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Utilisateur:Oimabe/Irrigation déficitaire

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L'irrigation par déficit (ID) est une stratégie d'arrosage qui peut être appliquée par différents types de méthodes d'application d'irrigation. L'application correcte de l'ID nécessite une compréhension approfondie de la réponse du rendement à l'eau (sensibilité des cultures au stress de sécheresse) et de l'impact économique de la réduction des récoltes[1]. Dans les régions où les ressources en eau sont restrictives, il peut être plus rentable pour un agriculteur de maximiser la productivité en eau des cultures au lieu de maximiser la récolte par unité de terre[2]. L'eau économisée peut être utilisée à d'autres fins ou pour irriguer des superficies supplémentaires.[3]. L'ID est parfois appelé irrigation d'appoint incomplète ou ID régulée./

Definition[modifier | modifier le code]

L’irrigation déficitaire (ID) a été examinée et définie comme suit:.

[4]

"L'irrigation déficitaire est une stratégie d'optimisation dans laquelle l'irrigation est appliquée pendant les stades de croissance sensibles à la sécheresse d'une culture. En dehors de ces périodes, l'irrigation est limitée voire inutile si les précipitations fournissent un minimum d'eau. La restriction hydrique se limite aux stades phénologiques résistants à la sécheresse, souvent aux stades végétatifs et à la période de maturité tardive. L'application totale de l'irrigation n'est donc pas proportionnelle aux besoins en irrigation tout au long du cycle de culture. Bien que cela entraîne inévitablement un stress de sécheresse chez les plantes et, par conséquent, une perte de production, le DI maximise la productivité de l'eau d'irrigation, qui est le principal facteur limitant (anglais, 1990). En d'autres termes, le DI vise à stabiliser les rendements et à obtenir une productivité maximale de l'eau des cultures plutôt que des rendements maximaux (Zhang et Oweis, 1999)."

Productivité de l'eau de culture (WP) ou efficacité de l'utilisation de l'eau (WUE)[5] exprimé en kg / m³ est un terme d'efficacité, exprimant la quantité de produit commercialisable (par exemple, kilogrammes de grain) par rapport à la quantité d'intrants nécessaire pour produire cette production (mètres cubes d'eau). L'eau utilisée pour la production végétale est appelée évapotranspiration des cultures. Il s'agit d'une combinaison d'eau perdue par évaporation de la surface du sol et de transpiration par la plante, se produisant simultanément. Sauf en modélisation, la distinction entre les deux processus est difficile. Les valeurs représentatives de WUE pour les céréales au niveau du champ, exprimées avec l'évapotranspiration dans le dénominateur, peuvent varier entre 0,10 et 4 kg / m3[6].

Pour certaines cultures, les expériences confirment que le DI peut accroître l'efficacité de l'utilisation de l'eau sans réduction importante du rendement. Par exemple, pour le blé d'hiver en Turquie, les DI prévus ont augmenté les rendements de 65% par rapport au blé d'hiver cultivé par les cultures pluviales et ont doublé l'utilisation d'eau comparée au blé d'hiver pluvial et entièrement irrigué[7]. Des résultats positifs similaires ont été décrits pour le coton[8]. Des expériences menées en Turquie et en Inde ont indiqué que l’utilisation de l’eau d’irrigation pour le coton pourrait être réduite à 60% de l’ensemble des besoins en eau des cultures, avec des pertes de rendement limitées. De cette manière, une productivité élevée en eau et un meilleur équilibre nutriments-eau ont été obtenus.

Crop water productivity[modifier | modifier le code]

La productivité de l'eau de culture ou l'efficacité d'utilisation de l'eau[9] exprimée en kg / m³ est un terme d'efficacité, exprimant la quantité de produit commercialisable (par exemple, kilogrammes de grain) par rapport à la quantité d'intrants nécessaire pour produire cette production (mètres cubes). de l'eau). L'eau utilisée pour la production des cultures est appelée évapotranspiration des cultures. Il s'agit d'une combinaison d'eau perdue par évaporation de la surface du sol et transpiration par la plante, se produisant simultanément. Sauf par modélisation, il est difficile de distinguer les deux processus. Les valeurs représentatives de WUE pour les céréales au niveau du champ, exprimées avec l'évapotranspiration dans le dénominateur, peuvent varier entre 0,10 et 4 kg / m3.[10].

