Irrigation

L’irrigation est l'opération consistant à apporter artificiellement de l’eau à des végétaux cultivés pour en augmenter la production, et permettre leur développement normal en cas de déficit d'eau induit par un déficit pluviométrique, un drainage excessif ou une baisse de nappe, en particulier dans les zones arides.

Depuis des siècles ou millénaires, des canaux d'irrigation ont été construits sur les pentes pour transporter l'eau.

Canal d'irrigation en Anatolie.

Les techniques plus économes en eau commencent à être développées.

Image satellite (fausses couleurs) de champs irrigués près de Garden City, Kansas.

Irrigation du coton aux États-Unis.

Carrières de cendre volcanique, El Palmar, île de Tenerife, Canaries. La terre brune, ou picòn retirée de cet ancien cône volcanique est épandue sur les champs pour améliorer leur pouvoir de rétention d’eau.

L’irrigation peut aussi avoir d’autres applications :

• l’apport d’éléments fertilisants soit au sol, soit, par aspersion, aux feuilles (fertilisation foliaire) ; dans la culture hydroponique, l’irrigation se confond totalement avec la fertilisation ;
• la lutte contre le gel, par aspersion d’eau sur le feuillage (vergers, vignobles) peut permettre de gagner quelques degrés de température précieux au moment des gelées printanières, voire dans certains cas par inondation.

Généralement on parle d'« arrosage » pour les petites surfaces (jardinage) réservant le terme d'« irrigation » pour les surfaces plus importantes (agriculture de plein champ, horticulture), mais il n’y a pas de norme en la matière.

Selon le glossaire international d’hydrologie, l’irrigation c’est un apport artificiel d’eau sur des terres à des fins agricoles.

Techniques d’irrigation

On peut distinguer plusieurs techniques d’irrigation :

• manuelle (arrosoir, seau...), réservée aux très petites surfaces ;
• par écoulement de surface, sous le simple effet de la gravité, au moyen de canaux et rigoles ; la répartition de l'eau par un couloir unique vers des champs appartenant à plusieurs propriétaires au moyen de vannes ou martelières nécessite alors une politique de roulement et une organisation sociale les faisant respecter ;
• par aspersion, technique qui consiste à reproduire la pluie ;
• par micro aspersion, semblable à la précédente mais plus localisée donc plus économe en eau ;
• par micro-irrigation ou goutte à goutte, technique économe en eau et qui permet d'éviter le ruissellement, mais présente le grave inconvénient de charger à la longue les sols en sels qui en modifient les caractéristiques^{[réf. souhaitée]} ;
• par infiltration, au moyen de tuyaux poreux enterrés, variante de la technique du goutte à goutte ;
• par inondation ou submersion (c'est la technique appliquée dans les rizières; c'était aussi celle qui fertilisait l'Égypte par les crues du Nil).

Détermination des besoins en eau

Les besoins en eau des plantes dépendent de plusieurs facteurs, intrinsèques ou extrinsèques à la culture :

• la RFU ou "réserve en eau facilement utilisable"
• la nature des plantes cultivées (espèce, variété),
• stade de végétation,
• nature et état d’humidité du sol,
• données climatiques liées à la zone de culture (précipitations, insolation, vent...). À titre d'exemple, l'irrigation d'un hectare de verger de châtaignier peut nécessiter jusqu'à 3 000 m³ d'eau/an en région Rhône-Alpes et seulement la moitié en région Aquitaine (qui est plus humide naturellement)^[1].

Il convient de tenir compte des réserves en eau du sol, de l’évaporation au niveau du sol, de la transpiration des plantes, de l’évapotranspiration qui cumule les deux phénomènes.

On irrigue en principe en fin de journée, autour de l'heure de coucher du soleil, ou parfois même la nuit.

Matériel d’irrigation

On peut distinguer deux catégories de matériels ou d’installations nécessaires à l’irrigation :

• ceux servant à amener l’eau depuis les sources disponibles (cours d'eau, lacs ou retenues, nappe phréatique) ;
• ceux servant à l’irrigation proprement dite, c’est-à-dire à distribuer l’eau aux plantes.

