Produire plus avec moins

Chapitre 5
La gestion de l'eau

L'intensification durable nécessite des systèmes d'irrigation plus efficaces et précis, ainsi que des systèmes d'exploitation agricole utilisant une approche écosystémique pour préserver les ressources en eau.

Les plantes sont cultivées selon différents régimes de gestion de l'eau, allant du simple travail du sol pour accroître l'infiltration des pluies jusqu'aux technologies d'irrigation et méthodes de gestion de pointe. La superficie totale des terres cultivées est estimée à 1,4 milliard d'hectares, au niveau mondial, et environ 80 pour cent de cette superficie est cultivée en sec; elle assure environ 60 pour cent de la production agricole mondiale1. En agriculture non irriguée, la gestion de l'eau consiste à contrôler la quantité d'eau disponible pour une culture en déviant de façon opportuniste les écoulements d'eau de pluie afin d'accroître l'humidité du sol dans la zone des racines des plantes. Il n'empêche que le calendrier d'arrosage reste dicté par les précipitations et non pas par les agriculteurs.

Les terres irriguées, qui couvrent environ 20 pour cent des terres cultivées au niveau mondial, assurent environ 40 pour cent de la production agricole totale1. Ce niveau élevé de productivité s'explique par une plus forte intensité de culture et par l'accroissement des rendements moyens. L'irrigation contrôle la quantité et le calendrier des arrosages dans les champs et elle encourage ainsi la concentration d'intrants pour accroître la productivité des terres. Les agriculteurs arrosent les cultures pour stabiliser et accroître les rendements et augmenter le nombre de récoltes par an. Globalement, l'irrigation des cultures permet de multiplier les rendements par deux ou trois. C'est pourquoi une irrigation adaptée et ajustable est vitale pour les cultures de valeur et à forte intensité d'intrants. Mais les risques économiques qu'elle implique sont plus graves que ceux des cultures non irriguées à faible intensité d'intrants. L'irrigation peut aussi avoir des effets négatifs sur l'environnement, entraînant notamment la salinisation des sols et la pollution des aquifères par les nitrates.

Du fait de pressions croissantes, venant de la concurrence pour l'utilisation de l'eau et des impératifs écologiques, l'agriculture se trouve obligée de «produire plus avec moins d'eau» et avec un impact réduit sur l'environnement. Il s'agit là d'un défi de taille, qui exige que la gestion de l'eau pour l'intensification durable anticipe une agriculture de précision, plus intelligente. La gestion de l'eau en agriculture devra également être mieux à même de rendre compte de son utilisation de l'eau en termes économiques, sociaux et environnementaux.

Les perspectives de l'intensification durable varient considérablement selon les divers systèmes de production et différents facteurs externes influent sur la demande. Toutefois, en général, l'intensification durable des cultures, irriguées ou non, dépendra de l'adoption d'approches écosystémiques comme l'agriculture de conservation ou d'autres pratiques fondamentales, comme l'utilisation de variétés à haut rendement et de semences de qualité et la protection intégrée contre les ravageurs.

Systèmes de production en sec

De nombreuses variétés cultivées en sec sont adaptées pour exploiter l'humidité présente dans la zone des racines. Il est possible d'améliorer les systèmes de production en sec, en prenant notamment les mesures suivantes: utilisation, dans les rotations, de plantes à enracinement profond, adaptation des plantes pour les amener à s'enraciner en profondeur, augmentation de la capacité de stockage d'eau des sols, amélioration de l'infiltration de l'eau et réduction au minimum de l'évaporation, en recouvrant le sol de matières organiques. Le captage des écoulements d'eau provenant de terres adjacentes non cultivées peut également prolonger l'humidité des sols. L'amélioration de la production de l'agriculture non irriguée dépend, dans une large mesure, de l'amélioration des soins donnés à la terre, pour tous les aspects de la gestion des cultures. Des facteurs comme la présence d'organismes nuisibles et la disponibilité limitée de nutriments du sol peuvent limiter les rendements, bien plus que la disponibilité d'eau en soi2, 3. Les principes de réduction des labours, de couverture du sol à l'aide de matières organiques et d'utilisation de la biodiversité, naturelle ou programmée (voir le Chapitre 2, Les systèmes d'exploitation agricole) revêtent une importance fondamentale si l'on veut assurer un bon aménagement des terres.

