférieurs à ceux des cultures irriguées.

Pâturage rotatif

  • Le pâturage tournant est un processus dans lequel le bétail est déplacé entre les pâturages pour favoriser leur repousse. 
  • Une bonne gestion du pâturage augmente l’absorption d’eau des champs et diminue le ruissellement de l’eau, ce qui rend les pâturages plus résistants à la sécheresse et augmente la matière organique du sol.

Compost et paillis

  • On a constaté que le compost, ou matière organique décomposée utilisée comme engrais, améliore la structure du sol et augmente sa capacité de rétention d’eau. 
  • Le paillis est un matériau répandu sur le sol pour conserver l’humidité. Le paillis composé de matières organiques, comme la paille ou les copeaux de bois, se décompose en compost, ce qui augmente encore la capacité du sol à retenir l’eau. 
  • Le compost et le paillis aident les agriculteurs à retenir davantage d’eau dans le sol pendant la saison sèche.

Cultures de couverture

  • Les cultures de couverture réduisent les mauvaises herbes, augmentent la fertilité du sol et la matière organique et aident à prévenir l’érosion et le compactage. Elles permettent à l’eau de pénétrer plus facilement dans le sol et améliorent sa capacité de rétention d’eau. 
  • Les champs plantés de cultures de couverture sont plus productifs que les champs conventionnels pendant les années de sécheresse.

Labour de conservation

  • Le travail de conservation du sol utilise des charrues spécialisées ou d’autres outils qui labourent partiellement le sol tout en laissant au moins 30 % de résidus végétaux à la surface. Ces pratiques permettent d’augmenter l’absorption d’eau et de réduire l’évaporation, l’érosion et le compactage. 
  • Pour tirer le meilleur parti de l’eau utilisée par une culture, il convient de mettre en œuvre l’ensemble des pratiques proposées par l’agriculture de conservation, à savoir le paillage, le compost, les cultures de couverture et le travail du sol nul ou minimal.

L'agriculture biologique

  • L’agriculture biologique a des rendements plus élevés que les champs conventionnels lors des années de sécheresse, car les méthodes biologiques contribuent à retenir l’humidité du sol.
  • Un sol sain, riche en matières organiques et en vie microbienne, joue le rôle d’une éponge qui apporte l’humidité aux plantes. 
  • Les champs biologiques peuvent recharger les réserves d’eau souterraine jusqu’à 20 %. 

Sources et liens utiles

Christou, A., Dalias, P. et Neocleous, D. 2017. Variations spatiales et temporelles de l’évapotranspiration et des besoins nets en eau des cultures méditerranéennes typiques sur l’île de Chypre. Journal des sciences agricoles, 155, 1311-1323.

Dalias, P., Christou, A. et Neocleous, D. 2018. Ajustement des calendriers d’irrigation comme stratégie d’atténuation des impacts du changement climatique sur l’agriculture à Chypre. Agriculture 9,4. 

https://agriculture.vic.gov.au/farm-management/water/farm-water-solutions/how-much-water-does-my-farm-need

https://www.fao.org/3/s2022e/s2022e00.htm#Contents

https://www.sciencedaily.com/terms/evapotranspiration.htm

https://cuesa.org/article/10-ways-farmers-are-saving-water

https://dryfarming.org/about/what-is-dry-farming/

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