Expériences avec l'irrigation déficitaire.[modifier | modifier le code]

Certaines cultures sous-utilisées et horticoles réagissent également favorablement aux DI, comme celles testées au niveau expérimental et au niveau de l'agriculteur pour la culture du quinoa.[11] Les rendements pourraient être stabilisés à environ 1,6 tonne par hectare en complétant l’eau d’irrigation si l’eau de pluie manquait pendant l’établissement de la plante et au stade de la reproduction. L'application d'eau d'irrigation pendant toute la saison (irrigation complète) a réduit la productivité de l'eau. Aussi dans la viticulture et la culture des arbres fruitiers, la DI est pratiquée[12].

Les scientifiques affiliés au service de recherche agricole (ARS) de l'USDA ont constaté que la conservation de l'eau en forçant la sécheresse (ou l'irrigation déficitaire) sur les arachides au début de la saison de croissance a provoqué une maturation précoce de la plante tout en maintenant un rendement suffisant.. [1] La sécheresse provoquée par l'irrigation déficitaire plus tôt dans la saison a amené les planteurs d'arachides à «apprendre» physiologiquement comment s'adapter à un environnement de sécheresse stressant, permettant ainsi aux plantes de mieux faire face à la sécheresse qui survient généralement plus tard. L'irrigation déficitaire est bénéfique pour les agriculteurs car elle réduit le coût de l'eau et empêche une perte de rendement des cultures (pour certaines cultures) plus tard dans la saison de croissance en raison de la sécheresse. En plus de ces découvertes, les scientifiques de l'ARS suggèrent qu'une irrigation déficitaire accompagnée d'un travail de conservation du sol réduirait considérablement les besoins en eau des cultures d'arachides..[13].

For other crops, the application of deficit irrigation will result in a lower water use efficiency and yield. This is the case when crops are sensitive to drought stress throughout the complete season, such as maize.[14]

Apart from university research groups and farmers associations, international organizations such as FAO, ICARDA, IWMI and the CGIAR Challenge Program on Water and Food are studying DI.

Si les cultures ont certaines phases phénologiques dans lesquelles elles tolèrent le stress hydrique, le DI peut augmenter le rapport entre le rendement et la consommation d'eau de la culture (evapotranspiration) en réduisant la perte d'eau par évaporation improductive et / ou en augmentant la proportion du rendement commercialisable par rapport à la biomasse totalement produite (indice de récolte) et / ou en augmentant la proportion de la production totale de biomasse en transpiration due au durcissement de la culture - bien que cet effet soit très limité en raison de la relation conservatrice entre la production de biomasse et la transpiration des cultures,[15] - et / ou en raison d'une application d'engrais adéquate[16] et / ou en évitant les mauvaises conditions agronomiques pendant la croissance des cultures, telles que l'engorgement de l'eau dans la zone racinaire, les ravageurs et les maladies, etc.[17]

The correct application of DI for a certain crop:

Certaines cultures sous-utilisées et horticoles répondent également favorablement à l'ID, comme celles testées au niveau expérimental et au niveau des agriculteurs pour le quinoa de la culture[18]. Les rendements pourraient être stabilisés à environ 1,6 tonne par hectare en complétant l’eau d’irrigation si l’eau de pluie manquait pendant l’établissement des plantes et les stades de la reproduction. L'application d'eau d'irrigation pendant toute la saison (irrigation complète) a réduit la productivité de l'eau. La DI est également pratiquée dans la viticulture et la culture d’arbres fruitiers.[19].

Des scientifiques affiliés au Service de recherche agricole (ARS) de l'USDA ont constaté qu'il était prouvé que la conservation de l'eau en forçant la sécheresse (ou l'irrigation déficitaire) des plants d'arachides au début de la saison de croissance entraînait une maturation précoce, tout en maintenant un rendement suffisant.. La sécheresse causée par une irrigation déficitaire plus tôt dans la saison a amené les plants d'arachides à "apprendre" physiologiquement à s'adapter à un environnement de sécheresse stressante, leur permettant de mieux faire face à la sécheresse qui se produit généralement plus tard dans la saison de croissance. L'irrigation déficitaire est bénéfique pour les agriculteurs car elle réduit le coût de l'eau et évite une perte de rendement (pour certaines cultures) plus tard dans la saison de croissance en raison de la sécheresse. En plus de ces résultats, les scientifiques de l'ARS suggèrent qu'une irrigation déficiente accompagnée d'un travail de préparation du sol réduirait considérablement les besoins en eau des cultures d'arachides.[20].

Pour les autres cultures, l'application d'un système d'irrigation déficitaire réduira l'efficacité de l'utilisation de l'eau et le rendement. C’est le cas lorsque les cultures sont sensibles au stress dû à la sécheresse pendant toute la saison, comme le maïs.[21].

