L’irrigation doit se revisiter

L’irrigation doit se revisiter car sur les 320 millions d’hectares irrigués dans le monde, 70 % le sont en gravitaire et les 30 % restants avec des systèmes sous pression. Dont plus des trois quarts (80-85 %) en aspersion et le reste en goutte à goutte.

Depuis les Romains jusqu’à la Seconde Guerre mondiale, on a transporté l’eau en gravitaire, en utilisant son énergie potentielle (la gravité). Mis à part quelques exceptions, comme les jardins de Versailles, l’irrigation sous pression ne s’est véritablement développée qu’après la Seconde Guerre mondiale. ».

Explique Bruno Molle

Ce chercheur a passé sa carrière sur ces questions, en particulier au sein de l’UMR G-Eau de Montpellier. Aujourd’hui, avec le changement climatique, la pression sur la ressource et les coûts, l’irrigation doit se revisiter. Elle ne peut plus être systématique et sans maîtrise de tous les facteurs. Le concept clé de l’irrigation est l’efficience afin d’optimiser l’utilisation par la plante de la moindre fraction d’eau apportée.

L'irrigation doit se revisiter au sein des outils de production du XXIème siècle. Exemple avec ce territoire bocager du Nord Aveyron où l'arbre cohabite avec les prairies. Photo prise en août 2022. Crédit @Marlene Vissac
Territoire bocager du Nord Aveyron où l’arbre cohabite avec les prairies. Photo prise en août 2022. Crédit @Marlene Vissac

Les axes pour revisiter l’irrigation

Pour faire évoluer l’irrigation et rendre économe nos outils de production, plusieurs axes sont à mobiliser :

  • s’appuyer sur le relief,
  • augmenter la capacité des sols à stocker la réserve utile
  • Permettre d’infiltrer l’eau excédentaire jusqu’aux nappes,
  • comprendre l’hydrologie de son territoire,
  • intégrer des arbres dans les outils de production (baisse de la température, ralentissement des vents, répartition de l’humidité, séquestration de carbone, trame d’hyperfluidité augmentée par les mycorhizes, etc…).

« En moyenne, dans le monde, l’irrigation est efficace à 45 %. Il faut amener 2,2 litres d’eau pour que la plante en utilise un litre. Dans les systèmes gravitaires, dont une majorité sont des rizières, on est entre 30 et 60 %. En France, en goutte à goutte, on atteint 75 à 90 % d’efficacité. Avec un système neuf et bien pensé on dépasse les 90 % : on amène 1,1 litre pour que la plante en utilise un litre ».

Détaille encore B. Molle

Pour autant, si les systèmes par aspersion ou goutte à goutte sont plus efficaces, pas question de dévaloriser le potentiel du gravitaire – l’eau qui coule naturellement dans les parcelles. Nous ne pouvons plus raisonner seulement en efficacité et uniquement à l’échelle de la parcelle. L’optimisation de l’eau gravitaire a de nombreux effets secondaires bénéfiques à l’échelle d’un bassin versant, sur l’environnement environnant les cultures. Ces eaux permettent notamment l’infiltration, à remplir la nappe phréatique dans laquelle l’eau potable est prélevée.

L’efficacité s’obtient grâce à la combinaison de plusieurs leviers : le savoir-faire et la formation des agriculteurs, la compréhension des processus du vivant au sein des cultures et des sols, l’adaptation des itinéraires techniques, la maîtrise de la topographie et l’hydrologie, l’intégration des arbres et des trames écologiques, le conseil en irrigation et le pilotage du matériel. Certes, il est indispensable de viser une optimisation complète du pilotage et du matériel pour limiter les pertes, le lessivage, la salinisation. Mais connaissons-nous les besoins en irrigation de notre base alimentaire ?

Ordre de grandeur des consommations spécifiques d'eau des bases de notre alimentation en L / kg. Source : L'empreinte eau de Daniel Zimmer.
Ordre de grandeur des consommations spécifiques d’eau des bases de notre alimentation en L / kg. Source : L’empreinte eau de Daniel Zimmer.

