La conduite de l’irrigation

Article présenté ici dans le cadre du programme Olea 2020
Logos Financeurs OLEA 2020

 

  • L'irrigation de l'olivier ne nécessite pas un pilotage précis comme sur les cultures maraîchères. Les apports d'eau sont toutefois réalisés de manière à limiter les stagnations d'eau ainsi que les pertes par ruissellement ou percolation. Pour rappel, l'olivier craint davantage les situations d'hydromorphie que la sécheresse.

  • Diverses méthodes permettent d'évaluer les besoins en eau de l'olivier. Cependant, aucune n'est réellement à privilégier pour la conduite de l'irrigation. La prise en compte de l'ensemble des méthodes présentées ci-dessous permet de répondre au plus près aux besoins de l'olivier.


Principe du pilotage selon le mode d'irrigation

Principe de l'irrigation en goutte-à-goutte

 
  • Le principe de la conduite de l'irrigation en goutte-à-goutte est de maintenir en permanence un bulbe humide sous les goutteurs durant la période d'arrosage. Pour cela, il est nécessaire La conduite de l'irrigationd'irriguer tous les jours, voire deux fois par jour en sols sableux afin de limiter les pertes par percolation. Il est préférable que le bulbe ne s'assèche pas en raison des fortes quantités d'eau nécessaires à sa reconstitution.

  • En cas d'épisode pluvieux permettant de reconstituer plus de la moitiè de la réserve facilement utilisable (RFU), l'irrigation peut être suspendue. Dans le cas contraire, les doses journalières sont réduites.
En goutte-à-goutte, les apports d'eau sont effectués à une fréquence fixe.

Les doses varient par conséquent selon Les besoins en eau de l'olivier.

 

  • Le goutte-à-goutte présente une efficience de l'ordre de 90 % : sur 100 litres d'eau apportés, 90 litres sont réellement profitables à l'olivier. Ainsi, pour déterminer les quantités d'eau à apporter par goutte-à-goutte à partir d'un bilan hydrique, il faut diviser les besoins en eau par 0,90.
 


Principe de l'irrigation en micro-aspersion

 
  • Le principe de la conduite de l'irrigation en micro-aspersion consiste à reconstituer le bulbe humide une fois que celui-ci est épuisé. La fréquence des arrosages varie entre une à deux foisLa conduite de l'irrigation par semaine selon la demande en eau, le sol rencontré et le type de micro-asperseur utilisé.
En micro-aspersion, les apports d'eau sont effectués à une dose fixe.

La fréquence des irrigations est par conséquent variable.

 

  • La micro-aspersion montre une efficience de l'ordre de 85 %, voire 80 % en cas de vent : sur 100 litres d'eau apportés, 85 litres sont réellement profitables à l'olivier. Ainsi, pour déterminer les quantités d'eau à apporter par micro-aspersion à partir d'un bilan hydrique, les besoins en eau sont divisés par 0,85.


Principe de l'irrigation en gravitaire

  • Le principe de la conduite de l'irrigation en gravitaire consiste à reconstituer les réserves en eau du sol une fois que celles-ci sont épuisées. La fréquence des arrosages varie selon la demande en eau et le sol rencontré.

En irrigation gravitaire, les apports d'eau sont effectués à une dose fixe.

La fréquence des irrigations est par conséquent variable.

 

  • L'efficience rencontrée en irrigation en gravitaire varie entre 40 % et 70 % selon l'homogénéité du terrain et de la pente: sur 100 litres d'eau apportés, 40 à 70 litres sont réellement profitables à l'arbre. L'irrigation en gravitaire occasionne des pertes en eau non négligeables difficiles à évaluer. Par conséquent, il est délicat d'appliquer un coefficient de majoration comme pour le goutte-à-goutte et la micro-aspersion, ce qui exclut un pilotage de l'irrigation par bilan hydrique. Une conduite de l'irrigation par relevés tensiométriques est plus appropriée.


Généralités sur la conduite de l'irrigation

Dose d'irrigation

  • La dose d'irrigation correspond à la quantité d'eau nécessaire à la satisfaction des besoins en eau de l'olivier. Ces besoins sont variables en fonction du système d'irrigation en place sur la parcelle (voir l'article sur les besoins en eau de l'olivier).

