contenu

Recherches
   |   

PROJET CIBLE CHANGEMENTS CLIMATIQUES ET AGRICULTURE "CLIMAGRI"

SOUS-PROJET 3
Sécheresse, désertification et gestion des ressources en eau

THÉMATIQUE 3.2
Programmation irriguée et analyse de la gestion de l’eau

RESPONSABLE DE LA RECHERCHE
M. Marcello Mastrorilli
Institut expérimental agronomique


FINALITÉ DE LA RECHERCHE
Aujourd’hui l’eau représente une limite fondamentale pour la santé et le bien-être de la population de la terre et dans le futur la demande en eau tendra à augmenter.

Dans le secteur agricole la demande en eau deviendra de plus en plus importante à cause de :
  • l’augmentation du niveau de la productivité agricole;
  • des effets de réchauffement de l’air causés par “l’effet de serre”;
  • de l’altération de la qualité des eaux.
La menace de la sécheresse et de la désertification dans la zone de la Méditerranée doit être affrontée à temps, en étudiant la gestion correcte de l’eau. Dans le cas spécifique de l’agriculture, améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’eau d’irrigation comporte une épargne considérable de ressources au profit d’autres superficies à irriguer, de l’environnement et d’autres secteurs productifs.

L’efficacité de l’eau d’irrigation augmente:
  • en distribuant l’eau au moment qui convient le plus pour la plante,
  • en choisissant des pratiques pour les cultures convenables,
  • en évitant les excès,
  • en faisant recours même aux eaux anormales.
La recherche agronomique a acquis des techniques pour:
  • mesurer les consommations d’eau des plantes cultivées;
  • simuler les processus productifs à travers les modèles de culture.

Avec ces méthodologies on obtient les indications sur l’impact de la désertification ou d’autres scénarios climatiques possibles sur la productivité agricole du territoire.


BUT DE LA RECHERCHE
L’objectif principal de la recherche est l’évaluation en termes techniques des risques qui dérivent:
  • des variations climatiques
  • de la diminution de la disponibilité d’eau pour l’irrigation

Aussi bien la programmation de l’irrigation au niveau des entreprises que l’analyse de la gestion de l’eau au niveau de zone d’irrigation se basent sur l’évaluation du bilan hydrique. Le sol est considéré comme un récipient d’eau qui se remplit grâce aux précipitations (au net du ruissellement), aux contributions de la nappe et à l’irrigation et qui se vide sous l’action du drainage et de l’évapotranspiration effective (ET).

Après avoir calculé ET selon la formule de «Penman-Montheith», on entend appliquer un modèle «agronomique» capable, pour différentes combinaisons «culture-terrain-climat», d’estimer au niveau des entreprises agricoles:
  • le calendrier d’irrigation sans limitations hydriques,
  • les phénophases où se vérifient les stress hydriques en cas de régimes d’irrigation limités,
  • la réduction du rendement dans le cas où les exigences de la culture ne soient pas complètement satisfaites,
  • les volumes d’irrigation corrigés selon la qualité des eaux.

Au niveau territorial, de prévoir les consommations d’eau et les rendements en fonction:
  • des techniques culturales adoptées,
  • du type de terrain,
  • de l’éventuel changement du climat (“weather generator”)




évapotranspiration – irrigation – pluie – ruissellement – saturation – CIC (capacité au champ)- seuil (p) – PA (point de flétrissement)- remontée phréatique – percolation profonde

DESCRIPTION DE LA RECHERCHE ARTICULÉE SUR TROIS ANS
Aussi bien la programmation de l’irrigation au niveau des entreprises agricoles que l’analyse de la gestion de l’eau au niveau de zone d’irrigation se basent sur l’évaluation du bilan hydrique. Le sol est considéré comme un récipient d’eau qui se remplit avec les précipitations et l’irrigation et qui se vide sous l’action du drainage et de l’ET effective. Ce dernier paramètre est une fonction de la demande climatique (ETP), de la réserve hydrique du terrain (RU) et des procédés de cultures pratiquées.

