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ÉCOLE NATIONAL5 DU GÉNIE RURAL, DES EAUX ET DES FORÊTS

ENGREF

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Présentée pour obtenir le titre de DOCTEURde l'Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts

Spécialité: Sciences de l'Eau

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Etude de la consommation en eau de la canne à sucre surle complexe sucrier deSavè au BENIN.

Contribution à l'amélioration de l'utilisation de l'irrigation.

Kossi Euloge AGBOSSOUJ'Ujtfnilluf' .-Atj"otwme S puciahttf : (finie RUf'al

Soutenue le 19 décembre 1994 devant le jury composé de :

M. C. MILLIER, Directeur Scientifique de l'ENGREFMme S. DAUTREBANDE, Professeur à la FSA Gembloux

'. M. MIETION, Professeur au CEREG StrasbourgM. Ch. BALDY, Directeur de Recherches INRAM. J-C . CHOSSAT, Chercheur CEMAGREF BordeauxM. r.c. LEGOUPIL, Chercheur au CIRADM. J-R. TIERCELIN, Chefde Département ENGREF Montpellier

PrésidentRapporteurRapporteurExaminateurExaminateurExaminateurDirecteur de thèse

MINISTERE DE L'AGRICULTURE

ENGREF Centre de Montpellier · 648, Rue Jean·François-BretonDomainede Lavalette · B.P. 5093 - 34033 Montpellier Cedex 1Tél. : (33) 67.04.71.00 - Télécopie : (33) 67.04.71.01SIREN 197 535 032

A mon épouse Bernadetteà Lindaà Evansà mes parents

Lefruit de nos travaux

Le créateur ou le poète n'est point celui qui inventeou démontre mais celui quif ait devenir•...

Antoine de Saint Exupéryin Citadelle Chpt 72

ABSTRACT

Study of water consumption of sugar cane in Industrial sugar production Complex of

Savè in Bénin. Contribution to improve irrigation scheme.

This study deals with the appraisal of water consumption by sugar cane on sandy soils in the

Savé area (Bénin), and aims at proposing an improved irrigation scheme with a more efficient

use ofwater.

Water consumption was studied using neutron probe measurements and tensiometry. We

studied sugar cane response to water availability by growth measurements (stooling, stem

increment, growth velocity).

Results demonstrated the necessity of a short time step between measurements, due to very

fast water dynamics in sandy soils. Water balance analysis showed that the present irrigation

scheme results in an excessive water supply on sandy soils. As a consequence a great amount

ofwater is wasted during the period of irrigation (from february to june).

Putting water balance into relation with frequencies of rainfall events enabled the identification

of a true dry season from mid-july to mid-august during which more water means an increased

production of sugar cane.

Proposals are made toward improved irrigation and draining that could allow the harvest of

taller canes with a higher industrial yield.

Key words: Sugar cane, phenological stages, irrigation monitoring, draining, tensiometry,

neutron probe, sandy soils, water balance, modelling, "Pilote", Savé, Bénin.

ii

RESUME

Etude de la consommation en eau de la canne à sucre sur le complexe sucrier de Savè au

Bénin. Contibution à l'amélioration de l'utilisation de l'irrigation.

L'objectif de cette étude était d'évaluer les consommations d'eau de la canne à sucre sur

les sols à dominante sableuse (faible rétention d'eau, fort lessivage) sur le complexe sucrier de

Savè au Bénin en vue de proposer une amélioration de l'irrigation donc une meilleure gestion

de l'eau sur ces types de sol.

La méthodologie mise en oeuvre utilise l'humidimétrie neutronique associée à la

tensiométrie pour l'étude des consommations d'eau, d'une part, et les mesures de la croissance

(tallage, élongation et vitesse de croissance) pour l'étude du comportement des cannes en

relation avec l'eau disponible d'autre part.

Les résultats ont montré la nécessité de réduire le pas de temps des mesures compte

tenu de la dynamique très rapide de l'eau. Les bilans font apparaître que les doses actuellement

utilisées sur le complexe sont très élevées pour les sols sableux ayant un subsratum argileux

sous-jacent, induisant une saturation des sols et des pertes élevées d'eau pendant la période

chaude (février-mars à début juin). L'étude des bilans associée à une étude fréquentielle des

pluies à permis de mettre en évidence l'existence d'une véritable saison sèche (mi-juillet à mi­

août) qui coincide avec la période critique des cannes et au cours de laquelle il serait nécessaire

d'apporter un complément d'eau aux cannes pour améliorer les rendements.

Enfin des propositions concrètes ont été faites pour améliorer d'une part la maîtrise de

l'eau (irrigation et drainage) et les rendements en cannes usinables d'autre part, sur les sols

étudiés.

Mots clés:

canne à sucre (Saccharum Sp), phases phénologiques, pilotage de l'irrigation, drainage,

tensiométrie, humidimétrie neutronique, évapotranspiration réelle, sols sableux, bilan hydrique,

modèle, "Pilote", Savè, Bénin.

iii

AVANT PROPOS

Ce travail réalisé en alternance (travaux de terrain au Benin, analyse des données et

rédaction en France) a été financé par le Fonds d'Aide et de Coopération (FAC) dans le cadre

du volet formation des enseignants du projet " Appui à la formation des Agronomes" de la

Faculté des Sciences Agronomiques (FSA) de l'Université Nationale de Bénin (UND).

Au moment où je m'apprête à clore ce travail, j'ai l'agréable devoir d'exprimer ma

reconnaissance à tous ceux qui de près ou de loin, de l'intérieur ou de l'extérieur ont contribué

àle mener à bon port.

Ma première reconnaissance va à l'endroit de Monsieur Mama ADAMOU N'DIAYE

ancien doyen de la FSA qui m' a recruté et a permis cette formation et de Monsieur Mathurin

NAGO qui lui a succédé.

Je remercie également Messieurs Lucien COUSIN Haut fonctionnaire au Ministère

français de la Coopération qui a soutenu de toute son influence le financement de mon projet

de recherche et Guy CATRIX de la mission d'orientation FORMAGRO qui par sa grande

expérience a su confectionner le dossier de financement et m' a apporté tout au long de mon

séjour en France son soutien total.

Monsieur Jean-Robert TIERCELIN Chef du Département Maîtrise de l'eau qui a été

un de mes examinateurs lors de la soutenance de mon DEA d'Hydrolgie, n'a pas hésité un seul

instantpour accepter la direction de ce travail. TI n'a ménagé ni son temps ni ses efforts malgré

sa lourde charge administrative en tant que délégué du Directeur de l'ENGREF pour le centre

de Montpellier, pour venir suivre sur le terrain la conduite des expérimentations. TI m'a apporté

tout au long de ce travail conseils et soutien surtout pendant les moments difficiles. Qu'il

trouve ici toute ma gratitude.

Je remercie Monsieur MILLIER, Directeur scientifique de l'ENGREF qui me fait

l'honneur de présider le jury.

Madame Sylvia DAUTREBANDE, Professeur à la FSA de Gembloux, Chef du

Département du Génie Rural s'est intéressée à mon sujet de recherche, m'a apporté pendant la

phase critique tout son soutien scientifique et a accepté de s'y pencher d'avantage en tant que

rapporteur. Je lui exprime mes sincères remerciements et j'espère poursuivre avec elle une

collaboration scientifique.

iv

Tout le plaisir est mien que Monsieur Charles BALDY, Agroclimatologue, Directeur

de Recherches à l'INRA soit présent dans ce jury. Son intérêt pour ce sujet, ses critiques, ses

avis motivés, sa rigueur scientifique et sa grande expérience dans les problèmes de

développement des pays tropicaux m'ont été très bénéfiques dans la rédaction de cette thèse et

m'ont souvent conduit à clarifier des idées et à mieux les exprimer. Je lui serai encore

longtemps redevable.

Monsieur Jean Claude CHOSSAT, Chercheur au CEMAGREF-Bordeaux s'est

intéressé dès les premières heures à mon travail. fi siest rendu disponible à tout moment pour

répondre à mes questions. De par sa grande expérience en physique du sol et ses avis motivés,

il a largement contribué à la rédaction définitive de ce travail. Qu'il trouve ici toute ma

reconaissance et toute ma gratitude pour avoir aussi accepté de participer au jury.

Monsieur Michel MIETTON, Professeur au CEREG (Strasbourg) spécialiste des

problèmes de développement des pays tropicaux, a accordé une remarquable importance a

mon travail et accepte de s'y pencher davantage en tant que rapporteur. Je tiens à lui exprimer

ici ma reconnaissance et j'espère établir avec lui une coopération scientifique.

Je remercie Monsieur Jean-Claude LEGOUPIL, Chercheur au CIRAn qui s'est

intéressé à mon travail et qui a bien voulu accepter de participer au jury

J'exprime toute ma gratitude à tout le personnel de l'ENGREF-Montpellier pour leur

accueil chaleureux, leur gentillesse et en particulier à :

Madame Marguerite REDER (Maguy) et Monsieur Christian HUILLET qui m'ont

beaucoup aidé dans mes recherches bibliographiques,

Mesdames Myriam NIEL et Régine BlESSY pour leur amitié, leur sympathie et leur

soutien total pendant mes moments difficiles

Messieurs Alain DELACOURT, Daniel RENAULT et Pierre COUTERON pour leur

soutien scientifique

Que Messieurs Pascal KOSUTH, Jean-Claude MAILHOL et Philippe REVOL et toute

l'équipe Irrigation du centre CEMGREF-Montpellier qui m'ont accueilli depuis mon DEA

d'Hydrologie et m'ont apporté aide et secours scientifiques, trouvent ici ma sincère

reconnaissance.

Je remercie Madame Isabelle d'ORGEVAL (actuellement à Madagascar) et son

remplaçant Monsieur Guy DUCRET à la tête du projet FAC-FSA pour leur soutien tant moral

que matériel et financier pendant mes moments difficiles sur le terrain à Savè.

v

Mes remerciements sont également adressés :

* à Monsieur Cyprien S. AHOUANSOU Ingénieur agro-économiste, administrateur

provisoire de la société sucrière de Savè et à Pierre POGNON pour m'avoir permis, malgré les

difficultés d'alors, de poursuivre mes recherches sur le complexe sucrier dans de bonnes

conditions.

* à Messieurs Sédar ZANOU Ingénieur agronome spécialiste de la canne à sucre,

Codjo Robert SENOU, Jean CAKPOVI tous Techniciens supérieurs, Christophe

ATCHEGBE conducteur des travaux agricoles et Emmanuel ADDO ouvrier spécialisé en

irrigation qui se sont vraiment intéressés à mon travail sur le terrain et n'ont pas un seul instant

hésité à "mettre la main à la pâte" pour m'aider lors des différents travaux.

* à Monsieur Sylvain DADDY Ingénieur du Génie Rural, chef de la division Irrigation

. et drainage, qui m'a bien accueilli dans son service et a mis à ma disposition les documents

nécessaires à ma bibliographie.

* à tous mes amis de la sucrerie, en particulier David TONOUEWA , André

GNIMASSOU, Basile BADnTO qui ont tous chacun à sa manière rendu agréable mon séjour

sur le complexe sucrier.

* à Messieurs DAGBENONBAKIN Gustave et LAWANI Louis du Centre National

d'Agropédologie et MALLOum Nadim du laboratoire des Sciences du Sol de la FSAIUNB

qui m'ont apporté leur savoir faire dans le prélèvement des échantillons de sol et dans les

analyses pédologiques.

Toute ma gratitude à tous mes amis de Cotonou, en particulier à Hilaire BONFIN qui

estvenu m'aider sur le site de Savè.

Que tous les membres de ma famille qui de différentes manières m'ont apporté leur

soutien tout au long de ce travail en particulier à mon feu père et à ma mère qui m'ont donné

legoût de l'effort et de la persévérance dans le travail bienfait trouvent ici ma filiale gratitude.

Enfinje dédie ce travail à mon épouse Bernadette et à nos enfants Linda et Evans qui

ont accepté par amour mes multiples absences du foyer et m'ont à tout moment soutenu dans

la réalisationde cette thèse. Ce travail est le fruit de leur sacrifice.

Sommaire

, Introduction

1ère PARTIE: SYNTHESE BmLIOGRAPIDQUE SUR LA CANNE A SUCRE

Chapitre 1: LA CULTURE DE LA CANNE A SUCRE ET LES FACTEURS DE RENDEMENTS

1-1 : Présentation de la canne à sucre

1-1.1 : Description botanique de la canne à sucre

1-1.2 : Cycle végétatif et stades phénologiques

1-2 : Le rendemenent de la canne à sucre

1-2.1 : Les indices d'un bon rendement

1-2.2: Facteurs du milieu influençant le rendement

1-2.2-1 : Le climat

1-2.2-2 : La variété

1-2.2-3 : La date de coupe

1-2.2-4 : L'entretien

1

7

7

8

11

11

14

14

17

17

17

VI

Chapitre II: BESOINS EN EAU, METHODES D'IRRIGATION ET TECHNIQUES DE PILOTAGE

II-l : Besoins en eau

~ II-2 : Méthodes d'irrigation

~ II-3: Les méthodes de pilotage de l'irrigation

Dème Partie: CARACTERISTIQUES GENERALES DU Mll...IEU D'ETUDES

Chapitre 1: LE BENIN: ELEMENTS DU CLIMAT, VEGETATION ET SOLS

18

21

23

1-1 : Situation géographique du Bénin 27

1-2 : Le relief 27

1-3 : Le climat 28

1-4Types de sols 28

1-5 : Histoire de la canne à sucre au Bénin 30

1-5.1 : Les zones écologiques de la culture de la canne à sucre 30

1-5.2 : Résultats des essais de canne industrielle. 31

Chapitrre II: PRESENTATION DU COMPLEXE SUCRIER DE SAVE )

- Il-l : Historique

- ll-2: Situation géographique

ll-3: Sols

ll-4 : Etudes agro-climatiques

ll-4-1 : Les précipitations

ll-4-2 : Analyse des températures

ll-4-3 : L'évaporation et l'évapotranspiration

ll-4-4 : Aménagements, équipements et gestion actuelle

"-- ll-4-4.1 : Aménagement des parcelles

ll-4-4.2 : Equipements et système d'irrigation

ll-4-4.2-1 : Equipements

ll-4-4.2-2: Système d'irrigation

ll-5 : Etude diagnostique

mème Partie: MATERIELS ET METHODES D'ETUDES

Chapitre 1 : MATERIEL, TECHNIQUES CULTURALES ET SYSTEME D'IRRIGATION

1-1 : Caractéristiques pédologiques des sols

1-2 : Techniques culturales et système d'irrigation

Chapitre II : LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL

Chapitre ID : METHODES D'ETUDES UTILISEES

Ill-l : Mouvements de l'eau dans le sol

ill-2 : Tensiométrie

ill-3 : Mesure de la teneur en eau

ill-4 : Etalonnage de la sonde à neutrons

ill-5 : Précision des mesures de teneur en eau

33

33

33

35

35

39

41

42

42

43

43

44

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54

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60

62

65

vii

Wème Partie: RESULTATS SUR LA PARCELLE ETUDIEE ET DISCUSSION

Chapitre1 : DYNAMIQUE DE L'EAU

1-1 : Evolution des apports d'eau

1-2 : Evolution des potentiels hydrauliques et gradients de charge

1-3 : Evolution des humidités et des stocks d'eau

1-4 : Caractérisation hydrodynamique

Chapitre ll: EVOLUTION DES BILANS HYDRIQUES

11-1 : Evaluation des consommations d'eau

11-2: Utilisation d'un modèle de simulation de bilan hydrique

11-3 : Détermination des périodes de déficit hydrique du sol

Chapitrefi: ETUDE DU FONCfIONNEMENT PHYSIOLOGIQUE DES CANNES

ID-l : Le tallage

ID-2: Suivi de la croissance (élongation) des cannes

ID-3 : Estimation des rendements

Vème Partie: CONCLUSION ET PERSPECTIVES

REFERENCES BIBLIOGRAPIDQUES

ANNEXES

ANNEXES 1

Annexe 1-1 : Aperçu photographique du dispositif expérimental

Annexe 1-2 : Liste des tableaux

Annexe 1-3 : Liste des figures

Annexe 1-4 : Principaux caractères morphologiques de la parcelle D14

Annexe 1-5 : Analyses granulométriques, physiques et chimiques de la parcelle B23

Annexe 1-6 : Analyses granulométriques, physiques et chimiques de la parcelle D14

Annexe 1-7: Analyses granulométriques, physiques et chimiques de la parcelle B16

viii

70

72

7478

80

82

85

91

92

94

101

114

ANNEXES II

Annexe 11-1 : Chronologie des interventions sur le complexe sucrier

Annexe 11-2: Droites d'étalonnage gravimétrique D14-témoin

Annexe 11-3: Droites d'étalonnage gravimétrique D14-1

Annexe 11-4 : Droites d'étalonnage gravimétrique D14-2

ANNEXES ID Modèle "PILOTE"

ANNEXES IV

Annexe IV-l : Résultats de l'analyse de variance du tallage

Annexe IV-2 : Résultats de l'analyses de variance de la croissance.

ANNEXES V

Annexe V-l : Evolution des profils de potentiels hydrauliques à différentes dates

Annexe V-2 : Evolution des profils d'humidité à différentes dates

ix

INTRODUCTION

2

INTRODUCTION

L'autosuffisance alimentaire est un objectif prioritaire fixé pour l'an 2000 par les

Etats Africains soudano-sahéliens. Visant à la satisfaction d'un besoin fondamental pour des

populations en forte croissance, cet objectif ne peut être atteint que par le développement de la

production agricole. Coinme dans cette zone l'eau est rare et inégalement répartie dans le temps et

dans l'espace, la maîtrise de l'eau est un facteur essentiel pour la réussite de ce développement.

Cette maîtrise de l'eau peut être acquise par différentes méthodes qui doivent

toutes être prises en compte afin d'obtenir les accroissements de production nécessaires pour

atteindre l'objectiffixé. Elles peuvent être:

* au niveau de la plante elle-même (calage des cycles culturaux en fonction des prévisions

d'apports pluviométriques, emploi de techniques culturales favorisant l'infiltration et la rétention

del'eau dans les sols).

* au niveau des parcelles (collecte et conservation des eaux de ruissellement,

aménagement des bas-fonds, épandage des crues, pratique et contrôle de l'irrigation).

Le niveau maximum de la production est déterminé par les conditions du climat et

par le potentiel génétique de la culture. La mesure dans laquelle il est possible d'atteindre cette

limite dépendra toujours du degré de perfection avec lequel on arrivera à mettre en accord les

conditions techniques de l'alimentation en eau et les besoins biologiques de la production agricole.

C'est pourquoi l'utilisation efficace de l'eau pour la production agricole ne peut être réalisée que si

la conception et l'exploitation du réseau d'alimentation, d'une part et la distribution de l'eau à la

parcelle, d'autre part, sont axées sur la satisfaction aussi bien en quantité que dans le temps des

besoins hydriques des cultures correspondant à une croissance optimale et à des rendements

élevés (DOORENBOS et KASSAM ; 1987).

L'eau joue donc un rôle complexe et important dans la production agricole. Aussi

faut-il en faire le meilleur usage possible pour produire avec efficacité et obtenir des rendements

élevés. Cette meilleure utilisation de l'eau passe entre autres dans les régions à déficit

pluviométrique, par la maîtrise de l'irrigation. Elle consiste pour l'entrepreneur ou l'agriculteur, à

répondre au mieux aux questions: quand arroser? quelle dose apporter? comment l'apporter afin

de garantir un potentiel de production quantitatif et qualitatif à moindre coût tout en évitant tout

apport inutile voire nuisible?

3

Beaucoup d'études portant sur la consommation en eau des plantes en général et

sur l'inigation de la canne à sucre dans certaines zones écologiques ont été faites notamment en :

- Côte d'Ivoire par: LANGELLIER, (1980 et 1982) ; CHAROY et al, (1978 ) ;

MONTENY et al (1985); DANCETTE, (1979 et 1983).

- Afrique du Sud par : JOHNSON, (1966) ; WlllTE, (1970) ; MACVICAR, (1973) ;

CROSS, (1974) ; GOSNELL, (1974) ; THOMPSON, (1976) ; CLEMENTS, (1980) ; INMAN­

BAMBER et al, (1988).

- De de la Réunion par : GENERE, (1982) LYONNAX-PERROUX, (1982)

DEVANNE, (1987); LANGELLIER, (1989).

La canne à sucre pousse dans beaucoup de zones écologiques au BENIN. Dans les

régions méridionales à quatre saisons (deux pluvieuses et deux sèches) on retrouve surtout la

canne de bouche (peu de saccharose et beaucoup de jus). Le climat de la zone de Savè (zone de

transition entre le climat subéquatorial et le climat tropical ), et les sols ferrugineux tropicaux peu

profonds et stratifiés du complexe sucrier, font de la zone un environnement particulier et

amènent à réfléchir sur la gestion des ressources en eau du périmètre.

C'est dans ce cadre que se situe cette étude qui porte sur l'amélioration de

l'inigation en vue d'accroître la production de sucre du complexe sucrier de Savè sur la base

d'études sur la consommation en eau de la canne à sucre dans son environnement actuel. En effet

la consommation en sucre (morceaux et granulés) continue à croître fortement ces dernières

années au BENIN, passant de 13000 tonnes en 1984 à 35000 tonnes en 1988 (INSAE 1992).

L'apport de la société sucrière de Savè (Tableau N°1), fruit de la coopération entre le Bénin et le

Nigéria, encore faible (10000 tonnes en 1990 ) ne peut s'accroître que par une meilleure gestion

des ressources humaines, matérielles, naturelles et financières de ladite société.

La dévaluation du franc CFA et ses conséquences sur l'économie nationale

(augmentation de 80 à 120 % des coûts des produits importés) ont amené les autorités politiques

à relancer le développement des petites et moyennes entreprises locales. Dans ce sens, le Bénin

actuellement confronté à un programme d'ajustement structurel, est en voie de signer un accord

avec le Fonds Monétaire International et la Banque Mondiale pour la relance des activités du

complexe sucrier de Savè.

4

Tableau N° 1: Statistiques de production pour la période de 1982 à 1990

Campaenes 82/83 83/84 84/85 85/86 86/87 87188 88/89 89/90tonnage decannes 6439 nul 56000 97452 104568 nul 80602 100245récoltéessucre blanc 123 nul 2029 7454 6236 nul 6737 8275i(tonnes}mélasse 451 nul 4130 7046 9660 nul 6226 6648

1(tonnes)rendement(% de sucre pe nul pe 7,6 6 nul 8,4 8,3extrait )Source: Société Sucrière de SavèLégende: pe = pas estimé

nul = pas de campagne de production

fi est clair que compte tenu de la consommation en sucre au BENIN (3,5 à 4,5

kglht/an) et au NIGERIA (7 à 8 kglht/an) et des prévisions futures (tableau N° 2), d'une part et

desimportants investissements consentis, d'autre part, la réhabilitation du complexe sucrier qui est

un atout économique pour les deux pays, est une nécessité absolue. En outre, en cette période de

dévaluation, l'objectif affiché des différents gouvernements est la relance des petites et moyennes

industries pour favoriser au maximum les exportations en vue d'aquérir des devises.