  • La dose peut être exprimée en millimètre d'eau, en m3/hectare ou bien encore en litres/arbre :

Equivalences : 1 mm = 10 m3/ha = 1 L/m2

 

  • Sachant que 1 mm d'eau = 1 L/m2, il est aisé de convertir une dose en litre/arbre en multipliant la dose en millimètre par la surface occupée par l'olivier en m2 :

Dose (en litres/arbre) = Dose (en mm) x Surface occupée par l'olivier (en m2)

 

  • Exemple de conversion de la dose en millimètre en dose par arbre : une irrigation de 1,2 mm sur des oliviers espacés de 5 mètres sur le rang et 6 mètres sur l'entre-rang revient à apporter 36 L/arbre: 1,2 mm x (5 m x 6 m) = 36 L/arbre


Durée de l'irrigation

  • La durée de l'irrigation varie en fonction de la dose à appliquer et du débit d'eau par arbre :

Durée (en heure) = Dose (en litres/arbre) / Débit par arbre (en litres/heure)

 

  • Exemple de calcul de la durée d'irrigation pour une dose de 0,8 mm à apporter à des oliviers espacés de 7 mètres sur le rang et 8 mètres sur l'entre-rang, chaque arbre étant équipé de 4 goutteurs de 4 litres/heure:
- Débit par arbre = 4 goutteurs x 4 L/h = 16 L/h
- Surface occupée par olivier = 7 mètres x 8 mètres = 56 m2
- Durée de l'irrigation = 0,8 mm x 56 m2 / 16 L/h = 2,8 heures = 2 heures et 48 minutes

 

Poste d'irrigation

  • Le poste d'irrigation correspond à la surface d'oliviers pouvant être arrosés simultanément. La taille du poste dépend du débit par hectare et du débit à la source en eau.

Surface du poste (en hectare) = Débit à la source (en m3/heure) / Débit par hectare (en m3/hectare)

 

  • Exemple de calcul de la taille du poste pour un verger de 6 hectares dont les oliviers sont espacés de 5 mètres sur le rang et 6 mètres sur l'entre-rang et équipés chacun de 2 goutteurs de 4 litres/heure. Le réseau d'irrigation est approvionné par une pompe fournissant 4 m3/heure :
- Débit par arbre = 2 goutteurs x 4 L/h = 8 L/h
- Nombre d'arbres par hectare (1 ha = 10 000 m2) = 10 000 m2 / (5 m x 6 m) = 333 arbres
- Débit par hectare = 333 arbres x 8 L/h/arbre = 2 664 L/h/ha = 2,7 m3/h/ha
- Taille du poste = 4 m3/h / 2,7 m3/h/ha = 1 ha 48

 

Durée du tour d'eau

  • La durée du tour d'eau correspond à la durée nécessaire à l'arrosage de l'ensemble des parcelles ayant la même source d'approvisionnement en eau :

Durée du tour d'eau (en heure) = Durée de l'irrigation par poste (en heure) x Nombre de postes raccordés à la source d'eau

 

  • Exemple de calcul de la durée du tour d'eau pour une dose journalière de 1 mm à apporter sur un verger de 9 hectares, dont les oliviers sont espacés de 7 mètres sur le rang et 7 mètres sur l'entre-rang et équipés chacun de 6 goutteurs de 2 litres/heure. Le réseau d'irrigation est approvisionné par une borne fournissant 6 m3/heure :
- Débit par arbre = 6 goutteurs x 2 L/h = 12 L/h
- Nombre d'arbres par hectare (1 ha = 10 000 m2) = 10 000 m2 / (7 m x 7 m) = 204 arbres
- Débit par hectare = 204 arbres x 12 L/h/arbre = 2 448 L/h/ha = 2,5 m3/h/ha
- Taille du poste = 6 m3/h / 2,5 m3/h/ha = 2 ha 40
- Nombre de postes sur le verger = 9 ha / 2,4 ha = 3,75 = 4
- Durée de l'irrigation par poste = 1 mm x (7 m x 7 m) / 12 L/h = 4 heures
- Durée du tour d'eau = 4 heures x 4 postes = 16 heures

Pilotage de l'irrigation par bilan hydrique

  • Le bilan hydrique consiste à calculer la différence entre la consommation en eau de l’olivier et les disponibilités en eau sur une période établie afin d'évaluer les besoins en eau des oliviers :
Besoins en eau = consommation en eau - disponibilités en eau

 

  • Le bilan hydrique est une méthode intéressante dans les sens où il permet de prévoir l'évolution des besoins en eau des oliviers. Cependant, le pilotage de l’irrigation par bilan hydrique demeure délicat du fait de certaines imprécisions.