La possibilité d'intensifier durablement les cultures, en l'absence d'irrigation, dépendra donc de l'application d'approches écosystémiques, qui maximisent la concentration de l'humidité autour des racines des plantes. S'il est vrai que ces approches peuvent faciliter l'intensification des cultures, le système n'en demeure pas moins exposé aux caprices des précipitations. Du fait des changements climatiques, la production agricole sera en effet exposée à des risques accrus, et c'est précisément dans le secteur de l'agriculture non irriguée qu'il faudra surtout, de toute urgence, élaborer des stratégies efficaces d'adaptation aux changements climatiques4.

D'autres mesures doivent donc être prises pour vaincre l'aversion aux risques des agriculteurs: meilleures prévisions concernant les précipitations et les disponibilités en eau, par saison et par an, gestion des inondations à la fois pour atténuer les changements climatiques et, dans l'immédiat, pour améliorer la résilience des systèmes de production. On peut intervenir de manière plus élaborée au niveau de la gestion de l'eau pour réduire les risques planant sur la production, mais pas nécessairement pour intensifier davantage la production en sec. Par exemple, il est possible de transformer certains systèmes de production en sec en systèmes à irrigation d'appoint, à faible intensité d'intrants, afin d'arroser lors de brèves vagues de sécheresse, à des stades critiques de la croissance des plantes5, même si de tels systèmes resteront tributaires du calendrier et de l'intensité des précipitations.

Dans des climats de transition comme ceux de la Méditerranée et de certaines parties du Sahel, on a appliqué avec succès, dans les exploitations, la gestion des eaux de ruissellement, y compris la construction de digues dans les zones cultivées, afin de prolonger l'humidité du sol après chaque pluie. La gestion des eaux de ruissellement en dehors des exploitations, y compris la concentration des ruissellements dans des eaux souterraines peu profondes ou dans des réservoirs gérés par les agriculteurs, permet de disposer d'une irrigation d'appoint limitée. Toutefois, lorsqu'elles ont lieu sur de vastes superficies, ces interventions ont un impact sur les usagers situés en aval et sur les bilans d'ensemble des bassins hydrographiques.

S'agissant des technologies, la possibilité d'étendre les avantages des approches écosystémiques (effet positif sur l'environnement et conservation de l'humidité des sols) dépendra souvent du niveau de mécanisation agricole, des machines étant en effet nécessaires pour tirer profit des précipitations. Des technologies plus simples, y compris la mise en culture opportuniste tirant profit des eaux de ruissellement, resteront fondamentalement risquées, notamment dans les zones où le régime des précipitations est plus irrégulier. Il s'agit également de solutions exigeant une forte intensité de main-d'oeuvre.

Les décideurs devront évaluer avec précision la contribution relative de la production irriguée et non irriguée au niveau national. S'il est possible de stabiliser la production non irriguée en améliorant la conservation de l'humidité des sols, il conviendra d'identifier et de définir avec précision dans quelles conditions physiques et socioéconomiques une telle stabilisation est possible. Les avantages respectifs d'investissements de faible ampleur dans l'intensification durable sur de vastes superficies non irriguées, par opposition à des investissements localisés mais très intensifs dans des systèmes pleinement irrigués, doivent faire l'objet d'une évaluation socioéconomique méticuleuse, en fonction des objectifs de développement fixés.

Sur le plan institutionnel, il faut réorganiser et renforcer les services consultatifs fournis aux agriculteurs pratiquant l'agriculture non irriguée et redoubler d'efforts afin de promouvoir l'assurance récolte visant les petits exploitants. On aura besoin d'une analyse affinée des régimes pluviométriques et des déficits d'humidité du sol pour stabiliser la production dans les systèmes actuels d'agriculture non irriguée soumis aux effets des changements climatiques.