Dans la première catégorie, on trouvera : forage, pompes, réseaux d’irrigations, canaux, norias...

Dans la seconde : asperseurs, canons d’arrosage, arroseurs automoteurs, goutteurs. Il existe par exemple un système d'irrigation à pivot central.

Intérêt et limites de l’irrigation

Dans le monde, 277 millions d’hectares sont irrigués (année 2002, source FAO) sur 1,4 milliard d’hectares de terres arables au total. Ils fournissent environ 1/3 de la production alimentaire mondiale. La nécessité de préserver les ressources en eau conduit à une réglementation et à la taxation des prélèvements.

Une irrigation inadaptée ou mal conçue peut être source de propagation de pathogènes (Pseudomonas, kystes d'amibes, larves d'anguillules et œufs de parasites (dont némathelminthes, plathelminthes, trichomonas, trichocéphales, etc.), de polluants (résidus de médicaments, de biocides, etc.) dans les cultures ; c'est le cas avec l'utilisation d'eaux grises ou résiduaires, en particulier dans certains pays arides^[2]. En zone aride, le risque de salinisation est élevé.

L'irrigation peut aussi affecter les écosystèmes, le paysage ou l'agriculture en amont ou en aval, à cause des volumes d'eau détournés des cours d'eau. On cite souvent l’exemple de la mer d'Aral polluée et en partie vidée à cause de l'irrigation du coton en amont.

L'irrigation est une assurance de revenu pour de nombreux agriculteurs, en particulier pour des cultures spéciales (fruits, légumes...). Elle est alors une contrainte dans le process de production. En France, l'agriculture irriguée emploie entre 2 et 5 fois plus de personnes à l'hectare que l'agriculture pluviale, mais elle génère un nombre équivalent d'emplois en amont et aval.

Trois pays (Inde, Chine, États-Unis) représentent 50 % des surfaces irriguées totales. 80 % de la nourriture produite au Pakistan provient de terres irriguées, 70 % pour la Chine, mais moins de 2 % pour le Ghana, le Mozambique ou le Malawi.

En France l'agriculture, comme dans le reste du monde, est l'activité qui consomme le plus d’eau (plus de 50 % de l'eau consommés et jusqu'à 80 % en été). En 2000, 1,9 million d'hectares de terres agricoles ont été irrigués, avec des variations annuelles expliquées par la météorologie. Cette surface était de 0,8 million en 1970. 5,7 % de la surface agricole utilisée (SAU) sont irrigués (dont le maïs représente la moitié environ). Les régions irriguant le plus sont l'Aquitaine, la vallée du Rhône, la Beauce, les Pays de la Loire et le Poitou-Charentes. Le taux d’équipement d'irrigation (ou surface irrigable) semble se stabiliser à 2,7 millions d’ha équipés. Les spécialisations régionales agricoles aboutissent à ce que trois régions (Aquitaine, Centre et Midi-Pyrénées) concentrent 50 % des surfaces irriguées. En 2006 près de 90% des exploitations disposaient d’un compteur d’eau volumétrique (mais ce n'étaient que la moitié en 2000). Une partie de l'irrigation n'est pas déclarée.Le Monde du 9 août 2005 ^[3]

L’inconstance des ressources en eau météorique est l’une des caractéristiques les plus marquantes du climat méditerranéen. A un hiver relativement pluvieux succède la sècheresse d’un été torride. Comme les besoins des végétaux suivent une courbe inverse aggravée encore par les fortes températures estivales, l’eau intervient presque toujours comme facteur limite des rendements. Aucune parcelle ne devrait recevoir l’eau avant que ne soient entièrement résolus les trois problèmes suivants : Où l’irrigation est-elle opportune ?Quand doit-on l’appliquer ? Comment employer l’eau ?

Pour répondre, il est indispensable de procéder à des mesures sur le terrain, à des analyses au laboratoire, à des travaux sur plan, qui se traduisent finalement par des projets financiers. Le choix de la méthode d’irrigation se complique du fait de la liaison étroite existant entre ces facteurs de base. Dès que l’on tente de modifier l’un deux, tous les autres subissent par répercussion des changements plus ou moins profonds, qui peuvent imposer une nouvelle technique. Une étude attentive des données théoriques sur lesquelles repose la détermination du meilleur mode d’arrosage et donc indispensable avant d’aborder cette question.