 

Evaluation de la consommation en eau des oliviersLa conduite de l'irrigation

  • La consommation en eau de l'olivier correspond globalement à son évapotranspiration qui varie en fonction du système d'irrigation installé sur le verger d'oliviers (voir article sur la consommation en eau de l'olivier).

  • Les graphiques à droite permettent d'apprécier les variations d'évapotranspiration réelle par quinzaine de jours selon le mode d'irrigation.

 

Evaluation des disponibilités en eau

  • L'eau disponible pour l'olivier correspond aux réserves du sol et aux pluies utiles :
Eau disponible = Réserves du sol + Pluies efficaces

 

  • Les réserves en eau du sol sont définies par analyse de sol. Elles varient d'un sol à l'autre en fonction de la granulométrie et des teneurs en matières La conduite de l'irrigationorganiques (voir l'article sur l'eau dans le sol). L'état des réserves en eau du sol détermine la période de déclenchement des irrigations.
  • Les pluies efficaces correspondent aux pluies réellement mises à profit par l'olivier. L'efficacité des pluies dépend du ruissellement, de l'évaporation au sol et de la surface explorée par les racines. En général, on applique un coefficient de 60 % aux précipitations relevées dans le pluviomètre. De plus, on considère les précipitations comme nulles lorsqu'elles sont inférieures à 5 mm d'eau.

 

Evaluation des apports d'eau

  • Les besoins en eau indiqués dans les graphiques ci-dessus ne correspondent pas réellement aux quantités d'eau à apporter par quinzaine. Pour déterminer ces dernières, les coefficients de majoration liés à l'efficience du système d'irrigation doivent être appliqués aux besoins en eau :
- pour le goutte-à-goutte: 1 / 0,9 du fait d'une efficience de 90 %
- pour la micro-aspersion: 1 / 0,85 du fait d'une efficience de 85 %

 

Exemple de détermination de la dose journalière en goutte-à-goutte

  • Durant la seconde quinzaine de juin, quelle est la dose moyenne journalière à apporter aux oliviers si 10 mm de pluies ont été relevés dans le pluviomètre au 16 juin :
- D'après le graphique ci-dessus, l'évapotranspiration réelle s'élève à 15 mm durant la seconde quinzaine de juin.
- Si 10 mm d'eau ont été relevés dans le pluviomètre, les pluies réellement utiles sont de l'ordre de 6 mm (10 mm x 60 % = 6 mm).
- Les besoins prévisionnels en eau sont de l'ordre de 9 mm au cours de la seconde quinzaine de juin (15 mm - 6 mm = 9 mm), soit 90 m3 d'eau par hectare.
- Dose moyenne prévisionnelle quotidienne = 9 mm / (15 jours x 90 %) = 0,67 mm , soit 6,7 m3 / ha. Cette dose sera à corriger en fonction des relevés tensiométriques.

 

Exemple de détermination de la périodicité des irrigations en micro-aspersion

  • Durant la seconde quinzaine de juillet, quelle est la durée entre deux irrigations si aucune pluie n'a été relevée dans le pluviomètre et si la dose est fixée à 20 mm :
- D'après le graphique ci-dessus, les besoins prévisionnels en eau s'élèvent à 24 mm durant la seconde quinzaine de juillet du fait de l'absence de pluies.
- Consommation journalière prévisionnelle = 24 mm / 15 jours = 1,6 mm/j
- Durée entre deux irrigations = 20 mm x 85 % /1,6 mm/j = 10,6 jours. Cette durée sera à corriger en fonction des relevés tensiométriques.

 

Limites du pilotage de l'irrigation par bilan hydrique

  • En raison de nombreuses imprécisions, le pilotage par bilan hydrique est difficile à gérer:
- les fortes variations d'évapotranspiration potentielle enregistrées d'une année sur l'autre nécessitent l'acquisition de données météorologiques actualisées pour un pilotage pointu : variations de - 15 % en 2002 et + 20 % en 2003 par rapport à la moyenne.
- les coefficients culturaux ne sont pas clairement établis et varient d'un verger à l'autre en fonction de la surface occupée par la frondaison, de la densité du feuillage ou bien encore du système d'irrigation installé;
- les pluies réellement exploitables par l'olivier sont difficilement quantifiables;
- les réserves en eau du sol peuvent fortement varier sur une même parcelle selon le type de sol rencontré.