Systèmes d'agriculture irriguée

La superficie totale des terres irriguées dans le monde dépasse désormais 300 millions d'hectares6, et la superficie totale récoltée est encore supérieure, selon les estimations, car deux ou trois récoltes annuelles peuvent parfois être faites sur les mêmes terres. Le développement de l'irrigation est principalement concentré en Asie, où la riziculture irriguée couvre environ 80 millions d'hectares, avec des rendements moyens de cinq tonnes à l'hectare (contre 2,3 tonnes à l'hectare pour les rizières non irriguées, qui s'étendent sur 54 millions d'hectares). En revanche, en Afrique, l'agriculture irriguée ne couvre que quatre pour cent des terres cultivées, en raison principalement d'un manque d'investissements.

L'irrigation est souvent utilisée comme une base de départ pour l'intensification, car elle offre un point concret où concentrer les intrants. Toutefois, la durabilité de cette intensification dépendra de l'endroit où l'eau est prélevée, ainsi que de l'adoption d'approches écosystémiques – conservation des sols, variétés améliorées et protection intégrée contre les ravageurs – qui sont à la base même de l'intensification durable. L'uniformité de distribution et l'efficacité d'application de l'irrigation varient en fonction des technologies utilisées, des types de sol et du relief (principalement pour l'infiltration), mais aussi selon la qualité de la gestion.

L'irrigation de surface par planches, par bassin ou par rigoles est souvent moins efficiente et moins uniforme que l'aspersion en hauteur (c'est-à-dire par aspersion, au goutte-à-goutte ou par gaine perforée). La micro-irrigation a été perçue comme une solution technologique au problème du mauvais fonctionnement de l'irrigation de plein champ et comme un moyen d'épargner l'eau. Elle est de plus en plus adoptée par les horticulteurs commerciaux, tant dans les pays développés que dans les pays en développement, malgré le coût élevé des investissements nécessaires.

L'irrigation déficitaire et ses variantes, comme l'irrigation déficitaire régulée (IDR), sont de plus en plus utilisées pour l'arboriculture commerciale et certaines cultures de plein champ qui réagissent positivement au stress hydrique contrôlé, à des stades critiques de leur croissance. L'irrigation déficitaire régulée est souvent pratiquée en même temps que la micro-irrigation et l'irrigation fertilisante, qui prévoit l'application d'engrais dans le système de micro-irrigation, directement dans la zone où se développent la plupart des racines. Cette méthode a été adaptée à partir du système plus rudimentaire d'irrigation par rigoles, utilisé en Chine. Les avantages, en termes de réduction de la consommation d'eau, sont évidents, mais ce système n'est utilisable que si l'approvisionnement en eau est très fiable.

L'irrigation de précision, fondée sur le savoir, offre aux agriculteurs des possibilités souples et fiables d'irrigation; c'est une composante importante de l'intensification durable des cultures. On a testé des systèmes automatisés utilisant à la fois des arroseurs fixes et des dispositifs de micro-irrigation qui contrôlent l'humidité du sol et la température de la partie aérienne des plantes pour définir le niveau d'irrigation à appliquer, en différents endroits du champ. L'irrigation de précision et l'application de précision d'engrais dans l'eau irrigation sont, dans un cas comme dans l'autre, des atouts futurs pour les cultures de plein champ et les cultures horticoles, mais les problèmes potentiels ne manquent pas. Récemment, des simulations par ordinateur ont montré qu'en horticulture, la gestion de la salinité est un facteur critique pour la durabilité de la production.

En agriculture irriguée, les considérations économiques sont importantes. Le recours à des technologies utilisant des arroseurs et des dispositifs de micro irrigation, ainsi que l'automatisation des périmètres d'irrigation de surface supposent des investissements à long terme et l'existence de budgets d'exploitation. Les canons à eau sont l'une des options les moins chères pour l'irrigation de grandes surfaces par voie aérienne, mais les coûts d'exploitation sont en général élevés. D'autres systèmes d'irrigation par voie aérienne coûtent cher et ne sont pas adaptés à des petites exploitations agricoles, en l'absence de subventions à la production.

