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CHAPITRE 1: INTRODUCTION

CHAPITRE 1: INTRODUCTION La desserte adéquate en eau est essentielle pour la croissance ou le développement végétatif des cultures. Lorsque les précipitations sont insuffisantes, l'irrigation serait nécessaire pour couvrir les besoins en eau des cultures. Il existe actuellement plusieurs méthodes d'irrigation pour la desserte en eau des cultures. Chaque méthode présente en même temps des avantages et des désavantages, qui doivent être pris en considération lors de la sélection de la méthode qui s'adapte le mieux aux conditions locales.

La méthode d'irrigation la plus élémentaire consiste à transporter l'eau à partir de la source d'alimentation, e.g. un puits, à chaque plante avec un seau ou un arrosoir (voir figure 1) Figure 1 Arrosage des plantes avec un arrosoir Cette méthode nécessite une main-d'œuvre importante, un long travail et un grand effort. Cependant, elle est fortement convenable pour l'irrigation des petits jardins de légumes, à proximité immédiate de la source d'eau.

L'irrigation des grandes superficies, ou des périmètres d'irrigation, nécessite le recours à d'autres méthodes d'irrigation plus perfectionnées. Les trois techniques les plus couramment utilisées sont: l'irrigation de surface, l'irrigation par aspersion, et l'irrigation au goutte à goutte  Irrigation de surface: irrigation par bassins irrigation par sillons/à la raie irrigation par planches  Irrigation par aspersion  Irrigation au goutte à goutte

1.1 IRRIGATION DE SURFACE L'irrigation de surface consiste à amener l'eau au point le plus haut du terrain et à la laisser s'écouler par gravité. L'eau est ensuite distribuée au champ, soit par submersion (irrigation par bassins), soit dans des sillons en terre (irrigation par sillons) ou bien par ruissellement à la surface d'une planche d'arrosage (irrigation par planches).

IRRIGATION PAR BASSINS Les bassins sont constitués de cuvettes en terre, à fond à peu près plat, entourées de diguettes de faible hauteur ou levées. Ces levées sont conçues pour empêcher le passage de l'eau aux champs adjacents. Cette technique est utilisée, d'une façon générale, pour l'irrigation des rizières sur terrain plat, ou des terrasses à flanc de coteau. La méthode par bassins est aussi utilisée pour l'irrigation des arbres fruitiers; dans ce cas une petite cuvette (bassin) est aménagée autour de chaque arbre. En général, cette technique d'irrigation s'applique à toutes les cultures qui peuvent tolérer la submersion par les eaux pour une longue durée (e.g heures).

IRRIGATION PAR SILLONS/A LA RAIE Les sillons sont des petites rigoles en terre, aménagées dans le sens de la pente du terrain, pour transporter l'eau entre les rangées de cultures. L'eau s'infiltre dans le sol, principalement par les côtés du sillon, tout le long de son trajet dans le sens de la pente du terrain. Généralement, les plantes sont cultivées sur les billons séparant les sillons (voir figure 2). Cette technique est valable pour l'irrigation de toutes les cultures en lignes et pour toutes les cultures qui ne tolèrent pas la submersion par les eaux de leur feuillage ou de leur collet pour une longue durée (e.g heures).

Les sillons sont alimentés par des prises d'eau aménagées sur les berges du canal d'amenée. Ces ouvrages de prise peuvent être soit de simples ouvertures aménagées sur les berges du canal d'amenée, soit des siphons, ou bien des tuyaux d'alimentation passant à travers la berge du canal d'amenée. Figure 2 Alimentation des sillons par siphons

IRRIGATION PAR PLANCHES Les planches sont des bandes de terrain, aménagées en pente douce et séparées par des diguettes. Elles sont aussi appelées calants ou planches d'arrosage. L'alimentation en eau des planches est faite de plusieurs façons: soit à l'aide de prises d'eau aménagées sur le canal d'amenée et équipées d'une vannette, soit par des siphons, ou bien par des tuyaux d'alimentation passant à travers les berges du canal d'amenée. La lame d'eau introduite ruisselle en descendant la pente de la planche, guidée par les diguettes des deux côtés de celle-ci.

