Croiser le faire

Published on 22 avril 2022 |

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[IRRIGATION] Ça ne coule pas de source

Par Yann Kerveno

Le changement climatique et son cortège de sécheresses rapprochées renforcent le rôle de l’irrigation dans l’agriculture des pays tempérés. Elle est même déjà, en zone méditerranéenne, l’unique solution pour maintenir des productions agricoles. Or c’est un domaine où il reste de nombreux développements à opérer, avec des paradoxes et des solutions parfois à contre-courant des idées répandues.

De ligne droite en ligne droite, on finit par arriver chez Franck Minjat, producteur de maïs et de légumes à Blagon, non loin du bassin d’Arcachon, planqué là-bas derrière les pins. Au sol, les terres sont caractéristiques des Landes, gris foncé et blanches, ce ne sont du reste pas des terres au sens où on l’entend, plutôt des sables posés sur une couche imperméable. Et un paradoxe formidable. L’eau est partout mais, sans irrigation, on n’arrive à rien… La forêt landaise et ses sols sableux sont bien le lieu emblématique pour aborder le sujet. Toute la jeune histoire de l’agriculture du secteur, du Médoc aux portes du Pays basque, est intimement liée au développement des techniques d’irrigation. « À l’origine, la forêt landaise est un vaste marais que Napoléon III a voulu assainir, en plantant des pins et en développant l’agriculture », explique Julie Campguilhem, conseillère irrigation au Groupement de Recherche sur les Cultures et Techniques Agricoles des Sols Forestiers d’Aquitaine (GRCETA-SFA). Au XIXe siècle, seuls les pins ont réussi à faire leur trou, l’agriculture, elle, n’a pas vraiment pris. Il faut attendre une catastrophe pour qu’elle fasse son retour sur le territoire avec le grand incendie meurtrier de 19491 qui consuma plus de 50 000 hectares au sud de Bordeaux. Le feu a tout défriché. Quelques pionniers venus du nord de la France profitent alors de l’occasion pour contourner les obstacles offerts par la nature et y implanter l’agriculture. Comment ? En actionnant trois leviers : le drainage pour évacuer l’eau stagnante, le chaulage2  pour corriger le pH des terres et l’irrigation. J. Campguilhem poursuit : « Les sols sont ici composés d’au moins 85 % de sables, la profondeur ne dépasse pas quarante centimètres avant de tomber sur l’alios, un grès issu d’une couche étanche de sable et de fer agglomérés. La nappe, qui se recharge avec les pluies, entre 800 et 1 200 millimètres par an, est juste en dessous. Cette particularité donne aux sols une réserve utile très faible, autour de trente millimètres d’eau en moyenne, même si c’est parfois variable à l’intérieur d’une même parcelle. » D’où l’obligation d’arroser les cultures régulièrement. Dans les Landes, les prélèvements se font dans la nappe située juste sous l’alios, entre huit et vingt mètres de profondeur. « C’est une eau qui n’est pas potable parce qu’elle est très chargée en fer », précise F. Minjat, histoire de lever toutes les ambiguïtés et d’anticiper d’éventuelles critiques.

La théorie du ruissellement

Si l’irrigation est récente dans les Landes, elle est, ailleurs, une composante très ancienne de l’agriculture. « Depuis les Romains jusqu’à la Seconde Guerre mondiale, on a transporté l’eau en gravitaire, en utilisant son énergie potentielle (la gravité). Mis à part quelques exceptions, comme les jardins de Versailles, l’irrigation sous pression ne s’est véritablement développée qu’après la Seconde Guerre mondiale. Sur les 320 millions d’hectares irrigués dans le monde, 70 % le sont en gravitaire et les 30 % restants avec des systèmes sous pression. Dont plus des trois quarts (80-85 %) en aspersion et le reste en goutte à goutte », explique Bruno Molle. Jeune retraité, ce chercheur a passé sa carrière sur ces questions, en particulier au sein de l’UMR G-Eau de Montpellier. Il poursuit sa description : « Les deux plus grands pays irrigants sont la Chine et l’Inde avec chacune cinquante millions d’hectares. Ce classement est ainsi parce qu’on y inclut les rizières, zones où on ne saurait faire autre chose que du gravitaire. Au total, ces chiffres datent un peu mais on peut considérer que l’irrigation concerne 17 % de la surface arable mondiale et produit plus de 40 % de la nourriture mondiale. »

« L’irrigation a aussi un côté stressant, c’est une reponsabilité importante à cause de la prise de risques » Julie Campguilhem, GRCETA-SFA.