Dans nombre de périmètres irrigués publics, les services laissent à désirer, en raison de carences au niveau de leur conception, de leur entretien et de leur gestion. Il est possible de moderniser, dans une large mesure, les systèmes et leur gestion, à la fois en introduisant des réformes institutionnelles et en séparant la fourniture des services d'irrigation du contrôle d'ensemble et de la régulation des ressources hydriques.

Le drainage est un complément essentiel, mais souvent négligé, de l'irrigation, notamment lorsque les nappes phréatiques sont près de la surface et que la salinité des sols est un problème. Il faudra investir dans le drainage pour améliorer la productivité et la durabilité des systèmes d'irrigation et assurer une bonne gestion des intrants agricoles. Toutefois, l'amélioration du drainage augmente les risques d'exportation des matières polluantes, provoquant la dégradation des cours d'eau et des écosystèmes aquatiques qui y sont liés.

Les cultures protégées, principalement en serres froides, se répandent de plus en plus dans de nombreux pays, y compris en Chine et en Inde, principalement pour la production de fruits, de légumes et de fleurs. À long terme, des systèmes de production intensive à cycle fermé, utilisant des méthodes conventionnelles d'irrigation ou recourant à la culture hydroponique ou aéroponique, se généraliseront progressivement, notamment dans les zones périurbaines reliées à des marchés actifs et confrontées à des pénuries croissantes d'eau.

L'utilisation de l'eau à des fins d'irrigation réduit les débits des eaux de ruissellement, modifie leur apparition et crée des conditions propices à des chocs comme la prolifération d'algues toxiques. Les effets secondaires comprennent la salinisation, ainsi que la pollution des cours d'eau et plans d'eau par les nutriments et les pesticides. Les systèmes irrigués obligent à faire d'autres arbitrages pour l'environnement; les rizières fixent un niveau supérieur de matières organiques par rapport aux terres arides, ont moins d'eaux de ruissellement chargées en nitrate et ont des émissions plus faibles d'oxyde nitreux (N2O). En revanche, les rizières ont des émissions assez importantes de méthane (de trois à dix pour cent des émissions totales) et d'ammoniac.

Normalement, les cultures utilisent moins de 50 pour cent de l'eau d'irrigation qu'elles reçoivent et l'efficience des systèmes d'irrigation situés dans un bassin versant où l'eau est pleinement allouée, voire surallouée, est médiocre. En termes comptables, il faut préciser les quantités d'eau consommées de façon productive et non productive. L'utilisation productive de l'eau par les plantes – l'évapotranspiration – est le but même de l'irrigation: idéalement, la transpiration devrait représenter la totalité de la consommation d'eau, sans aucune évaporation du sol et de l'eau. Il est possible d'améliorer la productivité de l'eau en réduisant les pertes non productives résultant de l'évaporation.

Les efforts d'amélioration de la productivité de l'eau au niveau du bassin versant viseront donc à réduire la consommation d'eau, là où elle n'a aucun effet bénéfique7. Toutefois, les prélèvements croissants d'eau pour l'agriculture ne sont pas sans effets: on a noté une forte réduction des eaux de ruissellement annuelles provenant de zones «améliorées» situées en amont, où des méthodes de collecte de l'eau avaient été appliquées à grande échelle, en certains endroits de la péninsule indienne8.