Tableau N° 2 Prévision de la consommation en sucre (taux de croissance annuel : 2 %)

Année 1991 1996 2000 2012

Consommation~e 20 22 23,4 30,4

(l000 tonnes)

Source : Revue technique et financière de la socété Sucrière de Savè

(Rapport Booker/Tate 1991)

L'objectif de ce travail est, partant des études sur les transferts d'eau dans le sol, la

consommation en eau des cannes et le fonctionnement physiologique de la plante (tallage,

élongation, rendement) de rechercher les causes des faibles rendements en cannes sur le complexe

sucrieret de proposer une amélioration de l'utilisation actuelle de l'irrigation et donc une meilleure

maîtrise de la gestion de l'eau en vue d'une amélioration de la production du tonnage de cannes

usinables et partant une augmentation du rendement en sucre extractible.

5

Ce travail constitue une première étape dans la recherche des voies et moyens

permettant d'atteindre cet objectif. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés aux apports d'eau

pendant les différents stades végétatifs et à sa consommation par la canne, aux techniques

d'apport et au fonctionnement du matériel d'irrigation en vue de l'amélioration de l'irrigation en

fonction des divers types de sols sur le complexe.

Ainsi, après la première partie consacrée à une synthèse bibliographique sur la

canne à sucre et les facteurs de rendement, ses besoins en eau, les méthodes d'apport de l'eau et

les techniques de pilotage de l'irrigation, nous avons exposé dans la deuxième partie de ce travail,

une étude des caractéristiques générales du milieu d'études (climat, végétation et sols du Bénin,

environnement actuel du complexe sucrier) qui a permis de faire la description des divers types

de sols et du climat et des aménagements existants d'une part, de mettre l'accent sur les difficultés

techniques qui entravent la réalisation d'une irrigation rationnelle sur les parcelles d'autre part.

La troisième partie de ce rapport explique le dispositif expérimental installé et les

méthodes d'études utilisées pour collecter les données, les analyser et exprimer les résultats.

Dans la quatrième partie l'évaluation des flux hydriques (dynamique de l'eau)

permet d'appréhender le bilan hydrique du système sol-plante atmosphère et de juger des

performances des irrigations effectuées. En outre, on y a abordé l'étude du fonctionnement

physiologique de la canne (étude de la croissance : tallage, élongation). L'analyse de ces divers

résultats a permis de présenter en conclusion un certain nombre d'enseignements et de

propositions pour une meilleure gestion des ressources et partant une amélioration de la

production de cannes usinables.

jère Partie : SYNTHESE BffiLIOGRAPIDQUE SUR LACANNE A SUCRE

6

Tig~

FEUILLES

VERTES

FEUILLES

SECHES

FIGURE 1-1.1 SCHEMA DI UNE CANNE A SUCRE

STRUCTUREDE LA FEUILLE

OchréaAuricule

Collinterne

Limb«

'C::~~sjrj--Ugule

Ochréa(-7I-__ Auricule

Collexterne

FIGURE N°I-1.2 STRUCfURE D'UNE FEUILLE DE CANNE A SUCRE

7

Chapitre1: LA CULTURE DE LA CANNE A SUCRE ET LES FACTEURS DERENDEMENT.

1-1-Présentation de la canne à sucre

1-1.1 Description botanique de la canne à sucre.

La canneà sucre (Saccharum Sp) est une graminée tropicale vivace dont l'aspect rappelle quelque

peu celuid'un énorme roseau (FAUCONNIER et BASSEREAU, 1970).

Latige (Fig 1-1.1 et 1-1.3) :

Les tiges dressées et lisses, de diamètre variable (2 à 6 cm), sont composées de

noeuds et d'entre-noeuds. A la base de la tige, les premiers entre-noeuds sont très courts, ils

augmentent graduellement ensuite en longueur jusqu'à atteindre un maximum de 20 à 30 cm.

Les entre-noeuds peuvent présenter diverses formes : cylindrique, tumescent,

conique, subconique...etc. La couleur des entre-noeuds (du jaune au violet) dépend de la variété

et des conditions extérieures dominantes auxquelles ils sont soumis (exposition au soleil, altitude,

climat).

A maturité la tige se termine souvent par une panicule argentée qui porte des fleurs

hermaphrodites. Celle-ci apparaît entre octobre et novembre dans l'hémisphère nord'et à partir de

mai dans l'hémisphère sud. n faut toutefois remarquer que certaines variétés ne fleurissent pas.

Les feuilles (Fig 1-1.2) :

Elles sont alternes longues et distiques (l'angle que font deux feuilles successives

est de 180°). Une feuille comporte deux parties: un limbe et une gaine. La gaine est séparée du

limbe par une articulation appelée : ochréa, collier ou triangle de feuille. -En contraste avec les

feuilles complètement développées qui mesurent plus d'un mètre, les feuilles basales d'une tige

sonttrès petites et en forme d'écaille.

Laracine (Fig 1-1.4):

Les racines, très denses peuvent plonger jusqu'à 3 mètres de profondeur mais la

plupart sont superficielles.

Elles peuvent se développer pendant toute la période de culture ; ce sont d'abord

desracines de bouture, charnues et peu ramifiées, elles sont rapidement remplacées par les racines

~-- (1)

