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1 - CONSOMMATION EN EAU ET CHANGEMENT CLIMATIQUE EN FRANCE MÉTROPOLITAINE

2 - L’EAU DANS LE SYSTÈME SOL-PLANTE

3 - OUTILS DE PILOTAGE DE L’IRRIGATION

4 - QUELS CHALLENGES POUR UNE IRRIGATION DE PRÉCISION ?

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : BIO2490 v1

L’eau dans le système sol-plante
Les indicateurs de stress hydrique des végétaux et leur applicabilité en irrigation de précision

Auteur(s) : Hugo MUSSARD, Patrice CANNAVO

Date de publication : 10 nov. 2023

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RÉSUMÉ

La gestion de l'irrigation est un secteur clé pour la filière agricole. Météo France a réactualisé ses normales saisonnières et a observé une diminution des précipitations au printemps dans toute la métropole. Les méthodes de gestion d'irrigation ne sont plus assez efficientes par rapport aux contraintes climatiques, sociales et économiques et cela se ressent de plus en plus chaque été. Le marché actuel de la gestion de l'irrigation propose peu de solutions de pilotage par capteurs et ceux-ci ne rendent pas compte du stress hydrique en temps réel ressenti par les cultures. Cet article tente d'apporter des pistes de réflexion innovantes pour l’adaptation de l'irrigation à ces contraintes.

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ABSTRACT

Plant water stress indicators and their applicability in precision irrigation

Irrigation management is a key sector for the agricultural sector. Météo France updated its seasonal normals and for example observed a decrease in spring precipitation throughout France. Irrigation management methods are no longer efficient enough in relation to climatic, social and economic constraints, and this is felt more and more each summer. The current irrigation management market offers few sensor-driven management solutions and these do not account for the real-time water stress experienced by crops. This article attempts to provide innovative ways of thinking about how to adapt irrigation to these constraints.

Auteur(s)

  • Hugo MUSSARD : Ingénieur en horticulture - HortiConseil, Salagnon ; Institut Agro, EPHOR, Angers

  • Patrice CANNAVO : Professeur en Science du sol - Institut Agro, EPHOR, Angers

INTRODUCTION

La gestion de l'irrigation est un secteur clé pour la compétitivité et la résilience de la filière agricole française. Avec les crises climatiques que nous vivons, l'accès à l'eau est de plus en plus difficile. Météo-France a récemment réactualisé ses normales saisonnières (1991-2020) et a noté une diminution généralisée des précipitations au printemps dans toute la métropole, et une diminution sur le nord et l’est de la France à l’échelle de l’année. Les méthodes de gestion d'irrigation actuelles ne sont plus assez efficientes par rapport aux contraintes climatiques, sociales et économiques et cela se ressent de plus en plus chaque été. Cela a été particulièrement le cas en 2022, et l’année 2023 a démarré avec un épisode de sécheresse hivernale historique (32 jours sans pluie en février-mars) et un retard de remplissage de 2 mois des nappes phréatiques, selon le ministre de la Transition écologique. Ceci a amené certaines préfectures du sud de la France à prendre des mesures de restriction d’eau dès le démarrage du printemps. Malheureusement de telles situations se reproduiront dans le futur.

Pour être davantage compétitifs et témoigner de leurs bonnes pratiques et de leurs efforts pour préserver la ressource en eau, les producteurs candidatent à des labellisations telles que Plante Bleue, Haute Valeur Environnementale (HVE). De tels labels impliquent pour les candidats d’être notamment les plus efficients possibles dans la gestion de la ressource en eau. L’utilisation de capteurs, de stations météo ou tout autre outil de mesure fournissant des données permettant une irrigation plus précise et efficace sont une nécessité pour obtenir ces labels. Lors du Salon international de l’Agriculture 2023, le président de la République a appelé à « un plan de sobriété sur l'eau » sur le modèle de « la sobriété énergétique », en évoquant « la fin de l'abondance ». Ce plan prévoit une incitation à diminuer notre consommation en eau de 10 %. L’irrigation de précision est un levier majeur qu’il convient d’explorer.