1.2 IRRIGATION PAR ASPERSION La technique d'irrigation par aspersion est conçue sur le modèle de la pluie naturelle. L'eau est refoulée sous pression dans un réseau de conduites, ensuite elle est diffusée par des asperseurs rotatifs sous la forme d'une pluie artificielle.

Figure 3 Irrigation par aspersion

1.3 IRRIGATION AU GOUTTE A GOUTTE L'irrigation au goutte à goutte consiste à amener l'eau sous pression dans un système de canalisations, généralement en PEHD ; cette eau est ensuite distribuée en gouttes au champ par un grand nombre de goutteurs répartis tout le long des rangées des plantations. La zone humidifiée du sol est celle située au voisinage immédiat des racines des plantes. Par conséquent, cette méthode d'irrigation a un haut degré d'efficience de distribution d'eau (figure 6). L'irrigation au goutte à goutte est aussi appelée micro-irrigation.

Figure 4 Irrigation au goutte à goutte

1.4 EXPLOITATION DES RESEAUX D'IRRIGATION Quelle que soit la technique d'irrigation utilisée, le but final est d'avoir une récolte de qualité supérieure et une productivité élevée. Pour cela la bonne conception du réseau, sa bonne exécution et la pratique judicieuse des irrigations sont de première importance. Les travaux d'entretien qui ont pour objet de garder l'infrastructure du réseau et les ouvrages en bon état de fonctionnement sont souvent négligés. Ce fait a toujours amené la baisse du rendement (efficience) de distribution d'eau et a conduit à la réduction du profit qu'on peut tirer des techniques d'irrigation

Cultures recommandées L'irrigation par aspersion convient aux cultures en lignes, de plein champ et à l'arboriculture. La distribution de l'eau peut se faire sur ou sous frondaison. Cependant, les asperseurs géants sont à éviter dans le cas des cultures délicates telles que la salade, car les grosses gouttes d'eau risquent de provoquer le dépérissement des plantes

Pentes adéquates L'irrigation par aspersion s'adapte à toutes les pentes de terrain cultivable, qu'elles soient uniformes ou irrégulières. Les rampes d'arrosage portant les asperseurs doivent suivre autant que possible les courbes de niveau. Cette disposition a l'avantage de minimiser les variations de pression le long de la rampe et de garantir un arrosage uniforme.

Types de sol appropriés La technique d'irrigation par aspersion est la meilleure pour les sols sableux à taux d'infiltration assez fort, sans pour autant ignorer qu'elle s'adapte parfaitement à la plupart des types du sol. La pluviométrie moyenne des asperseurs (en mm/h) doit être inférieure au taux d'infiltration permanent du sol, pour éviter le ruissellement des eaux en surface.

Qualité de l'eau L'eau d'irrigation doit être propre, exempte de matières solides en suspension, pour éviter l'obstruction des buses et le dépôt des matières solides sur frondaison

SCHEMA TYPE D'UN RESEAU D'IRRIGATION PAR ASPERSION Le schéma type d'un réseau d'irrigation par aspersion comporte les éléments suivants:  l'unité de pompage  les canalisations principales et d'approche  les rampes  les asperseurs. La figure 5 montre au premier plan la canalisation principale à laquelle les rampes portant les asperseurs sont raccordées. L'unité de pompage comporte généralement une pompe centrifuge qui puise l'eau de la source et la refoule à la pression requise dans le réseau de canalisations.

Figure 5 Schéma type d'un réseau d'irrigation par aspersion

Chapitre 2. Paramètres et facteurs intervenants en irrigation

1- REGIME THERMIQUE Définition de régime thermique. Qui se rapporte d'énergie qu'est la chaleur Facteurs influençant le régime thermique du sol échanges énergétiques avec le milieu extérieur: principalement échanges radiatifs de surface; dépendent fortement des conditions climatiques déterminent la quantité globale d’énergie emmagasinée ou libérée par le système sol - végétation transport de chaleur dans le sol: principalement par conduction

Equation du bilan des é changes d ’é nergie à la surface du syst è me sol-v é g é tation Rn : rayonnement net (J. m-2. s-1) Rg : rayonnement solaire global (J. m-2. s-1) α : albédo Ra : rayonnement atmosph. à onde longue (J. m-2. s-1) Rt : rayonnement terrestre à onde longue (J. m-2. s-1)

