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Les indicateurs de stress hydrique des végétaux et leur applicabilité en irrigation de précision
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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 | Read in English

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Présentation

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

Sommaire

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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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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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DOI (Digital Object Identifier)

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

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6. Glossaire

Acide abscissique ; Abscisic acid

Substance produite par les plantes qui agit comme une hormone végétale, et qui est impliquée dans l’adaptation des plantes aux conditions de stress, ainsi que dans le développement des graines.

Évapotranspiration potentielle (ETP) ; Potential evapotranspiration

Quantité d’eau qui serait évaporée et transpirée par une culture saine et bien nourrie, couvrant complètement le sol et ayant suffisamment d’eau à disposition.

Flux de sève brute ; Raw Sap flow

La sève brute compense la perte d’eau due à la transpiration des feuilles. Si cette compensation n’est pas suffisante, les réserves d’eau présentes dans les feuilles ou les tissus sous-jacents sont utilisées.

Longueur d’onde reflétée ; Reflected wavelength

En cas de stress hydrique, le spectre lumineux renvoyé par la plante contient plus de rouge (800 nm) qu’une plante non stressée.

Microclimat

Environnement climatique immédiatement proche des plantes.

Potentiel hydrique ; Water potential

Noté Ψw, mesure de l’énergie des molécules d’eau dans une solution, qui indique la force avec laquelle cette solution retient l’eau. Généralement le potentiel hydrique est nul lorsque le milieu est saturé en eau, et négatif le cas échéant. Dans l’air ou dans le sol, plus la quantité d’eau est faible, plus le potentiel hydrique est faible. Pour garantir le transfert d’eau à travers la plante, du sol vers l’atmosphère, le potentiel hydrique de l’air doit être inférieur au potentiel hydrique du sol.

Remontées capillaires ; Capillary rise

Flux d’eau ascendant dans le sol, pouvant se manifester si l’humidité du sol est plus importante en profondeur qu’en surface. La présence de nappe peut être une source de remontées capillaires où l’eau peut remonter jusqu’à 1 m au-dessus du niveau de la nappe dans un sol limoneux et être utilisée par les racines. En période de sécheresse intense, ces remontées peuvent atteindre 100 mm.

Restriction rouge

Crise. Arrêt des prélèvements non prioritaires, y compris des prélèvements à des fins agricoles. Seuls les prélèvements permettant d’assurer l’exercice des usages prioritaires sont autorisés (santé, sécurité civile, eau potable,...

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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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