=~(2)

~~~---r-7---- (S)

FIGURE N° 1-1.3 PORTION SOUTERRAINE MONTRANT LES TIGES* (1) primaires * (2) secondaires * (3) tertiaires*(4) niveau du sol * (5) point d'attache de la bouture orignelle

FIGURE N° 1-1.4 JEUNE PLANT DE CANNE PRESENTANT DEUX SORTES DE RACINES"F : racine de bouture provenant des primordias radiculaires de la bouture" B : racines de pousses provenant des priimordias radiculires des pousses" C : tige mère ou primaire " E : bouture primitive" A et D: tiges secondaires

8

detige, plus minces et très ramifiées que l'on classe de la façon suivante:

* les racines superficielles (0 à 30 cm) représentent plus de 90 pour cent du poids

racinaire (LYONNAZ-PERROUX, 1982);

* les racines de soutien ou de fixation sont plus profondes que les précédentes (30

à 120 cm);

* les racines cordons qui descendent parfois à près de 3 mètres de profondeur.

1-1.2 Cycle végétatif et stades phénologiques.

Les graines produites par la canne à sucre, petites et rares, ne sont utilisées que pour la

sélection. La multiplication végétative de la canne en vue de sa culture est faite par boutures.

Celles-ci sont composées d'un morceau de tige de canne de 20 à 40 cm comprenant au moins

deux noeuds.

A) Canne vierge

Elle correspond au premier cycle cultural qui dure, selon les conditions climatiques

locales et les variétés, de 12 à 24 mois et qui comporte un ou deux cycles végétatifs, c'est à dire

un ou deux passages par des phases de croissance et de maturation. Les principales étapes de ce

premier cycle cultural sont :

La plantation

Les boutures (morceaux de tige de canne de 20 à 40cm) sont placées bout à bout au fond

de sillons écartés de 1.50 à 1.80 mètres et recouvertes d'une légère couche de terre.

La levée

A partir des réserves contenues dans la bouture, les bourgeons se développent et donnent

naissance au bout d'une à deux semaines à des tiges primaires, tandis que les anneaux radiculaires

émettent des radicelles qui assurent l'alimentation de la plantule.

Le tallage

Peu après la plantation,les bourgeons d'une bouture se développent en formant des

tiges appelées mères ou tiges primaires. La tige primaire se compose de nombreux entre-noeuds

courts dont chacun porte un bourgeon latéral. Ces bourgeons donnent à leur tour lieu au

développement de tiges secondaires qui à leur tour peuvent produire des tiges tertiaires mais des

phénomènes de compétition (lumière et éléments nutritifs) ne permettent pas d'arriver au champ à

ce stade. De chaque tige naissent des racines qui prennent le relais des racines de bouture.

500 r-----------------------,

400 .

300

200

100

Ol+-'~=------l--L--..L_L--..L_.L--...L_...l-~=-=-=e:t­

JAS 0 N 0 J F M A M J

Mois

Longueur (cm)

-+-. Vitesse (cm/mois)

FIGURE N° 1-1.5 ALLURE GENERALE DE LA CROISSANCE D'UNE CULTURE ANNUELLE DECANNE A SUCRE (DILLEWIJN, 1960)

9

L'évolution de la formation des talles (nombre de tiges par souche) est influencée à la fois

par des facteurs externes et internes. Les plus importants sont : la lumière, la température,

. l'humidité du sol, l'écartement entre les rangées, le buttage, les engrais. Le tallage dure trois à

quatre mois et se termine quand la canne couvre complètement le sol

La croissance

La croissance est souvent considérée par rapport à l'allongement, mais elle a aussi un sens

plus large. Ainsi elle inclut l'augmentation en matière sèche aussi bien que l'accroissement en

taille et en poids. La croissance du plant de canne concerne aussi bien les feuilles que les racines.

Elle ne se poursuit pas à un taux uniforme. La croissance débute sa vitesse très lentement dans la

pousse du bourgeon et augmente graduellement jusqu'à ce qu'un maximum soit atteint, qui est

suivi par une diminution graduelle (figure N° 1-1.5). La croissance de la canne à sucre dure 5 à 10

mois.

Le bourgeon végétatif terminal de chaque tige, caché au milieu des jeunes feuilles longues

et enroulées, donne naissance à une succession d'entre-noeuds et de noeuds, chaque noeud

portant un nouveau bourgeon. Lorsque la tige s'allonge, les feuilles implantées à chaque noeud

croissent, se déplient puis se dessèchent pour être remplacées successivement par des feuilles plus

jeunes situéesplus haut sur la tige. Ce sont les dix dernières feuilles déroulées qui ont une activité

photosynthétique intense. Cette dernière atteint sa meilleure efficience lorsque l'indice foliaire

(LAI) avoisinecinq (SIllMAKUBU, KUDO et TAMAKI; 1980)

La Floraison: déveleppement reproductü de la canne ou fléchage

Quand la canne a plus de 5 à 6 mois, le bourgeon apical peut se transformer en bourgeon

floral. Les entre-noeuds et les gaines s'allongent, les feuilles raccourcissent et la hampe florale

devient visible avant de laisser s'ouvrir l'inflorescence. Ces étapes mobilisent toute l'énergie de la

plante et la croissance s'en trouve fortement ralentie.

L'influence de la latitude sur le fléchage est prépondérante et plus particulièrement la

diminution de la longueur du jour (entre 7° et 12° de latitude). Cependant certaines variétés

peuvent ne pas fleurir du tout et d'autres fleurissent à 100 pour cent .

La maturation et la récolte

Les éléments assimilés élaborés dans les feuilles sont pour une part, utilisés pour la

production d'énergie et pour une autre part élaborer les tissus de soutien de la plante. Le reste est

mis en réserve dans la tige sous forme de sucre, processus connu sous le nom de maturation.

10

La maturation technologique correspond donc à une accumulation de saccharose dans la

tige et à une diminution corrélative de sa teneur en eau, du glucose et de l'acidité

(FAUCONNIE~ 1991). Cette maturation qui survient souvent après la floraison (pour les

variétés qui fleurissent), sous l'action combinée du froid (même relatif) ou du manque d'eau, reste

à son meilleur niveau pendant une durée qui varie avec la variété et les conditions du milieu. Au

delà, il peut y avoir surmaturation, fréquente dans les climats chauds à saisons contrastées et

surtout avec certaines variétés. Cette surmaturation se note par un départ en végétation des

bourgeons latéraux: aériens ou souterrains de la tige. fi en résulte un dessèchement progressif de la

tige, une perte de saccharose et surtout de pureté du jus.

La récolte se fait après la maturation. Elle peut être faite soit après brûlage de cannes soit

après effeuillage. Après élimination des sommets trop aqueux: des tiges (bouts blancs), les cannes

sont coupées à leur base. Cette opération peut être manuelle ou mécanique. Les délais entre

coupe et broyage ne devraient pas dépasser 24 heures si la coupe est "brûlée" et 48 heures si elle

est coupée "en paille".

B) Les repousses.

Après la récolte, il ne reste en terre que les souches sauf aux: îles Hawaii où tout est

arraché. Celles-ci comportent la partie souterraine des différentes tiges que l'on vient de couper et

tout le système racinaire qui leur correspondait. A partir des nombreux: yeux: souterrains en

réserve, restés latents, se développent (grâce à la chaleur et à l'eau), quantités de tiges (repousses)

que l'on peut alors qualifier de primaires et qui comportent, elles aussi, de nombreux noeuds

souterrains permettant la levée de tiges secondaires et surtout le développpement progressif d'un

nouveau système racinaire plus direct car issu des seules tiges nouvelles.

Le cycle recommence donc : tallage, croissance, maturation et coupe jusqu'à ce que le

rendement agricole soit jugé insuffisant et que l'on procède à une nouvelle plantation par bouture.

En vieillissant, la souche présente en effet les tendances suivantes: elle se soulève, elle s'élargit,

elle a de plus en plus de parties mortes et ses jeunes pousses sont plus nombreuses et de ce fait,

moins vigoureuses.

Le nombre de repousses successives varie généralement de 2 à 7 avant l'arrachage des

souches. La durée de la plantation dépend de la richesse du sol (nature et éléments nutritifs) et de

l'alimentation en eau du sol.

11

1-2-Le rendement de la canne à sucre

1-2.1 Les indices d'un bon rendement

Durant le cycle végétatif de la canne, les indices de bon rendement sont :

-Une bonne levée. Parfois, pour obtenir un taux plus élevé de réussite, on place, à

la plantation, deux rangées de boutures parallèles dans chaque sillon.

-Un fort tallage; mais une trop grande concurrence entre tiges peut provoquer des

pertes importantes.

-Une croissance rapide. Un indicateur valable de cette croissance est la mesure de

l'élongation (la longueur de la tige comprise entre le sol et le dernier ochréa visible) entre de deux

dates successives (Van DILLEWUN ,1951)

-Le fléchage correspond à un changement important de la physiologie de la plante.

ncrée un ralentissement de la croissance au profit du développement floral. Les réserves vont

ensuite s'accumuler dans la tige sous forme de saccharose, même si la floraison nia pas lieu.

Toutefois, on cherche souvent à obtenir un fléchage minimum afin que la croissance reste

importante.

Enfin, à la coupe, le tonnage de cannes récoltées par hectare et la richesse

moyenne en saccharose permettent de déterminer le rendement économique par hectare

(FAUCONNIER et BASSEREAU, 1970). Le tonnage de cannes sera influencé par la densité des

tiges, leur diamètre et leur hauteur moyenne, données qui pourront être connues par

échantillonnage.

Sucre économiquelha = T * (SE - K)

où T tonnage des cannes récoltées à l'ha

SE = taux de sucre extractible

K = paramètre fonction des conditions locales (sa valeur dépend du coût des

charges proportionnelles et du traitement industriel notamment du taux de mélasse).

Pour la suite de notre travail, afin de permettre une compréhension plus facile de notre

travail, il nous paraît utile de rappeler les définitions de quelques termes techniques et leur

détermination pratique. fi s'agit notamment de :

* Fibre: c'est la matière sèche, insoluble dans l'eau, de la canne. La formule qui, dans la

pratique, permet de calculer la fibre % de canne à partir du poids de bagasse pour 500 g de canne,

dans les cas d'une pression de 100 kg/cm- et quand la résorption du jus par la bagasse est

12

négligeable est :

Fbagasse pour 500 g de canne

10- 0,4

* Jus absolu: ce sont toutes les matières dissoutes dans la canne plus l'eau totale de la

canne. On a donc : jus absolu = canne - fibre

* Bagasse : c'est le résidu après extraction du jus de la canne par un moyen quelconque,

moulin ou presse. La bagasse comprend donc la fibre et la fraction de jus qu'on n'a pu extraire et

qui reste dans la bagasse; on a donc: jus résiduel = bagasse - fibre

* Brix: le brix d'une solution est la concentration (exprimée en gramme de soluté dans

100 g de solution) d'une solution de saccharose pur dans l'eau, ayant la même densité que la

solution à la même température. Si l'on adopte comme base de comparaison l'indice de réfraction,

au lieu de la densité, la valeur obtenue est désignée sous le nom de "brix réfractométrique" Ce

dernier est déterminé à partir d'un réfractomètre à circulation d'eau, gradué à 28°C ou à 20°C en

degré Brix (de 0 à 95 degré brix en dixème de degré) et en indice de réfraction (de 1,33 à l,53

avec la lecture de la quatrième décimale). A chaque mesure du brix, on note aussi la température

indiquée par l'appareil. Ceci est très important car le réfractomètre ayant été gradué à une

température donnée (20°C ou 28°C) la valeur lue pour le brix doit subir une correction si la

température à laquelle est faite la mesure est différente de la température d'étalonnage de

l'appareil. TI existe une table de correction.

* Poids normal : c'est le poids d'échantillon égal au poids de sucre pur qui lorsqu'il est

dissous dans l'eau àun volume total de 100 ml à20°C, donne une solution fournissant une lecture

de 100 degrés de l'échelle du saccharimètre, lorsque la lecture est faite dans un tube de 200 mm à

20°C. Les saccharimètres ont en général un poids normal de 20 g

* Pol: le pol d'une solution est la polarisation exprimant la concentration (exprimée g de

soluté dans 100 g de solution) d'une solution de saccharose pur dans l'eau, ayant le même pouvoir

rotatoire que la solution à la même température.

Après la détermination du degré Brix, le jus de canne est "déféqué" et clarifié avec un peu

d'acétate de plomb basique technique en poudre (sel de Home) à raison d'environ 1 g par fraction

de 100 ml de jus. Après filtration, on remplit un tube saccharimétrique de 200 mm de long avec

13

du filtrat et on le place dans un saccharimètre et on effectue la lecture polarimétrique.

L'équation qui permet de calculer le Pol à partir de la lecture polarimétrique est, d'après la

définition du pol et du poids normal, la suivante :

Poids normal x lecture saccharimétriquePol =

Poids de 100 ml de solution dans l'airce qui peut aussi s'écrire:

Poids normal x lecture polarimétriquePol =

Poids de 100 ml eau à 4°C dans l'air x Poids spécifique 20°C/4°C de l'échantillon

soit endéfinitive :

Poids normal lecture polarimétriquePol = x -----------------

100 Poids spécifique 20°C 14°C de l'échantillon

Les tables de SPENCER donnent les valeurs du poids spécifique 20°C / 4°C pour

diverses valeurs du Brix. Une autre table dite de SCHMITZ permet de déterminer directement le

Polàpartir des valeurs obtenues pour le Brix et pour la lecture polarimétrique.

* Richesse: La richesse saccharine est le pourcentage de saccharose dans la canne. En

fait ce qu'on mesure dans les analyses est le Pol et non le saccharose. Par conséquent, ce qu'on

désigne par "richesse" dans la pratique est, en réalité, le pourcentage de pol dans la canne :

richesse = Pol % canne

Une table donnant la correspondance entre le poids de bagasse de 500 g de canne, la fibre % ce

canne et le facteur n dans les cas d'une pression de 100 kg/cm- permet de calculer la richesse:

richesse = n, Pol

14

1-2.2 Facteurs du milieu influençant le rendement

L'analyse des facteurs du milieu influençant le rendement est très complexe, car elle fait

intervenir de multiples données qui dépendent les unes des autres et qui agissent simultanément.

Toutefois, en agissant sur certains facteurs, il est possible d'augmenter ou de diminuer le

rendement dans des proportions importantes.

1-2-2-1-Le climat

Le climat qui caractérise la succession habituelle des états de l'atmosphère en un lieu

donné, ne peut être analysé par une approche globale. fi sera décomposé en composantes

climatiques (températures, rayonnement, humidité relative....) qui sont des variables parfaitement

définies, mais plus ou moins liées les unes aux autres. Ces variables seront étudiées

successivement, en nous intéressant à leurs effets sur la croissance et le développement de la

canne.

a) L'eau, apportée par la pluie est un élément du climat. Toutefois, elle peut être modifiée

par la pratique de l'irrigation.

C'est indiscutablement le facteur limitant le plus important dans la plupart des zones de

culture de la canne. En effet, la sécheresse provoque une réaction d'auto-défense de la plante;

afin de pouvoir survivre, la fonction de production devient alors secondaire. L'irrigation, quand'

elle est possible, doit être soigneusement étudiée afin d'obtenir le résultat économique le plus

intéressant. Au cours du cycle végétatif de la canne, l'eau et la sécheresse sont alternativement

nécessaires.

L'eau est utile :

* à la levée; pour obtenir un bouturage et un enracinement importants. Dans les

îles Hawaii la recherche a mis en évidence que, 48 heures après la plantation, le pouvoir de

bourgeonner de la canne non arrosée chute de 10% chaque jour ( GENERE, 1985).

* lors de l'élongation, pour favoriser une croissance rapide.

Inversement la sécheresse est nécessaire lors de la maturation: rapport d'eau d'abord

réduit, est interrompu entre 1 et 4 mois avant la coupe. La plante ainsi stressée, transforme son

glucose élaboré par photosynthèse en une substance de réserve qui constitue l'essentiel du produit

économiquement utile : le saccharose.

b)Les températures de l'air et du sol

La température détermine l'aire de culture de la canne: le zéro végétatif serait d'environ

15

10°C (CLEMENTS, 1980), alors que 30°C correspondent approximativement à l'optimum de

croissance (l'assimilation chlorophyllienne est alors maximale). Au delà de 35°C, le gain de

matlère sèche décroît, car l'intensité de la respiration augmente et réduit la photosynthèse nette

(FAllJCC.NNIER et BASSEREAU,1970).

L'actionde la température peut être analysée pour chaque phase du cycle de la canne :

. - Juste après la plantation ou la coupe, elle agit sur la rapidité du développement des

bourgeons et de la levée: 26<T<33°C, à l'optimum

- Le tallage est plus lent avec de faibles températures « 20°C), mais aussi quand elles

dépassent 32°C.

- La croissance est la plus importante entre 25 et 30°C et dépend beaucoup de la variété

utilisée. En dehors de ces bornes, les résultats sont très controversés. YATES (1978) parle de

seuil de température en dessous duquel la croissance est fortement diminuée (20°C), mais les

valeurs diffèrent selon les auteurs. ONO et NAKANSm (1983) ont utilisé avec succès, des

sommes de températures pour expliquer l'apparition successive des feuilles sur les tiges

principales.

-Concernant la maturation, on a longtemps cru qu'elle était favorisée par de faibles

températures. En 1979, BATlllA et SINGH ont clairement montré qu'aucune dépendance

n'existe entre l'évolution de la richesse en saccharose et les températures (aussi bien pour les

minima que pour les maxima) Toutefois, d'autres auteurs réussissent parfois à corréler les

.amplitudes thermiques à la maturation de la canne (ROJAS et ELDIN, 1983), "mais aucune

relation universelle n'a pu être définie. L'effet des amplitudes thermiques (Tx - Tn) sur la teneur

en saccharose est bien connue, mais dépend de l'origine de la variété.

Parfois, on préfère utiliser les températures du sol à celles de l'air. Ainsi, BURR (1957) à

Hawaï, explique que la croissance est nulle à moins de 10°C et que son optimum est proche de

27°C. De plus, on a remarqué l'inaptitude de la canne à sucre à répondre aux apports d'eau

lorsque la température du sol est inférieure à 15°C (FAUCONNIER et BASSEREAU, 1970)

c)Le rayonnement solaire

fi s'agit de l'apport d'énergie solaire soit directe, soit diffusée par l'atmosphère. En ce qui

concerne les différentes phases du cycle végétatif, le T.S.RI. (Taïwan Sugar Research Institute)

a réalisé les observations suivantes:

* Tallage: il semble d'autant plus faible que la quantité d'énergie diminue (SHED, TANG

etLO,1983). Le nombre de talles est divisé par deux pour un ombrage de 60 pour cent.

16

* Croissance : des cannes soumises pendant tout leur cycle végétatif à des ombrages de 40

et 60% ont grandi plus vite que les cannes témoins. Toutefois, leur densité étant beaucoup plus

faible, leur croissance totale (en matière sèche à l'hectare) reste inférieure à celle des cannes

normalement ensoleillées (de 5 à 44 pour cent). On concluera donc qu'une augmentation du

rayonnement solaire ne se répercutera qu'en partie sur la croissance. En effet, par fort

rayonnement, les stomates vont se fermer en partie et la température des feuilles augmentera, de

telle sorte que la respiration va s'accroître, réduisant en partie le gain net apporté par

photosynthèse si l'alimentation en eau n'est pas optimale et si Ts > 35°C (température des limbes

au soleil).

* Maturation : elle semble aussi fonction de l'intensité du rayonnement et de

l'environnement : cannes ombragées et cannes témoins n'ont pas souvent les mêmes richesses en

sucre. En effet au Congo-Brazzaville les teneurs en sucre sont faibles du fait de la forte humidité

de l'air et du faible rayonnement entre août et octobre.

d) La durée du jour

Elle apparaît très liée au rayonnement solaire. En effet, les jours longs sont généralement

ceux qui reçoivent le plus d'énergie mais cela dépend aussi des régions où l'on travaille. Ainsi, la

croissance est favorisée par des jours longs. Un phénomène indépendant, le photopériodisme,

intervient dans certaines régions pour la floraison pour certains clones de canne. Enfin,

rayonnement solaire et durée du jour entrent dans la plupart des modèles agrométéorologiques

qui permettent la prévision des rendements ou des stades phénologiques (DURAND, 1981)

e) L'humidité atmosphérique.

Elle a un rôle non négligeable. Dans l'air sec, l'évapotranspiration du couvert sera accrue

bien que la plante "tamponne" en partie cet effet en fermant ses stomates. Cette augmentation des

besoins en eau pourra favoriser l'alimentation minérale de la plante par ses racines, mais sera sans

répercussion notable sur le rendement. Par contre, si ces nouveaux besoins ne peuvent être

satisfaits, on aura un ralentissement de la croissance. En effet une faible humidité de l'air

s'accompagne d'une augmentation des amplitudes thermiques (Tx-Tn), favorables aux migrations

des produits de la photosynthèse vers les organes de réserve (c'est à dire vers les tiges de canne).

17

f)Le vent.

n active la transpiration mais cet effet est tamponné par la régulation stomatique s'il

trop fort. Toutefois, la rugosité du couvert de canne étant très importante, on peut penser

le vent a un plus grand rôle évaporatif que pour d'autres cultures. La turbulence

~~•••tm(]lspbléri(~ue due au vent peut améliorer l'alimentation en C02 des feuilles situées dans le

""1I"IOil&.. dans une certaine mesure. Seule l'implantation de brise-vent pourrait réduire cet effet

1980). Notons enfin le rôle prépondérant du vent dans le transport des champignons,

via les insectes et des bactéries.

1-2-2.2 : La variété

La variété cultivée a un optimum de rendement stable pour des conditions de milieu

données. Mais, en un même lieu, les différences de production entre variétés de cannes sont

grandes: il s'agit de l'effet de leur déterminisme génétique propre.

1-2-2.3 : La date de coupe

La date de coupe est très importante. Une coupe précoce donne des rendements (richesse

en sucre) différents d'une coupe de milieu de campagne, ou d'une coupe de fin de campagne.

L'influence de la date de récolte sur le rendement est liée à la variété cultivée (précoce ou tardive)

mais aussiau climat local.

1-2-2.4 : L'entretien

La lutte contre les adventices est particulièrement importante. En début de cycle végétatif;

onaurarecours au désherbage qui peut être manuel, mécanique ou chimique.

La lutte contre les parasites des cultures utilisera soit des moyens de lutte intégrée soit

exclusivement les produits chimiques. Dans ce domaine, l'agro-climatologie a un rôle à jouer: les

données agro-climatologiques permettent en effet d'établir un système d'avertissement qui prenne

en compte les risques d'infestations liées à l'apparition de conditions favorables aux parasites.

18

Chapitre fi : BESOINS EN EAU, METHODES D'IRRIGATION ETTECHNIQUES DE PILOTAGE

fi-l : Besoins en eau

On admet généralement que la productivité maximale en biomasse totale d'une culture

s'obtient lorsque l'alimentation hydrique de cette dernière est proche de son évapotranspiration

maximale: ETM (DOORENBOS et KASSAM, 1987). Ceci a pu être vérifié sur la canne durant

tout son cycle à l'exception de la phase de maturation (CHANG et al, 1963; CHAROY et al

1978). Pour juger si une plantation est en situation de stress hydrique, il est donc nécessaire de

comparer l'ETR du couvert végétal à l'ETM.

Pour déterminer les besoins en eau (ETM) de la culture, on assimile la demande totale en

eau de la canne à l'ETP, grandeur de référence liée uniquement aux conditions d'environnement

climatique et indépendante de la nature de la plante. La connaissance des coefficients culturaux

(Kc) tenant compte de l'état du couvert végétal (nature, indice foliaire, stade phénologique, âge),

permet d'en déduire l'ETM.

L'ETP peut être estimée de diverses façons:

* par la mesure directe au moyen d'un évapotranspiromètre

* par les méthodes de calcul qui ont pour but de déterminer l'ETP à partir de la

connaissance d'une ou de plusieurs composantes climatiques. On distingue :

** la méthode de PENMAN et ses dérivées: formule de PENMAN-MONTEITH (1962),

la formule de BOUCHET (1963), la formule de BROCHET et GERBIER (1968), est basée sur

l'analyse objective du bilan d'énergie de la surface considérée. L'ETP y est décomposée en une

composante radiative (rayonnement net) et une composante advective (vent et humidité relative

de l'air)

** les méthodes de calcul empirique basées sur des analyses locales de corrélation. A

l'exception de TURC (1961) les relations obtenues en saison sèche avec ces méthodes de calcul

empirique en régions tropicales sont mauvaises notamment avec les formules de

THORNTHWAITE, (1948) qui n'utilisent que la température moyenne ou celles de BLANEY­

CRIDDLE (1950) qui utilisent la température moyenne et une donnée astronomique: la durée du

JOur.

19

* par la mesure de l'évaporation de l'eau dans des bacs d'évaporation (Bac classe

A, Bac Colorado). L'expérience montre que l'évapotranspiration d'un couvert de canne à sucre

bien alimenté (eau et minéraux), en pleine croissance et recouvrant totalement le sol, est

équivalente approximativement, à l'évaporation de l'eau d'un bac de classe A (CHANG et al ,

1965; HUMBERT, 1968; BARAN, 1973 ; THOMPSON, 1976; YATES, 1978). En outre les

travaux de plusieurs chercheurs (CHAROY et al 1978 ; DANCETTE, 1979 et 1983 ;

LANGELLIER, 1980 ; LEGOUPIL, 1976 ; MONTENY, 1991) relatifs à la détermination des

besoins en eau de la canne à sucre sous différents climats en Afiique Francophone de l'Ouest et

dms les territoires Français d'outre-mer, ceux de THOMPSON (1976 et 1977) en Afiique du sud

et ceux de JONES (1980) aux îles HAwAÏ, ont conduit à estimer les besoins à partir de

l'évaporation d'un bac de type A.

En effet on peut évaluer l'évapotranspiration potentielle d'une culture à raide de la formule

ci-après (DOORENBOS et KASSAM, 1987) :

ETP = Kp.Ev bac (1-2.1)

où: ETP

Kp

= évapotranspiration potentielle de la culture en mm/j

= coefficient d'évaporation du bac en fonction du type de bac et de la nature de la

culture de référence.

Ev bac = évaporation du bac en mm/j

Un des problèmes avec ETMcanne = Kc.ETP est la détermination ou l'estimation du

coefficient Kp. En effet, les coefficients empiriques appliqués amènent généralement à sous­

estimer les besoins en saison sèche et à les surestimer en saison des pluies. BALDY (1978) a pu

établir pour la zone soudano-sahélienne de l'Afrique de l'Ouest et même pour toute zone à climat

de mousson, une relation simple entre l'évaporation brute du bac classe A et la formule de

PENMAN:

Ev bac A