L'albédo du système Terre-atmosphère est la fraction de l'énergie solaire qui est réfléchie vers l'espace. Sa valeur est comprise entre 0 et 1. Plus une surface est réfléchissante, plus son albédo est élevéénergie

Valeurs de l’albédo Surface Albédo α Limon silteux sec 0.23 Limon argileux sec 0.18 Limons argileux humide 0.11 Herbe Gazon Orge Blé Forêt Eau Neige

Equation du bilan d’énergie R n : rayonnement net (J. m-2. s-1) λ ET : fraction du rayonnement utilisé pour l’évapotranspiration λ : chaleur latente de vaporisation (J. kg-1) ET : flux massique d’eau d’ET (kg. m-2. s-1) H : fraction utilisée sous forme de chaleur sensible G : fraction transportée dans le sol M : fraction transformée en énergie chimique par les végétaux

Estimation du flux de vapeur vers l’atmosphère ET : flux de vapeur d’eau ( kg.m-2.s-1) ε : rapport des poids moléculaires de l’eau et de l’air (0.622) Pa : pression atmosphérique (Pa) Dv : coefficient de transfert turbulent de vapeur (m2.s-1) e : pression de vapeur (Pa)

Estimation du flux de vapeur d’eau La vapeur d’eau est transportée de façon chaotique du voisinage immédiat de la surface du système sol-végétation par transfert turbulent d’air. Il en résulte un transport net de vapeur d’eau de la surface à la cote zo et une hauteur de référence quelconque z1. Ce flux turbulent est proportionnel au gradient de concentration de vapeur ρ v entre les cotes zo et z1.

ρ v : concentration en vapeur d’eau (densité) (kg.m-3); ρ v o : correspond à la saturation si la surface est humide Dv : coefficient de transfert turbulent de vapeur (m2.s-1)

2- Humidité de sol: Les différentes techniques de mesures L’humidité du sol (ou eau contenue dans le sol) détermine de façon essentielle la variation des caractéristiques de différents matériaux ou sols. Le taux d’humidité d’un sol en particulier va déterminer les caractéristiques de diffusion ou de stockage de l’eau dans ce sol. Ces caractéristiques concernent aussi bien les intrants solides que liquides qui vont pénétrer dans le sol.

Il existe différentes techniques de mesure de l’humidité d’un sol (ou autres substrats équivalents): Méthode gravimétrique: Cette méthode consiste à sécher (passer dans un four à 105 °C) un échantillon de sol et connaître ensuite par pesée finale (ramenée à la pesée initiale) le poids d’eau contenu par l’échantillon. Méthode de référence, mais longue, coûteuse et destructive. Méthode par sonde à neutrons: Cette méthode reste particulièrement efficace mais chère et désormais beaucoup trop réglementée (caractère radioactif du principe de l’appareil) pour être utilisée simplement par un opérateur.

Méthode par mesure de la conductivité électrique: Cette méthode très économique est malheureusement très peu précise, et reste fortement influencée par la nature du sol et la salinité des sols. Méthode capacimétrique: Méthode électromagnétique (mesure de la permittivité diélectrique) économique, mais au volume d’influence limité (1 à 2 cm autour des pointes du capteur) et influencée par le type de sol, la température et la salinité. Bien adaptée aux petits volumes de sol et avec un bon rapport prix/performance.

3-Le sol Le sol, c’est quoi ? Le sol est un milieu vivant, avec ses propres caractéristiques et au fonctionnement complexe, qui occupe une place privilégiée au sein de notre environnement. Au même titre que l’eau, l’air ou la biodiversité, le sol est une ressource naturelle capitale. En effet, elle remplit de nombreuses fonctions, tant d’un point de vue environnemental qu’économique ou socio-culturel. Par exemple, le sol fournit de l’eau et des nutriments aux plantes et abrite une grande biodiversité. C’est un support essentiel pour l’agriculture.

4-Régime de la pluviométrie: DEFINITION DES PRECIPITATIONS Les précipitations constituent la principale « entrée » des principaux systèmes hydrologiques continentaux que sont les bassins versants. Ce sont l’ensemble des eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, tant sous forme liquide (bruine, pluie, averse) que sous forme solide (neige, grésil, grêle) et les précipitations déposées ou occultes (rosée, gelée blanche, givre,...). Elles sont provoquées par un changement de température ou de pression.