Au sein du projet l’ET sera calculée suivant la formule de Penman-Monteith «one step». On évite ainsi la «double estimation»: avant l’estimation de l’ETP et ensuite celle de l’ET, à travers l’adoption des coefficients culturaux (kc). La version originale du modèle de Penman-Monteith, au contraire, permet de calculer l’ET effective des cultures dans les cas où l’on connaît les valeurs de résistance du couvert végétal (rv). Ce paramètre écophysiologique est difficile à déterminer (il varie avec l’espèce, l’heure du jour, la phénophase, le statut hydrique du terrain).L’équation de Penman-Monteith perd donc sa valeur opérationnelle et est appliquée dans certains centres de recherche.

Les études effectuées par l’Institut agronomique expérimental sur les processus d’évapotranspiration ont mis en évidence la relation qui existe entre rv et le statut hydrique des cultures (exprimé à travers le potentiel foliaire mesuré avant l’aube,?). Puisque cette relation acquiert une valeur générale (mais spécifique pour la culture), on a introduit la formule Penman-Monteith, en la rendant plus opérationnelle. Au cours du projet, on propose un rapprochement ultérieur vers la valeur opérationnelle complète de la formule qui signifie l’affranchissement de toutes les mesures écophysiologiques (puisque celles-ci sont difficiles à repérer au niveau du territoire). On entend donc modéliser ?en fonction de l’eau disponible dans le terrain (AD) pour corriger ultérieurement la formule Penman-Monteith sans que celle-ci perde sa rigueur scientifique.

Une fois surmonté le problème de la détermination de l’ET, on entend appliquer un modèle «agronomique» capable, pour toute combinaison «culture – terrain – climat», d’estimer: le calendrier d’irrigation sans limitations de l’eau d’irrigation (ETm), les phénophases où se vérifient les stress hydrologiques dans les cas de régimes d’irrigation limités, la réduction de rendement (r/R) dans les cas où les exigences de la culture ne soient pas totalement satisfaites. Cet instrument permet à l’exploitant agricole de disposer d’une méthode objective pour décider quand et combien il doit irriguer. Dans le cas d’eaux anormales, la quantité des volumes d’irrigation sera modifiée selon la qualité des eaux. Au niveau territorial au contraire, cet instrument permet de prévoir les consommations d’eau et les rendements en fonction des techniques culturales adoptées, du type de terrain et de l’éventuel changement du climat. Le but de cette simulation est l’évaluation en termes techniques des risques qui dérivent des variations climatiques et de la diminution de la disponibilité d’eau pour l’irrigation.


PREMIÈRE ANNÉE
S’il faudra considérer les besoins d’irrigation de certaines cultures représentatives du milieu méditerranéen (ex. maïs, blé, sorgho, betterave, tomate), dans la première année on réalisera le dispositif pour repérer les données nécessaires à la calibration du modèle ET. Les données d’évapotranspiration seront révélées continuellement grâce à la technique du «eddy correlation» pour l’ET de la culture, tandis que l’ ETref sera mesurée avec un lysimètre à pesée situé sur une culture herbacée. Le statut hydrique des plantes et du terrain sera déterminé respectivement avec la «chambre pressurisée» et la méthode gravimétrique. En outre, on entamera une enquête systématique pour contrôler la qualité des eaux de pluie et des nappes.


DEUXIÈME ANNÉE
Dans la deuxième année on vérifiera le modèle ET, en comparant les résultats du modèle avec les données mesurées sur des cultures effectivement en cours dans les entreprises agricoles du territoire.


TROISIÈME ANNÉE
Pendant la dernière année le “modèle agronomique” sera utilisé au niveau territorial pour prévoir les besoins d’irrigation à la suite de variations climatiques, pour le remplacement de techniques agricoles et pour le changement des orientations productives. De cette façon, on estimera concrètement les choix possibles des agriculteurs sur un territoire, en tenant compte des cultures pratiquées en irrigation, des caractéristiques physiques et agronomiques des entreprises, de la disponibilité de ressources en eau, de leur quantité et des caractéristiques du système d’irrigation.