ETPPenman =

2 -1,25 BR

(1-2.2)

où ETPpenman et Ev bac en mmlj

HR humidité relative moyenne de l'air en valeur absolue (entre 0 à 1) ou V(HR) si

leventjoue un rôle important.

20

Dans les zones climatiques étudiées, le cycle végétatif de la canne à sucre est de 12 mois

(coupe à coupe). Au regard des besoins en eau de la culture, ce cycle peut commodément être

divisé en quatre phases qui sont :

Stade 1 : De la coupe à 50% de couverture du sol

Ce stade dure 2 à 3 mois selon qu'il s'agit d'une canne plantée ou d'une repousse. Les besoins en

eau de la culture peuvent être définis comme la somme de l'eau évaporée de la surface du sol et

de l'eau transpirée par la culture. Au début de cette phase, l'évaporation du sol représente la quasi

totalité des besoins en eau. L'évapotranspiration de la culture augmente progressivement avec le

développement foliaire et avec le développement du système racinaire de la culture. Pendant cette

première phase végétative de la canne à sucre le coefficient cultural Kc est souvent estimé entre

0,4 et 0,5 mais il dépend des conditions climatiques locales (vent, humidité relative moyenne de

l'air, rayonnement global)

Stade 2 : 500/0 de couverture à 1000/0 de couverture du sol.

Durant cette seconde phase de végétation de la canne à sucre qui dure environ un mois, le tallage

atteint son maximum et il y a un développement très important de la masse végétative. Le stade

du maximum de tallage est pour la canne, un point critique où l'eau a une forte efficience. Tout

apport correct permettra une production satisfaisante. Par contre tout manque ou tout stress quel

qu'il soit, survenant durant ce stade perturbera les résultats de la récolte. Le coefficient Kc à cette

période est estimé à 0.8. Certains auteurs préconisent même de prendre Kc = 1.

Stade 3 : Pleine croissance

Durant cette troisième période de développement de la canne qui dure environ 6 à 8 mois, la

couverture du sol est totale et l'évapotranspiration de la culture est due entièrement à la

transpiration. La croissance de la canne est maximum (boom stage) dans les premiers mois de

cette phase (vitesse maximum d'élongation de la canne) et l'efficience de l'eau est forte. Le

coefficient cultural varie de Kc = 1 au début de la pleine croissance à Kc = 0.8 en fin de pleine

croissance.

Stade 4 : Prématuration et maturation

Au cours de cette dernière phase végétative il existe une relation inverse entre la quantité d'eau

apportée et la teneur en saccharose des tiges de canne récoltables. Si physiologiquement les

besoins en eau de la canne restent voisins de la valeur d'évaporation d'un bac classe A,

pratiquement au niveau de la conduite de l'irrigation de la culture, la quantité d'eau apportée à la

parcelle sera limitée de façon à provoquer une prématuration puis une maturation visant à

22

les 2-4 mois suivant la plantation puis après buttage dans l'interligne. Cette méthode est adoptée

notamment dans les régions à saisons contrastées où la canne doit se trouver sur billons pendant

la saison des pluies.

L'irrigation à la raie est surtout en usage dans les zones à relief peu accusé tels les deltas

alluvionnaires. Même dans ces cas, il est souvent nécessaire de réaliser un nivellement superficiel

pour régulariser les pentes. La pente, le débit et la longueur des raies ou interlignes varient en

fonction de la perméabilité du sol. La distribution de l'eau dans les raies est de nos jours améliorée

par l'emploi de tuyaux ou de siphons en matière plastique et de tuyaux souples (réduction des

pertes d'eau et économie de main d'oeuvre).

b) Irrigation par aspersion

L'irrigation par aspersion de la canne à sucre s'est développée depuis 1950 en particulier

dans les régions où le relief, les pentes irrégulières, les types de sol (sols sableux), la rareté de

l'eau et la nécessité d'appliquer de faibles doses unitaires en imposaient l'adoption.

Les premiers canons à haute pression ayant donné des répartitions médiocres (sensibilité

au vent, pluviométrie horaire élevée, effet de battance), la préférence a été donnée aux arroseurs à

basse pression ou moyenne pression disposés selon les mailles 18mx18m ou 18mx24m. Ce

système donne de bons résultats en ce qui concerne les conditions d'application et de répartition

de l'eau, mais implique des déplacements de rampes et d'arroseurs coûteux en main d'oeuvre et

difficiles à exécuter la nuit.

Depuis une vingtaine d'années la rareté de la main d'oeuvre a conduit à adopter de

nouvelles méthodes et à mettre au point des machines d'arrosage de plus en plus élaborées :

arroseurs géants, canons mobiles ou à enrouleurs, appareils à pivot ou pivot-système, rampes

frontales.

c) Irrigation au goutte-à-goutte

L'eau est apportée aux plantes quotidiennement, à faible dose (2 à 8 l/h par goutteur), par

l'intermédiaire de goutteurs délivrant au goutte-à-goutte, dans la zone racinaire, l'eau nécessaire

qui migre par capillarité. fi se forme sous chaque goutteur un bulbe d'humidité d'extension

variable en fonction des caractéristiques hydrodynamiques du sol.

L'irrigation au goutte-à-goutte sur la canne à sucre s'est développée surtout aux îles

Hawaii, en Australie, à l'île Maurice et au Natal (Afrique du Sud). Actuellement les réseaux de

goutte-à-goutte sont posés en surface et détruits à chaque récolte, soit une durée de vie moyenne

de 30 mois, le cycle de la canne dans ces régions variant de 24 à 36 mois entre la plantation et la

récolte pour les cannes vierges ou entre deux récoltes successives pour les repousses. Des essais

23

sont en cours pour des installations enterrées d'une durée de vie prévue de 8 à 10 ans.

TI n'a pas été possible de mettre en évidence une augmentation des rendements due à

l'arrosage au goutte à goutte, mais l'efficience de l'utilisation de l'eau est améliorée par rapport à

Iarrosage par aspersion (faible surface arrosée, perte par évaporation réduite).

ll-3 : Les méthodes de pilotage de l'irrigation

Afin d'aborder plus en détail les modalités de conduite de l'irrigation sur nos parcelles

expérimentales, il nous a paru utile de passer brièvement en revue les méthodes de pilotage de

l'irrigation apparues ces dernières années. En effet, c'est la nécessité de quantifier les apports d'eau

avec une précision de plus en plus grande qui a induit le développement de ces méthodes. Pour

élaborer et adopter une stratégie de conduite, il faut avoir si possible choisi les objectifs à

atteindre qui peuvent être très différents les uns des autres ou complémentaires.

Le pilotage de l'irrigation à la parcelle obéit à des contraintes endogènes au système

(niveau énergétique de l'eau dans le système sol-plante-atmosphère) et à des contraintes exogènes

liées au contexte socio-économique de la région: tour d'eau, refus d'irriguer de nuit, manque de

main d'oeuvre, coût de l'énergie...etc (TABET, 1984). Dans son sens le plus large, le pilotage des

irrigations implique la réponse aux questions suivantes:

Quand doit-on déclencher l'irrigation?

Quelle quantité d'eau apporter pour optimiser le rendement?

Comment distribuer cette eau aux cultures sans engendrer des pertes importantes?

Les dépenses qu'engendre cette opération (main d'oeuvre, énergie ..) impliquent-elles

un supplément de recette appréciable?

Quels sont les effets de cette irrigation sur l'environnement (lessivage des engrais,

remontée des nappes, écoulement superficiel par colature hors des parcelles) ?

Les recherches et expérimentations menées au cours de ces trois dernières décennies dans

diverses parties du monde, mettent à la disposition des agriculteurs différents appareils et

méthodes pour le déclenchement des irrigations. Aucune méthode ne peut dans la situation

actuelle être présentée comme ayant acquis l'adhésion totale des agriculteurs, les pratiques et les

modes diffèrent d'un pays à l'autre et d'une culture à l'autre. .

De nos jours on distingue deux grands types d'approche de la conduite de l'irrigation :

celles qui se basent sur des estimations et celles qui utilisent des mesures. Certaines méthodes

24

peuvent être mixtes: estimations et mesures se complètent et se corrigent (ISBERIE, 1992) :

Les méthodes de conduite basées sur des estimations:

Bilan hydrique et les méthodes dérivées:

diagramme de GUELP

irrigation programmée (PEYREMORTE, 1976)

bilaneaumètre (PEYREMORTE, 1986)

avertissement à l'irrigation (ISBERIE, 1977)

Les méthodes de conduite basées sur les mesures:

Mesures liées aux éléments du climat: pluies, températures, humidité relative moyenne

de l'air, vent, insolation, bacs d'évaporation, bacs lysimétriques, calcul d'ETP, ETM ou

ETR

Mesures relatives à la plante : potentiel foliaire, ouverture stomatique, microvariations

du diamètre (fruit, tige), observation de plantes témoin, température de surface du

couvert végétal;

Mesures relatives au sol : prélèvement à la tarière, humidimétrie neutronique (suivi de la

teneur en eau du sol), tensiomètres, blocs Bouyoucos, sondes "Watermark" (suivi des potentiels

hydriques du sol).

Au terme de cette courte revue de littérature et au regard des conditions locales à Savè on

peut faire les remarques suivantes :

** les besoins en eau de la canne à sucre à Savè ont été calculés par le bureau d'études

SIGMA pour l'ensemble du complexe sur la base de l'EVbac classe A et les coefficients culturaux

qu'il a utilisé sont:

Tableau N° 1-2.1 : Coefficients culturaux et doses d'arrosage

A2e des cannes (mois) coefficient cultural appliqué dose apportée tous les 6 jours

1 à 1,5 0,43 à 0,66 15 mm

1,5 à 3 0,66 à 0,75 25 mm

3 à 5 0,75 à 0,88 35 mm

TI arrive que la période de croissance active "boom stage" des cannes de milieu ou de fin

de campagne coincide avec la saison des pluies et il n'est pas envisageable d'instaurer un

25

rationnement hydrique. Toutefois on observe une courte période sèche au cours de cette période

de croissance active. Dans la suite de nos travaux nous analyserons l'influence de la courte

sécheresse climatique sur le fonctionnement physiologique du végétal et partant sur sa

consommation en eau.

** la méthode d'irrigation utilisée est l'aspersion avec un canon à eau et des enrouleurs.

Malgré les avantages de l'irrigation souterraine et de l'irrigation de surface à la raie, elles ne

peuvent être appliquées sur le complexe à cause de son relief très vallonné . il n'est pas non plus

envisageable de mettre en place un système de goutte-à-goutte à cause du coût trop élevé de

l'investissement.

** En fait il n'existe pas une méthode de pilotage de l'irrigation à proprement parler sur le

périmètre mais un système routinier d'arrosage qui consiste à apporter des doses d'eau fixes en

fonction de l'âge des cannes quels que soient les types de sol et la période d'irrigation. Cet aspect

du problème sera aussi examiné dans l'analyse de nos résultats.

26

II ème Partie : CARACTERISTIQUES GENERALES DUMILIEU D'ETUDES

9'·

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11·

LES GRANDS ENSEMBLES DU RELIEF

0Plaine côtière • les hauts sommetset basses vallées (de plus de 600 m)

0 Plateaux ~ Falaise

0 Pénéplaine a Collines

Chaine de l'Ataeora :::;: Dépression médiane

50 km

27

Chapitre 1: LE BENIN: ELEMENTS DU CLIMAT, VEGETATION ET SOLS.

1-1 : Situation géographique du BENIN

Bande de terre allongée, d'une superficie totale de 112 622 km", le BENIN s'étend entre

les parallèles 6°30' et 12°30' de latitude nord, d'une part, et les méridiens 1° et 3°40' de longitude

est, d'autre part. De l'océan Atlantique au fleuve Niger, il mesure près de 700 km. Sa largeur varie

de 125 km le long de la côte à 325 km au nord à la latitude de Tanguiéta.

Situé dans la proéminence nord-ouest du continent africain, le pays présente près de 2000

km de frontière dont la moitié constitue des limites naturelles. Elles se répartissent comme suit :

- à l'ouest: 620 km de frontière avec le TOGO dont 100 km de cours d'eau (fleuve Mono)

- au nord-ouest: 270 km avec le BURKINA-FASO dont 220 km de cours d'eau (rivière

Pendjari)

- au nord: 190 km de limites naturelles avec le NIGER (fleuve Niger et rivière Mékrou)

- à l'est: 750 km de frontière avec le NIGERIA dont 290 km de cours d'eau (rivière

Okpara et un bras du fleuve Ouémé)

- la façade maritime large de 125 km confére un débouché sur l'océan Atlantique.

1-2 : Le relief

Sauf au nord-ouest dans les chaînes montagneuses de l'Atacora, le BENIN présente un

reliefpeu accidenté. Du sud au nord on distingue cinq régions géographiques (figure 'No II-l.1) :

* la plaine côtière, basse, rectiligne et sablonneuse, large de 2 à 5 km, est constituée de

cordons littoraux. Elle est limitée au nord par des lagunes en voie de comblement et son altitude

n'excède guère 10 m.

* la zone intermédiaire dite de "terre de barre" (sols ferrallitiques), dont l'altitude varie

entre 20 et 200 m, est coupée par une dépression marécageuse (dépression de la Lama) et

parsemée de plateaux (Allada, Abomey, Sakété, Aplahoué).

* le plateau silico-argileux (Dassa, Savè, Savalou), dont l'altitude varie entre 250 et 300

fi. Cette région est caractérisée par l'implantation d'une forêt clairsemée.

* le massif de l'Atacora (400 à 800 m) localisé au nord-est, constitue le château d'eau du

pays dans la mesure où plusieurs fleuves et grandes rivières y prennent leur source. TI comporte

deux bourrelets parallèles orientés nord-nord-est , sud-sud-ouest (figure II-l.2, ADAM et al,

1983).

* les plaines silico-argileuses du nord qui descendent progressivement vers le bassin du

fleuve Niger.

27

Chapitre 1: LE BENIN: ELEMENTS DU CLIMAT, VEGETATION ET SOLS.

1-1 : Situation géographique du BENIN

Bande de terre allongée, d'une superficie totale de 112 622 knr', le BENIN s'étend entre

les parallèles 6°30' et 12°30' de latitude nord, d'une part, et les méridiens 1° et 3°40' de longitude

est, d'autre part. De l'océan Atlantique au fleuve Niger, il mesure près de 700 km. Sa largeur varie

de125km le long de la côte à 325 km au nord à la latitude de Tanguiéta.

Situé dans la proéminence nord-ouest du continent africain, le pays présente près de 2000

km de frontière dont la moitié constitue des limites naturelles. Elles se répartissent comme suit :

- à l'ouest: 620 km de frontière avec le TOGO dont 100 km de cours d'eau (fleuve Mono)

- au nord-ouest: 270 km avec le BURKINA-FASO dont 220 km de cours d'eau (rivière

Pendjari)

- au nord: 190 km de limites naturelles avec le NIGER (fleuve Niger et rivière Mékrou)

- à l'est: 750 km de frontière avec le NIGERIA dont 290 km de cours d'eau (rivière

Okpara et un bras du fleuve Ouémé)

- la façade maritime large de 125 km confére un débouché sur l'océan Atlantique.

1-2 : Le relief

Sauf au nord-ouest dans les chaînes montagneuses de l'Atacora, le BENIN présente un

reliefpeu accidenté. Du sud au nord on distingue cinq régions géographiques (figure N° TI-l.l):

* la plaine côtière, basse, rectiligne et sablonneuse, large de 2 à 5 km, est constituée de

cordons littoraux. Elle est limitée au nord par des lagunes en voie de comblement et son altitude

n'excède guère 10 m.

* la zone intermédiaire dite de "terre de barre" (sols ferrallitiques), dont l'altitude varie

entre 20 et 200 ID, est coupée par une dépression marécageuse (dépression de la Lama) et

parsemée de plateaux (Allada, Abomey, Sakété, Aplahoué).

* le plateau silico-argileux (Dassa, Savè, Savalou), dont l'altitude varie entre 250 et 300

Dl. Cette région est caractérisée par l'implantation d'une forêt clairsemée.

* le massif de l'Atacora (400 à 800 m) localisé au nord-est, constitue le château d'eau du

pays dans la mesure où plusieurs fleuves et grandes rivières y prennent leur source. n comporte

deux bourrelets parallèles orientés nord-nord-est , sud-sud-ouest (figure TI-l.2, ADAM et al,

1983).

* les plaines silico-argileuses du nord qui descendent progressivement vers le bassin du

fleuve Niger.

28

1-3 : Le climat

La zone tropicale humide est caractérisée par une forte chaleur et une forte humidité. La

stabilité thermométrique fait que les classifications de cette zone sont sous-tendues par les critères

pluviométriques.

Faisant partie intégrante de l'ouest africain et du fait de son extension en latitude,

le BENIN présente trois grands ensembles climatiques:

* un climat subéquatorial à régime pluviométrique bimodal couvre tout le bas­

Bénin de la côte jusqu'à la latitude de 7° nord. L'apparition d'une récession pluviométrique

centrée sur juillet-août induit un régime avec quatre saisons

- une grande saison des pluies : avril à juillet,

- une petite saison sèche : août à septembre,

- une petite saison des pluies : octobre à novembre,

- une grande saison sèche . : décembre à mars.

Cette zone se caractérise par une forte humidité (85 à 90%) et une température

oscillant entre 23 et 32 "C. La pluviosité est décroissante d'est en ouest: de 1400 mm à Sakété à

950 mm à Grand-Pope,

* un climat tropical à régime pluviométrique unimodal s'étend de 8°30' à 12°30'

nord. On a : deux grandes saisons, une sèche et une pluvieuse. La hauteur annuelle des

précipitations varie de 950 mm à 1400 mm (zones montagneuses). Au cours de la saison sèche

qui s'étend de Novembre à Mars, cette région est soumise à l'alizé saharien du nord-est

relativement frais et très sec.

* entre 7° et 8°30' nord, se trouve une région de transition climatique dont les

régimes pluviométriques très instables et complexes sont soumis à l'influence des deux ensembles

cités ci-dessus. Les hauteurs annuelles des précipitations varient entre 1100 et 1300 mm. Notre

site de recherche (Savè) se trouvant dans cette zone climatique, l'étude de celle-ci sera faite de

façon plus approfondie par la suite.

1-4 : Types de sols

TI existe au Bénin quatre catégories de sols dominants dont la genèse et l'évolution

résultent de l'action combinée des facteurs prépondérants suivants : le climat, la géomorphologie,

a) CARTE GEOLOGIQUE

Sols ferrallitiques

Sols hydromorphes

o Sols ferrugineIJx

D Sols minérllUX brutset peIJ évolués

b) CARTE DES SOLS

o SO km-SOClf PRkAIiIllIlD

O ~: roches énIpMsl5ftIÏI$ Il graniles)

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FIGURE N° 11-1.3 CARTE GEOLOGIQUE (a) ET CARTE DES SOLS DU BENIN (b)

29

lematériau originel et les formes végétales. La répartition géographique des sols, du sud au nord,

se présente comme suit (figure N° ll-1.3, ADAM et al, 1983) :

* sur le cordon sableux: littoral, on observe des sols minéraux: bruts, peu évolués,

très pauvres, ayant de très faibles capacités d'échange et un faible pouvoir de rétention;

* dans le bassin sédimentaire sud, on observe les sols rouges ferrallitiques formés

sur le continental terminal. Ils sont profonds, présentent une structure stable, drainent

correctement et présentent un taux de rétention faible. Les sols argilo-sableux: ont un taux: de

matière organique variable suivant le passé cultural avec un pH oscillant autour de 6 en surface et

5à 5.5 en profondeur. Ces sols se caractérisent par de bonnes propriétés physiques (profondeur,

drainage, pénétrabilité) mais par de médiocres propriétés chimiques et hydriques.

* dans la dépression de la Lama qui correspond à une entaille dans le bassin

sédimentaire sud et qui met à nu des marnes et argiles de l'éocène, on observe des vertisols

caractérisés par un profil granulométrique homogène (40% d'argile), une forte capacité d'échange,

une bonne stabilité structurale, une forte capacité de rétention et une grande richesse en éléments

fertilisants.

* dans les vallées alluviales des fleuves Ouémé, Couffo, Mono et Niger et dans les

plaines alluviales, on observe des sols hydromorphes. Ces sols (sablo-limoneux ou argilo­

limoneux:) des berges, bourrelets ou des terrasses moyennes et basses ont un fort potentiel de

fertilité.

* sur les socles granito-gneissiques dans le massif de l'Atacora, sur les schistes de

la Pendjari et les grès de Kandi, on observe esssentiellement des sols ferrugineux tropicaux: avec

quelques enclaves de sols ferrallitiques et de vertisols. On y trouve également des sols minéraux:

bruts et peu évolués d'apport ou d'érosion au piémont des reliefs résiduels et sur les massifs.

Les sols ferrugineux: tropicaux: sont des sols à terre fine argilo-sableuse. Leur profondeur

utile moyenne peut être limitée par la discontinuité d'un horizon concrétionné parfois massif

rendant médiocre le drainage. En outre, ce sont des sols faiblement acides avec une capacité

d'échange moyenne et de faibles réserves minérales (déficiences phosphatées et potassiques).

30

1-5 :Histoire de la culture de la canne à sucre au Bénin

1-5-1 : Les zones écologiques de la culture de la canne à sucre

Le début de l'expérimentation sur la canne à sucre industrielle au Bénin, remonte à

l'année 1963 au cours de laquelle l'Institut de Recherches Agronomiques Tropicales et des

Cultures Vivrières (IRAT) a introduit à la station des Niaouli une vingtaine de variétés de canne à

sucre en provenance de la station de Muguga au Kénya. A la même époque, trois variétés en

provenance de Formose (CIllNE) ont été introduites à Houéda (vallée de l'Ouémé) dans le

département de l'Ouémé et deux autres variétés en provenance du Zaïre à Hoin (vallée du Mono)

dans le département du Mono par la mission chinoise agricole de Formose.

L'IRAT, en fonction des ressources disponibles, a mis en place dans différents

départements des essais de comportement simple et a implanté des pépinières pour constituer une

réserve de matériel végétal de qualité. Ces essais avaient pour but de déterminer les exigences de

la canne à sucre industrielle et son comportement eu égard aux conditions naturelles du Bénin.

Ainsi, considérées du point de vue de la canne à sucre, les régions climatiques du Bénin se

caractérisent comme suit (BASSERAU, 1974):

* la région nord (Kandi) présente des conditions de maturation et de richesse en sucre très

favorables mais le déficit pluviométrique impliquerait une irrigation très importante et les

ressources en eau de la zone sont très limitées.

* la zone nord-ouest (Natitingou) et nord-est (Ina) présente de meilleures conditions

climatiques que la zone nord mais pour des raisons de relief et/ou de difficultés de liaisons, cette

région n'est pas favorable à l'implantation d'un complexe agro-industriel sucrier.

* la zone centrale (Tchaourou-Savè) présente les meilleures conditions climatiques pour la .

culture industrielle de la canne avec une maturation plus élevée, une durée de campagne plus

longue que dans les zones nord, des sols à réserve en eau plus élevée, des facilités de liaisons

(route et chemin de fer). On peut en outre dans cette région envisager la culture de la canne en

pluvial ou en irrigué.

* dans la zone côtière à climat subéquatorial, le caractère de double saison de pluie n'est

pas favorable car la période de grande croissance des cannes se trouve interrompue par la petite

saison sèche (août-septembre) ; la maturation coincide avec la période de faible rayonnement

31

solaire; surtout une trop forte humidité et enfin la période de la récolte est très courte (décembre­

février). Par contre, cette zone convient bien à la culture en sec de la canne de bouche pour

laquelle on recherche une croissance végétative continue et non une concentration élevée du jus.

1-5-2 : Résultats des essais de canne industrieUe

Dans sa note de synthèse sur l'expérimentation de la canne à sucre au Dahomey

(aujourd'hui Bénin), BASSEREAU (1974) a présenté les résultats des différents essais de

comportement dans les pépinières des zones sud ou côtières, centrales et septentrionales du pays.

Ainsi les observations suivantes ont été faites :

* Athiémé (zone sud) :

- Très bonnes qualités de sol pour la canne

- état phytosanitaire excellent

- rendements en cannes élevés dépassant 100 tonnes à l'ha

- taux de fléchage irrégulier selon les années et dans l'ensemble d'intensité moyenne

- richesse en sucre faible jusqu'en décembre inclus. Ce n'est qu'en janvier-février qu'on

enregistre des valeurs de brix atteignant 20.

* Savè (zone centrale)

- état phytosanitaire satisfaisant en particulier les attaques de chenilles mineuses (borers)

sont faibles voire nulles;

- taux de fléchage plus régulier et plus élevé qu'en zone sud en raison des latitudes plus

élevées;

- richesse en sucre élevée pour presque toutes les variétés; les valeurs de brix dépassant 20

dès lemois de novembre et jusqu'à la fin de mars sur sol de plateau.

* Ina (zone nord)

- état phytosanitaire satisfaisant à tous égards. Le taux d'attaque des borers est très faible

voire nul.

- taux de fléchage, moyen en général, élevé en sol de bas-fonds mais faible en sol de

plateau où les cannes ont souffert de la sécheresse au moment de l'induction florale. fi y a un

problème d'alimentation en eau pendant les cinq mois secs.

- richesse en sucre très élevée sur sol de plateau de novembre à fin mars. Les valeurs de

brix sont pour la plupart supérieures à 20.

32

Ces essais de comportement de la canne à sucre dans les diverses régions

écologiques du pays ont permis d'orienter le choix vers le site de Savè, pour implanter le

complexe sucrier. Toutefois, l'auteur a conclu que ces essais doivent être complétés par une

expérimentation agronomique d'accompagnement du complexe agro-industriel sucrier:

* étude des relations eau-sol-cannes,

* détermination de la fumure,

* lutte préventive et curative contre les ennemis de la canne,

* sélection des variétés adaptées aux conditions de sol et de climat et à la culture irriguée

à Savè...

FIGURE N° 11-2.1 SITUATION GEOGRAPIDQUE DE SAVE

.*OuèssèBOVIN

MAïs

OVIN

BOVIN A

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BOVIN

lkémon .

v

MANIO C

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OVIN ET CAPRIN

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* Banté

ARA CH I E

MA NIOC

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Route bituméll * Princip:lUx Ill<lrchés régionaux

Route non bitumée ~ Sucrerie

'--r-- Chemin dl fer ... Usine ~ décon~ d'lll'achide$

---"" Monts ~ Usine d'égrenage dl coton

V Mllble D Zone euitivéll

® Site touristique 0 Swane

lE Terrain d'atterrissage 0 Forêt.. Hôtel

~ Motel 0 20 km

IV,

33

Chapitre II : PRESENTATION DU COMPLEXE SUCRIER DE SAVE.

11-1 : Historique.

ILa société sucrière de Savè (SSS) fut créée en 1975 à la suite d'un accord entre les

gouvernements Nigérian et Béninois en vue de la production de sucre et de mélasse à partir de

cannes produites sur un périmètre d'environ 5 400 ha. La sucrerie construite a une capacité de

2750 tonnes de cannes par jour et un potentiel annuel total de 30 000 à 35000 tonnes de sucre.