Outre les groupes de recherche universitaires et les associations d'agriculteurs, des organisations internationales telles que la FAO, l'ICARDA, l'IWMI et le programme Challenge CGIAR sur l'eau et l'alimentation étudient la DI..

Raisons de l'augmentation de la productivité de l'eau sous irrigation déficitaire.[modifier | modifier le code]

Si les cultures ont certaines phases phénologiques dans lesquelles elles sont tolérantes au stress hydrique, l'ID peut augmenter le ratio rendement / consommation d'eau des cultures (évapotranspiration) en réduisant la perte en eau par une évaporation improductive et / ou en augmentant la proportion de rendement commercialisable. la biomasse totalement produite (indice de récolte) et / ou en augmentant la proportion de la production de biomasse totale vers la transpiration en raison du durcissement de la culture - bien que cet effet soit très limité en raison de la relation conservatrice entre la production de biomasse et la transpiration de la culture[22], - et / ou en raison d'une application d'engrais adéquate et / ou en évitant les mauvaises conditions agronomiques pendant la croissance des cultures, telles que la saturation en eau dans la zone racinaire, les parasites et les maladies, etc.[23]

Advantages[modifier | modifier le code]

  • maximizes the productivity of water, generally with adequate harvest quality;
  • allows economic planning and stable income due to a stabilization of the harvest in comparison with rainfed cultivation;
  • decreases the risk of certain diseases linked to high humidity (e.g. fungi) in comparison with full irrigation;
  • reduces nutrient loss by leaching of the root zone, which results in better groundwater quality[24] and lower fertilizer needs as for cultivation under full irrigation;[25]
  • improves control over the sowing date and length of the growing period[26] independent from the onset of the rainy season and therefore improves agricultural planning.

A number of constraints apply to deficit irrigation:

  • maximizes the productivity of water, generally with adequate harvest quality;
  • allows economic planning and stable income due to a stabilization of the harvest in comparison with rainfed cultivation;
  • decreases the risk of certain diseases linked to high humidity (e.g. fungi) in comparison with full irrigation;
  • reduces nutrient loss by leaching of the root zone, which results in better groundwater quality[27] and lower fertilizer needs as for cultivation under full irrigation;[28]
  • improves control over the sowing date and length of the growing period[29] independent from the onset of the rainy season and therefore improves agricultural planning.

Constraints[modifier | modifier le code]

  • Exact knowledge of the crop response to water stress is imperative.[30][31]
  • There should be sufficient flexibility in access to water during periods of high demand (drought sensitive stages of a crop).[32]
  • A minimum quantity of water should be guaranteed for the crop, below which DI has no significant beneficial effect.[33][34]
  • An individual farmer should consider the benefit for the total water users community (extra land can be irrigated with the saved water), when he faces a below-maximum yield;
  • Because irrigation is applied more efficiently, the risk for soil salinization is higher under DI as compared to full irrigation.[35]

L'expérimentation sur le terrain est nécessaire pour une application correcte des DI à une culture particulière dans une région particulière. De plus, la simulation de l'équilibre hydrique du sol et de la croissance des cultures associées (modélisation de la productivité de l'eau des cultures) peut constituer un outil précieux d'aide à la décision.[36][37] En simulant conjointement les effets de différents facteurs d’influence (climat, sol, gestion, caractéristiques des cultures) sur la production agricole, les modèles permettent de (1)  mieux comprendre le mécanisme derrière l'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'eau, (2) planifier les applications d'irrigation nécessaires pendant les stades de croissance des cultures sensibles à la sécheresse, en tenant compte de la variabilité possible du climat, (3) tester les stratégies de DI de cultures spécifiques dans de nouvelles régions et (4) étudier les effets des scénarios climatiques futurs ou des scénarios de pratiques de gestion modifiées sur la production agricole.

  • Dryland farming
  • Irrigation
  • Irrigation in viticulture
  • Environmental impact of irrigation
  • Virtual water
  • Water crisis
  • Water footprint
  • Exact knowledge of the crop response to water stress is imperative.[38][39]
  • There should be sufficient flexibility in access to water during periods of high demand (drought sensitive stages of a crop).[40]
  • A minimum quantity of water should be guaranteed for the crop, below which DI has no significant beneficial effect.[41][42]
  • An individual farmer should consider the benefit for the total water users community (extra land can be irrigated with the saved water), when he faces a below-maximum yield;
  • Because irrigation is applied more efficiently, the risk for soil salinization is higher under DI as compared to full irrigation.[43]

Modélisation[modifier | modifier le code]