1,1 litre amené pour 1 litre utilisé

Aujourd’hui, avec le changement climatique, la pression sur la ressource et les coûts, le concept clé de l’irrigation c’est l’efficience pour augmenter le plus possible l’utilisation par la plante de la fraction d’eau apportée. « En moyenne, dans le monde, l’irrigation est efficace à 45 %. Il faut amener 2,2 litres d’eau pour que la plante en utilise un litre. Dans les systèmes gravitaires, dont une majorité sont des rizières, on est entre 30 et 60 %. En France, en goutte à goutte, on atteint 75 à 90 % d’efficacité. Avec un système neuf et bien pensé on dépasse les 90 % : on amène 1,1 litre pour que la plante en utilise un litre », détaille encore B. Molle. Pour autant, si les systèmes par aspersion ou goutte à goutte sont plus efficaces, pas question de jeter le gravitaire – l’eau qui coule dans les parcelles – avec l’eau du bain. « Il ne faut surtout pas raisonner seulement en efficacité et uniquement à l’échelle de la parcelle. Car le gravitaire a des effets secondaires sur son environnement et ne profite pas qu’à la culture arrosée. Il profite aussi souvent aux cultures qui se trouvent en aval. Au Maroc, par exemple, on a vu des zones situées en aval de secteurs équipés en goutte à goutte, en remplacement du gravitaire, connaître de sérieux problèmes de ressources », explique le chercheur. Plus près de nous, dans les Pyrénées-Orientales, les canaux d’irrigation servent indirectement, par les fuites et infiltrations, à remplir la nappe phréatique du Pliocène dans laquelle l’eau potable est prélevée. « Quand on change un système, si l’on veut que la modernisation soit équitable, c’est-à-dire que les utilisateurs amont ne captent pas la majorité de la ressource, il faut imposer des quotas pour ne pas tout déstabiliser en aval. »

Autant en emporte le vent

L’efficacité s’obtient grâce à la combinaison de plusieurs leviers : le matériel, le savoir-faire et la formation des agriculteurs, le conseil en irrigation et le pilotage… « Sur le matériel, pendant une vingtaine d’années, nous n’avons peut-être pas été assez attentifs. On a beaucoup travaillé sur le côté énergétique, le dimensionnement, les asperseurs, tandis que le conseil évoluait de son côté. Mais aujourd’hui, l’optimisation complète, c’est ce que nous rappelons, ne peut passer que par du pilotage et du matériel correctement calibré. L’un sans l’autre, cela ne fonctionne pas bien », résume François Torres, conseiller hydraulique et énergie au GRCETA-SFA. Typiquement, cela passe par des questions de pression ou de type de buse. « Si vous ne connaissez pas précisément le débit de votre pivot, vous pouvez rapidement perdre gros. Ici, avec une évapotranspiration entre cinq et six millimètres par jour, cela laisse trois jours de réserve si on considère que le sol contient vingt millimètres de réserve utile. Imaginons que votre installation ne soit pas bien réglée, vous ne le savez pas et en fait vous perdez un ou deux millimètres à chaque tour, un tour pouvant durer jusqu’à trois jours. En fin de saison, cela peut peser lourd sur les rendements. »

La taille de la goutte

La technologie évolue, elle aussi. « Nous sommes maintenant capables de faire aussi bien avec les asperseurs basse pression, moins gourmands en énergie que les “sprinklers” (ndlr : gicleurs automatiques) en usage depuis des décennies. » À ce stade, on peut même prendre en compte la taille des gouttes ! « Si les systèmes à aspersion et basse pression sont peu sensibles à l’évaporation,» précise B. Molle, « c’est que l’enjeu est de parvenir à fabriquer des gouttes ni trop petites, qui vont filer avec le vent ou s’évaporer, ni trop lourdes, qui risquent de matraquer le sol – on parle de battance. Et, contrairement à ce qui est peut-être intuitif, ce n’est pas la chaleur, quand on arrose en plein midi, qui cause le plus de pertes, mais bien le vent. On sait, par les études que nous avons conduites, que l’évaporation liée à la chaleur, telle que mesurée en 2003 et 2005 par exemple, ne dépasse pas 5 % à l’échelle de la journée. Alors qu’elle peut dépasser 15 % quand il y a du vent. »