 

Pilotage de l'irrigation par relevés tensiométriques

  • Pour piloter au mieux l’irrigation, le bilan hydrique doit être associé à l'utilisation de tensiomètres ou de sondes tensio-électriques. L'association de ces deux méthodes demeure une technique efficace pour déterminer au plus juste les besoins en eau :
- on estime dans un premier temps les volumes d'eau à apporter ou la fréquence des irrigations à partir du bilan hydrique,
- puis on corrige les doses d'irrigation ou la fréquence à l'aide des relevés tensiométriques.

 

Principe du pilotage par relevés tensiométriques

  • Les mesures tensiométriques permettent de contrôler la pression requise pour extraire l'eau du sol (exprimée en centibars). Le principe est basé sur la mesure des forces de rétention entre le sol et l'eau, appelées tensions.

  • Plus le sol est sec, plus le niveau de succion est élevé, car l'eau est davantage retenue par les particules du sol. Ainsi, les tensions augmentent lorsque le sol se dessèche et elles diminuent lorsque le sol s'humecte.

 

Matériel de mesure tensiométrique

  • Le tensiomètre à eau présente l’inconvénient de se désamorcer facilement à 90 centibars. Le réamorçage du tensiomètre est assez fastidieux. Le tensiomètre à eau est davantage adapté à la conduite de l'irrigation des cultures maraîchères.

  • La sonde tensio-électrique apporte une réponse satisfaisante à ces problèmes car elle ne contient pas d'eau, ce qui empêche tout désamorçage. Les capteurs de la sonde tensio-électrique mesurent la résistance électrique entre deux électrodes grâce à l'impulsion envoyée par le boîtier de lecture. Autre avantage: les tensions peuvent être mesurées jusqu'à 200 centibars.

 

Installation des sondes tensiométriques

  • Pour piloter l'irrigation par tensiométrie, les sondes doivent être installées en périphérie du bulbe humide. Il est conseillé de placer les sondes à 30 et 60 cm de profondeur. Une troisième sonde peut être positionnée à 90 cm pour définir la dose d'irrigation et pour contrôler les pertes en eau La conduite de l'irrigationen profondeur en cas d'apport trop élevé.

  • En goutte-à-goutte, une certaine distance doit être respectée entre la sonde et le goutteur :
- sonde à 30 cm de profondeur : à plus ou moins 30 cm du goutteur. Cette distance n'est qu'indicative. A chacun d'adapter la distance en fonction du type de sol rencontré. En terrain filtrant, l'eau diffuse peu latéralement; la distance entre le goutteur et la sonde sera alors inférieure à 30 cm. Par contre, en sol argileux, l'eau diffuse très bien latéralement; la sonde est alors placée à plus de 30 cm du goutteur.
- sonde à 60 cm de profondeur: à mi-distance entre le goutteur et la sonde placée à 30 cm de profondeur .
- sonde à 90 cm de profondeur: à hauteur de la sonde à 60 cm.
  • En micro-aspersion, la distance entre la sonde et le micro-asperseur dépend directement de la portée du jet :
- sonde à 30 cm de profondeur: à 2/3 de la distance entre le diffuseur et la fin du jet.
- sonde à 60 cm de profondeur: à mi-distance entre le diffuseur et la sonde placée à 30 cm de profondeur.
- sonde à 90 cm de profondeur: à hauteur de la sonde à 60 cm. Cette sonde n'est nécessaire que pour fixer la dose d'irrigation en début de saison.
  • Les sondes sont implantées sur un sol frais ressuyé. Un trou de diamètre équivalent à celui de la sonde est réalisée à la profondeur souhaitée à l'aide d'une tarière à spirale ou d'une barre à mine (plus adaptée en sol caillouteux). Une boue est constituée à partir de terre fine (sol tamisé à 2 mm) en vue de remplir une partie du trou formé et de praliner les capteurs de la sonde. Cette boue doit permettre un meilleur contact entre le sol et les capteurs de la sonde. Elle ne doit être ni trop liquide (risque de mauvais contact avec les capteurs après séchage), ni trop épaisse (mauvais écoulement de la boue dans le trou). Après avoir rempli le trou de boue, la sonde est enfin enfoncée délicatement à la profondeur requise. Une fois la sonde installée, elle peut rester en place durant plusieurs années.
  • Les sondes tensio-électriques sont positionnées sur au moins deux sites sur la parcelle, de préférence dans des sols hétérogènes.

 

Relevés tensiométriques et interprétation

 
  • Les relevés tensiométriques sont réalisés à l'aide d'un boîtier de lecture qui vient se brancher sur les électrodes des sondes tensio-électriques.

