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I COMMENT ETALONNER L’IRRIGATION SUR MESURE ?

La plante est un organisme vivant qui respire . C’est pourquoi l’efficacité de l’irrigation est liée à la capacité de mesurer les quantités d’eau perdues par les cultures en fonction du climat ,du sol et de la plante elle – même. Les résultats concrets des recherches bioclimatologiques datent de 1978 à Ogenne Camport. Les premiers systèmes ont été commercialisés en 1982 et interrompu aux U.S.A. fin 1997 par la disparition du patron de l’entreprise américaine.

La détermination précise en eau des cultures est d’une grande importance pour assurer une croissance optimale des plantes cultivées . C’est une tâche, que s’est fixée la bioclimatologie, qui analyse le rôle des facteurs climatiques et leurs interactions sur les êtres vivants. Ses recherches conduisent à préciser les conditions d’une meilleure adaptation des plantes et des animaux au climat . Elle s’occupe des problèmes de l’environnement et de l’agrométéorologie, qui sont les liaisons climat-microclimat, ressource en eau, pollution atmosphérique.
Les besoins en eau des cultures sont reconnus dès l’origine de l’agriculture, comme un facteur important et limitant dans la production végétale .Depuis des millénaires, l’homme s’efforce d’apporter de l’eau aux cultures par différents moyens : barrages, forages, irrigation gravitaire, rampes, puits, goutte à goutte. Mais les besoins en eau n’ont cependant fait l’objet de tentatives empiriques d’estimation que depuis le début du siècle dernier. depuis 1970. C’est à la suite de nombreuses recherches et essais sur l’utilisation de l’eau dans le monde, fait par les instituts de recherches agronomiques et plus particulièrement par le département de bioclimatologie de l’Inra, grâce à l’emploi d’ Evaporomètre pour s’intéresser aux besoins en eau de la plante.
L’EvapoTranspiration Réelle (ETR) est le phénomène de la diffusion de vapeur d’eau dans l’atmosphère à partir du sol et des stomates (pores) des plantes. C’est donc le résultat de deux processus qui se combinent : l’Evaporation à partir du sol et la Transpiration de la plante. L’ETR correspondra à l’EvapoTranspiration maximale (ETm), dans le cas où l’alimentation en eau serait illimitée et que le surplus serait constamment drainé. Les informations que je transmets proviennent de mes cours, du livre la météo agricole et d’expériences sur le terrain faite par des personnes qui ont mis en œuvre mes appareils pour analyser les réactions de la plante face à la réalité climatique et a leur comportement à l’action de l’homme. (Traitements, irrigation etc..)
LYSIMETRE ou Evaporomètre. Imaginez une grande bassine cylindrique, que vous remplissez de terre, en respectant les différentes couches du champ. La profondeur de cette bassine est fonction d’une part de la nature et de la hauteur de l’enracinement de la plante et d’autre part des caractéristiques du sol. Caractéristiques qui servent à estimer les possibilités d’emmagasinement de l’eau (réservoir sol). Cette bassine est intégrée au niveau du champ, elle reçoit des plantes identiques cultivées de la même manière. Cette bassine d’un poids respectable de quelques milliers de kilos est positionnée sur une balance qui permet de suivre l’évolution de son poids. Une des difficultés immédiates qui apparaît à l’utilisateur est la précision de mesurer des dixièmes de kilos (1 litre pèse environ 1 kilo) par rapport à des tonnes. Il existe plusieurs types de lysimètres, j’ai choisi de vous décrire à ma manière le lysimètre pesable pour vous initier à l’état de la technique qui existait pour la connaissance des besoins en eau de certains gazons. Dans les années 1976 les Australiens et Alain PERRIER chercheur, à l’époque à la station de bioclimatologie INRA de La Minière ont travaillé sur la comparaison des résultats fournis par sept lysimètres et par un ensemble de capteurs aériens nécessaires à la pratique du bilan d’énergie. La plus légère des cuves pèse 4 tonnes. La cuve extérieur en tôle de 10 mm, la cuve intérieure est en tôle de 6mm.
Au cours de mes nombreux voyages auprès d’instituts où d’universités jusqu’à P.A.U. (Penjab Agricultur University) que j’ai visité, certains disposaient de lysimètres engazonnés plus ou moins bien entretenus dont les diamètres pouvaient atteindre entre 2 et 9 mètres. Certaines profondeurs arrivaient au mètre. Le Lysimètre constitue un milieu fermé et n’intègre pas les échanges hydriques latéraux et surtout pas les remontées d’eau. La méthode aérienne permettant de calculer un bilan d’énergie (Bowen 1926) au dessus d’un couvert végétal est intellectuellement pour un ingénieur très satisfaisant car il applique une somme algébrique des éléments énergétiques qui rentrent et qui sortent du couvert végétal. Tout ce qui rentre et tout ce qui sort est égale à zéro.
Les progrès réalisés dans l’industrie électronique en matière de composants de mesure et microprocesseurs dans les années 1975 permettent à celui qui applique les règles de l’art, d’envisager le mariage de capteurs de mesures physiques avec les considérations des lois physiques qui s’y rattachent. Les résultats sont calculés tous les quinze minutes. Ces dernières seront introduites dans les logiciels. J’ai appliqué ce raisonnement dans la conception et la fabrication de la centrale électronique de mesure et de calcul PATERAS. J’ai mis au point cette centrale d’acquisition de mesure physique pour résister aux intempéries. Sa liaison numérique avec un ordinateur permet la présentation des résultats par tableaux et graphiques. Je n’avais pas trouvé de produits équivalent dans l’industrie ; pour preuve l’obtention d’un brevet américain. J’ai eu droit à mes contrefacteurs régionaux..

