Comment savoir les besoins en eau des cultures?

1-Intr

Introduction

Dans le système sol-plante-atmosphère,l'eau circule sous l'action de la transpiration .L'eau est d'abord extraite du sol grâce aux poils absorbants des racines puis elle est véhiculée le long des parois cellulaires et le xylème jusqu'aux sites transpiratoires.Elle s’évapore dans la chambre sous- stomatique grâce à l’énergie solaire absorbée par la feuille pour être enfin libérée à travers les stomates dans l'air ambiant.La transpiration est déterminée par la demande évaporative de l’atmosphère (ETo) mais elle est par ailleurs contrôlée par une résistance comprenant deux composantes essentielles: la résistance stomatique(rs) et la résistance de l'air(ra).La quantité d'eau qui est disponible pour la transpiration des plantes dépend de l'humidité contenue dans le sol et du 

volume du sol occupé par les racines actives .Une faible humidité du sol induit un état de stress hydrique chez les plantes et par conséquent provoque la fermeture des stomates.Une demande évaporative de l’atmosphère trop élevée peut aussi causer un état de stress chez la plante par réduction de la turgescence foliaire.En agronomie, on est concerné par la consommation hydrique des cultures le long de leur cycle végétatif.L'enjeu de l'evapotranspiration est extrêmement important surtout dans les pays a faibles ressources en eau .En effet en termes quantitatifs les cultures consomment d’énormes quantités d'eau au cours de leur cycle de production soit environ 4000 a 6000 m3/ha/an.Cependant dans ce volume total il n'y a que la transpiration qui se traduit par un effet bénéfique en agriculture.L'activité photosynthétique et la transpiration sont étroitement liées entre du fait que les stomates contrôlent les flux de CO2 et de vapeur d'eau.

Par ailleurs la dépendance directe des transferts de CO2 et de vapeur d'eau de l’énergie solaire interceptée explique pourquoi il y a des relations linéaires entre la production de biomasse par les cultures et l'eau transpirée d'une part et la radiation absorbée d'autre part.Dans les études agronomiques liées a ces aspects de productivité de l'eau un certain nombre de concepts est utilisé.

ET:Le terme évapotranspiration (ET) désigne la somme de l’évaporation du sol(E) et de transpiration végétale(T).On évalue en hauteur d'eau par unité de temps (mm j-1) ou en unité d’énergie par unité de surface et de temps(cal.cm-2 s-1Wm2) ET est la quantité d'eau réellement perdue sous forme de vapeur d'eau par un couvert végétal.

ETo: l'evapotransipration de référence est l'évapotranspiration potentielle maximale d'un gazon bien vert occupé court bien alimenté en eau au sein d'une parcelle suffisamment grande et en phase active de croissance.Théoriquement elle dépend des facteurs de l'environnement physique.ETo peut être calculée par des formules semi-empiriques dont la plus fable est celle de Perman-morteith.

ETc: l'évapotranpiration de la culture est l'evapotranspiration d'une espèce cultivée dans les meilleures conditions possibles.

ETa: evapotranspiration actuelle est la quantité d'eau réellement consommée par la culture.Elle dépend du degré de couverture du sol par la végétation et e la réserve hydrique disponible aux plantes.

Les besoins hydriques correspondent aux quantités d'eau nécessaires à couvrir l'evapotranspiration des cultures (ETc).En terme quantitatif, la fraction d'eau qui entre dans la constitution des plantes est négligeable(1%) par rapport à l'ETc cumulée pendant le cycle végétatif.Les besoins en eau sont calculées de façon a permettre à la plante d'avoir une production optimale.Leur détermination nécessite la connaissance de la demande évaporative et du coefficient cultural.

2-Le coefficient cultural:

Lorsqu'une culture est bien conduite , l’expérience montre qu'il existe pour chaque période végétative une relation de proportionnalité entre l'évapotranspiration maximale de la culture (ETc) et l'évapotransiration de référence (ETo): Kc= ETc/ET0 avec Kc représente le coefficient cultural qui dépend :

-du stade de développement de le culture

-du niveau de la réserve hydrique du sol

-de l’état d'humectation de la surface du sol

Le cycle cultural des espèces annuelles est divisé en quatre phases ou stades de développement :

-La phase initiale(1) qui s'étale depuis le semis jusqu’à ce que la culture couvre environ 10% Dde la surface du sol.

-La phase de croissance rapide(2) qui commence a la fin de la phase initiale et se termine lorsque la couverture du sol atteint 70%.

-La phase pleine végétation (3) qui commence a la fin de la phase précédente et s’achève à la maturation ,elle comprend la floraison et la formation du grain.

-La phase de sénescence(4) qui débute a la fin de la phase (3) et se termine à la récolte . Elle comprend le mûrissement.