« Si vous ne connaissez pas précisément le débit de votre pivot, vous pouvez rapidement perdre gros. Ici, avec une évapotranspiration entre cinq et six millimètres par jour, cela laisse trois jours de réserve si on considère que le sol contient vingt millimètres de réserve utile. Imaginons que votre installation ne soit pas bien réglée, vous ne le savez pas et en fait vous perdez un ou deux millimètres à chaque tour, un tour pouvant durer jusqu’à trois jours. En fin de saison, cela peut peser lourd sur les rendements. »

Résume François Torres, conseiller hydraulique et énergie au GRCETA-SFA

La taille des gouttes compte ! L’enjeu est de parvenir à distribuer des gouttes ni trop petites qui s’échappent avec le vent ou s’évaporent, ni trop lourdes qui abîment les sols. La plus grande perte se fait par le vent, pouvant dépasser 15% par jour lorsque le vent est très présent. Pour bien piloter, il est nécessaire de comprendre ce qui se passe dans les sols et dans les cultures, les abords. Le recours à des sondes peut alors être utile.

  • La sonde tensiométrique mesure les forces de tension que doit exercer le système racinaire pour extraire l’eau du sol.
  • La sonde capacitive mesure directement le contenu hydrique du sol et suit l’efficacité réelle des pluies et de l’irrigation.

Il existe la télédétection, effectuée par des satellites et qui renseigne sur la surface d’échange des feuilles, l’apport d’eau du sol dans la plante, la température des végétaux. En effet, la moitié de l’eau qu’une plante évapore se transforme en froid, la température de la plante doit donc être inférieure à celle de l’air, afin de permettre la condensation de l’eau évapotranspirée. Cette eau retourne dans le cycle hydrique au sein même de la parcelle.

Image Color Infrared extraite des données satellites Sentinel l2 L2A au 9 / 11 / 21
COLOR INFRARED - Infrarouge Combinaison de bandes standard proche infrarouge, rouge et verte. Souvent utilisé pour évaluer la densité et la santé des sols et des plantes, car elles réfléchissent le proche infrarouge et la lumière verte, tout en absorbant le rouge. Comme elles réfléchissent plus l’infrarouge, les terres couvertes de plantes apparaissent en rouge foncé. La croissance des plantes plus dense est d’un rouge plus soutenu. Les villes et les sols nus / faible biologie sont gris ou beige, et l’eau apparaît noire.
Image Color Infrared extraite des données satellites Sentinel l2 L2A au 9 / 11 / 21 dans le 47.
COLOR INFRARED – Infrarouge Combinaison de bandes standard proche infrarouge, rouge et verte. Souvent utilisé pour évaluer la densité et la santé des sols et des plantes, car elles réfléchissent le proche infrarouge et la lumière verte, tout en absorbant le rouge. Comme elles réfléchissent plus l’infrarouge, les terres couvertes de plantes apparaissent en rouge foncé. La croissance des plantes plus dense est d’un rouge plus soutenu. Les villes et les sols nus / faible biologie sont gris ou beige, et l’eau apparaît noire.

Bien sûr, adapter les périodes d’irrigation est indispensable : préférer la nuit ou la toute fin de journée plutôt que le jour de fort ensoleillement ou de vent très présent. Certains agriculteurs préfèrent avoir recours à l’irrigation la nuit pour éviter le blocage de la photosynthèse pendant quelques heures, lié à l’asphyxie des racines lorsque les abats d’eau arrivent sur des sols nus et secs. Oui, on en est là ! Alors que la compréhension du vivant par l’observation permet déjà de compenser pas mal de perte et de maintenir des rendements corrects.

Le sol comme pilier de l’irrigation revisitée

Tout volume peut être apporté au champ, si le sol n’est pas en capacité de l’absorber, c’est de l’eau perdue, aux dégâts nombreux et importants. En effet, un sol considéré sec aura une faible capacité d’absorption : 10 mm absorbés pour 40 mm de précipitation. Ce qui représente une perte de 300 000L / ha ! Non négligeable en temps de sécheresse. Il est nécessaire d’accompagner les sols à augmenter leur capacité à stocker de l’eau.