Le capital initial de la socièté était de 7.5 milliards de Francs CFA, souscrit à 49% par

l'état Béninois, 46% par l'état Nigérian et 5% par un partenaire privé britanique: la London

Rhodésia Society (LONRHO).

Lecoût total du projet fut estimé en 1982 à 180 millions de dollars US./

11-2 : Situation géographique

Le complexe sucrier de Savè est limité (figure N° ll-2.1):

- au sud par la voie de chemin de fer Cotonou - Parakou,

- à l'ouest par le fleuve Ouémé

- au nord par la rivère Atchibouri située à 8°10 environ de latitude nord

- à l'est par une ligne de direction nord-sud, d'environ 2°26 de longitude-est, reliant la

rivière Atchibourià la voie ferrée et située à 5 km à l'ouest de la ville de Savè

11-3: Sols

Les sols de la région sont issus de trois types de formation d'âge précambrien

constituant le socle granito-gneissique (SOGREAH 1973) :

- les granites porphyroïdes calco-alcalins à biotite,

- les embréchistes à muscovite et à biotite,

- les gneiss à biotite.

Sous l'effet de phénomènes de désagrégation mécanique et de processus

chimiques, ces diverses formations ont donné naissance à des altérations assez nettement

différenciées :

* altérations de granite sous forme d'un matériau arénacé compact avec de fines zones

d'argile,

34

* altérations gneissiques de texture généralement sablo-argileuse de couleur gris-verdâtre

à tâches diffuses d'oxydation, à grain de feldspath et de quartz,

* altérations embréchiques de texture argilo-sableuse très massive de couleur gris­

verdâtre.

Les sols du complexe sont surtout des altérations gneissiques. Ils appartiennent

essentiellement à la classe des sols à sesquioxydes de fer et manganèse. Ces sols sont caractérisés

par l'individualisation des sesquioxydes de fer et de manganèse qui leur confèrent une couleur très

accusée, cette richesse résultant d'une hydrolyse très poussée des minéraux. En raison de la

prédominance dans la genèse et la morphologie, du rôle des oxydes métalliques sur celui de la

fraction argileuse, on retrouve essentiellement sur le complexe des sols ferrugineux tropicaux.

D'une façon générale, ce sont des sols de profondeur moyenne (2 à 3 m). Leur

profil bien différencié laisse apparaître trois ou quatre horizons caractéristiques :

* un horizon humifère assez bien développé (15 cm),

* un horizon de transition lessivé généralement assez clair de 30 à 40 cm d'épaisseur,

* un horizon d'accumulation en argile de néo-formation et en fer avec ou sans concrétions,

passant progressivement à une arène argileuse.

Parmi les caractères pédogénétiques, on note les rapports limon fin / argile

toujours supérieur à 0,20, des rapports Si02 / Al203 supérieurs ou égaux à 2 (SOGREAH,

1973).

Les conditions de pédogénèse : socle sur granites porphyoïdes, sols évoluant dans

une zone de transition climatique (une saison de pluie et une longue saison sèche), favorisent la

ségrégation des sesquioxydes de fer et manganèse et la migration de l'argile. Suivant l'intensité et

les caractéristiques de cette migration, on rencontre trois groupes :

* les sols ferrugineux tropicaux peu lessivés,

* les sols ferrugineux tropicaux lessivés,

* les sols ferrugineux tropicaux appauvris.

D arrive que des processus secondaires d'hydromorphisme et de vertisolisation

pour les sols de bas de pente ou des bas-fonds (riche en bases calciques et magnésiennes,

accumulation d'eau en surface) se superposent au processus principal de ferrugination et

déterminent la présence de caractères morphologiques secondaires qui permettent de retrouver

deux nouveaux sous-groupes à savoir :

- le sous-groupe hydomorphe à pseudo-gley,

- le sous-groupe vertique.

Ces sols, desséchés, présentent de grandes fentes qui se bouchent à mesure de leur humectation

.va , Circula tion de l'air au voisinage du sol en janvier et posit ion moyennede la Zone de convergence inter-tropicale sur l'Atlantique (DHONNEUR. 198 1).

(A) Anticyclones ~ Lignes de flux(D) Dépressions Zone de convergence intert ropicale

ZITC, ou FIT au sol, nord et sud .

. b. Circulation de l'air en jui llet dans les zones tropicales de partet d'autre de l'Atl a ntique.

FlFURE 1I-2.2 POSITION DU FRONT INTER TROPICAL AU SOLa) en Janvierb) en Juillet

HONNEUR, 1981)

35

ll-4 : Etudes agro-climatiques

Examiné en fonction de l'influence qu'il peut avoir sur l'évolution des sols, des

exigences de la canne à sucre et de ses besoins en eau, le climat intervient essentiellement par

l'action des facteurs suivants :

- les précipitations,

- la température,

-l'evaporation et l'évapotranspiration,

- le vent, l'insolation et l'humidité relative de l'air.

ll-4-1 : Les précipitations

La pluviosité d'une région est le principal élément du climat en région tropicale

dont le rythme régit directement les activités des êtres vivants. Sa dynamique doit être connue

pour comprendre d'une part l'instabilité du régime des pluies et la disponibilité de l'eau pour les

plantes en général, les cannes en particulier sur le complexe sucrier créé à Savè dans le moyen­

Bénin, domaine de la transition climatique définie plus haut.

A partir des travaux de DHONNEUR (1981 et 1986), de LEROUX (1983)

résumés par WAUTHY (1983) et ceux de BmSSON (1985) on peut dire que la plus grande

partie du continent africain est soumise à l'action des deux zones anticycloniques. subtropicales

des hémisphères nord et sud :

** au nord les anticyclones des Açores et de Lybie. fi s'agit en fait d'une zone de

passage préférentiel de hautes pressions se déplaçant d'ouest en est, soit une dorsale émanant de

l'anticyclone des Açores et rejoignant l'anticyclone de Lybie, soit des cellules anticycloniques

mobiles, souvent séparées par des thalwegs provenant des perturbations de la zone tempérée. Cet

ensemble cyclonique génère sur sa face sud des vents d'est à nord-est qui constituent les alizés de

l'hémisphère nord appelés" Harmattan" sur le continent Africain.

** au sud les anticyclones de l'océan Indien (des Mascareignes) et sud-Atlantique

(de Sainte Hélène). fi s'agit d'anticyclones permanents. L'anticyclone de l'océan Indien génère sur

sa face nord des vents de sud-est qui constituent les alizés et qui intéressent les régions orientales

de l'Afrique au sud de l'équateur. L'anticyclone sud-Atlantique génère des vents de sud le long de

la côte ouest du continent et des vents de sud-est sur l'océan Atlantique, qui constituent les alizés

de l'hémisphère sud.

FIGURE N° 11-2.3 MECANISME DU CLIMAT AU BENIN (pOSITION DU F.LT.)

Sud Nord

Mousson AI, contln.",.1

Kandi

Sa"'; ••AVRIL

Mousson

KilIKli•

•J UILLET

COTONOU

Mousson

AOÏIT

Mousson

COTONOU

s..vèKan•

Air contin.nt.'-

OCTOBRECOTONOU

/

JA VI ER •COTONOU

Savê•

Kandi _

36

Entre ces deux ensembles anticycloniques se trouve une zone de basse pression, où

convergent les alizés deux hémisphères. Sur mer, cette zone appelée Zone de Convergence

InterTropicale (Z.C.LT.) se trouve généralement toujours au nord de l'équateur. On l'appelle

parfois le "Pot au Noir" en raison des importants développements nuageux dûs à la convergence.

Aux latitudes du continent Africain la situation est un plus complexe. L'alizé de sud-est de

l'hémisphère sud franchit l'équateur, aspiré par la zone de dépressions thermiques qui se situe sur

l'Afrique, dont le sol est surchauffé. Avec l'influence de la force de Coriolis il prend une

composante sud-ouest, c'est" la mousson" qui vient converger avec l'alizé de nord-est. Cette

zone de convergence constitue le Front Inter'I'ropical (F.LT) qui se situe le plus souvent au

nord de l'équateur (figure N° ll-2.2).

Avec le mouvement apparent du soleil au cours de l'année qui provoque la variation

saisonnière méridienne de distribution de l'énergie thermique, cet ensemble se déplace ou se

modifie alternativement. En été boréal, l'axe anticyclonique nord se trouve environ sur le 30ème

parallèle nord. Les anticyclones de l'hémisphère sud s'étendent. La Z.C.LT, et surtout le F.LT.

se situent au maximum de leur position nord. La mousson envahit l'Afrique au sud du sahara.

C'est la saison des pluies dans ces régions. En hiver boréal, l'axe anticyclonique nord se trouve

approximativement sur le 20ème parallèle nord. Les anticyclones de l'hémisphère sud se

rétractent. La Z.C.LT. se rapproche de l'équateur et le F.LT. se situe dans sa position la plus

méridionale (5ème parallèle environ). C'est la saison sèche.

En raison de sa situation géographique (le Bénin est situé géographiquement dans

l'hémisphère nord) et compte tenu de l'allongement du Bénin en latitude, la saison pluvieuse

s'établit progressivement du sud vers le nord (figure N° ll-2.3, ADAM et al, 1983). De même la

saison sèche débute plus tôt et dure plus longtemps au nord qu'au sud.

En avril, des précipitations courtes et drues (orages) se manifestent sur la côte. Ces

précipitations orageuses progressent vers le nord tandis que les pluies deviennent continues dans

le sud. En juillet, l'air maritime humide envahit tout le pays et est responsable des pluies

continues. En août, la mousson, qui se stabilise provoque moins de pluies dans le sud, bien que le

ciel reste toujours nuageux: c'est la petite saison sèche, relativement fraîche. Dans le nord au

contraire les précipitations atteignent leur maximum. Au mois d'octobre, les pluies sont réduites à

des orages dans le nord et le centre du pays, tandis qu'au sud elles redeviennent abondantes. De

novembre à mai dans le nord et de décembre à mars dans le sud, s'installe la saison sèche. En effet

l'air maritime se retire et l'air continental envahit progressivement tout le pays. De décembre à

février cet air relativement frais est particulièrement desséchant: c'est l'harmattan.

station de savè: test d'homogénéité

90

80

- 70EE

60----0)-0) -Cf)

50::J L-

E0)

-::J~ 40o

L-

::J0) 30+-'::Jct:!.c 20

10

81 8784 199078

45 51 57 63 69 7548 54 1960 66 72

annés

3936 42

O-trrT"rTTTT,."rrr-rTT"T"rT.,.,..,."....,rrrT"'T"T...-rr,."rrrT"rT...-rr....-rrrrrrT"rT.,.,..,."....,~

1927 3330

FIURE II-2.4 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE A SAVE: période de 1927 à 1990... période douteuse: 1927 à 1936... péride homogène: 1937 à 1990

station de savè : période 1961 - 19902000-,--------------------------------.....,

1800 . _ .

1600 ._ - _ __.._._ _ .

Ê 1400 -- ._.......... . _ _ _.._ _- _..... . _ .

.s

1000

800

19891985198119771973196919656 0 0 -"-r----.-----.-----.--,---,--,--,--,--,----.-----.-----r---r---r---r---r-----,------,------,---.,--.,--.,r--->--.,--.,--.,--.,---,--"-.J

19611963 1967 1971 1975 1979 1983 1987

--- normale: 11O?mm

FIGURE 11-2.5 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE DES 30 DERNIERES ANNEES

37

La présente étude est faite à partir des relevés pluviométriques de la station

synoptique de Savè qui fait partie du Service météorologique national dans le cadre du réseau des

stations de l'Agence pour la Sécurité de la Navigation aérienne en Afrique (ASECNA). Les

précipitations journalières y sont enregistrées depuis le 1er Avril 1921. Toutefois les observations

faites depuis cette période jusqu'à 1937 sont d'une fiabilité douteuse: données manquantes, non

homogéniété dans la série, changements d'observateurs...(figure N° 11-2.4). Seuls les relevés allant

de 1937 à 1990 qui du reste englobent notre période d'étude (1960 à 1990), ont été pris en

compte.

L'analyse de la situation pluviométrique ces trente dernières années (figure N° II­

2.5) met en évidence des variations de précipitations dans le temps et l'espace. En effet, si la

période 1961 à 1970 révèle un excédent pluviométrique dans son ensemble, on constate par

contre qu'au cours de ces vingt dernières années, la situation pluviométrique s'est caractérisée

globalement à Savè par un déficit allant de 10 à 50 % par rapport à la normale, la décennie la plus

marquée étant celle allant de 1981 à 1990.

Les pluies journalières ont été traitées de façon à dégager pour la période d'étude

de 1960 à 1990 (tableau N° II-2.1) :

- les totaux moyens mensuels pour chaque mois,

- le nombre moyen de jours de pluie.

Tableau N°II-2.1 : Normales pluviométriques sur la période 1960-1 990

Mois Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juill Août Sept Octo Nove Déc Total

Hauteur 5,5 16,0 68,6 112,6 126,8 164,2 176,5 151,3 163,9 109,8 17,1 4,7 1107

(mm)

Nb de 1 2 5 9 11 15 15 15 16 12 2 1 102

[jours

Source: ASECNA-BENIN

Une étude fréquentielle de la pluviométrie mensuelle (figure N° II-2.5) au cours de

la même période permet de faire les observations suivantes (Tableau N° II-2.2) :

- 96% des précipitations sont concentrées de mars à octobre,

- les quintiles 20%, 40% et 60% montrent qu'il existe une recession pluviométrique en

station de Savè 1961-90

250

-E 200E--Q)

::J 150Q.Q)

"'0 100~

::JQ)......::Jco 50.r::

janv mars maifévr avril juin

juill sept noveaoût acta déce

--- f = 20% -+-- f = 40% -:*- f = 60%

c f = 80% ~ médiane

FIGURE 11-2.6 ETUDE FREQUENTIELLE DE LA PLUVIOMETRIE MENSUELLE A SAVE

station de savè: pérode 1961-1990180-,-----------------~---------------,

...................................................................",.13---~==-;=:;

20 - - - . - 0. - - - _ •••-"-""" ••• '--.- ••••••••••••••••••••_ ••••••••••••••••••••••••••••• u •••••••••••••••••••••••• _ ••• _ •••0'0_'. ·'__""'_""""""_"'_'_'_'_ ._._._ •••'._ ••••• _._ •• _ ••••

40 .

60

120

140 . .

160

Ê 100.s:J~J 80als:

O--'-------,--~-----,--_,--.,------.--_,_--,.--___,r_---,---.__-___,--.J

janfév

maravr

maijun

jui sepaou oct

novdéc

--- pluie mensue:le --El- ETP ""*- 0,5 ETP

GURE 11-2.7 EVOLUTION DE LA PLUIE ET DE L' ETP à SAVE(Méthode de FRANQUIN)

38

août (figure N° II-2.6). Toutefois la valeur élevée du minimun relatif du mois d'août (151,3 mm)

nepermet pas, comme en zone littorale, l'installation d'une saison sèche réelle.

- les valeurs maximun absolues très élevées notamment en juillet dans ce tableau,

proviennent du fait que certaines années les masses d'air caractérisées par des températures

fraîches (courant froid de Benguela) ayant pour origine l'anticyclone sud-atlantique de Sainte

Hélène et responsables de la saison sèche, ne se manifestent pas (BUISSON, 1985).

Tableau N°ll-2.2 : Etude fréquentielle de la pluviométrie mensuelle: 1960-1990

t,

[quintiles Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juill Août Sept Octo Nove Déc

f=20% 0,0 0,0 29,2 67,2 66,3 113,9 89,4 67,2 109,5 79,2 0,0 0,0

f=40% 0,0 1,3 50,2 96,1 107,0 144,4 115,3 96,9 135,4 91,6 0,3 0,0;

f=60% 0,3 8,3 70,6 120,0 143,0 175,1 174,2 159,6 188,9 117,23 3,7 0,0

.' f=80% 15,1 36,7 108,4 170,7 179,7 210,4 234,6 240,6 213,9 142,4 23,6 6,1

médiane 0,1 4,8 61,4 105,0 120,8 154,4 149,7 118,6 164,0 106,5 0,8 0,0

moyenne 5,5 16,0 68,6 112,6 126,8 164,2 176,5 151,3 163,9 109,8 17,1 4,7écart-type 10,6 21,0 41,6 49,4 52,5 64,1 125,3 93,8 67,6 42,9 33,9 11,1

coef de 1,9 1,3 0,6 0,4 0,4 0,4 0,7 0,6 0,4 0,4 2,0 2,4variationHmax 45,8 78,0 166,0 212,0 242,6 349,5 669,5 352,1 322,0 195,9 132,4 53,2absoluHmin 0,0 0,0 3,5 38,1 29,6 54,9 26,4 27,6 12,2 9,0 0,0 0,0absolu

Dans son étude : Bilan de l'eau et limite climatique dans le moyen-Bénin,

AMADOU (1992) à montré que Savè bien qu'étant dans une zone de transition entre les parties

méridionale et septentrionale du Bénin, a connu une véritable petite saison saison sèche de juillet à

août pendant ces dix dernières années. En effet comme l'illustrent le tableau N° II-2.3 et le figure

N° ll-2.7 obtenus en appliquant la méthode du bilan hydrique climatique de FRANQUIN (1973),

Savè est dans une zone caractérisée par une seule saison des pluies avec une forte récession de

juillet à août.

station de savè : 1960-1990

0,2

0,6

-0,4

0-+-----------+----4-+--+------l-~-_J,..I.------l,+_---.lJ:~

Ue..-

0,4

1.---------------------------------------,

-0,6

<IlïiiECic

..!!!-CIlt::oa.~liia.t:: -0,2s-e

0,8 -_ --_ -._---_ __ .

8 1990648 1980 2648 1970 264

- 0 , 8 .....r-r-.-.,.--..----r-,-~___,,.._r-,._-..--_,____r__r---r___,.____-.--,.__..______.___r_---r___,.____r__,._........._,_____.___r-.--J

1960 2

FIGURE 11-2.8 ECART A LA NORMALE DES TEMPERATURES MOYENNES ANNUELLES

39

Tableau N°Il-2.3: Détermination des périodes humides

saisons début de la saison fm de la saison durée en joursmois décade mois décade

saison des pluies mars 2ème octobre 3ème 220

saison humide avril 1ère octobre 2ème 190

1ère SFH mal 3ème juillet 2ème 50

2ème SFH août 2ème septembre 3ème 40

Légende: S F H : Saison franchement humide

La saison véritablement sèche s'étale de la 3ème décade d'octobre à la :fin de la

1ère décade de mars soit environ cinq mois. Les précipitations sporadiques mensuelles qui

surviennent en cette période (P < 0,1 à 0,5 ETP) sont insignifiantes. La canne à sucre étant

plantée pendant cette période (décembre à mars), il faut donc apporter régulièrement des

quantités suffisantes d'eau pour assurer une bonne levée et un bon tallage en vue d'une haute

productivité.

11-4-2 : Analyse des températures

La variation interannuelledes températures (figure N° II-2.8 : écart à la normale)

révèle ce qui suit :

- pendant la décennie 1961-1970 les températures sont pratiquement inférieures à la

normale à l'exception des années 1969 et 1970. L'écart le plus prononcé (- 0.70 OC) a été observé

en 1967,

- pendant la décennie 1971-1980, les fluctuations observées se caractérisent par deux

extrémums bien marqués: + 0.6 "C en 1973 et - 0.6 "C en 1976,

- la décennie 1981 - 1990 se révèle la période la plus chaude. Les températures annuelles

restent égales ou supérieures à la normale. L'écart le plus prononcé (+ 0.9°C) a eté observé en

1987.

L'étude des moyennes trentenaires des valeurs maximales, minimales et moyennes

(tableau N°.ill-3.4) permet de faire les remarques suivantes:

- la moyenne mensuelle varie entre des limites relativement étroites (25 et 30°C). Elle

présente un maximum de 29.6°C en février et un minimun de 25°C en août.

- les valeurs extrêmes absolues pendant la période de référence sont de 14.9°C en

40

décembre 1961(minimum absolu) et 41.2°C en février 1973 (maximum absolu).

- l'influence des saisons pluvieuses sur la température est bien marquée et explique le fait

que les températures les plus basses sont enregistrées pendant ces périodes.

Tableau N° ll-2.4: Evolution de la température sur la période 1961-90

Source: ASECNA-BENIN

Mois Janv Fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sept Oeto Nov Dée Moy

an

Txx 39,0 41,2 41,0 39,5 39,2 35,6 33,2 33,6 35,3 35,9 37,7 37,2

Tx 35,0 36,6 36 34,2 32,9 31 29,3 28,8 29,9 31,7 34,1 34,3 32,8

Tm 28,1 29,6 29,6 28,6 27,7 26,4 25,4 25,0 25,6 26,6 28,0 27,7 27,4

Tn 21,3 22,7 23,2 23,0 22,5 21,8 21,4 21,1 21,3 21,6 21,9 21,1 21,9

Tnn 16,2 16,7 18,6 19,0 19,0 18,1 18,6 18,2 18,1 18,6 15,7 14,9

Légende : Txx = température maximum absolue en "C

Tx = température maximum en "C

Tm = température moyenne en ocTn = température minimum en "C

Tnn = température minimun absolue en "C

Sur le plan agronomique, si l'on se réfère aux exigences de la canne à sucre

(FAUCONNIER et BASSEREAU, 1970), il est possible de faire les observations suivantes:

- la température de 20°C au-dessous de laquelle la croissance de la canne est très ralentie,

n'est atteinte que très rarement et toujours pendant un nombre d'heures très limité. TI en est de

même pour la température de 35°C, au-delà de laquelle l'assimilation chlorophyllienne est

perturbée et la respiration trop élevée pour qu'il y ait gain de matière sèche.

- les conditions optimales de croissance, entre 23 et 34°C, sont régulièrement réalisées à

Savè si l'on tient compte des températures moyennes.

- il n'y a aucun risque de stress thermique pendant aucune période de l'année car la

température n'est jamais descendue en dessous de 14°C.

- bien que la moyenne des minimas soit sensiblement supérieure à 21°C, l'écart thermique

moyen entre le jour et la nuit ( 7,5°C en juillet-août et 12-14°C de novembre à février) permet

d'espérer de bonnes conditions de maturation de la canne.

41

ll-4-3 : L'évaporation et l'évapotranspiration

Les données relatives à l'évapotranspiration potentielle (ETP) ont été calculées selon la

formule de Penman sur la période 1965-1990 pour la station de Savè.

Tableau N° ll-2.S Evolution de l' ETP Penman et du déficit hydrique climatique mensuels

Mois janv févr mars avril mai juin juillet août sept octob nove déce

ETP 123,8 128,3 138,3 142,9 141,4 120,1 110,3 107,2 108,7 120,2 119,3 117,6

P-ETP -118,3 -101,8 -70,2 -71,0 -33,9 +42,3 +78,6 +41,2 +50,1 -10,1 -105,4 -112,8

Reportées sur le tableau N°II-2.5 où elles sont mises en parallèle avec celles de la

pluviométrie, ces valeurs conduisent aux observations suivantes :

* l'ETP est élevée en saison sèche (novembre à mai) avec un maximum en avril­

mai(143 mm) ;

* le déficit hydrique climatique commence à se manifester au mois d'octobre, il

passe par un maximum en janvier et par un minimum en mai. C'est seulement pendant les mois de

juin, juillet, août et septembre que la hauteur moyenne des pluies est supéreure à l'ETP et

correspond à la période de grande croissance de la canne à sucre. Toute plantation de la canne

doit être faite de façon que les plants de canne soient assez vigoureux pour résister aux fortes

averses de la saison des pluies.

La plupart des études concemant les besoins en eau des cultures en Afrique de l'Ouest

font référence à l'évaporation du bac classe A (DANCETTE, 1983). L'évaporation du bac de

classe A mesurée à la station de Savè donne les valeurs suivantes :

Tableau N°ll-2.6 : Valeurs mensuelles de l'évaporation bac de classe A à Savè (1969-90)

Source:ASECNA-BENrnN

Mois janv févr mars avril mai juin juillet août sept octob nove déce

hauteur 175,6 188,2 207,7 177,9 161,6 122,8 96,8 88,2 92,0 119,4 145,0 149,5

(mm)

fi ressort de ce tableau que les valeurs des mois allant de novembre à mars sont affectés par l'effet

de l'harmattan. En effet les valeurs en saison sèche semblent être surestimées par rapport aux

FIGURE 11-2.'9. PLANPARCELLAIR8

ZONE SUD OUEST - A

Vilia9 e Cadres---4---+--=-'~~

Dressé

ZONE

CENTRALE -C

Z 0 NES UD EST-

ECHE LLE. 1/ 75 000

Topographie et Genie Rural

600 m• ..

C1L..Q

.0

E0

.0

0CV)

.0

.0

('0

• hydrant

a = 36 m

b = 72 m

1- CHAMP NORMAL

Superficie: 25,92 ha

6 hydrants par champ

Ete

N

2- DEMI CHAMP LONG

Superficie: 12,96 ha

3 hydrants par champ

300 m• ..

a

b 3- DEMI CHAMP COURT

bSuperficie: 12,96 ha

E 6 hydrants par champNCV) b<;t

b

b

a

FIGURE II-2.iO SCHEMA DES DIFFERENTS TYPES DE PARCELLES

42

valeurs de l'ETP Penman à cause de l'albédo très élevé en cette période ; inversement, en saison

des pluies les valeurs sont sous estimées (faible albédo).

11-4-4 : Aménagements, équipements et gestion actuelle.

11-4-4.1 : Aménagement des parcelles

En tenant compte des conclusions des études faites par la SOGREAH en 1973

(pédologie, classes d'aptitude à la mise en valeur, micro-relief) le complexe a été aménagé en

zones (figure N°ll-2.9) subdivisées en parcelles ou champs de différentes formes (figure N° 11­

2.10) :

champ normal

demi champ long

demi champ court

L=600m

L=600m

L=300m

1=432m

1= 216 m

1=432m

Tableau N° 11-2.7: Récapitulatif des différents types de champs (parcelles)

Zones Superficie Nbre de champs Nbre de champs Nbre de champs

totale (ha) normaux demi longs demi courts

A 1270,08 46 3 3

B 984,96 36 6 2

C 972 34 2 5

D 1956,96 70 4 7

Chaque parcelle (figure N° ll-2.11) est coupée en deux par une allée de service reliant les

hydrants (bornes d'irrigation) et permet le déplacement des appareils d'irrigation (enrouleurs). Des

allées d'irrigation perpendiculaires à l'allée de service permettent le déplacement du canon

d'arrosage.

FJGURE N° 11-2.11 SCHEMA TYPE DU RESEAU D'ADDUcrION D'EAU

Parcelle 837

140

135

ECHELLE: 1/ 5000

B 35

250---

_...L-

-~­l~

D~1

LEGENDE

Conduite enterrée(Diamètre Nominal du tuyauON 250mm)

Borne dlrrigation sans régulateur de pression

Chambre à vanne pour régulateur de pressioren ligne

Vidange-drain type l.

Chambre à ventouse double.

Route de parcelle

~ Courbe de niveau

1

Zoneo

ZoneC

BarrageRozel Zone

A

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

ZoneB

/------

Fleuve Oueme

FIGURE 11-2.12. SCHEMA DU CmCUIT HYDRAULIQUE DU RESEAU D'IRRIGATION** STN 1 = station de pompage N° 1** Barrage Razel = seuil au niveau du fleuve Ouémé

43

ll-4-4.2 : Equipements et système d'irrigation

11-4-4-2.1 : Equipements

TI s'agit d'un système comprenant (figure N° 11-2.12 ) :

niveau de l'eau à capacité max* 1 barrage en terre volume d'eau utile

superficie de la retenue* 4 stations de pompage* 1 réseau souterrain d'irrigation* 1 réseau de drainage

: 124m233 x 106 m3,

: 405 ha

Opérationnellement le circuit d'eau fonctionne de la façon suivante:

- la station N°3 (STN3 sur la figure) sert à alimenter un canal à partir du fleuve Ouémé

lequel est aménagé un seuil en béton permettant de garder le niveau de puisage à la côte 100

- les stations de pompage N° 1 et 2 (STNI et STN2 sur la figure) élèvent l'eau du canal

distribution dans les conduites d'irrigation à haute pression vers les zones de plantation A, B,

et D.

-la station de pompage N°4 (STN4 sur la figure) fournit l'eau brute à l'usine

En saison sèche, période chaude au cours de laquelle le niveau de l'eau du fleuve

lImUnue fortement, on envoie par lâchures, l'eau du barrage vers le fleuve d'où elle est pompée

pour remplir le canal d'alimentation. Un déversoir est aménagé au niveau du canal pour permettre

surplus d'eau de retourner au barrage. Le tableau suivant donne la répartition des pompes et

leurs caractéristiquesprincipales :

Tableau N° ll-2.S : Caractéristiques principales des stations de pompage

Station Zone Nbre de Rendement Débits Puissance

alimentée pompes 0/0 (lis)

kw tr/mn

N° 1 A 4 81 174 250,6 1480

B 3 81 177 266,2 1480

C 3 81 187 287,6 1480

N°2 D 6 81 181 182,4 1480

N°3 E 5 81 760 396 955

FIGURE N° 1l-2.t3 SCHEMA D'UN ENROULEUR ET D'UN CANON D'ARROSAGE

1DE L'E:'olROULEUR AU CANON

R'glage de lar'gulation

Système delevée du chariol

Canon

B'quille

DESCRIPTIO:-; D'UN CANON D'IRRIGATIO;\

vuesse de rotationr~l.bl~ pu hl

~ cuiüère motri...

SBBras moteur ou

b.I••ci" brtse-jer ~

Bu!o>t: coetqeeou

pastille de dibil

Palpeur de régulation (compte les couches de flexible]

Bobine

SYSTÈME D'ENROULEMENT

1' Orientation

• ven~ souple de la tourelleTil' turbine

oure e • piston

Fourchette detrancsnnage

fn:insuris-ns plus

;lilK===5eb

~..~·Rfl

Hr).:I;l.Io:<' dt"S butèe-,de' 1"11111':1(' d'.ntlSIlIo:<'

44

TI est à noter que toutes les zones sont interconnectées (pointillés sur la figure N°