Dans les tuyaux

À cette dimension technique, il faut ajouter celle des connaissances qui se développent depuis plusieurs décennies. Il y a d’abord eu les sondes qui permettent de s’informer sur l’état des parcelles. Les premières sondes ont fait leur apparition dans les années quatre-vingt dans les Landes. À Agen, Jean-François Berthoumieu, qui a fondé la société de conseil Agralis, a accompagné tout au long de sa carrière le développement de ces technologies permettant de piloter l’irrigation au plus près des besoins de la plante… « La méthode du bilan hydrique n’est pas suffisamment précise, on peut vite se tromper et faire des erreurs », explique-t-il. Alors, quand les sondes sont arrivées, tout a beaucoup progressé. « Les sondes tensiométriques ayant montré leurs limites dans certains sols, ce sont les sondes capacitives qui ont véritablement changé la donne pour les agriculteurs ». Comprenez : la sonde tensiométrique mesure les forces de tension que doit exercer le système racinaire pour extraire l’eau du sol ; la sonde capacitive mesure directement le contenu hydrique du sol et suit l’efficacité réelle des pluies et de l’irrigation. Mais il y a mieux encore ! C’est la télédétection. « Avec les satellites, on peut regarder ce qui se passe dans les longueurs d’ondes visibles et le proche infrarouge, ce qui nous renseigne sur la surface d’échange des feuilles et l’apport d’eau du sol dans la plante. On peut aussi regarder la température des végétaux, parce que c’est un bon indicateur. La moitié de l’eau qu’une plante évapore se transforme en froid, donc, si tout va bien, la température de la plante doit être un peu inférieure à celle de l’air. Si ce n’est pas le cas, c’est que la plante n’a pas assez d’eau. Et puis, il y a aussi les sondes qui mesurent l’air dans les sols pour éviter les phénomènes d’asphyxie… » D’autres techniques sont dans les tuyaux, en particulier avec l’appui de drones ou de nouvelles approches. « Pour les arbres, nous travaillons sur d’autres types de marqueurs que l’eau qu’ils évapotranspirent : nous cherchons à développer des outils pour mesurer le débit de sève et être au plus près de leurs besoins. »

Y a-t-il un pilote ? 

Tous ces outils de capture de données doivent nourrir la réflexion des agriculteurs, d’autant qu’ils peuvent être complétés par la modélisation. C’est le domaine du Bruno Cheviron, de l’UMR G-Eau à Montpellier où il développe le modèle Optirrig3  : « Dans les modèles, nous pouvons inclure de très nombreuses informations, le climat, les caractéristiques des variétés, les dates de semis, les points de vigilance autour de la floraison ou des stades de remplissage des grains, etc. mais nous pouvons aussi reproduire les règles de décisions habituelles de l’agriculteur, c’est-à-dire la façon dont il a l’habitude de procéder et, à partir de ces scénarios, la réflexion peut alors se construire. » Pour trouver, en jouant sur les curseurs, la solution optimale, par exemple, lorsque les volumes d’eau sont comptés, en année sèche le plus souvent. Mais pas question pour autant de déléguer au modèle le pilotage, précise le chercheur : « Nous sommes dans une logique où le modèle est un outil de réflexion. Ce sont les agriculteurs qui disposent du savoir, ils connaissent bien leurs cultures et plutôt bien leurs sols, mais ils peuvent se servir des modélisations pour déterminer la stratégie la plus efficace en fonction de l’eau dont ils disposent. » Avec, toutefois, cette idée en germe : faire ainsi évoluer le regard que l’agriculteur porte sur son système et ses décisions, pour l’amener éventuellement à changer d’optique ou l’inciter à adapter ses pratiques (Pour en savoir plus lire plus bas “inciter à un léger déficit).

Au charbon ? 

Si l’on considère avoir atteint l’optimum en termes de matériel et de pilotage, où sont donc alors les marges de manœuvre supplémentaires ? « Faire progresser l’irrigation implique aussi de tout prendre en compte » estime Sophie Gendre, en charge de la RD irrigation pour Arvalis, organisme qui a développé Irré-LIS, outil de pilotage de l’irrigation en ligne. « L’irrigation se gère à l’échelle de la culture mais également à celle de l’exploitation tout entière, ainsi que de l’assolement, pour augmenter la résilience des systèmes. Il faut intégrer toutes les dimensions possibles, en particulier le travail sur la capacité des sols à laisser l’eau s’infiltrer et à la retenir. Ensuite, il faudra parvenir à avoir une gestion concertée et territoriale de la ressource. » J-F. Berthoumieu évoque une autre voie : augmenter artificiellement la capacité du sol à stocker de l’eau, en travaillant sur sa macroporosité. « Un sol sec absorbe dix millimètres sur les trente ou quarante qui tombent, le reste ruisselle. » Que faire ? Ajouter du charbon de bois, car « ce carbone enfoui dans le sol peut stocker, grâce aux microcavités qu’il recèle, cinq à six millimètres d’eau en plus. » Le problème, pour l’instant, c’est le prix : 500 euros la tonne, sachant qu’il en faut cinq à quinze tonnes à l’hectare… « Nous cherchons actuellement une solution pour descendre à 100 euros la tonne. » Il évoque aussi l’arrosage de nuit qui permet d’éviter le blocage de la photosynthèse pendant une heure ou deux, lié à l’asphyxie des racines quand on arrose le jour. Toujours gagner en efficacité.