Field experimentation is necessary for correct application of DI for a particular crop in a particular region. In addition, simulation of the soil water balance and related crop growth (crop water productivity modeling) can be a valuable decision support tool.[44][45] By conjunctively simulating the effects of different influencing factors (climate, soil, management, crop characteristics) on crop production, models allow to (1) better understand the mechanism behind improved water use efficiency, to (2) schedule the necessary irrigation applications during the drought sensitive crop growth stages, considering the possible variability in climate, to (3) test DI strategies of specific crops in new regions, and to (4) investigate the effects of future climate scenarios or scenarios of altered management practices on crop production.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ English, M., (1990).
  2. ↑ Fereres, E., Soriano, M.A., (2007).
  3. ↑ Kipkorir, E.C., Raes, D., Labadie, J., (2001).
  4. ↑ Geerts, S., Raes, D., (2009).
  5. ↑ Kijne, J.W., Barker, R., Molden, D., (2003).
  6. ↑ Zwart, S.J., Bastiaanssen, W.G.M., (2004).
  7. ↑ Ilbeyi, A., Ustun, H., Oweis, T., Pala, M., Benli, B., (2006).
  8. ↑ Raes, D., Geerts, S., Vandersypen, K., (2008).
  9. ↑ Kijne, J.W., Barker, R., Molden, D., (2003).
  10. ↑ Zwart, S.J., Bastiaanssen, W.G.M., (2004).
  11. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Vacher, J., Mamani, R., Mendoza, J., Huanca, R., Morales, B., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., (2008).
  12. ↑ Spreer, W., Ongprasert, S., Hegele, M., Wünnsche, J. N., Müller, J. (2009).
  13. ↑ « New Farming Wrinkle May Help Peanut Growers », USDA Agricultural Research Service,
  14. ↑ Pandey, R.K., Maranville, J.W., Admou, A., (2000).
  15. ↑ Steduto, P., Hsiao, T. C., Fereres, E., (2007) On the conservative behavior of biomass water productivity.
  16. ↑ Steduto, P., Albrizio, R., (2005).
  17. ↑ Pereira, L.S., Oweis, T., Zairi, A., (2002).
  18. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Vacher, J., Mamani, R., Mendoza, J., Huanca, R., Morales, B., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., (2008).
  19. ↑ Spreer, W., Ongprasert, S., Hegele, M., Wünnsche, J. N., Müller, J. (2009).
  20. ↑ « New Farming Wrinkle May Help Peanut Growers », USDA Agricultural Research Service,
  21. ↑ Pandey, R.K., Maranville, J.W., Admou, A., (2000).
  22. ↑ Steduto, P., Hsiao, T. C., Fereres, E., (2007) On the conservative behavior of biomass water productivity.
  23. ↑ Pereira, L.S., Oweis, T., Zairi, A., (2002).
  24. ↑ Ünlü, M., Kanber, R., Senyigit, U., Onaran, H., Diker, K., (2006).
  25. ↑ Pandey, R.K., Maranville, J.W., Chetima, M.M., (2000).
  26. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Mendoza, J., Huanca, R., (2008).
  27. ↑ Ünlü, M., Kanber, R., Senyigit, U., Onaran, H., Diker, K., (2006).
  28. ↑ Pandey, R.K., Maranville, J.W., Chetima, M.M., (2000).
  29. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Mendoza, J., Huanca, R., (2008).
  30. ↑ Hsiao, T.C., (1973).
  31. ↑ Kirda, C., (2002).
  32. ↑ Zhang, H., (2003).
  33. ↑ Zhang, H., Oweis, T., (1999).
  34. ↑ Kang, S., Zhang, L., Liang, Y., Hu, X., Cai, H., Gu, B., (2002).
  35. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Condori, O., Mamani, J., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., Vacher, J., (2008).
  36. ↑ Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., Fereres, E. (2009) AquaCrop--The FAO Crop Model to Simulate Yield Response to Water: II.
  37. ↑ Steduto, P, Hsiao, T. C., Raes, D., Fereres, E. (2009).
  38. ↑ Hsiao, T.C., (1973).
  39. ↑ Kirda, C., (2002).
  40. ↑ Zhang, H., (2003).
  41. ↑ Zhang, H., Oweis, T., (1999).
  42. ↑ Kang, S., Zhang, L., Liang, Y., Hu, X., Cai, H., Gu, B., (2002).
  43. ↑ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Condori, O., Mamani, J., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., Vacher, J., (2008).
  44. ↑ Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., Fereres, E. (2009) AquaCrop--The FAO Crop Model to Simulate Yield Response to Water: II.
  45. ↑ Steduto, P, Hsiao, T. C., Raes, D., Fereres, E. (2009).

Liens externes[modifier | modifier le code]

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