ll-2.12), permettant ainsi en cas de panne sur une station de poursuivre l'irrigation.

Le réseau d'irrigation est un réseau à haute pression comprenant au total 135 km

de tuyauteries enterrées de diamètres variant entre 150 mm et 800 mm, équipé de tous les

accessoires requis (ventouses, butées, régulateurs de pression, vidange... ). Un schéma du réseau

de la zone est donnée en exemple à la figure N° 11-2.11.

Chaque parcelle est équipée de six bornes d'irrigation ou hydrants avec ou sans

régulateurs de pression selon qu'elles sont situées sur une canalisation principale ou sur une

secondaire. La pression de service dans les canalisations principales ou secondaires est de 13 bars.

Cette pression est réglée à l'hydrant par une vanne pour donner 8 bars aux enrouleurs équipés de

canons fonctionnant entre 4 et 5 bars.

ll-4-4-2-2 : Système d'irrigation

a) Matériel utilisé

TI existe plusieurs systèmes d'irrigation de la culture de la canne à sucre. Chaque

système à ses avantages et ses inconvénients. En outre le choix d'un système dépend de plusieurs

facteurs de base notamment : le type de sol, la topographie, le climat, la disponibilité en eau

(origine, qualité et transport), la pression disponible et la main d'oeuvre.

Dans le cas du complexe sucrier de Savè, l'irrigation par aspersion a été adoptée et

après plusieurs essais de matériels d'irrigation (jump système, dragline, divers types d'enrouleurs).

L'enrouleur Wright Rain ST 110 (figure N° 11-2.13 ) qui a été retenu à cause de sa simplicité et

de sa rusticité (SAUZIER, 1982). Le complexe dispose actuellement de 120 enrouleurs pour 216

parcelles (toutes formes confondues). Pour permettre l'arrosage de toutes les parcelles, une

rotation des appareils est organisée. Un opérateur est affecté à chaque enrouleur pour son suivi

pendant l'arrosage. TI est chargé de :

* surveiller la pression à l'entrée de l'appareil

* surveiller le déplacement du chariot porte-canon dans l'allée d'irrigation

* fermer les vannes d'alimentation de l'hydrant à la fin de l'arrosage

* signaler au chef d'équipe toute anomalie pendant l'arrosage car des équipes de

maintenance sont prêtes à intervenir à tout moment.

Dans l'étude diagnostique (§.1I-6) que nous avons menée sur l'utilisation du matériel

d'irrigation, il a été mentionné les causes du dysfonctionnement du système.

FIGURE 11-2.13 bis: DISPOSITIF DE CONTROLE DU FONCfIONNEMENT DES ENROULEURS

36 m------~

- - - - Enrouleur

5 m // Pluviomètre

~~ ,)10-0- 0-0 0--

~ sens d'avancement du canon

~

- - 0-

~ -

.'

- 1- - -

- 1- - -

- 1- - -

2ème couche

3ème couche

1 ère couche

milieu de la 4 èmecouche de spires

Jo-O-o-O-o- O

ENROULEUR N 20 dose: 35 mm

35 MO~ CU z---spire 1 ~.-L 'ft30 --+-

spire 2 2.' IrÊ ~

~r 83E spire 3- 25::J('\1 -e- .z.' 83(J)TI spire 4....::J

20(J)-::J('\1.s::

15

10, 2 3 4 5 6

ENROULEUR N° 13 dose: 25 mm

30 --- Sgspire 1 J.f)25 ---f-

spire 2 19 69Ê 20 --.s spire 3 At 30::J('\1 :::: AE gO(J) 15TI spire 4....::J •(J)-::J 10('\1.s::

5

2 3 1 4 5 6

ENROULEUR N° 16a dose: 15 mm

1axe de l'enrouleur 1

30

25

Ê 20S::J('\1(J) 15TI....::J(J)-::J 10('\1

.s::

5

0• 2 3 4N° des pluviomètres

5 6

--- AS 9-9spire 1

---f-

spire 2 44 6.J..--spire 3 Ah ?>s--e- A8 ~spire 4

FIGURE N°II-2.14 VARIATION DE LA PLUVIOMETRIE AU NIVEAU DU CANON DESENROULEURS

axe transversal

Tableau N°II-2.10 : CONTROLE DU FONCfIONNEMENT DES ENROULEURS

Moyenne écart-type CU %

(coefficient d'uniformité)

Enrouleur N° 13 Dose souhaitée: 25 mmcouche 1 20 8,30 58couche 2 18,70 5,80 69couche 3 18,30 3,60 80couche 4 19,30 3,90 80

Enouleur N° 20 Dose souhaitée : 35 mmcouche 1 21 5,70 72couche 2 26 3,50 87couche 3 27 4,65 83couche 4 26 4,60 82

Enouleur N° 16 Dose souhaitée : 15mmcouche 1 14,50 3,10 79couche 2 14 5,50 61couche 3 16 10,30 35couche 4 18 8,40 53

Enouleur N° 15 Dose souhaitée : 15 mmcouche 1 15 3,25 78 .couche 2 17 1,90 89couche 3 17 l,50 91couche 4 13 0,75 94

Enouleur N° 9 Dose souhaitée: 15 mmcouche 1 13 3,10 75couche 2 17 2,20 87couche 3 18 4,90 73couche 4 14 2,90 79

Enouleur N° 18 Dose souhaitée : 15 mmcouche 1 15,30 1,30 91couche 2 14,20 1,10 92couche 3 14 0,80 94couche 4 13,50 0,50 96

45

b) Doses appliquées

A partir d'essais sur cases lysimétriques, les consultants du bureau d'études SIGMA ont

établi les facteurs culturaux (Kc) sur la base de l'évaporation du bac classe A (SIGMA, 1977) et

lesdoses à appliquer aux cannes aux différents stades phénologiques :

Tableau N° 11-2.9 : Doses et coefficients culturaux (Kc) appliqués sur le complexe.

Age (mois) coef. cultural Dose (mm) Fréquence

des cannes Kc

1 à 1,5 0,43 à 0,66 15 tous les six jours

1,5 à 3 0,66 à 0,75 25 "

3 à5 0,75 à 0,88 35 "> à 5 1 pluie

Ces doses sont appliquées sur l'ensemble des parcelles et ce, quels que soient le type de sol et la

période de plantation (canne de début, de milieu ou de fin de campagne). Toutefois une pré­

irrigation est pratiquée pour ramener le sol à sa capacité de rétention avant le démarrage des

irrigations. La saison d'irrigation s'étale de fin novembre à fin mai

11-5 Etude diagnostique

Les difficultés financières (manque de fonds de roulement), les problèmes

techniques(au niveau de l'usine) et de gestion de la société (succession de plusieurs conseillers et

bureaux d'études : SOFRECO, SODESUCRE, AGRIMATEC) étant déjà analysées par

différentes missions d'expertise : AHOUANSOU, (1990) ; de Saint ANTOINE, (1990) ;

BOOKER-TATE, (1991) ; notre étude diagnostique porte essentiellement sur la gestion de l'eau

au niveau de la parcelle. Pour ce faire nous avons mené une série d'observations notamment sur le

contrôle et le fonctionnement de l'enrouleur utilisé (divers réglages, vitesse d'avancement par

couche de spires) d'une part et la répartition de la pluviométrie sur la parcelle selon les axes

longitudinal et transversal d'autre part (Tableau N° ll-2~10).

L'analyse des résultats de ces observations (figures N° ll-2.14 et 15) au cours del'année 1991 montre :

* une grande variation de la vitesse d'avancement (20 à 30 %) au cours de l'irrigation.

Cela est ~û à un manque de suivi régulier et d'entretien du système de régulation d'une part et à

Figure N° ll-2.15 : Evolution de la pluviométrie longitidunale

dose souhaitée 15 mm enrouleur N° 2230,-----------------------------,

--- _ _--_._._---_.__ _-----------_ --_.----_.._-_._--_.._--.

::Jro~ 15 ------.--.-..----.

---~ 20 ------ -------------~

::J(1)+-'~ 10 ---------------------------------- -.- --..----.--..-.- - -..- --- -.-.- --..--.------- --.---.---.-- .

..c

5 -.-.--.- --..-- -- - --.-.---.---.-.-----..--- -.-- -- -- --..-.-..-..-..--..-.-.- --..-- -.- ------ --..--.---.--..-.

O-L---,----.---r---.----.----.--.----,----.--.----,.--...J

1 2 3 45678

N° des pluviomètres9 10 11

46

un manque de contrôle au début de chaque lit de spires de la vitesse d'avancement du canon. Ce

contrôle serait possible compte tenu du personnel disponible.

*une variation sensible de la pression au niveau du canon due à diverses fuites tant sur le

tuyau que sur l'enrouleur lui-même (problème d'entretien),

* une dissymétrie des secteurs d'arrosage suite à l'usure et / ou au mauvais réglage des

butées du canon

fi en résulte une variation spatiale importante de la dose sur la parcelle. En outre on a vu

que les doses d'irrigation sont les mêmes sur l'ensemble de la plantation quels que soient le type

de sol et la période d'irrigation (canne de début, de milieu ou de fin de campagne).

Conclusion partielle

fi est donc nécessaire de mettre en place un véritable programme d'irrigation (dose et

fréquence) en fonction des calendriers agricoles (plantation ou récolte et repousses) et des

différents types de sols afin de gérer rationnellement les ressources en eau disponibles et les

ressources financières (coût du gas-oil et de la main d'oeuvre) de la société.

fi faudra en outre assurer régulièrement l'entretien des équipements d'irrigation.

ID ème Partie : MATERIELS ET METHODES D'ETUDES

47

FIGURE N° m-1.2 PARCELLES EXPERIMENTALES :"'* 1992 parcelles B16, B23, B24."'* 1993 parcelle D14

ZONE

CENTRALE -C

Z 0 NESUD EST-I

ECHE LL E : 11 7 5 000

Village Cadres---+---+---"""'~-

ZONE SUD OUEST - A

48

Chapitre 1: MATERIEL, TECHNIQUES CULTURALES ET SYSTEMED'IRRIGATION

1-1 : Caractéristiques pédologiques des sols

Les sols du périmètre appartiennent à la classe des sols à sesquioxydes de fer et

manganèse. Les conditions locales de pédogénèse sont les suivantes :

* socle granitique,

* saisons contrastées de type soudano-guinéen, pluviométrie variant entre 600 et 1900

mm, favorisant la ségrégation des sesquioxydes de fer et de manganèse et la formation en

profondeur d'argile de type 1/1 en particulier de la kaolinite.

Afin de mieux connaître les différents types de sols du périmètre, des profils pédologiques

(figureN° ill-1.l) ont été ouverts en divers endroits du complexe, notamment dans les parcelles

B16, B23, B24, B34, B37, D9, D19, D2l, E37, E38, E55, E60, E73, A3l, A 37, A38, A41. Des

échantillons ont été prélevés sur de chacun de ces profils et plus particulièrement sur des points

situés sur les diagonales des parcelles B16, B23, B24, D14 (coloriées sur la figure N°ill-1.2) qui

ont constitué nos sites expérimentaux. Les résultats des analyses effectuées tant au laboratoire

des sciences du sol de la Faculté des Sciences Agronomiques (FSA) qu'au laboratoire du Centre

National d'Agro-Pédologie (CENAP) se trouvent en annexe de la présente étude. L'analyse de

cesrésultats se présente comme suit :

Parcelle B24

Sa texture est limono-argileuse en surface. A partir de 30 cm de profondeur la teneur en

argile augmente jusqu'à la profondeur 95 cm à partir de laquelle elle devient de plus en plus faible

dansle profil ce qui laisse penser à une décomposition de la roche mère. Des fentes de retrait ont

été observées en saison sèche.

Le taux de matière organique est bon (1,28 %) aussi bien dans le profil que dans les

composites (1,76 à 1,95 %). Le rapport C/N compris entre 12 et 13 traduit un état bien évolué de

la matière organique. Le pH est faiblement acide à neutre en surface (6,1 à 6,8) sur toute la

parcelle (profil et composite) et alcalin en profondeur (8,6 à 9,1). La parcelle est riche en calcium

(6 à 14 méq/lOOg) et en magnésium (3 à 6 méq/100g) en surface (30 à 40 cm). Les teneurs en

magnésium augmentent dans le profil et atteignent 13 méq/100g. En surface (dans la zone

racinaire) les rapports Mg/Ca et Na/Ca sont satisfaisants (0,39 et 0,08) . Les teneurs en phosphore

sont bonnes (6 à 13 ppm de P) en surface et diminuent fortement en profondeur.

49

Parcelle B23

Le sol présente une texture sablo-limoneuse en surface. Le taux d'argile devient important

(environ 30 %) à partir de 30 cm de profondeur et avoisine SO % entre lOS et 140 cm. La texture

argilo-sableuse que l'on trouve entre SO et lOS cm devient nettement argileuse à partie de 105

cm.Des pH moyennement acides à neutre (5,8 à 6,8) ont été obtenus en surface alors qu'en

profondeur ils deviennent alcalins ( 8,2 à 8,6 entre SO et 110 cm ). Les sols sont riches en

calcium (> 7 méqllOOg) et en magnésium (> 3 méq/100g) dans le profil comme dans les

composites. La teneur en potassium (compris entre 0,14 et 0,27 méq/100g) est moyenne en

surface et en profondeur. Le rapport Mg/Ca compris entre 0,13 et 0,80 est satisfaisant en surface

(zone racinaire) et devient très élevé (0,55 à 1,74) en profondeur signalant ainsi un déséquilibre

entre ces deux cations. Le même déséquilibre a été observé entre le Na et le Ca à partir de 105 cm

de profondeur (Na/Ca ~ 0,39).

Signalons qu'à partir de 47 cm de profondeur le pH varie entre 8,2 et 8,6 et le rapport

Na/CEe varie entre 10 et 14 %. Toutefois, la conductivité électrique (CE) variant de 197 à 255

mhos/cm, on peut conclure qu'il ne s'agit pas d'un sol salin.

Parcelle B16

Les sols de cette parcelle présentent une texture sablo-limoneuse sur les 60 premiers

centimètres avec 81 à 86 % de sable. Le profil se charge ensuite progressivement en argile (3 à

14 %) et devient limono-argileuxjusqu'à 90 cm de profondeur. Le taux de concrétion augmente

dans le sol à partir de 40 cm . On note également la présence d'une nappe entre 70 et 85 cm

Le taux d'azote moyen (0,035 à 0,043 %) dans les 20 premiers cm devient médiocre

(0,026 à 0,029 %) entre 20 et 40 cm. Le pH , faiblement acide en surface (0 à 50 cm) devient

moyennement acide en profondeur. Le taux de matières organiques y est très faible (0,47 à 0,76

%). Le rapport C/N compris entre 10 et Il atteste une bonne minéralisation de la matière

organique. Les sols de la parcelle sont pauvres en calcium (1,41 à 2,42 méq/100g) et en

magnésium (0,28 à 1,17 méq/100g) . La teneur en potassium (0,27 méq/100g) est moyenne

entre 0 et 10 cm et devient faible en profondeur (0,15 à 0,20 méq/100g). TI en va de même pour

le phosphore (6 à12 ppm entre 10 et 20 cm,l à 2 ppm au-delà).

Eu égard à tout ce qui précède et compte tenu de l'analyse des différents profils effectués,

on peut dire seulement qu'il existe sur l'exploitation les types de sol suivants:

* les sols à texture sablo-limoneuse,

* les sols limone-argileux,

* les sols argileux à caractère vertique situés dans les bas-fonds.

PROFIL TYPE DES SOLS DE LA ZONE D'ETUDE014

Al

15 à 20 cm

Horizon humifère grumuleux

A2

St

105 cm

_--I---I~ Horizon pauvre en matièreorganique et lessivé

Concrétionsferro-manganiques

Horizon d'accumulationd'argile et de sesquioxydes

EXEMPLE DE LOCALISATION DES ECHANTILLONS

100 m

fosse pédologique

... 50 m

~-I----~J zone de prélèvementdes échantillons

(0 à 40 cm)

FIGURE N° rn-i.i PROFIL TYPE DES SOLS DE LA PARCELLE D14 et LOCALISATION DESSITES DE PRELEVEMENTS DES ECHANTILLONS

50

Suite à la réduction des activités agricoles, faute des moyens financiers, nous avons

pendant la campagne 1992 - 1993 réalisé l'essentiel de nos expérimentations (fonctionnement

hydrique du sol, comportement végétal, variation des doses d'irrigation) sur la parcelle D14 qui

est aussi un sol sableux comme la parcelle B 16 comme le montre leur analyse granulométrique

(Annexes Al-6 et Al-7). fi nous paraît alors nécessaire de donner plus de détails sur la

caractérisation des sols de cette parcelle

Parcelle D14

fi s'agit d'un sol à texture sableuse dans les 20 premiers centimètres, sablo-limoneux entre

20 et 61 cm et sablo-argileux entre 61 et 105 cm On note la présence de concrétions à partir de

40 cm, une zone d'induration à 60 cm et la présence d'une nappe entre 60 et 90 cm

Le taux de matière organique compris entre l,50 et 2,20 % sur l'ensemble du profil est moyen.

Les teneurs en azote (0,05 àO,102 %) à pH compris entre 6 et 6,8 sont bonnes. Le rapport C/N

compris entre 12 et 13 est bon. Les sols présentent des teneurs:

* riches en calcium (4 à 9 méq/lOOg), sur tout le profil,

* moyennes (1 à 1,5 méq/lOOg) en magnésium en surface, élevées (1,8 à 4,1

méq/lOOg) en profondeur

* moyennes (0,19 à 0,31 méq/lOOg) en potassium

* moyennes ( 8 à 9 ppm) en phosphore en surface et pratiquement nulles en

profondeur

L'étude granulométrique de la terre fine de la parcelle confirme l'état structural du sol. Les

sables grossiers sont prédominants en surface jusqu'à 60 cm de profondeur (-80 %), au delà leur

proportion diminue pour n'être plus que 45 %. Les limons sont pratiquement constants dans le

profil. Le taux d'argile par contre est en nette progression dans le profil et montre une zone

d'accumulation entre 60 et 105 cm de profondeur.

Tableau N° rn-l.l: Analyse granulométrique de la terre fine de la parcelle D14

Tranche de sol o - 26 cm 26 - 36 cm 36 - 61 cm 61 - 105 cm

A (0 - 2 J-l) 9,30 18,80 24,90 43,75

Lf (2 - 20 u) 6,80 6,70 4,50 7,25

L2 (20 - 50J-l) 4,80 3,10 4,80 4,70

Sf (50 - 200J-l) 39,90 23,70 19,40 13,30

Sg (200 - 2000 u) 39,20 47,80 46,30 30,70

51

Légende: A = argile en % de la terre fine

Lf = limon fin en % de la terre fine

Lg = limon grossier en % de la terre fine

Sf = sable fin en % de la terre fine

Sg = sable grossier en % de la terre fine

L'analyse physico-chimique effectuée sur des échantillons de sol de chacune des sous­

parcelles entre 0-40 cm avant la période d'irrigation donne les résultats suivants :

Tableau N° m-1.2 : Analyses physico-chimiques des sols des traitements étudiés

Traitement pHeau pHKO M.O.% N% Ca++ Mg++ K+ CEemeq/1OO2 meq/1OO2 meq/l~

Dl4-Tmoyenne 6,81 5,77 2,04 0,0314 3,24 0,60 0,37 5,33écart-type 0,11 0,15 0,086 0,002 0,14 0,08 0,10 0,27

D14-1moyenne 6,95 6,11 2,23 0,0360 4,20 0,39 0,23 5,77écart-type 0,02 0,01 0,036 0,00 0,00 0,10 0,06 0,16

D14-2moyenne 7,02 6,31 2,33 0,0420 5,03 0,75 0,30 6,99écart-type 0,04 0,02 0,060 0,00 1,18 0,11 0,06 0,27

Légende: M.O = matières organiquesN azote totalMg++ = magnésium

K+Ca++ =

CEC =

potassiumcalciumcapacité d'échangecationique

nressort de ce tableau que:

- le pH est pratiquement neutre pour l'ensemble des sous parcelles,

- le taux de matière organique est assez bon partout, de même que l'azote total,

- les différentes sous-parcelles sont relativement riches en calcium mais pauvres en

magnésium,

- le taux en potassium est moyen et la capacité d'échange cationique (CEC) est faible.

Tableau N° m-l.3: Evolution de la densité apparente sur la parcelle D14

profondeur 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

(cm)

densité app, 1,52 1,52 1,74 1,74 1,74 1,74 1,74 1,74 1,54 1,54 1,54

110 mm

70 m31h

52

1-2: Techniques culturales et système d'irrgation

a)-Techniques culturales

Sur toutes les parcelles, que ce soit pendant la première phase (1992-93) ou pendant la

2ème phase d'études (1993-94), on a procédé au recépage de cannes vierges. Nos essais ont donc

tous porté sur des cannes de première repousse (voir en annexe N° la chronologie de interventions

surle complexe sucrier).

Après le recépage, les champs ont subi un griffage léger (20 à 25 cm) pour remuer et aérer

le sol entre les lignes de cannes en vue de favoriser une bonne reprise des rejets. Une semaine

après le recépage on a appliqué à la volée sur les lignes de cannes, un complexe NPK 17-12-17 à

raison de 500 kg à l'ha. Deux jours après, un herbicide de pré-émergence (Gesapax Combi) a été

appliqué avec un pulvérisateur à dos pour empêcher le développement rapide des mauvaises

herbes.

Au cours du développement végétatif des cannes, on a procédé à un suivi phytosanitaire

qui a consisté à arracher et à brûler les plants atteints de charbon ou de nécroses diverses. On a

effectué dans la mesure du possible (en fonction de l'âge) au remplacement des cannes ainsi

supprimées. Pendant le tallage, on a procédé à un sarclage manuel pour ne pas casser les jeunes

tiges de cannes.

b)-Système d'irrigation

Au cours de la première phase (1992-93) relative à l'étude du comportement

physiologique des cannes et au fonctionnement hydrique des sols dans les parcelles B16, B23 et

B24 , l'apport d'eau aux cannes a été assuré par un enrouleur Wright Rain ST 110 dont les

caractéristiques sont les suivantes :

diamètre du tuyau

débit

secteur d'arrosage

pression d'entrée

système de régulation

moteur hydraulique

longueur du tuyau en polyéthylène

nombres de couches de spires

pression au niveau du canon arroseur

270 0

8 bars

palpeur et by-pass

turbine

300m

4

4 à 5 bars.

Dans le dispositif expérimental (chapitre II de cette partie) nous détaillerons les doses et

fréquences d'apport au cours de chaque phase de l'étude.

53

Au cours de la deuxième phase (1993-94) qui a porté sur l'étude de la consommation

d'eau et du comportement physiologique des cannes sur un sol à texture sablonneuse, compte

tenu de l'emplacement de la parcelle D14 et de ses dimensions et de la disposition des sous­

parcelles d'essai (DI4-1, D14-2 et DI4-T) correspondant aux différents traitements, on a utilisé le

même enrouleur mais en poste fixe avec un secteur d'arrosage de 3600• Une analyse de l'eau du

barrage a été faite. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant :

Tableau N° rn-l.4: Résultats d'analyse de l'eau du barrage du complexe sucrier

pH CE Ca++ Mg++ K+ Na+ CI- S04- N03- P04- F-

umhes/cm méq/l méq/l méq/l méq/l méq/l méq/l méq/l méq/l

7,0 125 0,71 0,49 0,18 0,39 2,22 0,16 0,03 0,012 0,43

TI ressort de ce tableau qu'il s'agit d'une eau de très bonne qualité, apte à l'irrigation de la

canne à sucre.

pluviomètre...

cannes tensiométriques

support réglable~

30cm lScm lScm lScm lScm

tube de sonde

110 cm

20 cm

40 cm

GO cm

Bü crn

105 cm

FIGURE N° ID-2.1 IMPLANTATION DES PLUVIOMETRES, CANNES TENSIMETRIQUES ETTUBE DE SONDE SUR CHAQUE SITE

IDTE 100~

CaMi!~E>nsiomé~rique

J

FIGURE N° ID-2.2 UTILISATION DU CAPTEUR DE PRESSION PORTATIF NARDEUX DTE 1000

54

Chapitre II: LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL

Le fonctionnement hydrique des sols pose des questions de diverses natures

portant sur :

- la connaissance du fonctionnement hydrique de l'éco-système dans son ensemble (stock

d'eau dans le sol et ses variations, profondeur de la nappe ...) ;

- l'utilisation de l'eau par la culture (besoins en eau de la plante au cours de son cycle

végétatif, réaction de la culture à un stress hydrique, rendement agronomique) ;

- équilibre entre apports d'eau et besoins de la plante (excès ou déficit).

Pour apporter des débuts de solutions à ces différents problèmes, il faut déterminer

les flux d'eau en fonction de l'occupation des sols et établir un bilan hydrique au niveau de la

parcelle pendant la durée de l'étude, en définissant notamment les pertes par drainage et ou

par évaporation / évapotranspiration suivant l'équation de conservation de la masse :

(P + 1) = R + Variation de stock + D + ETR. (111-2-1)

avec: P + 1

R

D

ETR

= Pluie et irrigation (apport d'eau)

= Ruissellement

= Drainage

Evapotranspiration réelle

Malgré une simplicité apparente, le bilan est délicat à établir compte tenu de la

difficulté d'estimer des termes comme l'évapotranspiration réelle et surtout le drainage, le

ruissellement étant souvent négligé sur les sols sous culture par rapport aux autres termes du

bilan (lllLLEL, 1974).

L'objectif poursuivi dans le présent travail a été d'évaluer in situ les flux d'eau au­

delà d'un niveau de base représentant l'épaisseur de la couche de sol exploitée par les racines

(40 à 45 cm ) et de déterminer la consommation en eau de la canne. Pour cela nous avons dû

évaluer les différents termes de l'équation (ill-2-1). La chronologie des interventions sur le

périmètre est dressée en annexe de ce travail (Annexe N° 11-1)

Les apports d'eau (pluies et irrigations) ont été mesurés grâce à 3 pluviomètres

ajustables à la hauteur des cannes (figure N° ill-2.1) disposés au dessus de chaque traitement

(1 par site)

allée de service

<,Zm

....--sorne d'arrosageEnrouleur -----.... (hydrant) 4m

51

_......

Sens dudéplacementdu canon

52

300m

53

Canon d'arrosage /' .. 72m

8 Sl, S2, S3 = sites de mesures

tensiométriques et humidimétriqus

Plan de détail des sites de mesures72m

1992

Om

nes de cannes

cette pourde du tallageélongation

1":'P6 :M. PS.~ .• S3 ..:,

· I::w:P4Pl · Mla·2 · ~ étu

~ et

:w: D "=' 30.~

P8 .~ P3~ S2 ~

1":'"

""" lig· . P2 Vs dont P9 · .~ r.:. i.oll--'

~

our lalJ

Vteurs l- I-

...., D r...-p1n :~ Pl

I-~1--~ ~ S1--- ~

Pluviomètre

Placette P

Pieds de canne5 numérotés pmesure des hau

Tube de sondeprof: 110 cm

FIGURE N° ID-2.3 DISPOSITIF EXPERIMENTAL: CAMPAGNE 1992

55

Les teneurs en eau et leur répartition sur le profil du sol ont été mesurées à l'aide

d'un humidimètre à neutrons NARDEUX Solo 25 (photo N° 7 annexe 1-1) avec 3 tubes

d'accès en aluminium à une profondeur de 100 à 110 cm, placés à mi-distance entre les lignes

de cannes et implantés à côté des pluviomètres dans les sous parcelles (figure N° ID-2.1).

L'évaluation du drainage bien que délicate a été faite par la méthode du plan de

flux nul (PFN) ou par l'utilisation de la loi de Darcy selon les cas. Cette évaluation a été

possible grâce à l'implantatation des cannes tensiométriques autour de chaque tube de sonde à

neutrons et placées à différentes profondeurs: 20, 40, 60, 80, 105 cm . Les lectures des

tensions ont été faites grâce au capteur de pression portatif Nardeux DTE 1000 (figure N

ID-2.2 et photo N° 2 annexe 1-1).

Enfn en vue de quantifier l'utilisation de l'eau par la culture au cours de son cycle,

on a procédé à l'étude du comportement physiologique de la canne. Ainsi, au sein des sous­

parcelles retenues pour les essais, un mois après la plantation ou après la coupe, des placettes

de 5 m ont été délimitées sur les lignes de cannes encadrant les tubes de sonde. Dans chaque

placette deux mesures sont faites : le tallage et la croissance. Pour le tallage, on a procédé

toutes les semaines au comptage du nombre de pieds de cannes vivantes sur la placette. Quant

à la croissance, on a mesuré tous les quinze jours l'élongation (hauteur de la canne du sol au

dernier ochréa visible) de 5 cannes vigoureuses choisies sur la placette.

Le dispositif expérimental a été installé en deux phases (figure N° ID-2.3 et 4) :

1- une phase d'étude du comportement de la canne dans son environnement naturel sur le

complexe sucrier et articulée autour des points suivants:

* caractérisation du milieu physique et diagnostic des techniques d'irrigation ;

* fonctionnement hydrique (évolution des tensions d'eau dans le sol) et

comportement du végétal (tallage, croissance et rendement).Au cours de cette phase (1992-93) les doses d'irrigation ont été les mêmes quel

que soit le type de sol:

Tableau N° m-2.1: Doses et fréquences d'apport habituelles sur le périmètre

Kc age des cannes dose apportée tous les 6 jours(mois)

0,43 à 066 1 à 1,5 15 mm0,66 à 075 1,5 à 3 25 mm0,75 à 088 3 à 5 35 mm

55

Les teneurs en eau et leur répartition sur le profil du sol ont été mesurées à l'aide

d'un humidimètre à neutrons NARDEUX Solo 25 (photo N° 7 annexe 1-1) avec 3 tubes

d'accès en aluminium à une profondeur de 100 à 110 cm, placés à mi-distance entre les lignes

de cannes et implantés à côté des pluviomètres dans les sous parcelles (figure N° m-2.1).

L'évaluation du drainage bien que délicate a été faite par la méthode du plan de

flux nul (PFN) ou par l'utilisation de la loi de Darcy selon les cas. Cette évaluation a été

possible grâce à l'implantatation des cannes tensiométriques autour de chaque tube de sonde à

neutrons et placées à différentes profondeurs: 20, 40, 60, 80, 105 cm . Les lectures des

tensions ont été faites grâce au capteur de pression portatif Nardeux DTE 1000 (figure N

m-2.2 et photo N° 2 annexe 1-1).

Enfu en vue de quantifier l'utilisation de l'eau par la culture au cours de son cycle,

on a procédé à l'étude du comportement physiologique de la canne. Ainsi, au sein des sous­