La gestion de l'eau est un facteur fondamental pour réduire au minimum les pertes et les exportations d'azote des exploitations agricoles. Dans les sols drainés naturellement, la nitrification est partiellement interrompue, provoquant l'émission de N2O, alors que dans des conditions saturées (anoxiques), les composés de l'ammonium et l'urée se transforment partiellement en ammoniac, surtout en riziculture. Des pertes atmosphériques d'urée peuvent donc se produire lorsque l'ammoniac et l N2O se libèrent au cours des cycles de mouillages et de séchage de l'irrigation. L'azote doit se présenter sous forme de nitrate pour être absorbé par les racines, mais peut facilement se déplacer ailleurs en solution. Un certain nombre d'éléments fertilisants à diffusion lente sont actuellement élaborés pour différentes situations (voir le Chapitre 3, La santé des sols).

La dynamique de la mobilisation et du transport du phosphate dans les canaux d'irrigation et les cours d'eau est un phénomène complexe. L'exportation des phosphates en agriculture peut se produire dans des périmètres irrigués, lorsque l'on applique des débits érosifs dans l'irrigation en rigoles ou lorsque des sols sodiques se dispersent. Les phosphates et, dans une moindre mesure, les nitrates peuvent être piégés par les bandes-tampons placées à extrémité des champs et le long des fleuves, empêchant ainsi le déversement de ces substances dans les cours d'eau. En conséquence, si l'on combine de bonnes méthodes de gestion de l'irrigation, le recyclage de l'eau d'aval et l'enfouissement des phosphates dans le sol, on peut réduire pratiquement à néant les exportations de phosphate dans les terres irriguées.

Pour assurer la durabilité de l'agriculture irriguée intensive, il faut réduire au minimum des externalités telles que la salinisation et l'exportation des agents polluants, préserver la santé des sols et maintenir de bonnes conditions de croissance. Ces impératifs, qui doivent retenir toute l'attention des exploitations agricoles (choix des façons culturales et des technologies et prises de décision), ne font que confirmer la nécessité d'une meilleure comptabilité de la consommation d'eau et d'une allocation plus judicieuse de l'eau au niveau du bassin versant ou du bassin d'alimentation, ainsi que d'une meilleure compréhension des interactions hydrologiques entre différents systèmes de production..

fiche d'information
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FICHE D'INFORMATION No. 4
La gestion de l'eau: des technologies pour produire plus avec moins
  • Récolte de l'eau de pluie dans le Sahel
  • Irrigation déficitaire pour obtenir de hauts rendements et optimiser les bénéfices nets
  • Irrigation supplémentaire des terres arides non irriguées
  • Usages multiples des systèmes d'irrigation

La marche à suivre

La durabilité de l'agriculture irriguée – mais aussi de l'agriculture non irriguée et des systèmes améliorés de production en sec – suppose des choix difficiles en ce qui concerne l'utilisation des terres, le partage de l'eau dans son sens le plus large et le maintien des services écosystémiques d'appui. Or, ces choix deviennent de plus en plus complexes et ont des répercussions sur le plan social, économique et politique.

La gouvernance d'ensemble des allocations des terres et des eaux aura une influence déterminante sur l'ampleur des investissements à long terme dans l'intensification durable de la production irriguée, étant donné que l'agriculture irriguée exige des investissements plus importants et des intrants plus onéreux. Les demandes concurrentes pour l'utilisation de l'eau provenant d'autres secteurs économiques et des services et aménagements environnementaux sont appelées à s'intensifier. La gestion de l'eau en agriculture devra s'adapter à un volume inférieur d'eau par hectare et internaliser le coût de la pollution venant des terres agricoles.

S'agissant des politiques générales, force est de constater que la nature de l'agriculture évolue dans de nombreux pays, à mesure que s'accélèrent l'exode rural et l'urbanisation. Les politiques qui ont les plus fortes chances de succès sont les mesures incitatives qui se concentrent sur les externalités environnementales les plus urgentes, tout en laissant entrevoir aux agriculteurs de meilleurs profits.