II COMMENT ETALONNER L’IRRIGATION SUR MESURE ?

Nous proposons de vous donner la signification de diverses expressions de l’EVAPOTRANSPIRATION
ETp : EvapoTranspiration potentielle. Elle est définie couramment comme la somme de l’évaporation par la surface du sol et de la transpiration par le feuillage d’une culture dont les stomates sont entièrement ouvertes, lorsque le sol fournit toute l’eau demandée. C’est une valeur théorique, calculée par des formules à partir de mesures sur un parc météo.
Cette notion de consommation potentielle en eau a été introduite par Howard Latimer Penman en 1948. L’Evapotranspiration potentielle est calculée sur une fétuque manade ( gazon) de 7 cm de hauteur, couvrant complètement le sol, bien alimentée en eau , en phase active de croissance et au sein d’une parcelle suffisamment grande.
L’ETp ne dépend que d’une culture particulière, où sont réalisées des mesures météorologiques. Une étude comparative des différentes formules a été réalisée au sein de la F.A.O.(Food and Agriculture Organisation of the United Nations) par l’I.N.IA. Les calculs réalisés sur plusieurs années démontrent une forte divergence.
ETo : EvapoTranspiration de référence. C’est une limite de l’EvapoTranspiration potentielle utilisée pour des raisons pratiques. En tant que référence, elle est mesurée et calculée sur le couvert végétal considéré. L’Eto correspond donc à une Evaporation potentielle dans les conditions hydriques réelles. Certains climats ne permettent pas de maintenir ce gazon de référence, en particulier en Floride, qui est équipée du réseau CIMIS depuis 1986.
ETM : EvapoTranspiration Maximale.
C’est la valeur maximale de l’évapotranspiration d’une culture donnée, à un stade végétatif, dans des conditions climatiques données, prise en compte par l’ETp. C’est une correction de l’ETp en fonction du couvert végétal. L’ETM correspond à la quantité d’eau qui serait réellement perdue sous forme de vapeur d’eau par un couvert végétal dans le cas où l’alimentation en eau de la plante ne serait pas limitée.
On définit l’ETM par rapport à l’ETp en posant : ETM = Kc x ETp où Kc est le coefficient cultural.
ETr : EvapoTranspiration réelle. Elle désigne la quantité d’eau réellement perdue sous forme de vapeur d’eau par le couvert végétal. Elle traduit l’ensemble des interactions : sol, plante climat.
ETopt : EvapoTranspiration optimisée. C’est l’ETr qui permet de réaliser le mieux possible les objectifs de la culture, rendement en grains maximum par exemple.
Site régional de référence.
La lecture de ces définitions, nous permet d’envisager de calibrer les coefficients culturaux qui sont en général très approximatifs. En effet si nous disposons d’un parc météo qui permet de calculer l’ETp, il suffit de disposer d’un appareil calculant l’ETr placé sur un couvert végétal, conduit selon la méthode culturale régionale nécessaire, pour être à l’ETM. Alors l’ETr est égale à l’ETM. Nous venons pratiquement de définir un site de référence régional. Je prendrais l’exemple du Mas d’Asport, dans les costières du Gard, géré jusqu’en 1990 par M. Panine de la C.N.A.B.R.L. où nous disposions d’un parc météo digne de ce nom. M. Pottier pendant 20 ans faisait les relevés manuels sur un parc bien entretenu. Nous avons pu installer, une station calculant l’ETp selon Penman, et sur du soja nous avions installé un BEARN avec un appareil polyvalent quant aux méthodes de calculs de l’ETr. Les expérimentations font l’objets de stages et de