Facteurs élémentaires de l’irrigation

Le sol

Le caractère d’ordre général qui doit retenir tout spécialement l’attention réside dans la grande hétérogénéité du sol, il est donc indispensable de chiffrer certaines propriétés de sol.

Topographie

Examiner la pente (facteur capital de l’irrigation) qui conditionne la vitesse de circulation de l’eau en surface, ainsi que le parcellement. Les parcelles à pente uniforme et de faible amplitude (zones desservies par les grands barrage, se prêtent bien à l’irrigation car elles réduisent les coûteux travaux de terrassement.

Propriétés physiques

Perméabilité et capacité du sol pour l’eau

Plus la perméabilité est grande, plus la capacité est faible.

Cohésion

Le maintien des particules entre elle. La force d’érosion de l’eau est d’autant plus élevée que la vitesse du liquide est plus grande cohésion. En outre l’imbibition du sol réduit par elle-même la force de cohésion en dispersant les agrégats. Les terres lourdes, possèdent un degré de cohésion élevé, peuvent donc utiliser des masses d’eau importantes sur des pentes relativement prononcées. Les sols sablonneux se laissent volontiers, car ils sont peu cohérents, aussi de grandes précautions doivent être prises pour les mettre en eau. Les terres sableuses sont les plus difficiles à irriguer par l’eau La cohésion peut présenter, pour un même sol, d’importantes variations durant l’assolement , selon l’état d’ameublissement, la nature et l’âge des plantes cultivées.

Propriétés chimiques

Matières organiques

En apportant au sol une humidité permanente, elle réalise les conditions de milieu idéales pour une rapide transformation des matières organiques. En accélérant la décomposition de la matière organique, l’eau d’arrosage tend à gâter le sol.

Matières minérales

L’excès d’eau entraine dans les couches profondes du sol où les substances sont définitivement perdues, il est évident qu’il ne serait guère avantageux d’appliquer des arrosages très suivis sur les terres maigres.

L’eau

L’utilisateur doit se préoccuper de l’origine de l’eau, de ses qualités et de son débit. Les besoins en eau domestique étant prioritaires, et vu le rôle central de l’eau pour de nombreux autres secteurs d’activités (tourisme, industrie, hydroélectricité, refroidissment des centrales nucléaires), l'agriculture irriguée, même si elle reste la principale utilisatice de l'eau douce (70 % des volumes prélevés) doit respecter les dispositifs de contrôle pour l'accès à l'eau et les arbitrages entre les différents usages. Mais l’adéquation entre les demandes croissantes pour l'eau et la disponibilité des ressources en eau n'est pas toujours contrôlée. En France, l’obligation de comptage des prélèvements d’eau dans le milieu, inscrite dans la loi sur l’eau de 1992, n’a connu un début d’application qu’en 2007, et il existe encore des zones où les points de prélèvements agricoles ne sont pas tous déclarés. ^[4]

La qualité physique

La qualité physique dominante est sa température. La température optimum peut se situer aux environs de 25° pour la majorité des plantes, durant la saison active de la végétation. Un apport d’eau sur la terre très sèche peut donner lieu à des phénomènes d’hydratation susceptibles d’élever dangereusement la température du sol. C’est pourquoi on recommande de ne pas arroser en pleine chaleur. Une eau froide arrivant au contact d’un feuillage surchauffé peut également causer des accidents, certaines plantes comme les cucurbitacées y sont très sensibles. Certaines eaux courantes entrainent avec elles des limons de qualités fortes variables. Ceux du Nil fertilisent les cultures de la vallée, mais ces boues peuvent être infertiles et même nuisibles lorsqu’elles sont composées d’éléments colloïdaux qui viennent boucler les pores d’un sol déjà peu perméable. L’expérience est encore le seul guide en la matière qui permet de savoir si certaines crues boueuses sont utilisables sans décantation.

