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Irrigation goutte-à-goutte et fertigation, Un duo inséparable

En Espagne, la moitié de la surface irriguée environ est en goutte-à-goutte. Ce mode d’irrigation couvre une superficie similaire en Inde, en Chine et aux États-Unis. Cette proportion n’est dépassée qu’en Israël. En Italie et en Afrique du Sud, cette technique représente environ 20 % des surfaces irriguées et, au cours des dernières décennies, elle s'est développée dans le monde entier et de manière plus significative pour les cultures horticoles et fruitières. 

L'apparition de l'agriculture a marqué une étape importante dans l'évolution de l'humanité, peut-être la plus décisive, puis­qu'elle a donné naissance à la Révolution Néolithique. La disponibilité de l'eau est le facteur le plus déterminant pour la production agricole, et les civilisations se sont développées le long des rivières ou dans des contrées suffisamment pluvieuses pour couvrir les besoins des premières cultures. La fertilité naturelle des sols, les crues des rivières et l'apport de fertilisants d'origine animale ont permis une production alimentaire soutenue, mais limitée. Après 8 millénaires, ce n’est que depuis 100 ans que la technique Haber Bosch a permis de briser le plafond de production consécutif à un manque d'azote dans le sol. Récemment, la métallurgie et les plastiques ont contribué au développement de l'irrigation sous pression et de l’irrigation goutte-à-goutte, connue égale­ment sous le nom d'irrigation localisée. Partout où les exigen­ces en matière de climat, d'eau et de nutrition sont satisfaites (en concordance avec la phytopathologie et l'amélioration génétique), la production agricole mondiale a considérable­ment augmenté au cours des 50 dernières années.

En Espagne, la moitié de la surface irriguée environ est en goutte-à-goutte. Ce mode d’irrigation couvre une super­ficie similaire en Inde, en Chine et aux États-Unis. Cette proportion n'est dépassée qu’en Israël (> 70 %). En Italie et en Afrique du Sud, cette technique représente environ 20 % des surfaces irriguées et, au cours des dernières décennies, elle s'est développée dans le monde entier et de manière plus significative pour les cultures horticoles et fruitières. Grâce à un important développe­ment, le goutte-à-goutte est également utilisé sur des cultures telles que l'olivier, la vigne et les amandiers, qui auparavant étaient cultivées en sec.

Le développement technologique a été si profond qu'il est nécessaire de revoir les concepts de base traditionnellement pris en compte en irrigation. Parfois on constate une utilisation inappropriée de la technologie avec des conséquences sur l’environnement, sur les rendements et sur les coûts. Il est essentiel que l'accès aux nouvelles technologies de communication s'accompagne d'une vision critique de la globalité des technologies agricoles. Les dommages causés aux eaux souterraines, aux rivières ou aux lacs, dus à la concentration d’éléments fertilisants apportés de manière inappropriée aux cultures, ainsi que la perte de fertilité dans les zones agricoles, ont été causés par des procédures répandues et communément acceptées. Les informations disponibles sur Internet proposent des prescriptions nutritionnelles en macronutriments d'une très grande diversité. Certai­nes sont forcément fausses. Mais les résultats de leur application sont attractifs pour les agriculteurs, car ils impliquent une production accrue et il leur est difficile de déterminer le rôle de chaque facteur (lieu ou densité de plantation, adaptation variétale, variabilité météorologique, tex­ture, calendrier, etc.) dans les résultats globaux.

La fertigation combine les con­cepts d'irrigation et de fertilisa­tion. Dans le cas de l’irrigation localisée, l'interaction de l'eau, de l'air et des ions dans la rhizosphère est extrêmement importante. Dans ces systèmes d'irrigation, le volume de sol exploré par les racines des cultures est réduit, et malgré des apports d'eau très fréquents et obligatoires, le volume humide varie fortement. Si le bulbe humide est minime, il est encore plus petit juste avant l'irrigation. Le complexe d'échange de cations qui a aidé les agriculteurs pendant des millé­naires est alors réduit à une fraction, car le volume de sol exploré par les plantes est moindre. Nous avons perdu un puissant tampon chimique, un réservoir pour les excès et une source de nutriments en cas de besoin. L'héritage séculaire du savoir-faire agricole perd de son utilité à mesure que l'environnement dans lequel il doit être appliqué change.

Les « grands nombres » d'évaporation et d'apports, exprimés en mètres cubes et en kilogrammes par hectare, ne reflètent pas l'ampleur des changements et leur répartition dans le bulbe humide. La solution à plusieurs reprises a été l'adoption de routines avec des fréquences excessives, des volumes d'eau et de nutriments garan­tissant leur suffisance et, éven­tuellement, l'élimination des excédents.

La réduction du bulbe humide qui provoque l'assè­chement de grandes zones de sol concentre les ions présents, favorisant la formation de précipités insolu­bles. Les dynamiques de précipitation et de dissolution salines ne sont pas réversibles, et beaucoup de ces précipités ne retournent pas dans la solution du sol : phosphore, calcium, magnésium, entre autres, et restent hors de portée de la plante. Dans un même temps, le pH de la solution de sol absorbée changera en fonction de ces concentrations ioniques croissantes. C’est pourquoi, la fertigation est indispensable avec la pratique du goutte-à-goutte, car c'est le seul moyen d'apporter suffisamment de nutriments au voisinage de la culture, qui n'explore plus un volume de sol suffisant. Fertigation et irrigation goutte-à-goutte sont un couple technologique nécessaire.