ASPECTS INNOVATEURS
La question agricole méridionale est en train de s’ouvrir à de nouveaux intérêts: relation avec l’environnement, valorisation de la richesse des milieux, utilisation des eaux non conventionnelles pour faire face au manque d’eau chronique. Seulement avec la modélisation on peut analyser, dans un panorama assez diversifié, les différents aspects qui, en interagissant simultanément, déterminent les variations de l’eau dans le terrain dans le temps et dans l’espace. Dans les milieux méditerranéens, caractérisés par le climat semi-aride, les modèles existants simulent de façon très approximative les exigences en eau des cultures et par conséquent ils deviennent inutiles pour la gestion de l’irrigation, surtout lorsqu’il faut valoriser des ressources en eau limitées.
Le modèle “agronomique” prévu par la recherche utilise un ensemble d’indicateurs, faciles à repérer. Il sont relatifs aux conditions climatiques, à l’état d’irrigation du terrain, aux stades phénologiques des cultures, à la disponibilité des ressources en eau (qualité et quantité) pour programmer l’irrigation et analyser la gestion de l’eau dans un territoire. En outre, la méthode proposée permet de comparer les différents scénarios climatiques agronomiques. Pour chaque condition on reconstitue les calendriers d’irrigation simulés selon les cultures, le type de terrain, le rendement et le pourcentage avec lesquels sont satisfaits les besoins d’irrigation des cultures.

Le modèle proposé se fonde sur une solide base théorique, il requiert des données d’entrée faciles à repérer et il fournit des résultats promptement vérifiables. Ces aspects constituent un avantage réel par rapport à d’autres solutions qui demandent une phase de calibration longue et laborieuse.


RETOMBÉES TECHNICO-SCIENTIFIQUES/ÉCONOMICO-SOCIALES
Les modèles d’ET ont été développés surtout comme instruments pour la recherche, cependant leur utilisation doit être diffusée dans la pratique agricole pour choisir opportunément les variables d’irrigation. Si ces calculs, scientifiquement corrects, sont ensuite introduits dans des modèles plus généraux de gestion agronomique, il devient possible identifier les itinéraires techniques qui puissent valoriser le mieux possible l’eau d’irrigation, respecter l’environnement et être économiquement convenables. Dans la littérature scientifique on considère actuellement différents modèles d’ET, mais le choix se réduit lorsqu’on passe à l’application pratique du modèle de la part des utilisateurs finals. Dans ce cas, il est préférable que le modèle soit suffisamment complexe pour pouvoir prendre en considération la physique du processus d’évapotranspiration, mais il nécessite un nombre réduit de variables facilement et largement disponibles.

Le modèle “agronomique” proposé représente une méthode simple (données faciles à repérer) et fiable (rigoureusement scientifique) pour déterminer la consommation d’eau et un guide indispensable pour les agriculteurs et les preneurs de décisions qui veulent utiliser de façon appropriée l’eau dans l’agriculture. La phase «opérationelle» de la recherche suppose de différents scénarios agrométéorologiques, de différentes ressources en eau, une aggravation des qualités des eaux et des stratégies d’irrigation différenciées pour en vérifier successivement les conséquences sur le rendement des cultures et sur la consommation d’eau.


BIBLIOGRAPHIE ESSENTIELLE
  • Mastrorilli et al 1997. Productivity of sweet sorghum under Mediterranean climate. Proceedings of “First International Sweet Sorghum Conference”, Li Dajue Ed., 155-162;
  • Mastrorilli et al 1997. Restituzione in atmosfera dell’azoto ammoniacale durante la decomposizione di una “cover crop” leguminosa. Riv. di Agron., 31, 3, 786-791;
  • Mastrorilli 1998. L’uso sostenibile dell’acqua in agricoltura. L’Informatore agrario, LIV, 17, 56-57;
  • Mastrorilli 1998. Gestione sostenibile delle risorse idriche. Bonifica, 47-49;
  • Mastrorilli et al 1998. Daily actual evapo transpiration measured with TDR technique in Mediterranean conditions. Agric and Forest Meteor., 90, 81-89;
  • Mastrorilli 1998. Italy: the Capitanata irrigation scheme - experiences in water sustainability. In: Case studies, OCDE Paris, 99-108;
  • Mastrorilli et al 1998. Criteri e prospettive per un’irrigazione sostenibile. Atti del convegno “Agricoltura sostenibile” 53-62;
  • Mastrorilli 1999. Sviluppo di modelli idrologici per ambienti mediterranei. Bollettino SIS, 48, 1, 245-250.


ORGANIGRAMME









Activités Activités
Projets Projets
Recherches Recherches
Partenariats Partenariats
Echange de données Echange de données
Contacts Contacts
Liens externes utiles Liens externes utiles
A propos de CLIMAGRI A propos de CLIMAGRI
© FAO 2003
About Climagrimed About Mediterranean Region Data Exchange Contacts Useful external links About Climagri MIPAF website UCEA website FAO website