Sous pression 

Les pistes sont donc nombreuses, mais combien d’agriculteurs utilisent aujourd’hui des outils d’aide à la décision ? Pour J. Campguilhem et F. Torres, le principal verrou, c’est la prise de risque. L’irrigation n’est pas forcément prise à la hauteur de l’enjeu qu’elle représente, sauf peut-être pour cette composante, expliquent-ils en substance. « C’est non seulement une astreinte forte, mais elle a un côté stressant. C’est une grosse responsabilité. Avec seulement trois jours de réserve d’eau dans nos sols, une erreur peut coûter cher. Pour l’agriculteur mais aussi, le cas échéant, pour les salariés des grandes exploitations, que ce soit le chef de cultures ou le responsable irrigation », précise J. Campguilhem. « Ce qui est primordial, à mon sens, c’est d’avoir accès à la bonne information, au bon moment », juge son collègue François. « Terminée, l’époque du “Arrosez, ça va pousser”. Le contexte se tend, les agriculteurs ont aussi une image à soigner et, sur le principe, ils sont tous d’accord pour utiliser moins d’eau. Parce qu’utiliser moins d’eau, c’est aussi moins de travail et de stress », témoigne encore J. Campguilhem. Pour J-F.Berthoumieu, qui attend aussi des progrès du côté de l’intelligence artificielle, c’est la crise qui fera bouger les lignes. « Il y a certes des réticences à l’automatisation de l’irrigation, ils sont très peu nombreux à avoir franchi le pas. Mais la question se posera sans doute rapidement du coût du salarié face à celui d’un automate. »

Inciter à un léger déficit : Pour aller plus loin en efficacité, Bruno Cheviron propose carrément de changer d’approche. Il faut être un peu attentif pour comprendre mais c’est assez simple. « Dans certaines situations, arroser plus n’est pas forcément synonyme de rendements supérieurs. Il s’agit donc de réfléchir différemment et de prendre en compte les variables de coûts (l’eau et l’électricité surtout), qui font que le revenu maximum n’est pas forcément apporté par le rendement maximum. » Normal, puisque le coût du tour d’eau supplémentaire ne sera pas forcément couvert par un accroissement du rendement. « L’idée c’est de travailler sur le lien entre le rendement et le revenu des irrigants, en introduisant des récompenses incitant à une irrigation un peu moindre et qui rendraient viables économiquement des rendements sous-optimaux. Si l’État met une enveloppe à disposition des gestionnaires, alors cela peut fonctionner et toute la collectivité en profite. C’est un des axes de réflexion importants aujourd’hui. Jusqu’ici, les paiements pour services environnementaux ont surtout privilégié le qualitatif et pas le quantitatif. Pourtant, c’est un levier notable qui, sans trop pénaliser les irrigants, peut avoir un effet de seuil sur les débits ou les nappes en tension. » Lire également « L’irrigation légèrement déficitaire »

À Blagon, Franck Minjat est parvenu à couvrir toutes ses surfaces avec des pivots d’irrigation