parcelles retenues pour les essais, un mois après la plantation ou après la coupe, des placettes

de 5 m ont été délimitées sur les lignes de cannes encadrant les tubes de sonde. Dans chaque

placette deux mesures sont faites : le tallage et la croissance. Pour le tallage, on a procédé

toutes les semaines au comptage du nombre de pieds de cannes vivantes sur la placette. Quant

à la croissance, on a mesuré tous les quinze jours l'élongation (hauteur de la canne du sol au

dernier ochréa visible) de 5 cannes vigoureuses choisies sur la placette.

Le dispositif expérimental a été installé en deux phases (figure N° m-2.3 et 4) :

1- une phase d'étude du comportement de la canne dans son environnement naturel sur le

complexe sucrier et articulée autour des points suivants :

* caractérisation du milieu physique et diagnostic des techniques d'irrigation ;

* fonctionnement hydrique (évolution des tensions d'eau dans le sol) et

comportement du végétal (tallage, croissance et rendement).Au cours de cette phase (1992-93) les doses d'irrigation ont été les mêmes quel

que soit le type de sol :

Tableau N° m-2.1: Doses et fréquences d'apport habituelles sur le périmètre

Kc age des cannes dose apportée tous les 6 jours(mois)

0,43 à 066 1 à 1,5 15 mm0,66 à 075 1,5 à 3 25 mm0,75 à088 3 à 5 35 mm

FIGURE N° nI-2.S MESURE DE LA HAUTEUR D'UNE TIGE DE CANNE AU DERNIEROCHREA VIsmLE

j';~ OCHREI\ VISIBLE

12

3

, 1

- -t>"

h

Suivre la courburede la tige

o

145 mIII

C::it-o 1

D14-T

100 m

.......lLJII

Sirp 1 3--------1Slt"" ~

D14-1-

D14-T

100 m

III

lloOolI Sltp?

SIte x

145 m

...r--t

~ M

~

......lloOolI

-W-

D14-2-

D14-1-

D14-2-

Légende c::::::J placette pour l'étude du tallge etla mesure desélongations

m positionnement de l'enrouleur à poste fixe.

lignes de cannes

FIGURE N° ill-2A DISPOSITIF EXPERIMENTAL: CAMPAGNE 1993

56

2- une seconde phase (1993-94) s'est appuyée sur les résultats obtenus au cours de la

première phase. Elle a permis un complément d'étude en matière pédologique, de

caractérisation hydrodynamique du sol et de fertilité de celui-ci et une étude plus approfondie

du fonctionnement hydrique (teneur en eau et variation du profil hydrique, tensions de l'eau

dans le sol), et du comportement de la canne sur un type de sol (sablo-limoneux) soumis aux

doses d'irrigation suivantes:

Tableau N° ID-2.2 : Différents traitements appliqués

Age des Coefficientcanne (mois) cultural (Kc) Doses à appliquer tous les 6 jours

appliqué

Traitement témoin Traitement 1 Traitement 2

(Dl4-T) (D14-1) (D14-2)

1 à 1,5 0,43 à 0,66 15 mm 15 mm 15 mm

1,5 à 3 0,66 à 0,75 25 mm 22 mm 25 mm

3 à 5 0,75 à 0,88 35 mm 26 mm 35 mm

> à 5 1 saison des pluies saison des pluies saison des pluies

Les traitements adoptés tiennent compte des performances des enrouleurs dont le le

variateur ne permet pas d'avoir des doses inférieures à 15 mm. Partant de l'hypothèse que les

doses apportées sur le traitement témoin sont élevées des réductions de :

* 12 % (traitement 1 : D14-1) et 40 % (traitement 2 : D14-2) ont été appliquées

pour le stade 50 % de couverture par rapport au traitement témoin (D14-T)

* 25 % (DI4-1) et 65 % (D14-2) pour le stade de 100 % de couverture.

Le nombre limité des tubes de sonde et des cannes tensiométriques nia pas permis un nombre

plus éleve de traitements.

57

Chapitre m . METHODES D'ETUDES UTILISEES

Ce travail basé sur la quantification des transferts hydriques constitue une première étape

dans la recherche de méthodes permettant d'assurer une bonne maîtrise de l'irrigation en vue

d'obtenir une production plus élevée de cannes usinables et aussi un meilleur rendement en sucre

extractible. L'objectif essentiel était de déterminer "in situ" les flux d'eau au-delà d'un niveau de

base qui représente l'épaisseur de la couche de sol colonisée et exploitée par les racines (50 cm) et

de calculer les consommations en eau des cannes. TI est nécessaire de rappeller brièvement ici

l'équation de transfert et les variables d'état (tension, gradient, teneur en eau) qui ont été utilisée

pour faire cette quantification.

Ce rappel rapide se justifie du fait que ce thème de la dynamique de l'eau en milieu non

saturé a été amplement traité par un grand nombre d'auteurs. Nous n'en citerons ici que quelques

uns: THONY, (1970), VACHAUD et al (1978), ROYER (1974), GAUDET (1978), HAMON

(1980), IMBERNON (1981), DAIAN (1986), CISSE (1986), .

m-l : Mouvements de l'eau dans le sol.

a) Hypothèses de base

Au niveau du formalisme, on considère que le sol est un milieu poreux homogène,

incompressible et isotrope. A tout instant, l'état hydrique d'un milieu poreux non saturé peut être

défini par ses variables d'état:

- sa teneur en eau volumique, (8 en cm3/cm3), qui exprime le volume d'eau contenu dans

un volume unitaire de sol;

- sa pression matricielle, h (cm), qui exprime l'effet des phénomènes capillaires aux

interfaces eau-air et celui des forces de liaison entre l'eau et le milieu ; il est défini comme la

différence entre la pression de l'eau du sol et la pression atmosphérique. Dans la zone non saturée,

ce terme est négatif On utilise souvent par convention le terme succion qui est son inverse : 'P =

-h

b) Lois de transfert

On considère que l'écoulement est monodimensionnel et vertical, et que les mouvements

d'eau se font exclusivement en phase liquide. Les lois de transfert sont régies par la loi de

conservation de la masse et par l'équation de Darcy:

- la loi de Darcy généralisée à la zone non saturée définit la proportionnalité

existant entre le flux d'eau et le gradient de potentiel;

~

q = - K (ê), grad H ( e) (ill-3.!)

58

avec ~

q = densité de flux volumique d'eau défini comme étant la quantité d'eau traversant

une section unitaire de sol par unité de temps

e = teneur en eau volumique

K(e ) = conductivité hydraulique, dépendant de la teneur en eau et du type de sol,

H(e) charge hydraulique, exprimée en hauteur d'eau. Celle-ci est définie par

l'équation: H(e) = h(e ) - z (ID-3.2)

où z est la cote du point de mesure par rapport à la surface, l'axe oz étant

orienté positivement vers le bas,

h(e) est la pression effective de l'eau, correspondant àune teneur en eau

donnée.

Avec les conventions adoptées, H(e ) est toujours négatif.

- la conservation de la masse traduit toute variation de masse d'eau du système

comme suit : ( en l'absence de végétation)

~

-div(q) (ill-3.3)àt

La combinaison des équations (2) et (4) conduit à l'équation générale de l'écoulement:ee

= div [ K(e). gradhtû) ]àt

qu'on écrira en système monodimensionnel vertical

àt

a r ah (e) l-1 K(e). (-- - 1) 1

ô z L ô z J(ill-3.4)

c)-Influence des caractéristiques hydrodynamiques du sol

Dans l'équation (ill-3.4.) deux relations apparaissent, qui sont indispensables à sa

résolution :

- h(e), pression effective-teneur en eau;

- K(e), conductivité-teneur en eau.

,. ,, ," • '~on.. -... -.-... -,

sable ...... ".-... , ,,

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Teneur en eau

__ ~a: FORMEGENERALEDESCOURBESCARACTERISTIOUES DE L'HUMIDITEDUSOLPOUR

DIFFERENTES TEXTURES (HiIIe1, 1974)

o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Teneur en eau

_b i COURBES CARACTERISTIOUES DEL'HUMIDITEDUSOL EN SORPTIONET DESORPTION

(HiIIe1, 1974)

FIGURE N° ID-3.! RELATION POTENTIEL HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU

~t· ••••••••••••••••••••••

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Teneur en eau

FIGURE N° ID-3.2 RELATION CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU

59

La relation pression-teneur en eau h(S) est complexe et dépend étroitement des

caractéristiques propres du sol (fig ill-3.1, a)

- la texture, distribution de la taille des particules du sol et les caractéristiques

géométriques de ces particules;

- la structure, arrangement des particules dans le sol.

Elle n'est pas unique pour un sol donné (THONY; 1970). Les courbes obtenues en

drainage et en humidification sont différentes (d'autant plus significativement que le sol est

argileux). On obtiendra en général, pour un sol donné et pour une succion fixée, une teneur en

eau plus forte en drainage qu'en humidification (figure N° ill-3.1, b).

Ce phénomène dépend de plusieurs facteurs, en particulier l'hétérogénéité géométrique des

pores, l'effet d'angle de contact, la présence d'air piégé dans les pores ou les phénomènes de

retrait et de gonflement dans les sols argileux. fi se traduit par l'hystérésis des courbes de

succion selon que le sol est en phase de saturation ou de désaturation.

Pour sa part, la relation conductivité-teneur en eau semble être affectée à un degré

moindre par l'hystérésis (fig ill-3.2). Elle est cependant très variable au champ en fonction

essentiellement de la variabilité spatiale affectant la texture du sol et sa composition. Des auteurs

tels que WARRICK et al 1977, SIMMONS et al 1979, RUSSO et BRESLER 1980 , KENGNI

1992 trouvent sur des parcelles des coefficients de varation allant de 20% à 170%.

m-2 :Tensiométrie

Principe de la mesure

Un tensiomètre permet de mesurer la pression effective de l'eau dans un sol non

saturé. Le type utilisé comprend une bougie poreuse en céramique surmontée d'un tube rigide

réservoir. fi lui est associé un capteur de pression à membrane équipé de jauges de contrainte

avec indicateur numérique. La prise de pression s'effectue au moyen d'une aiguille de seringue

hypodermique qui est introduite momentanément dans un volume d'air au sommet de la canne

tensiométrique. Celle-ci comporte un embout d'étanchéité en matériau souple permettant le

passage de l'aiguille.

L'utilisation du capteur de pression portatif nécessite deux précautions d'emploi

esentielles (THONY et al, 1988) :

* l'étalonnage précis du capteur de pression;

* le relevé simultané de la hauteur d'eau dans la canne tensiométrique qui doit être

maintenue sensiblement constante.

FIGURE N° ffi-3.3 : Exemples de profils de charge totale et direction des écoulements(Musy A. et Soutter M. ,1990)

- 3.0 - 2.0 - 1.0

Zone plus sèche

z Iml

H Iml

-0.2

-0.4

- 0.6

·0.&

z Iml

,

ca.),Profil de charge totale - écoulement descendant

z Iml

b) Profil de charge totale - écoulement ascendant

c.) Profil de charge totale - redistribution

-.

60

Intérêt de la mesure

Le couplage de la mesure de la succion et de la teneur en eau du à la sonde à

neutrons permet de déterminer la courbe caractéristique de l'humidité du sol. En général, pour

un même sol, cette courbe est affectée par l'hystérésis selon que la mesure se fera en phases

d'assèchement ou d'humidification.

Les mesures effectuées à différentes profondeurs conduisent également aux profils

de charges hydrauliques, tandis que le signe du gradient de charge à une profondeur donnée

indique le sens des écoulements (fig ill-3.3, a et b) et permet le calcul des flux hydriques

instantanés par la loi de Darcy (équation ill-3.l). Ainsi, il est clair sur la figure N° ill-3.3

tirée de MUSY et al (1990) que si:

- le grad H(S) est négatif, q(z,t) > 0, l'écoulement est dirigé vers le bas on ainfiltration ou drainage, (profil a )

- le grad H(S) est positif, q(z,t) < 0, l'écoulement est dirigé vers le hautévaporation ou remontée capillaire, (profil b)

- le grad H(S) est nul, q(z,t) = 0, le profil présente un plan de flux nul séparant

une zone du sol soumise à l'évaporation (gradient positif) d'une autre où se produit la

percolation (gradient négatif). Cette situation se présente généralement à la suite d'une

précipitation ou d'une irrigation en l'absence de nappe phréatique ou dans le cas d'une nappe

profonde.Ceci est illustré par le cas du profil c.

m-3 : Mesure de la teneur en eau.

Principe et description de la méthode

Le principe de la méthode est bien connu. fi est fondé sur l'interception des neutrons

rapides émis par une source radioactive par les noyaux des éléments présents dans le sol. De

ce fait, une sonde est constituée essentiellement de deux parties :

- une source radioactive émettant des neutrons de très grande énergie (40 mev) qui, par

collision avec des noyaux de même masse (hydrogène) sont déviés et perdent rapidement leur

énergie pour passer au stade d'énergie thermique des atomes du milieu (quelques ev). Le flux

d'électrons passant à l'état thermique est d'autant plus grand que le nombre d'atomes

d'hydrogène (eau) est plus important;

- un détecteur de neutrons "thermiques " (chambre d'ionisation à base de trifluorure de

bore - BF3). A chaque collision dans le détecteur avec un atome de bore, le neutron au stade

61

thermique émet un électron. C'est finalement ce nombre d'électrons qui est compté pendant

un pas de temps défini. Ainsi le nombre d'électrons obtenu est directement proportionnel à la

teneur en eau volumique.

La sonde est descendue dans un tube d'accès en aluminium ou en polyéthylène, à paroi

mince, mis en place de façon permanente dans le sol. On effectue les mesures en laissant la

sonde à une profondeur Z pendant une durée .1t dite temps de comptage; le comptage N

enregistré correspond au nombre d'impulsions pendant .1t. La sonde est ensuite descendue ou

remontée d'un incrément .1z, avec répétition des mêmes opérations jusqu'à la base ou jusqu'au

sommet du tube.

L'erreur sur ces comptages suit une loi de Poisson, c'est à dire Œ (N) = ( N) 1/2, ce qui

montre l'intérêt dl avoir un temps de comptage assez long pour que l'erreur relative

[( d (N»/N = (Nt1/2] soit faible. En outre, pour tenir compte de la dérive électronique

éventuelle, il est nécessaire de travailler en comptage réduit No tel que:

NNo --­

Neau

avec NNeau

comptage absolu à la profondeur Z,= comptage dans un volume d'eau de référence à la même date.

Enfin, la nécessité d'établir un étalonnage s'impose pour tenir compte de la capture des

neutrons par d'autres atomes composants du sol et de l'influence de la masse volumique du

sol. De nombreuses expériences montrent d'autre part qu'il est nécessaire d'établir une droite

d'étalonnage pour chaque couche pédologique (COUCHAT, 1974; VACHAUD et al, 1977 ;

LUC, 1978). Cet étalonnage est normalement réalisé sur la terre extraite au moment de la

mise en place de chaque tube.

Le domaine de mesure correspond à la sphéroïde plus ou moins centrée autour de la sonde.

Ce domaine communément appelé sphère d'influence, est fonction de la teneur en eau .

COUCHAT (1974) exprime le rayon R de cette sphère par la relation:

R = Ro ( 100 18 )113

avec 8 = teneur en eau volumique

Ro = rayon de la sphère d'influence dans l'eau, donnée par le

constructeur.

62

R peut varier dans une gamme de 10 à 25 cm (HllLEL, 1974).

Pour s'affranchir de l'influence du type de tube d'accès, il faut équiper si possible tous les sites

avec le même matériel (plastique ou aluminium).

La méthode ainsi décrite présente de nombreux avantages par rapport à d'autres

moyens de détermination de la teneur en eau :

* miseen oeuvre relativement facile ;

* effet non destructifpermettant un suivi à poste fixe dans le temps ;

* volume de sol prospecté plus important que les prélèvements à la tarière, permettant

ainsi de s'affranchir des micro-hétérogénéités du sol.

Cependant, compte tenu de la taille de la sphère d'influence, il est difficile d'obtenir

des comptages totalement indépendants. En effet, la mesure effectuée dans une couche sera

toujours influencée par le sol environnant. En outre il se pose le problème de la

représentativité spatiale d'une mesure effectuée en un point de la parcelle. Enfin un problème

particulièrement important à résoudre avant toute exploitation des comptages neutroniques

est celui de l'étalonnage (HILLEL, 1974).

m-4 : Etalonnage de la sonde

L'étalonnage est fait "in situ" par comparaison entre les mesures en eau pondérale

par gravimétrie effectuée lors de la mise en place des tubes d'accès neutronique et les

comptages obtenus par le sonde. Les valeurs d'humidité massique (pondérale) déterminées par

passage à l'étuve à 105°C pendant 24 à 72 heures, ont été ensuite transformées en humidités

volumiques (8) à l'aide des valeurs de densité apparente de chaque niveau obtenue par la

méthode du carottage ou des cylindres (tableau N° ID-!.3).

Un cylindre métallique de volume connu (généralement 100 ems), dont une

extrémité a été biseautée, est enfoncé de façon mécanique dans le sol avec une masse-guide,

puis dégagé en creusant autour. On nettoie proprement l'extérieur du cylindre ainsi dégagé et

on arase soigneusement les deux extrémités. L'échantillon est conservé dans le cylindre, puis

transporté au laboratoire où il est alors facile de dégager l'échantillon. Ce dernier est pesé à

l'état humide, porté à l'étuve à 105°C, puis pesé à sec.

63

Paramètres d'étalonnage de l'humidimètre neutronique

La droite d'étalonnage est représentée par une équation du type :

avec aa etb

n

a = a. n + b (10-3.5)

humidité volumique (cm3Icm3)

= respectivement pente et ordonnée à l'origine de la droite de régression

comptage réduit (N/Neau).

Une approche par une estimation non biaisée des paramètres a et b ainsi que les variances

associées a été effectuée en utlisant la méthode développée par HAVERKAMP et al (1984) et

reprise par POSS (1991).

s (n,a)

a =

s2(n) - S2(U). (m-2) / (m-l)

b = a - a.n

m- 1

m-2

s2(e)

(m-l). s2(n) - (m-Zj.s'(u)

(ID-3.6)

(ID-3.7)

(ID-3.8)

(ID-3.9)

(ID-3.10)

s(a,b)

1

--Ln. s2(b)m

(ID-3.11)

avec: u et v respectivement erreurs de mesure de n et am nombre de couples de mesures (n.û) utilisés pour chaque droite d'étalonnage

n et a respectivement moyennes des n et des as2(n) variance de n

D14-1 tranche 0-20 et 90-110 cm

-~..../

~.-.-.-0.0_"••.•..•-.__._._--_. ~

~... ----•IIIÎII

-------_. -e = (0,59 ± 0,05) n + (0,07 ± 0,02) avec r Z =0,93

-_._----_.__..- _.

1

0,35

0,4

0,05

~ 0,2Q)

cQ) 0,15.....:::lQ)

c 0,1Q)+-'

°0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6comptages réduits (NINa)

ME 0,3o-(t)

E 0,25o--

D14-1 tranche 30-80 cm-

~.

~"", .... "'".- ~~~

, . ..~s>:y---:-- -

~-~..•

---

o = (0,48 ± 0,04) n + (0,12 ± 0,02) avec r Z = 0,88

-

0,35

0,4

0,05

°0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6comptages réduits (NINa)

~ 0,2Q)

cQ) 0,15.....:::lQ)c 0,1Q)+-'

ME 0,3o-(t)

E 0,25o--

FIGURE N° ID-3.4 ETALONNAGE GRAVIMETRIQUE IN SITU DE LA SONDE A NEUTRONSDroites retenues et équations respectives par niveau de sol

64

s(n,e) covariance de net e

S2(e) variance résiduelle

S2(a) et sZ(b) respectivement variances estimées de a et b

s(a,b) covariance estimée de a et b

Les principaux résultats des paramètres d'étalonnage et les sont consignés dans le tableau

suivant:

Tableau N° ffi-3.2 : Paramètres d'étalonnage et erreurs associées

Parcelle couche m a b r s2(e) s2(a) s2(b) s(a,b)

D14-T 1 15 0,60 0,06 0,97 0,00037 4,5E-07 7,8E-08 - 1,8E-07

2 18 0,44 0,16 0,84 0,00048 1,7E-07 2,47E-08 - 5,37E-OS

Dl4-1 1 14 0,59 0,07 0,96 0,00061 9,9E-07 1,7E-07 - 4E-07

2 18 0,48 0,12 0,94 0,00024 1E-07 7,8E-09 - 2, lE-OS

DI4-2 1 14 0,48 0,12 0,99 0,00012 2,7E-07 4,6E-09 - 1E-07

2 18 0,39 0,16 0,94 9,3E-05 2,6E-08 4,3E-09 - 1E-08

Légende 1 = couche 0 - 30 cm et 90 - 110 cm

2 = couche 30 - 90 cm

.La variation de la densité (tableau N° Ill-1.3) au niveau du profil nous a conduit à définir des

ensembles homogènes et une droite pour chaque ensemble. Ainsi pour chaque traitement on a

Dl4- témoin 1.2.

e = (0,60 ±0,04) n + (0,06 ±0,02)e = (0,44 ±007) n + (0,16 ±0,02)

r 2 =0,97r 2 =0,70

Dl4-1

DI4-2

1. e = (0,59 ± 0,05) n + 0,07 ±0,02)

2. e = (0,48 ± 0,04) n + (0,12 ± 0,02)

1. e = (0,48 ± 0,02) n + (0,12 ± 0,01)

2. e = (0,39 ± 0,03) n + (0,16 ±001)

r 2 = 0,93

r 2 =0,88

r 2 = 0,98

r 2 = 0,89

Sur les parcelles expérimentales nous avons été confronté à plusieurs difficultés :

notamment la prise d'échantillons à la tarière aux profondeurs supérieures à 70 cm a été

rendue assez difficile du fait de la présence de concrétions dans ces horizons. Ceci a pu induire

une erreur relative importante sur la détermination de l'humidité pondérale et par conséquent

65

sur la teneur en eau volumique.

D'une façon générale on constate que les teneurs en eau augmentent avec la profondeur.

m-4 : Précision des mesures de teneur en eau.

a) Humidité à une profondeur et à une date données

On a vu qu'au cours de ce travail, l'évolution de l'humidité du sol au cours du temps a été

suivie à l'aide d'un humidimètre à neutrons. L'objectif de cette thèse étant de mettre en

évidence les différences de comportements hydrique entre les diverses sous-parcelles, il était

nécessaire d'obtenir avec les stocks hydriques une grande précision.

On a vu au paragraphe précédent que les mesures effectuées à l'aide d'un humidimètre à

neutrons sont soumises à de nombreuses sources d'erreurs. Ces erreurs proviennent (POSS,

1991):

- de l'appareil lui-même : émission aléatoire des neutrons, précision de l'électronique et

positionnement dans le sol.

- de la nécessité d'utiliser une droite d'étalonnage pour convertir les comptages

neutroniques en humidités volumiques et donc d'effectuer un prélèvement représentatif de

chaque horizon du sol.

-de la méthode d'intégration utilisée pour calculer les stocks hydriques dans un profil de

sol à partir des mesures discrètes d'humidité;

- de la difficulté d'intégrer la variabilité spatiale des teneurs en eau et leurs variations à

l'aide de quelques tubes d'accès.

- du mauvais contact tube/sol (l'existence d"une lame d'air entre le tube et le sol modifie la

valeur du comptage).

De nombreux auteurs ont étudié ces différentes sources d'erreurs, en particulier celles liées

à l'utilisation de la droite d'étalonnage. Une première synthèse réalisée par SINCLAIR et

WILLIAM (1979) a permis d'améliorer l'estimation des erreurs et d'augmenter l'efficacité des

réseaux de mesures. Des études plus complètes ont ensuite fait l'objet de publications par

HAVERKAMP et al, (1984) ; VAUCLIN et al, (1984) et tout récemment par POSS (1991).

n ressort notamment de ces études que la variance sur les comptages s2(n) provient de

l'émission neutronique (variance notée s\) et de l'erreur de repositionnement de la source

dans le sol. Ainsi la variance totale sur une mesure de teneur en eau s2(8) peut être calculée

par:

66

(ID-3.13)

avec: S2i (8) = composante instrumentale1

---[ a2 - s-(a)

T.Neau

n n2

][-+-]p q

p = nombre de répétitions dans le sol = 2 dans notre cas

q = nombre de répétitions dans l'eau = 2 dans notre cas

S2r (8) = composante de repositionnement(S2r / N2eau) [a2 -s2(a)] où S2r / N2eau = s2(n) - [(lIT.Neau)( n/p + n2/q )]

S2e (8) = composante liée à l'étalonnages2(b) + n2s2(a) + 2n s(a,b) + s'(e),

Tous ces paramètres sont obtenus lors du cacul des droites d'étalonnage.

Dans les termes S2i(8) et S2r<8) intervient le facteur a2 - s2(a). Or a est de l'ordre de l'unité,

s'(a) de l'ordre de 10-7 à 10-8 (tableau n° ) donc très négligeable devant a. Ainsi donc on a :1 1

S2î(8) = a2.S2i(n) = a2. .(n + n2)/220 Neau

---c(n+n2)

40.Neau

S2(8) a2[ S2î(n) + S2r1N2eau] + s2(b)+ s2(e)+ 2n (a,b) + n2s2(a) (ID-3..14)

En outre POSS (1991) a montré que les erreurs instrumentales et de repositionnement

(premier terme de l'équation nom-3.14) sont négligeables par rapport aux erreurs liées à

l'étalonnage. fi s'en suit donc que l'équation nom-3.14 peut se ramener à:

(DI-3.1S)

Pour les différentes parcelles étudiées on a :

DI4-T

D14-1

1- S2(8) = 7,8 10-8 + 37.10-5 - (2x1,8.1O-7)n + n2.4,5 .10-7

2- S2(8) = 2,47 10-8 + 48 10-5 - (2x5,3 1O-8)n + n2 1,7. 10-7

1- S2(8) = 1,7 10-7 + 61 10-5 - (2x41O-7)n + n2.9,9 10-7

2- S2(8) = 7,8 10-9 + 24 10-5 - (2x2,1 1O-8)n + n2 10-7

D14-2 1- 82(S) = 4,6 10-9 + 12 10-5 - (2x 10-7)n

2- 82(S) = 4,3 10-9 + 9,3 10-5 - (2x10- 8)n+ n2 2 7 10-7,+ n22,6 10-8

67

avec 1 = couches°-30 cm et 90 - 110 cm2 = couche 30 - 90 cm

En prenant plusieurs valeurs de n (0,10 à 0,60) on obtient la même valeur de 82(S) pour une

même tranche de sol. Ce qui donne pour :

D14-T

D14-T

D14-T

1- 8%(S) = 0,00037

2- 8%(S) = 0,00048

1- 8%(S) = 0,00061

2- 8%(S) = 0,00024

1- 8%(S) = 0,00012

2- 8%(S) = 0,00009

b)- Variation de la teneur en eau entre deux dates.

La variation de l'humidité (.1S), entre deux mesures successives, aux instants tl et t2 à une

même cote est la différence entre ces deux teneurs en eau, calculée par la relation :

.1S (t2,tl) = S(t2) - S(t1) = (n2 - nf}.a (111-3.16)

où: nI et n2 sont les comptages réduits respectivement aux instants tl et t2

a est la pente de la droite d'étalonnage.

Deux comptages successifs n'étant pas forcément indépendants, P088 (1991) a montré que

l'erreur sur la variation des humidités peut s'écrire comme suit :

8%(S - SI) = 8%i (S - SI) + 8%r(S - SI) + 8%a(S - SI) + 8%e(S - SI) (111-3.17)

avec:

82i(S - SI) = composante instrumentale = (a2/T.Neau) [(n + nl)/p + (n2 +n12)/q ]

68

s2r(e - el) = composante de repositionnement = 2a2. S2r/ N'eau

S2a(e - el)

s2e(e - el)

composante dlautocorrélation

composante d'étalonnage

= - 2a2.s(n,n')

= (n - nlf.s2(a)

Ces divers calculs montrent que la précision sur la détermination des humidités, des stocks

et de leurs variations à l'aide de l'humidimètre à neutrons à l'échelle de la parcelle n'est que

très limitée par la précision de l'appareil lui-même. La principale source d'imprécision provient

de la difficulté à intégrer la variabilité spatiale lors des deux étapes successives (POSS,

1991):

* au moment de l'étalonnage, car il faut prélever des échantillons représentatifs de ce qui

est mesuré par l'appareil

* au moment de l'établissement du plan d'implantation des tubes de mesure, car chaque

tube ne caractérise qu'un cylindre de sol d'environ 20 à 30 cm de rayon.

IV ème Partie : RESULTATS SUR LA PARCELLEETUDIEE ET DISCUSSION

69

DATE DE NOMBRE DE MOISMOIS ET COEFFICIENT CULTURAL DE CROISSANCE

PLANTATION JUSQU'A LAFERMETURE DESCHAMPS

Début de Mois NOV DEC JAN FEV MAR AYR MAI ]UN JUL AOU SEP OCT 3,5

Novembre C. Cultural 0,43 0.43 0,56 0,75 0,93 1,00 1.00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Début de Mois DEC JAN FEV MAR AYR MAI JUN JUL AOU SEP OCT NOV 3,25Décembre C. Cultural 0,43 0,47 0,61 0,76 1,00 1.00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00Début de Mois JAN FEV MAR AYR MAI JUN JUL AOU SEP OCT NOV DEC 3Janvier C. Cultural 0,43 0,48 0,66 0,78 1,00 1.00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00Début de Mois FEV MAR AYR MAI JUN JUL AOU SEP OCT NOV DEC JAN 3Février C. Cultural 0,43 0,49 0,69 0,78 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

lliliillllililli·II··lii·:~i:::~~·I::li· ~15;~~~~r~~~~~~I~~~~~~~~ :_~Blr'l:~• - il'Ql1~.l~~D.1!~~; ~:t.lIVi _~~:~i IINW;'.~:~d:~~~;;~I~_U:., ::.~ ;<;>"lt· ,