La micro porosité du sol est la clé d’une irrigation, non, d’une hydratation efficiente ! L’irrigation revisitée est là, dans l’objectif d’hydratation, répartie sur le parcellaire, dans le bassin versant. Cette micro-porosité est assurée par le réseau trophique du sol (micro et macro organisme vivant dans le sol, du mammifères aux bactéries en passant par les arthropodes), par les résidus racinaires, par le carbone séquestré dans le sol. En bref, par l’activité biologique et racinaire.

Les processus naturels ont créé les sols, les biosystèmes, leur hydrologie et le climat que nous « connaissons ». Tout ceci s’est opéré par des taux de prélèvement de carbone qui dépassaient les taux d’oxydation. Mais, ces derniers 10 000 ans, les activités humaines, surtout le modèle agricole basé sur la culture d’annuelle ont inversé cela. Augmentant considérablement l’oxydation du carbone par rapport aux taux de prélèvement via le défrichage et le brûlage des forêts et des sols pour le modèle d’agriculture productiviste.

Les formes industrielles d’agriculture ont considérablement accéléré cela au cours des 70 dernières années via l’utilisation excessive du feu, de la culture d’annuelles, des engrais, des biocides, de l’irrigation et de la jachère, qui TOUS oxydent le carbone du sol. En fait, si nous incluons les incendies, nous oxydons maintenant beaucoup plus de carbone des biosystèmes mondiaux que ce qui est comptabilisé dans nos émissions « reconnues ».

En effet, notre agriculture à haut niveau d’intrants perd souvent 5 à 10 tonnes de carbone par hectare et par an (tC/ha/an) des sols, ainsi que les émissions intrinsèques des intrants. Les niveaux de carbone dans la plupart des sols agricoles ont diminué au cours des 100 dernières années, passant d’environ 5 % à moins de 1 % dans de nombreux endroits. Ces pertes oxydatives ont dégradé la structure, la productivité et la résilience de ces sols et leur capacité à infiltrer, retenir et maintenir l’eau pour assurer les productions, les écosystèmes et refroidir les climats.

Comme la nature l’a démontré par la pédogenèse de 420 millions d’années, nous n’avons qu’un seul processus par lequel nous pouvons restaurer ces sols et biosystèmes et donc leur hydrologie et leur capacité à refroidir le climat en toute sécurité (en passant sous la barre des 3 watts/m2 nécessaires pour compenser les extrêmes hydrologiques dangereux). Le processus consiste à inverser le rapport entre l’oxydation du carbone et la bio-séquestration. C’est à dire à régénérer la résilience des agroécosystèmes et restaurer les cycles hydrologiques grâce au phénomène d’effet éponge du carbone dans le sol. Nous pouvons le faire via notre gestion des sols et des paysages. Le propos et les fondements d’HydroNomie.

Sol, irrigation et recharge des nappes

Si un sol n’a pas les capacités d’absorber, de stocker puis d’infiltrer l’eau, alors les nappes ne peuvent se recharger et l’adduction ne peut plus être assurée pour les populations. Du reste, faune et flore sauvage sont aussi à considérer dans les épisodes de sécheresses et de canicules.

Situation hydrogéologique au 1er août 2022 – Source : BRGM

En juillet, la vidange se poursuit et l’ensemble des nappes observe des niveaux en baisse. Ce constat n’est pas étonnant, compte tenu de l’absence de précipitations. L’intensité de la vidange est cependant ralentie sur de nombreuses nappes, conséquences probables des pluies de fin juin et de la diminution des prélèvements.

L’état des nappes se maintient et reste globalement proche de celui de juin. Les nappes inertielles et les nappes les moins sollicitées résistent le mieux à la sécheresse. La situation demeure cependant préoccupante pour un grand nombre de nappes qui affichent des niveaux bas à très bas. La situation est particulièrement inquiétante, avec des niveaux localement très bas notamment au centre-ouest (Poitou, Brenne, Maine, Touraine) et au sud-est (Bas-Dauphiné, Provence et Côte d’Azur).