On donne les durées approximatives en jour des phases de croissance de quelques cultures en plein champ:

céréales:-Total:150-165 ,phase(1):120-25,phase(2):30-35,phase(3): 60-65,phase(4): 40

pomme de terre: Total: 105-145, phase(1): 25-30, phase(2): 30-35,phase(3):30-50, phase(4) : 20-30

olivier: pérenne

oranger :pérenne

D'une manière générale la phase la plus sensible au déficit hydrique est bien la pleine végétation (3).La phase la moins sensible est celle de la maturation (4) .Il est souvent nécessaire de limiter l'approvisionnement hydrique des cultures en deçà de leurs besoins maximum a cause des ressources en eau limitées par exemple .La méthode de Kc est largement utilisée a cet effet et permet d'optimiser la conduite des irrigations.I existe plusieurs manuels qui donnent les valeurs de Kc pour les différentes cultures.

On présente un exemple de l'information disponible et indique les valeurs des coefficients culturaux (Kc) pour différentes cultures considérées précédemment t en fonction de leurs différentes phases de croissance :

céréales:phase(1): 0,35,phase(2):0,75,phase(3):1,10,phase(4): 0,65

pomme de terre:phase(1): 0,45,phase(2): 0,75,phase(3):,1,15 ,phase(4):0,85

olivier: phase(1) : 0,55,phase(2): 0,55, phase(3): 0,55, phase(4): 0,55

oranger: phase(1) : 0,70phase(2) : 0,70, phase(3) : 0,70, phase(4) : 0,70

Ces valeurs permettent de constater des coefficients culturaux supérieurs à 1 . Ceci est attribuable au fait que ET0 représente la consommation maximale du gazon.

Les besoins en eau d'irrigation sont déterminés de la manière suivante

-déterminer l'évapo-transpiration de référence ET0

-déterminer le coefficient cultural Kc

-calculer les besoins en eau de la culture ET culture=Kc.ET0

-déterminer la pluie efficace (Pe) ou part de la précipitation qui a alimenté la zone racinaire .

-calculer les besoins en eau d'irrigation,I= ETc-Pe

3-Mesure de l'ETP en tunisie:

Plusieurs mesures d'evapotranspiration dans des cases lysimetriques ont été effectuées en Tunisie notamment à l’Institut National Agronomique de Tunis (INAT) entre 1960 et 1982

Le lysimètre

Le lysimètre de Louvain-la-Neuve est constitué d'une cuve cylindrique d'1,80m de profondeur, rempli de sol remanié (sol en place avant les travaux). Le tout pèse près de 3 tonnes. Sa surface évaporante est d'1 m²; ce choix était délibéré, il permet une conversion facile (1 litre d'eau=1 mm/m²).

<sub>1. Cuve du Lysimètre
2. Cannes Tentiométriques
3. Bougies poreuses
4. Sondes de Température
5. Tube d'accès gamma-neutronique
6. Pluviomètre à auget basculeur
8. Système de Drainage
9. Auget basculeur(sortie drain)
10. Capteur électronique
11. Balance
12. Contrepoids
13. Infrastructure béton</sub>

La similitude des résultats obtenus sur le gazon et sur le sol nu démontre que l’évaporation est étroitement liée aux conditions climatiques .Elle passe ainsi d'environ 1-2 mm/ jour en hiver a 6-7 mm en été

4-Le bilan hydrique:

Il permet de déterminer la quantité d'eau consommée par un couvert végétal au cours de son cycle végétatif ou au cours d'une phase donnée de son développement .Il s'agit de faire le bilan entre les apports d'eau d'une part et les pertes d'autre part

La connaissance des différents termes du bilan peut être réalisée par des mesures directes ou éventuellement par le calcul .En fait l'equation générale du bilan hydrique s’écrit.: ∆S=P+I-ETa-R+-D

∆S est la variation du stock d'eau du sol

P est la quantité∆S=P+I-ETa-R+-D de précipitation

I est l'apport d'eau par l'irrigation

ETa est l'evapotranspiration totale

R est le ruissellement

D est le drainage ou percolation profonde de l'eau au delà de la zone exploitée par les racines

D est aussi la remontée capillaire auquel cas il s'agit d'un apport qui doit s'additionner a la pluie et l'irrigation

C'est l'une des méthodes les plus utilisées pour le suivi de la variation de la resserve hydrique du sol .

Par ailleurs l’équation ∆S=P+I-ETa-R+-D permet l'estimation de l'evapotranspiration a partir des mesures des apports et de la variation du stock d'eau du sol .Cependant dans la plupart des cas on néglige la remontée capillaire ,le drainage et le ruissellement pour avoir la forme simplifiée utilisée en agronomie .ETa=P+I-∆S

En hydrologie l’équation ∆S=P+I-ETa-R+-D est aussi utilisée pour l'estimation du bilan hydrologique de ruissellement et de variation du stock d'eau dans le sol ,cette méthode n'est valable que pour de longues périodes.

L’équation ETa=P-R-D est la forme la plus utilisée pour l'estimation de l'évapotranspiration(ETa) a grande échelle dans les bassins hydrologiques ou la seule source d'apport d'eau est la pluie et ou les pertes se font par ruissellement hors du bassin et par percolation vers la nappe d'eau phréatique