  • En goutte-à-goutte, les mesures tensiométriques sont effectuées au moins deux fois par semaine, avant de déclencher l'irrigation. Lorsqu'on observe une montée des tensions sur les
    La conduite de l'irrigation

    Sondes tensio-électriques

    sondes placées à 30 et 60 cm de profondeur par rapport à la dernière mesure, cela signifie que le sol s'est asséché : la dose journalière doit être augmentée. Par contre, si les tensions chutent, la dose doit être réduite. Si les tensions chutent sur la sonde à 90 cm de profondeur sans qu'on ne puisse l'expliquer par de fortes précipitations, les apports d'eau doivent être fractionnés ou de nouveaux goutteurs doivent être installés sur la rampe.

  • En micro-aspersion, les relevés se font avant le déclenchement de l'irrigation. Si les tensions ont tendance à augmenter par rapport à celles relevées avant la précédente irrigation, la période entre deux arrosages doit être réduite. Par contre, si les tensions chutent, les irrigations doivent être davantage espacées. En effet, le principe de l'irrigation par micro-aspersion consiste à faire varier la période entre les irrigations tout en maintenant une dose constante d'irrigation. La sonde à 90 cm de profondeur permet de définir lors de la première irrigation la dose à fixer pour chaque arrosage: si la tension chute, la dose doit être revue à la baisse.
  • Après chaque pluie, les tensions doivent être relevées afin d’apprécier la chute des tensions.

 

Pilotage de l'irrigation par relevés tensiométriques

  • En goutte-à-goutte, les tensions à 30 cm de profondeur doivent être maintenues autour de :
- 40 centibars en sols sableux,
- 50 centibars en sols limoneux,
- 60 centibars en sols argileux.

Ces tensions correspondent à un confort hydrique pour l'olivier.

  • En micro-aspersion, les tensions relevées à 30 cm de profondeur avant l'arrosage doivent être maintenues autour de :
- 60 centibars en sols sableux,
- 70 centibars en sols limoneux,
- 90 centibars en sols argileux.
  • NB : en mico-aspersion, les tensions mesurées 24 heures après arrosage sur la sonde à 30 cm ne doivent pas être inférieures à 30 centibars, ceci pour éviter les risques d'hydromorphie.

 

Limites du pilotage de l'irrigation par relevés tensiométriques

  • Des sondes tensio-électriques présentent parfois certaines imprécisions de mesure du fait d'un mauvais positionnement ou d'une usure prématurée.

  • Le coût du boîtier de lecture (de l'orde de 200 € H.T.) et des sondes (30 € H.T. par sonde) est un frein réel au développement de l'utilisation des sondes tensio-électriques.


En savoir plus : commander la fiche L'Eau Fertile - Les sondes tensiométriques


Autres méthodes de pilotage de l'irrigation

Sondes capacitives

  • Les sondes capacitives permettent de déterminer l'état des réserves hydriques du sol à une profondeur donnée. La mesure de l'humidité est basée sur diverses technologies :
- la sonde à neutron,
- la sonde TDR (réflectométrie en domaine temporel),
- les sondes FDR (réflectométrie en domaine fréquentiel).
  • L'utilisation des sondes capacitives est généralement limitée au domaine de l'expérimentation en raison du coût, de la complexité ou de la dangerosité d'emploi (sonde à neutron).


Système Pépista ®

  • Le procédé Pépista ® est basé sur la mesure des variations de croissance du végétal à l'aide d'un capteur sensible au centième de millimètre. Le capteur permet ainsi de mesurer les variations de diamètre de la branche sur lequel il est fixé. Le Pépista ® détermine deux paramètres :
- la croissance quotidienne du diamètre de la branche.
- l'amplitude de contraction qui correspond à la perte de diamètre de la tige pendant la journée du fait d'un stress hydrique.
  • La mesure de ce second paramètre permet ainsi de contrôler l'état hydrique de l'olivier.

 

Déclenchement de la première irrigation

  • Par rapport au goutte-à-goutte, la première irrigation de l'année est effectuée plus tardivement en micro-aspersion et en gravitaire :
  Pilotage par bilan hydrique Pilotage par relevés tensiométriques
Goutte-à-goutte Epuisement de la moitié de la réserve facilement utilisable (RFU) Tensions relevées à 30 cm de profondeur supérieures à 60 centibars (50 centibars en sols sableux et 70 centibars en sols argileux)
Micro-aspersion et gravitaire Epuisement de la totalité de la RFU Tensions relevées à 30 cm de profondeur supérieures à 70 centibars (60 centibars en sols sableux et 90 centibars en sols argileux)