La qualité chimique

L’eau dérive surtout des sels qu’elle contient en dissolution. Certains ions sont utiles, même à doses relativement élevées Le calcium, qui compense ainsi les pertes de chaux dont il a été question plus haut. D’autres sont utiles à très faibles doses, puis deviennent rapidement nocifs lorsque la teneur de l’eau s’accroit : c’est le cas du magnésium. De même que l’on a maintenant recours à des essais physiologiques pour déterminer les besoins d’un sol en engrais, il ne faut pas hésiter à appliquer l’eau d’irrigation sur des plantes témoins, en utilisant la terre à irriguer, puisque on ne peut séparer sans crainte d’erreur ces deux éléments qui réagissent l’un sur l’autre : l’eau et le sol.

Le débit

C’est la quantité d’eau dont on dispose en un temps donné, par l’arrosage d’une propriété, il s’exprime en litre-seconde,litre-minute ou mètres cubes-heure. Le débit total, ou module général pour une propriété, se calcule en fonction des besoins de pointe des cultures dans le cours d’une année. On doit tenir compte des pertes en cours de route, s’il ya lieu et se ménager une petite marge de sécurité en cas d’accident. Le volume d’eau distribué dans chaque élément, ou par hectare, prend le nom de dose, on a donc : Dose = débit * temps d’écoulement

Les cultures

Influent sur le mode d’irrigation soit par nature qui ne s’allie pas avec tous les systèmes, soit par leurs besoins en eau qui peuvent modifier la rotation des arrosages.

Nature des cultures

Impose un système d’irrigation. Il faut évidemment que les conditions naturelles conviennent à la fois à la plante et à son système d’arrosage. Si le milieu impose un mode d’irrigation, le choix des cultures se restreint. Ainsi une pente supérieure à 10 % nécessite les sillons ou l’arrosage en pluie. On ne peut songer à y installer économiquement des rizières. L’assolement peut amener à modifier le système d’irrigation au cours des années. Pour que ces changements ne surprennent pas le cultivateur, ils doivent être prévus avant l’établissement du réseau d’arrosage, afin qu’il soit agencé en conséquence.

Besoins des plantes

Varient avec le climat et avec les espèces et selon le degré d’évolution de la végétation. Les modifications dues aux facteurs climatiques sont essentiellement variables d’une année à l’autre suivent le régime des températures, de la pluviométrie, des vents, de l’hygrométrie… Les besoins sont variables suivant les espèces, principalement en raison de la durée de végétation en période estivale, certaines spéculations comme les cultures maraîchères, de primeur ne nécessitant que quelques arrosages au printemps, tandis que d’autres, comme la luzerne, le dattier réclament de l’eau sur la plus grande partie de l’année. Quelques espèces fruitières peuvent se contenter d’un arrosage de loin en loin (Abricotier, olivier), tandis que certaines nécessitent des irrigations suivies (agrumes).

Notes et références

L'Irrigation en grande culture, M. Deloye, H. Rebour

Voir aussi

Articles connexes

• On parle aussi d’irrigation à propos de la circulation du sang dans les organes du corps humain ou chez les animaux.

• Évaporation | Transpiration végétale | Évapotranspiration
• Fertilisation, Fertigation
• Machinisme agricole
• Nappe phréatique | Drainage
• Culture hydroponique
• Écologie | Environnement
• Eau | Pluie
• Canal d'irrigation | Irrigation à pivot central | Seguia
• Aryk

Liens externes

• Graphe, Superficies irriguées dans le monde (ONU, rapport GEO3)
• Mémento sur l’irrigation des cultures - Document au format PDF,
• Reverdir le désert, contient un passage sur l'irrigation goutte-à-goutte.
• Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) pour l'Agriculture dans le Sud-Ouest du Burkina Faso
• Groupe Magriser, Irrigation Marocaine goutte-à-goutte, contient un passage sur l'irrigation goutte-à-goutte au Magrheb.
• un système d'irrigation presque oublié : video d'un bélier hydraulique en fonctionnement dans un torrent (avec explications)
• Quels nouveaux défis pour les agricultures irriguées ? Un numéro spécial des Cahiers Agricultures 2011 consacré à l'irrigation dans le monde

• Portail de l’agriculture et l’agronomie
• Portail de l’eau