Par exemple, lorsque la pollution agrochimique des cours d'eau et des écosystèmes aquatiques atteint un niveau critique, l'interdiction de produits chimiques dangereux pourrait être accompagnée d'un renchérissement des prix des engrais, d'avis objectifs fournis aux agriculteurs sur les taux de fertilisation et d'une suppression des stimulants pervers qui les amènent à appliquer trop d'engrais. Des mesures de suivi pourraient encourager une gestion des engrais aux niveaux «requis ou recommandés» et chercher à accroître la productivité d'une autre manière, en utilisant moins d'intrants extérieurs. Dans pareil cas, il faudrait renforcer les investissements publics afin d'améliorer la surveillance de l'état des écosystèmes.

À l'avenir, les technologies d'irrigation fertilisante (y compris l'utilisation d'engrais liquides), l'irrigation déficitaire et la réutilisation des eaux usées seront mieux intégrées au sein des systèmes d'irrigation. Si l'introduction de nouvelles technologies dans des systèmes de production irriguée a initialement des coûts élevés et exige des dispositions institutionnelles pour leur mise en production et leur entretien, le recours à l'irrigation de précision est, quant à elle, une pratique désormais répandue à l'échelle mondiale. Les agriculteurs des pays en développement adoptent déjà des asperseurs de faible taille pour une irrigation au goutte-à-goutte, lorsqu'ils disposent de créneaux commerciaux, comme celui des produits horticoles. En outre, on prévoit à l'avenir une meilleure disponibilité de produits bon marché, en plastique moulé, ainsi que de bâches en plastique pour la plasticulture. Néanmoins, si l'on veut faciliter l'adoption d'autres solutions, comme les technologies solaires, ou éviter les technologies polluantes, il faudra alors prendre des mesures réglementaires et en assurer effectivement le respect.

Des lacunes au niveau de la gouvernance de certains investissements effectués dans l'irrigation ont entraîné des problèmes tels que: irrégularités financières au niveau des mises de fonds, recherche du profit maximal lors de la gestion et de la mise en fonctionnement des équipements et coordination médiocre entre les organismes chargés de fournir des services d'irrigation aux agriculteurs. Il faut adopter des approches novatrices afin d'améliorer les cadres institutionnels, qui doivent encourager le développement agricole et la mise en valeur de l'eau, tout en préservant l'environnement. Il reste encore beaucoup de choses à apprendre des initiatives locales de développement institutionnel et il existe toujours de grandes possibilités de gérer les externalités de l'intensification et de réduire ou d'éviter les coûts de transaction. Les solutions viendront probablement des savoirs accumulés, plutôt que d'une utilisation intensive des technologies.

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Sources

1. IIASA/FAO. 2010. Global agro-ecological zones (GAEZ v3.0). Laxenburg, Autriche, IIASA et Rome, FAO.

2. French, R.J. et Schultz, J.E. 1984. Water use efficiency of wheat in a Mediterranean type environment. I: The relation between yield, water use and climate. Australian Journal of Agricultural Research, 35(6): 743–764.

3. Sadras, V.O. et Angus, J.F. 2006. Benchmarking water use efficiency of rainfed wheat in dry environments. Australian Journal of Agricultural Research, 57: 847–856.

4. PNUD. 2006. Rapport mondial sur le développement humain 2006. New York, États- Unis d'Amérique.

5. Wani, S.P., Rockstrom, J. et Oweis, T., éds. 2009. Rainfed agriculture: Unlocking the potential. Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture 7. Wallingford, Royaume-Uni, CABI Publishing.

6. FAO. 2011. Base de données statistiques AQUASTAT (www.fao. org/nr/water/aquastat/main/ index.stm).

7. Perry, C., Steduto, P., Allen, R. et Burt, C. 2009. Increasing productivity in irrigated agriculture: Agronomic constraints and hydrological realities. Agricultural Water Management, 96(2009): 1517– 1524.

8. Batchelor, C., Singh, A., Rama Rao, M.S. et Butterworth, J. 2005. Mitigating the potential unintended impacts of water harvesting. Royaume-Uni, Department for International Development.

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5. La gestion de l'eau

L'intensification durable nécessite des systèmes d'irrigation plus efficaces et précis, ainsi que des systèmes d'exploitation agricole utilisant une approche écosystémique pour préserver les ressources en eau.

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