MESURE DES PRECIPITATIONS Mesure de la hauteur d’eau précipitée Quelle que soit la forme de la précipitation, liquide ou solide, on mesure la quantité d'eau tombée durant un certain laps de temps. On l'exprime généralement en hauteur d’eau tombée horizontale (mm) ou en intensité (mm/h). Les principaux instruments de mesures des précipitations sont le pluviomètre et le pluviographe.

Le pluviomètre : instrument de base de la mesure des liquides ou solides. Il indique la quantité d'eau totale précipitée et recueillie à l'intérieur d'une surface calibrée dans un intervalle de temps séparant deux relevés. pluviomètre

Le pluviographe : instrument captant la précipitation de la même manière que le pluviomètre. Son dispositif permet de connaître, outre la hauteur d’eau totale, leur répartition dans le temps, autrement dit les intensités. pluviographe

5-Structure et texture du sol: Le sol est un milieu vivant, avec ses propres caractéristiques et au fonctionnement complexe, qui occupe une place privilégiée au sein de notre environnement. Photo 1 - Profil de sol

Définitions et notions Le sol est la couche superficielle meuble de la surface terrestre. Son épaisseur peut aller de quelques dizaines de centimètres jusqu'a plusieurs mètres. Il résulte de la dégradation de la matière organique d’origine végétale provenant de la surface et de la matière minérale provenant de l’altération de la roche-mère qui le supporte. Il peut également se former a partir de matériaux apportes par l’eau ou le vent. La roche-mère est le matériau minéral de base a partir duquel le sol se forme.

L’organisation du sol Le sol n’est pas une masse homogène. Il est possible de distinguer des couches superposées ayant des caractéristiques bien distinctes que l’on nomme « horizons ». Ensemble, ces horizons constituent ce que l’on appelle le « profil de sol ». Horizon B Horizon C Horizon D Profil de sol Horizon E P hoto 2 - Profil de sol Horizon A

Il est également possible de les différencier par un certain nombre d’autres caractéristiques comme la taille (texture) et l’organisation (structure) des particules qui les composent, la dureté, la présence plus ou moins importante de cailloux, l’acidité, la présence de taches de couleurs, l’abondance et la dimension des pores (espace entre les particules du sol).

La structure et la texture du sol: Lorsqu'on éclate entre les doigts un bloc de terre prélève sur un profil de sol, il est possible d’isoler des mottes de sol de taille variable qu’on appelle ≪ agrégats ≫. L’arrangement de ces agrégats et des espaces vides qui les séparent définissent la structure du sol. Photo 3 - Structure grumeleuse

En affinant les agrégats à l' extrême, on finit par trouver les particules élémentaires qui composent le sol. Il est très difficiles de les voir a l’œil nu, mais ces particules différent en taille et n’ont pas toute la même composition. La répartition en taille des particules caractérise la texture du sol. Photo 4 - La texture représente la répartition des particules minérales du sol en fonction de leur taille.

Le sol : un milieu solide avec des vides Le sol contient deux sortes de constituants solides : les constituants minéraux et les constituants organiques. Les constituants minéraux : ils proviennent de la désagrégation de la roche-mère ou des matériaux apportés par l’eau ou le vent. On les classe souvent selon leur diamètre (granulométrie) : Figure 3 - L’échelle granulométrique

Figure 4: T amis

Triangle textural La proportion de sable, limon et argile détermine la texture d’un sol ou d’un horizon. On parle des lors de sols argileux, limoneux ou sableux selon que l’argile, le limon ou le sable domine. Il existe également des intermédiaires. On parle, par exemple, de sols sablo- limoneux lorsqu’ils contiennent principalement un mélange de sable et de limon.

La texture peut se représenter sur le ≪ triangle textural ≫ (Fig. 5). Un sol compose de 30% de limon, 10% d’argile et 60% de sable est un sable limoneux.

Triangle textural % d'Argile (A) % de limon(L) % de sable (S)

CHAPITRE 3: Les besoins en eau des cultures