La réussite technologique doit être orientée pour que la culture ait toujours un accès facile à l'eau et aux différents éléments nutritifs, surtout lors des stades végétatifs clés où une carence est critique. Un accès facile signifie que, hydrauliquement, l'eau n'est pas retenue fortement dans le sol, et qu'elle contient de manière assimilable tous les éléments que la culture va utiliser pour sa croissance et son métabolisme. L'utilisation et l'efficience de l'eau et des nutriments sont liées à une continuité spatio-temporelle. Il est nécessaire de profiter de chaque litre d'eau pour véhiculer les nutriments, obtenant ainsi des solutions d'irrigation avec une salinité minimale, plus stables dans le sol et plus facilement absorbées, avec un potentiel osmotique plus faible. En conséquence, on doit avoir une plus grande distribution spatiale des nutriments dans le bulbe humide. Pour y parvenir, la quantité (et le temps) d’apport d'eau sans engrais, dans les processus de pré-irrigation et de post-irrigation doit être minimale et on doit laisser de côté la conception d'une irrigation sans éléments fertilisants.

Nous savons aujourd'hui que l'homogénéité et la régularité de l'irrigation sont indispensables. C’est pourquoi il est utile de connaître la capacité de rétention en eau du sol et les besoins en eau indispensables à la culture. En fertigation, ces principes se traduisent par la nécessité de répartir, à tout moment, tous les éléments nutritifs de manière homogène dans l'eau. Si les débits des installations d'irrigation sont variables et si les besoins des cultures en éléments fertilisants varient tout au long de leurs cycles végétatifs, le système de dosage doit pouvoir s'adapter à ces différentes variations.

Il est courant qu'au moment où une irrigation plus importante doit être appliquée, la relation entre les apports d’engrais et l'eau est plus faible et il arrive également que, lorsque les précipitations naturelles sont plus importantes ou que la transpiration est plus faible, la plante demande des besoins en éléments nutritifs qui ne peuvent pas être immé­diatement transportés à cause d’une irrigation limitée si le système d’injection n'est pas conçu pour cela.

Pour une bonne adéquation entre irrigation et fertilisation, il est nécessaire d’utiliser des pompes doseuses précises, avec une large plage de travail, fonctionnant avec précision sur toute la plage. L’électronique introduite dans la fabrication des pompes doseuses a permis d'atteindre des plages de débit de 1 : 3000 par exemple, une pompe qui injecte jusqu'à 60 litres/heure, peut également injecter 20 millilitres/heure avec un débit régulier.

Il est clair que cette variation dans le dosage des éléments fertilisants peut également être obtenue en les dissolvant dans une plus grande quantité de solution mère et en l'injectant dans la canalisation principale avec un débit plus élevé, mais cela oblige à manipuler de plus grands volumes de solution mère et entraine une consommation en énergie plus élevée et moins d'autonomie pour les solutions employées. D'autre part, les solutions plus diluées ne peuvent pas être utilisées pour d'autres secteurs d'irrigation avec des besoins plus importants ou avec des dispositifs de dosage capables d'injecter d'énormes quantités de solution mère avec comme conséquence des coûts supplémentaires d’investis­sement et d’énergie.

Il est évident que, si la technologie le permet, on choisira un dosage précis de solutions mères très concentrées, qui seront injectées avec un taux minimal, pendant un temps aussi long que possible (dans le plus grand volume d'eau possible) et de façon proportionnelle au débit d’eau transité dans la canalisation. Ainsi, avec des systèmes d'agitation plus efficaces, capables d'obtenir des solutions très concentrées, et des pompes doseuses précises avec un débit minimal, la solution d'irrigation est plus homogène et chaque goutte d'eau contient la même quantité de fertilisants. Cela nécessite une mesure précise du débit d'irrigation à l'aide de débitmètres à haute fréquence. Avec un système d'irrigation homogène, chaque goutteur distribue les mêmes quantités de nutriments, et l'objectif d’avoir une culture homogène avec une quantité homogène de nutriments est atteint.

L'idée de la nature acide des solutions d'engrais est également courante (et correcte). Outre les avan­tages qu’elles procurent en éliminant des carbonates dans les canalisations et les goutteurs, les solutions acides facilitent la stabilité de la solution d'irrigation et l'assimilation de certains nutriments par la culture. Le pH a, entre autres, une influence sur l'absorption du Phosphore, du Calcium, du Magnésium et du Fer. La maîtrise du PH, indispensable dans le cas des cultures hydroponiques, s'est généralisée en agriculture intensive réalisée sous serre, mais sa mise en œuvre sur les cultures de plein champ, maraîchères ou arboricoles est encore limitée.

Le succès sera d’associer le savoir-faire de l'agri­culteur à des outils technologiques basés sur une utilisation intuitive et utilisés au quotidien comme le téléphone portable. Ils permettront l’application de prescriptions hydriques et nutritionnelles inté­grées, de mesurer les paramètres environnemen­taux en temps réel et d'établir des modifications en fonction des prévisions météorologiques. La traçabilité et l'analyse des résultats doivent être essentielles pour établir la stratégie de demain. Les équipes de fertigation doivent pouvoir intégrer les informations de terrain, la planification et les besoins des cultures, et fournir les informations demandées en un seul clic, facilitant la prise de décision, l’action des techniciens de terrain et la traçabilité, et tout cela avec un maximum de fiabilité, d'exactitude et de précision.