soutenances dans le cadre de diplôme de fin d’étude d’école d’ingénieur. En 1988, la culture du soja a consommé environ 500 mm d’eau ( 1mm est équivalent à 1 litre par m2 ) soit 5000 m3 pour 1 hectare. Le CETIOM en 1986 avait annoncé une consommation entre 500 et 800mm. La F.A.O. donne 400 à 700mm. Pour le Blé dur, la F.A.O. donne 370 mm. Chez M. Coutadeur (220 Hectares) à Bonneval en Beauce, nous avons fait la démonstration en 1994 sous le climat appréhendé par un BEARN qu’il obtenait à peu prés le même rendement sur une parcelle sans irriguer et sur une parcelle irriguée par enrouleur selon une procédure régionale. Pendant plusieurs années M. Pasquereau et son technicien d’AGRICHER à Bourges ont piloté l’irrigation de leurs adhérents disposés dans un carré de 25 Km. En 1993 avec leur BEARN, AGRICHER détermine une consommation d’eau pour du maïs de 425mm.Le Berry Républicain publie tous les jours l’ETr.
Il est évident qu’il faut avoir de l’eau pour la gérer et elle ne tombe pas du ciel quand nous en avons le plus besoin. En Californie, j’ai pu voir de grands lacs collinaires qui alimentaient des canaux seulement pendant la période d’írrigation. J’ai pu travailler sur des champs dont je n’apercevais pas la fin à l’horizon. 1000 hectares de tomates, 600 hec. de poivrons, 850 hec. d’amandiers, 700 hec. de cotons, des fraises à perte de vue et des vignes ou les allées étaient constituées par un mélange de pétrole brut marron et séché etc. Des tuyaux de 10 ‘’ (environs 254 mm) alimentant des rigoles (irrigation à la raie). J’ai crapaüté par 40 degrés .


III COMMENT ETALONNER L’IRRIGATION SUR MESURE ?

L’électronique a fait des progrès surtout dans le domaine des microprocesseurs et des automates industriels, qui disposent des entrées de mesure de précision. Certains composants pour la mesure n’évoluent pas aussi vite et la normalisation des sondes en platine n’a pas changé. En 1978 cela était différent, il fallait trouver des solutions techniques adaptées aux problèmes que nous rencontrions. Les premier ordinateurs que nous avons livrés au Portugal avec la centrale PATERAS de mesure et de calcul étaient des APPLE IIE munis d’une imprimante et d’une table traçante 4 couleurs, indispensable pour présenter les courbes sur 24 heures du Bilan d’énergie et hydrique.
Aujourd’hui regardez autour de vous ! Toujours est-il que nous changions de modèle d’ordinateur tous les deux ans. Il n’était pas question de livrer à l’INRA, qui disposait d’ une commission informatique, autre chose que du matériel Français. Le plus difficile était de trouver des ordinateurs multitâches capable de recevoir les informations de plusieurs appareils comme il était demandé pour équiper le site de l’INRA-GRIGNON. L’équipement destiné à la canne à sucre de Guadeloupe, a été préparé pendant 4 mois à Ogenne sur les champs Peyré et Roumas : un ensemble comprenant deux portiques de 8 mètres et une caravane climatisée contenant le bureau d’un technicien que nous avions recruté sur Pau pour qu’il parte avec l’installation, un coin informatique équipé d’un ordinateur WANG multitâche, un compresseur d’air insonorisé et d’un ensemble chargeur batteries délivrant du 24 volts. Les résultats présentés en aparté durant le débat au colloque ‘Le Maïs et l’eau’ à Agen en 1987 par l’ingénieur en chef Manuellant du CEMAGREF suite à une audit du dispositif ‘Guadeloupe’ conseillait de suivre la même démarche pour le Maïs.
Description d’un appareil BEARN des années 1990.