En août, les tendances des nappes devraient rester orientées vers la baisse. Les pluies ne devraient pas réussir à s’infiltrer en profondeur. En effet, les sols extrêmement secs favorisent le ruissellement. Les pluies efficaces, réussissant à s’infiltrer, devraient permettre d’humidifier les sols et bénéficier à la végétation, et ne pourront probablement pas atteindre les nappes.

Concernant les nappes inertielles, la situation ne devrait que peu se modifier durant les prochaines semaines, sauf sur les secteurs fortement sollicités par des prélèvements (adduction eau potable, abreuvement et irrigation). Concernant les nappes réactives, les tendances et l’évolution des situations dépendront essentiellement des sollicitations en eau souterraine. La diminution des prélèvements (arrêtés de restrictions de l’usage de l’eau) devrait permettre de ralentir la décharge et d’éviter ainsi des dégradations rapides de l’état des nappes.

Il est donc question de changer d’approche car arroser ne veut pas dire assurément de meilleurs rendements. Le coût de l’eau, de l’électricité, de l’astreinte, du stress, de la faible capacité de stockage des sols (3 jours environ) font peser sur la balance des déficits de l’irrigation. Sans compter que l’eau est un bien commun avant d’être une ressource pour les activités humaines. Sans sol infiltrant, plus de recharge de nappe, moins d’eau disponible pour l’adduction en eau potable des populations.

Culture sobre ou culture gourmande ?

Les précipitations deviennent irrégulières, les sols de plus en plus compact et à l’activité biologique réduite, les températures augmentent. La liste peut encore s’aggrandir. Pour autant, nous devons nous adapter à ces bouleversements climatiques. Une adaptation douce s’appelle une évolution, une transition. L’évolution est affaire de chacune des vies sur Terre. Producteur ET consommateur.

À nous toustes de revisiter nos habitudes alimentaires. À nous de regarder notre alimentation non plus comme un poids, une masse (principalement de l’eau) mais comme des calories, des minéraux et des oligo-éléments. Pouvons nous considérer les cultures avec un filtre qualitatif de cultures sobres en eau et en énergie ?

Le groupe BRL, un concessionnaire de réseau hydraulique, a produit une série de fiches adaptées au contexte méditerranéen et a listé les consommations supposées des végétaux. Ainsi l’asperge, comme l’aubergine, aura besoin de 548 mm au cours de son cycle, figurant parmi les cultures légumières les plus gourmandes, cependant loin de la fraise, au cycle pourtant si court, qui aura besoin de 688 mm. En arboriculture, c’est le kiwi qui est le plus gros consommateur d’eau, plus de 1 000 mm, devant les pêchers, pommiers, poiriers, entre 800 et 900 mm, quand l’olivier, si adapté aux périodes sèches, exprimera tout son potentiel avec 738 mm et que l’amandier se contentera de 471 mm. Pour les grandes cultures, la luzerne et la prairie caracolent en tête du classement des goulues (respectivement plus de 1 300 et 1 100 mm). Le maïs grain a besoin de 761 mm, le soja 530 mm, le sorgho 603 mm et le tournesol 554 mm.

Quant aux polémiques, elles sont surtout liées aux périodes d’arrosage qu’à la quantité d’eau, par manque de connaissances ou de recul. La controverse sur l’irrigation, l’immobilisme sur les évolutions possibles, les freins à la transition agro-écologique sont bien français, cela n’existe pas dans des pays où l’eau et les ressources sont bien plus sous tension.


« L’irrigation ça ne coule pas de source » de la revue Sésame de l’INRAE : https://revue-sesame-inrae.fr/irrigation-ca-ne-coule-pas-de-source/

Consommations supposées des végétaux par le groupe BRL : https://www.brl.fr/phototheque/photos/memento/memento_2019_web.pdf

Besoin en irrigation, calcul et memento de la FAO : https://www.fao.org/aquastat/fr/data-analysis/irrig-water-use/irrig-water-requirement

Pour vous former aux enjeux de l’eau dans les outils de production agricole qui s’inscrivent dans une transition agro-écologique, rdv sur notre site HydroNomie : https://www.hydronomie.fr/formations/