La compréhension du bilan hydrique dans le continuum sol-plante-atmosphère est essentielle, car les besoins en eau des plantes sont régulés par (1) la réserve en eau du sol et l’accessibilité de l’eau par les racines, et (2) les conditions microclimatiques qui environnent la plante. En cas de situation de stress hydrique, la plante adopte différentes stratégies pour assurer sa survie et maintenir un état hydrique adapté à son environnement. L’évaluation du statut hydrique des plantes est aujourd’hui possible grâce à différents capteurs de suivi du sol, de la plante et du climat. Les progrès en métrologie permettent désormais de suivre 24 h/24 les composantes du bilan hydrique. Le pilotage de l'irrigation par sonde électronique est un des moyens les plus efficaces, mais à un coût très important (plusieurs centaines d’euros). Le marché actuel de la gestion de l'irrigation propose peu de solutions de gestion pilotée par capteurs et ceux-ci ne rendent pas compte du stress hydrique ressenti en temps réel par les cultures.

Quels sont les indicateurs agronomiques les plus pertinents ? Quels sont les leviers à tester pour gagner en économie d’usage de l’eau ? Conduire les cultures en conditions de stress hydrique maîtrisé peut-il avoir du sens ? Cet article tentera d’apporter des éléments de réponse à ces questions.

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KEYWORDS

sensors   |   water   |   transpiration   |   water reservoir   |   bioclimatology   |   efficiency

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bio2490


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2. L’eau dans le système sol-plante

2.1 Bilan hydrique au niveau du sol

Le bilan hydrique s’établit comme étant la différence entre les flux entrants dans le sol et les flux sortants (figure 6).

Tous ces flux s’expriment en millimètre d’eau (1 mm = 1 L · m–2). Le bilan hydrique a été adapté pour le pilotage de l’irrigation en utilisant la relation suivante :

( 1 )

avec :

ΔS
 : 
variation de stock d’eau du sol,
St1
 : 
stock d’eau à un instant t1,
St0
 : 
stock d’eau initial à t0.

Si ΔS est positif alors le sol s’enrichit en eau, et s’il est négatif le sol s’appauvrit en eau. C’est lorsque le sol s’appauvrit en eau – on parle de « déficit hydrique » – que les apports d’eau en irrigation sont pratiqués. La quantité d’eau à apporter correspond à celle compensant le déficit hydrique. Par exemple, si ΔS = – 50 mm, la quantité d’eau à apporter par irrigation sera de 50 mm.

En pratique, pour pouvoir calculer les besoins en eau d’une culture, le bilan hydrique de l’équation (1) est simplifié. On considère tout d’abord que la parcelle est plane, ce qui permet d’éliminer la composante du ruissellement (R). Ensuite, dans une optique d’apport raisonné de l’eau, les excès d’eau sont évités et il n’y a donc pas de drainage (D). Les remontées capillaires quant à elles sont difficiles à quantifier, et sont souvent négligées dans le calcul du bilan hydrique. Les besoins d’eau en irrigation (I) s’expriment ainsi :

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - Office français de la biodiversité (OFB), Service Données et Études statistiques (SDES MTES) -   Eau et milieux aquatiques – Les chiffres clés 2020.  -  OFB et SDES MTES, 127 p. (2020).

  • (2) - MÉTÉO-FRANCE -   De nouvelles normales pour qualifier le climat en France  -  (2022). https://meteofrance.com/actualites-et-dossiers/actualites/climat/de-nouvelles-normales-pour-qualifier-le-climat-en-france#:~:text=Toujours%20plus%20chaud, de%201%2C7%20%C2%B0C

  • (3) -   PROPLUVIA  -  http://propluvia.developpement-durable.gouv.fr/propluvia/faces/index.jsp

  • (4) - INRAE -   Ressources.  -  100 p. (2022).

  • (5) - BRUAND (A.), DUVAL (O.), COUSIN (I.) -   Estimation des propriétés de rétention en eau des sols à partir de la base de données SOLHYDRO : une première proposition combinant le type d’horizon, sa texture et sa densité apparente.  -  Étude et Gestion des Sols, 11, p. 323-334 (2004).

  • ...

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