Planification de l'irrigation

La planification de l'irrigation est le processus utilisé par les responsables des systèmes d'irrigation pour déterminer la fréquence et la durée optimales d'arrosage. L'objectif est d'apporter suffisamment d'eau pour humidifier complètement la zone racinaire de la plante, tout en minimisant le sur-arrosage et en garantissant l'efficacité de l'utilisation de l'eau (en).

La planification moderne a évolué, passant de simples minuteurs basés sur un calendrier à des systèmes « intelligents » qui s'adaptent dynamiquement aux conditions météorologiques et aux niveaux d'humidité du sol.

Méthodes de planification

La planification de l'irrigation peut être regroupée en trois méthodologies principales, allant de l'observation à l'analyse avancée des données.

Méthode d'observation

La forme la plus élémentaire de planification repose sur des indices visuels ou une inspection physique.

Indices visuels : surveiller les plantes pour détecter les signes de stress hydrique ( flétrissement, enroulement des feuilles ou changements de couleur) avant l’arrosage.
Méthode tactile et visuelle : prélever un échantillon de sol à la main pour estimer sa teneur en humidité en fonction de la façon dont le sol se présente sous forme de rubans ou de grumeaux.

Mesure de l'humidité du sol

Cette méthode utilise des capteurs placés directement dans la zone racinaire pour mesurer la teneur en eau volumétrique ou la tension de l'eau dans le sol.

Tensiomètres : mesurent la force (tension) que les racines doivent exercer pour extraire l'eau ;
Capteurs capacitifs (en) : ils mesurent la permittivité diélectrique du sol pour déterminer le volume d’eau ;
Sondes à neutrons : utilisées en agriculture pour des mesures très précises en profondeur dans le sol.

Ces capteurs peuvent servir de « thermostat » pour l'irrigation, déclenchant le système uniquement lorsque l'humidité descend en dessous d'un seuil spécifique de déplétion autorisée par la gestion.

Méthode météorologique (bilan hydrique)

Également connue sous le nom de « méthode du chéquier », cette approche calcule le bilan hydrique du sol. Elle considère la réserve hydrique du sol comme un compte bancaire :

dépôts : pluie et irrigation ;
prélèvements : évapotranspiration — la perte combinée d'eau par évaporation du sol et transpiration des plantes.

L'équation du bilan hydrique quotidien du sol est souvent exprimée comme suit^[1] :

D_{c}=D_{p}+ET_{c}-P-I

où :

D_{c}

désigne l'épuisement actuel de l'humidité du sol,

D_{p}

l'épuisement antérieur,

ET_{c}

l'évapotranspiration des cultures (eau utilisée par les cultures),

P

les précipitations (pluie),

I

l'irrigation appliquée.

Cette méthode repose largement sur des données météorologiques précises pour calculer les pertes d'eau quotidiennes.

Technologies d'irrigation intelligentes

Les progrès réalisés dans le domaine de la « connaissance des conditions météorologiques » ont permis le développement de programmateurs d'irrigation intelligents qui automatisent le processus de planification.

Contrôleurs basés sur les conditions météorologiques

Les régulateurs d'évapotranspiration (ET) ajustent quotidiennement les programmes d'irrigation en fonction des conditions météorologiques locales. Ils calculent l'évapotranspiration de référence ( $ET_{0}$ ) — la quantité d’eau qu’une surface gazonnée standard perdrait compte tenu de la température, de l’humidité, de la vitesse du vent et du rayonnement solaire actuels.

Système basé sur un signal : le contrôleur reçoit quotidiennement une valeur d'évapotranspiration via Wi-Fi ou signal cellulaire provenant d'une station météorologique locale.
Calcul sur site : le contrôleur utilise des capteurs intégrés (température et rayonnement solaire) pour calculer l'évapotranspiration directement sur le site.
Données historiques : Le contrôleur utilise une courbe préprogrammée des moyennes météorologiques historiques de la région (la moins précise).

Contrôleurs à base de sol

Au lieu de prédire les pertes d'eau à partir des données météorologiques, ces dispositifs de contrôle mesurent l'humidité réelle du sol.

Système de dérivation : la minuterie est programmée pour fonctionner, mais le cycle est interrompu (dérivé) si le capteur d'humidité du sol détecte un sol humide.
Système à la demande : le programmateur déclenche l’irrigation uniquement lorsque le capteur d’humidité du sol atteint un seuil bas, quelle que soit l’heure de la journée.

Capteurs réactifs

Capteur de pluie : disques hygroscopiques simples qui gonflent lorsqu’ils sont mouillés, interrompant le circuit électrique des vannes pendant un orage.
Capteurs de gel : empêchent l'irrigation lorsque la température de l'air descend en dessous de 0 °C afin de prévenir les risques de gel et les dommages aux plantes.

Principes agronomiques

Une planification réussie nécessite de comprendre les besoins spécifiques des cultures.

Coefficient cultural ( $K_{c}$ )

Toutes les plantes n'utilisent pas l'eau au même rythme. La « conscience météorologique » ( $ET_{0}$ ) doit être modifié par un coefficient cultural ( $K_{c}$ ) pour obtenir les besoins réels en eau ( $ET_{c}$ ). Cette relation est définie par la norme 56 de l’Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO)^[2] :

ET_{c}=ET_{0}\times K_{c}

$K_{c}>1$ : High-water users (e.g., Corn, Fescue grass).
$K_{c}<1$ : Drought-tolerant plants (e.g., Cactus, native shrubs).

Épuisement autorisé par la direction (MAD)

Le MAD correspond au pourcentage d'eau disponible dans le sol qui peut être épuisé avant que le stress hydrique des plantes ne survienne.

Cultures standard : souvent fixées à un taux d'épuisement de 50 %.
Cultures sensibles : (par exemple, les légumes) peuvent nécessiter un arrosage lorsque le niveau d'humidité atteint 30 %.
Tolérance au stress : par exemple, les arbres établis peuvent tolérer une diminution de 60 à 70 %^[3].

Avantages

Conservation de l'eau : le programme WaterSense de l'EPA estime que jusqu'à 50 % de l'eau d'arrosage est gaspillée en raison de méthodes inefficaces, et que les systèmes de contrôle intelligents peuvent réduire considérablement ce gaspillage^[4].
Santé des plantes : prévient le pourrissement des racines dû à un arrosage excessif et le stress hydrique dû à un arrosage insuffisant.
Réduction du ruissellement : la programmation par cycles et infiltration empêche l’eau de s’écouler du terrain vers les égouts pluviaux.

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Irrigation scheduling » (voir la liste des auteurs).

↑ « Irrigation Scheduling: The Water Balance Approach », North Dakota State University Extension (consulté le 4 février 2024)
↑ Richard G. Allen, Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56, Rome, FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1998 (ISBN 92-5-104219-5, lire en ligne)
↑ « Basics of irrigation scheduling », University of Minnesota Extension (consulté le 4 février 2024)
↑ « WaterSense Labeled Controllers », U.S. Environmental Protection Agency (consulté le 4 février 2024)

Articles connexes

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Portail de l’environnement

[1] « Irrigation Scheduling: The Water Balance Approach », North Dakota State University Extension (consulté le 4 février 2024)

[2] Richard G. Allen, Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56, Rome, FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1998 (ISBN 92-5-104219-5, lire en ligne)

[3] « Basics of irrigation scheduling », University of Minnesota Extension (consulté le 4 février 2024)

[4] « WaterSense Labeled Controllers », U.S. Environmental Protection Agency (consulté le 4 février 2024)

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