Juste ce qu’il faut. Créée dans les années soixante-dix, la ferme landaise de Franck et Patrick Minjat compte aujourd’hui 210 hectares qu’ils consacrent à plusieurs productions, à l’image de l’évolution des cultures de ce territoire. Le maïs, omniprésent jusqu’aux années quatre-vingt-dix, a cédé un peu de place. Il n’occupe plus, à l’échelle de la région, que 40 % des surfaces. L’exploitation est coupée en deux, une partie en bio et l’autre en conventionnel. « En bio, je produis du soja, du maïs doux pour la consommation humaine, des pommes de terre, du radis semence, du seigle semence, des petits pois, en fonction des contrats. En conventionnel, je fais essentiellement du maïs semence et des carottes. » Depuis son installation en 1978, Franck a connu toutes les étapes nouvelles de l’irrigation. « Au départ, comme chez tout le monde, les pivots principaux couvraient 90 % de la surface et le reste était arrosé avec des enrouleurs, mais aujourd’hui, toute la surface est couverte par les pivots. » La diversification des cultures a beaucoup fait évoluer le calendrier. « Quand il n’y avait que du maïs, l’irrigation s’étalait de début juin jusqu’à début octobre. Aujourd’hui, avec les légumes et les cultures d’hiver, nous commençons en mars pour finir à la mi-octobre. Mais, depuis, avec tous les outils de pilotage, on a fait de gros progrès. On connaît mieux l’état du sol, les besoins des plantes, les moments importants… En plus, nous avons la télégestion qui nous soulage. Au lieu de faire quatre tours de plaine par jour pour vérifier que tout fonctionne correctement, je n’en fais plus que deux ou trois. Ça me fait gagner jusqu’à six heures par jour. » Et les progrès sont colossaux : « Avant les années soixante-dix, on ne mettait pas assez d’eau. Dans les années quatre-vingt-dix, on en mettait trop. Aujourd’hui, on essaie de mettre juste ce qu’il faut. » Combinés aux améliorations génétiques, les rendements ont suivi. De trente-cinq quintaux dans les années soixante-dix, la production atteint aujourd’hui 150 quintaux. « Et si nous arrivons à gérer l’hétérogénéité, alors nous pourrons atteindre les 200 quintaux, j’y suis déjà sur certains cœurs de parcelles. » Sans ajouter d’eau.

Sobres ou gourmandes ? Le groupe BRL, un concessionnaire de réseau hydraulique, a produit une série de fiches adaptées au contexte méditerranéen et a listé les consommations supposées des végétaux4. On y apprend ainsi que l’asperge, comme l’aubergine, aura besoin de 548 mm au cours de son cycle, figurant parmi les cultures légumières les plus gourmandes, cependant loin de la fraise, au cycle pourtant si court, qui aura besoin de 688 mm. En arboriculture, c’est le kiwi qui est le plus gros consommateur d’eau, plus de 1 000 mm, devant les pêchers, pommiers, poiriers, entre 800 et 900 mm, quand l’olivier, si adapté aux périodes sèches, exprimera tout son potentiel avec 738 mm et que l’amandier se contentera de 471 mm. Pour les grandes cultures, la luzerne et la prairie caracolent en tête du classement des goulues (respectivement plus de 1 300 et 1 100 mm). Le maïs grain a besoin de 761 mm, le soja 530 mm, le sorgho 603 mm et le tournesol 554 mm. Quant aux polémiques, elles sont plus liées aux périodes de l’arrosage qu’à la quantité d’eau. Mais, comme le fait remarquer Bruno Molle, la controverse sur l’irrigation est franco-française, elle n’existe pas dans des pays où l’eau est bien plus sous tension, en Italie ou en Espagne par exemple. Reste à en comprendre les raisons. 

  1. En août 1949, l’incendie de la forêt landaise, alimenté par l’absence d’entretien de la forêt pendant la Seconde Guerre mondiale, a coûté la vie à quatre-vingt-deux personnes. Les années précédentes, toujours à cause d’une intense sécheresse, le feu avait déjà détruit près de 300 000 hectares de forêts entre 1942 et 1945. https://www.francebleu.fr/infos/societe/il-y-a-70-ans-la-foret-des-landes-de-gascogne-connait-l-un-des-incendies-les-plus-meurtriers-de-l-1565882858
  2.  Le chaulage consiste à apporter du calcium et du magnésium pour baisser l’acidité du sol.
  3. Optirrig vise à la génération, l’analyse et l’optimisation de scénarios d’irrigation.
  4. https://www.brl.fr/dl?type=file&module=Kiosque&verifkey=af269322489e94ca90e3de9022cc511376432d16.pdf–4&f=1

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One Response to [IRRIGATION] Ça ne coule pas de source

  1. Ce n’est pas le calcium ou le magnésium qui font baisser le pH, mais les anions OH de Ca(OH)2 par exemple qui vont neutraliser les H en formant de l’eau H2O, les Ca et Mg vont simplement occuper les sites positifs libérés par les H; voir cette explication dans Dictionnaire encyclopédique de science du sol, 2011, Lavoisier page 26

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