IV COMMENT ETALONNER L’IRRIGATION SUR MESURE ?

Le Bilan d’énergie au-dessus d’un couvert végétal.
Rn + ?o + ?s + ?L + ?CO2 + ?M = 0
?CO2 =flux de gaz carbonique très petite valeur. Pour les appareils que nous avons livré en Corée du Sud, nous avons du joindre un analyseur de gaz.
?M =correspond à la matière sèche. Très petite valeur.
Rn = rayonnement net . Il est mesuré directement par un pyrradiomètre.
?o = flux de chaleur dans le sol. Il est mesuré directement par un fluxmètre.
?s =flux de chaleur sensible. Il est calculé grâce aux travaux d’Alain Perrier explicitant que les gradients de température et d’humidité se réduisait à la mesure directe de l’air ambiant et d e la température de la mèche d’un psychromètre. ?L = flux de chaleur latent. C’est ce flux qui correspond à l’énergie nécessaire pour transformer l’eau en vapeur. C’est l’EVAPOTRANSPIRATION REELLE.
La mise en place de l’appareil BEARN nécessite de prendre en compte : que plus la plante grandit et plus le champs doit être grand pour éviter l’effet de bord. L’INRA a étudié ce phénomène pour pratiquement établir des règles d’utilisation. Une autre contrainte nécessite de maintenir les psychromètres Pescara dans la couche limite qui oscille verticalement entre 1/10e et 1/100e de la distance à la bordure du champs.

V COMMENT ETALONNER L’IRRIGATION SUR MESURE ?

Intérêt de la mesure de l’EVAPOTRANSPIRATION REELLE.

Conclusion :

La mise au point de ces appareils a demandé de la pugnacité, mais aussi beaucoup d’énergie et de l’espace temps des instituts de recherche. J’ai trouvé dans cette aventure des temps modernes à m’exprimer dans de nombreux pays. Ma satisfaction d’ inventeur est dans la reconnaissance de mon savoir faire par les scientifiques français et par les U.S.A. et l’écriture partielle dans la publication du livre ‘La météo Agricole’. Ce livre (ISBN 2-908215-00-4) donc j’ai assuré la publication chez METEOLE S.A a été conçu pour attirer l’attention de ceux qui veulent pratiquer correctement de la mesure physique pour l’agrométéo. J’espère avoir contribué à une meilleure gestion de l’eau aussi bien sur les golfs, les espaces verts et l’agriculture. En 1988, dans le supplément au numéro 201 La RECHERCHE, je précisais que l’avenir agricole passe obligatoirement par une gestion correcte de l’eau afin d’optimiser le rendement des cultures, diminuer les coûts de fertilisants et les problèmes de lessivage de sol, et réduire la pollution des nappes phréatiques. L’évolution du climat prévoit un réchauffement des températures de surface provoquant inévitablement l’augmentation des besoins en eau. L’avenir du pétrole vert ne peut plus être pensé sans la prise en compte de ces remarques. En 1993 et 1994, avant de partir pour la Floride puis la Californie, j’assistais le B.R.G.M. avec un BEARN pour une étude complète des mouvements de l’eau sur le site de Solaine près de TROYE pour le compte de l’ANDRA. L’expérience acquise sur le terrain est irremplaçable Nous ne sommes jamais prophète dans notre pays. Lauréat en 2002 du Ministère de la recherche pour un appareil breveté qui répond aux deux questions : Combien d’eau ? Quand faut-il irriguer ?
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