~~~~~.W; lj:iltlt~lî~j :~:II~lIî:l::;;Œ·~ÎD.~~~ fif'DIt'·~~~~ .:x ;..:~, r~~..:....·J~~ '~<amlm #:i.:..:...:.·m .'::, ~'li~: : ::::,:':'"':'..........:.:-... . .... :....;...:...:.

Début de Mois AYR MAI JUN JUL AOU SEP OCT NOV DEC JAN FEV MAR 4

Avril C. Cultural 0,43 0,47 0,55 0,75 0,75 0,88 1.00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00Début de Mois MAI JUN JUL AOU SEP OCT NOV DEC JAN FEV MAR AYR 4,75Mai C. Cultural 0,43 0,46 0,50 0,65 0,75 0,75 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Tableau N° IV-1.2 Coefficients culturaux mensuels moyens en fonction de la date de plantation utilisés sur le périmètre sucrier de Savè( en grisé les facteurs culturaux utlisés dans nos calculs)

70

Chapitre 1 : DYNAMIQUE DE L'EAU

La dynamique de l'eau dans le système sol-plante a été étudiée à partir des résultats des

humidités volumiques et des tensions de l'eau dans le sol, obtenues dans les parcelles d'essais.

Les tensions définissent la liaison entre l'eau capillaire et le sol, ce qui permet d'estimer la

disponibilité de l'eau pour les plantes et de préciser les horizons affectés par les prélèvements

racinaires. L'utilisation des données tensiométriques a consisté à la fois à étudier l'évolution des

tensions, des charges hydrauliques et des gradients de charge en fonction de la profondeur à une

date donnée et leur évolution dans le temps pour une profondeur donnée, notamment à 50 cm.

Les charges hydrauliques ont servi en outre à estimer les quantités d'eau drainées en profondeur à

l'aide de la loi de Darcy généralisée:

D = - K(O) ô HI ô z nv-i.navec D = drainage (mm/j)

K(O) = conductivité hydraulique en fonction de la teneur en eau (mm/j)ô H / ôz = gradient de charge hydraulique

Les humidités volumiques obtenues après transformation des comptages neutroniques par

la droite d'étalonnage ont permis le calcul des stocks hydriques et leurs variations par la méthode

des trapèzes (de BOODT, 1981).

1-1 : Evolution des apports d'eau

Avant d'analyser l'évolution des charges hydrauliques, des humidités volumiques et des

stocks d'eau dans le sol, il est nécessaire de rappeler les conditions d'alimentation en eau des

parcelles et les quantités d'eau apportées à chaque traitement en fonction des stades

phénologiques de la canne (tableau N° IV-l.l)

Tableau N° W-l.l Doses apportées en fonction des traitements

Age des cannes coefficient cultural Doses appliquées tous les 6 jours(mois) Kc

Dl4-T D14-l Dl4-21 à 1,5 0,43 à 0,66 15 mm 15 mm 15 mm

1,5 à 3 0,66 à 0,75 25 mm 22 mm 15 mm3 à 5 0,75 à 0,88 35 mm 26 mm 19 mm

> à 5 1 saison des pluies saison des pluies saison des pluies

TABLEAU N° IV-1.3 APPORTS D'EAU AU COURS DE LA PERIODE D'IRRIGATION

(22 mars au 09 juin)

IRRIGATIONS PLUIES

MOIS DATES D14-1 D14-2 D14-témoinmars 22 mars 0 15 0 0

-23 15 0 15 029 15 15 15 030 0 0 0 031 0 0 0 6

avril 01 avr 0 0 0 005 15 15 15 006 0 0 0 013 0 0 0 7,2014 15 15 15 0,8015 0 0 0 0,0016 0 0 0 3,2017 0 0 0 0,0018 0 0 0 0,8019 15 15 15 9,6020 0 0 0 0

mai 01 mai 0 0 0 0,8002 0 0 0 0,0003 0 0 0 2,4004 22 15 25 0,0005 0 0 0 . 0,0006 0 0 0 0,5007 0 0 0 0,0008 0 0 0 14,5013 0 0 0 0,8014 0 0 0 0,0015 0 0 0 1,6016 0 0 0 0,0017 0 0 0 0,0018 0 0 0 0,0019 22 15 25 0,8025 22 15 25 026 0 0 0 2827 0 0 0 028 0 0 0 0,8

juin 01 0 0 0 1,0002 0 0 0 0,0003 0 0 0 6,5004 0 0 0 3,5008 26 19 35 41,0009 0 0 0 1

total 167,00 139,00 185,00 130,80

0601

27

juin

2217

12

mai

02

27 122

D14 - t période d'Irrigation

1712

07

avril

0228

mars 1

23J. 1 . . • 1 • • • 1

35

o

45

5

40

10

E 30S~ 25al

'C:; 20al5'~ 15

014 - 1 période d'irrigation45-.-------------=-~~=~-~----------140- ._ _ - -.-._ - - _ - - - ----- - - .

.....-.-.__....-.•.....__..._...._...-...•...•....35 _.--_._..__ - _···········..·.···· ··· ·.· ···u.···•.•.--_.•... _ __•.•...•.• -....•_._ .

E 30.s

:; 20 .-..__..- __ - _- _ .al5'~ 15

10 ----...- ..-.

5 -_ _-- ...._..-.. .r .-._ .1 • 1

--_.. ._.•......_...•...__. _ -

• 1

• ••••_ -'0-_0'

. . Il 1 •

0627

014 - 2 période d'irrigation

23 02 12 22 02 1228 07 17 27 07 17

1. -

.111 1 . . • 1 • ..22 01

5

45

o

35

40

10

ES 30

~ 25.al"C:; 20al

~ 15l

l mars 1 avril

~ irrigation _ pluies

1 mai 1 juin

FIGURE N° IV-I.I EVOLUTION DES APPORTS D'EAU POUR LES DIFFERENTS TRAITEMENTS

FIGURE N° IV-l.2 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE ASAVE

250-r- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - --,

200Ê.S-a> 150·Sëia>"0'- 100::Ja>-::JtUs:

50

0janv mars mai

févr avril juinjuill sept nove

août acta déce

~ (1960-90) _ 1992 ~1993

FIGURE N° IV-l.3 EVOLUTION DES DEFICITS HYDRIQUES CLIMATIQUES A SAVE

100

50

Ê.S- 0'-::Ja>- -50::JtUr.

-100

-150janv mars mai

févr avril juinjuill sept nove

août acta déce

1~ 1960-90 _ 1992

100

50

Ê0.S-

'-::Ja>- -50::JtUr.

-100

-150janv mars mai

févr avril juinjuill sept nove

août acta déce

1~ 1960-90 _ 1993

71

Les coefficients culturaux Kc adoptés sont ceux régulièrement utilisés sur le complexe et

recommandés par le bureau d'études SIGMA (Société d'Ingénieurs Conseils de l'ne Maurice) qui

a été chargé de l'élaboration du projet. n s'agit de coefficients culturaux mis au point par la

méthode lysimétrique à l'île Maurice à la Mauritius Sugar Industry Research Institute (MSIRI)

entre 1963 et 1968 (Tableau N° IV-1.2).

Les apports d'eau d'irrigation ont été effectués en 1993 avec un enrouleur à poste fixe

(tableau N» IV-1.3). Chaque parcelle ou traitement est divisé en trois sites d'observations et de

mesures. On obtient ainsi :

site 1

Dl4-témoin site 2

site 3

site 1

Dl4-1 site 2

site 3

site 1

Dl4-2 site 2

site 3

Tous les sites d'un même traitement ont reçu les mêmes quantités d'eau. Les apports d'eau

(pluies et irrigations sur les différents traitements sont consignés dans le tableau N° IV-1.3. Au

cours de la période d'irrigation on a enregistré quelques pluies (figure N° IV-LI). Pendant la

saison froide (à cause des températures relativement fraîches observées dues à la faible durée

d'insolation), les apports d'eau n'ont été fournis que par les pluies (tableau N° IV-1.3). Au cours

de cette période on a observé une relative saison sèche comme le montre la figure N° IV-l.2. Les

déficits climatiques en 1992 et en 1993 comparés entre eux et avec celui de la période 1960-90

confirment la présence d'une courte sécheresse (figure N° IV-1.3). Nous reviendrons dans le

chapitre fi §2 sur l'analyse de cette sécheresse et de sa conséquence sur l'alimentation hydrique

des cannes en cette période.

Tableau N° IV-lA Données climatiques enregistrées en 1993 à Savè

Données Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Octo Nove Déce

to moyenne 28,1 29,6 29,6 28,6 27,7 26,4 25,4 25,0 25,6 26,6 28,0 27,4

insolation h 7,1 7,6 7,1 7,1 7,3 5,6 3,5 3,0 4,0 5,7 7,3 7,1

déca 1 0,0 0,0 16,4 0,0 1,2 65,4 35,4 2,2 109,5 46,2 0,0 12,0

Pluie déca 2 0,0 5,5 42,0 17,5 2,6 43,7 57,1 52,2 51,9 4,1 28,6 0,0

mm déca 3 0,0 0,0 7,9 10,9 29,3 66,9 11,3 79,8 51,6 24,8 15,9 0,0

Nébulosité 5,6 5,8 6,3 6,4 6,4 6,7 7,0 7,2 7,0 6,6 5,8 5,7

déca 1 37,3 42,2 45,4 49,8 44,4 38,9 35,5 34,3 35,2 38,5 41,9 37,4

ETP déca 2 36,2 45,7 44,3 47,2 47,3 44,3 33,3 37,2 40,6 41,7 40,0 36,4

mm déca 3 43,0 37,7 50,5 44,0 51,5 38,1 35,3 40,7 38,7 47,0 40,1 39,5

Période d'irrigationo-100

a) 014-T Site 2 Dose 150101Potentiels hydrauliques (hPa)

-300 -200

-

\ V

i

1 1â

120

-500 -400o

100

20

";::' 40c~....;:l

~ 60c

..82

0.. 80

o-100

b) 014-1 Site 1 dose 15mmPotentiels hydrauliques (hPa)

-300 -200-400

1

i

•

JY\1

,i1

20

-500o

100

120

r--

c, 80

'"' 60-g

'ê' 40~....

1

!1

- 1 ,1

~: \! 1\: 1

, ~'

i

II!

CI

-500o

20

~ 40E~

'"' 60-:::;

~ 80

100

120

-400

c) 014-2 Site 2 Dose 15 mmPotentiels hydrauliques (hPa)

-300 -200 -100 o

FIGURE N° IV-lA EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 13/04 au 17/04a) traitement témoin dose 15 mmb) traitement d14-1 dose 15 mmc) traitement d14-2 dose 15 mm

Période d'irrigation

-soo -400o

a) D14-TSite3 Dose2S mmPotentiels hydrauliques (hPa)

-300 -200 -100 o

20

Ê 40 ­,:::.....;:J

~ 60-t::.so

P: 80

100

120 '-- -..J... --'L- -..J... ---l

o-100

b) D14-1 Site 2 dose 22mmPotentiels hydrauliques (hPa)

-300 -200-400

20

100

-500o

,-.. 40E

,:::......g 60t::

~P: 80

120 '-- l...- '"- .L- .l..- ---'

-600o

-soo

• c) D14-2Site 2 Dose lS mmPotentiels hydrauliques (hPa)

-400 -300 -200 -100 o

20

,-.. 40 ­E,:::......g 60t::.soP: 80

100 -

120 '------'-------'-----'--------'-----'------'

.-- 18/0S __ 20/0S -.- 21/0S -i3- 22/0S -+- 24/0S -A- 2S/0S

FIGURE N° IV-l.5 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 18/05 au 25/05a) traitement témoin dose 25 mmb) traitement d14-l dose 22 mmc) traitement d14-2 dose 15 mm

72

Les données pluviométriques et celles de l'évapotranspiration potentielle (ETppenman)

sont exprimées en mm, les températures moyennes en "C, l'insolation moyenne mensuelle en

heure et 1110 et la nébulosité en oeta.

1-2 : Evolution des potentiels hydrauliques et gradients de charge.

L'évolution des potentiels hydrauliques dans les parcelles au cours des différents cycles

(période d'irrigation et saison des pluies) permet de mettre en évidence les convergences et les

divergences de comportement des plants de cannes soumis aux différentes doses d'irrigation.

L'observation des profils de potentiels hydrauliques et leur évolution au cours du temps

(figures N° IV-1.4 à 7) montre en général :

a)- période d'irrigation:

- en surface (0-40 cm), une faible variation (-45 à -120 bPa) pendant les premiers

stades phénologiques de la canne ( levée et début de tallage : fin mars à mi-avril) car le sol n'est

que partiellement couvert, le système racinaire est en début d'installation (figure N° IV-l.4) Mais

au fur et à mesure de la progression, on observe un prélèvement de l'eau par la plante ce qui se

traduit par de fortes variations des potentiels (-100 à -280 bPa pour D14-T, -200 à -400 bPa pour

DI4-1 et -250 à -550 bPa pour DI4-2) pendant la période du 18/05 au 25/05 par exemple (figure

N° IV-1.5).

- en profondeur (entre 60 et 100cm), une très faible variation des potentiels

hydrauliques (entre -50 et -120 bPa) quelle que soit la période considérée traduisant la présence

d'une forte zone saturée. La constance de la charge totale dans cette zone dénote la présence

d'une nappe perchée fluctuante, due à la fois:

* à la présence à 60 cm d'une zone d'accumulation en argile et en éléments concrétionnés

comme ra montré l'étude pédologique.

* à une saturation antérieure en eau de la parcelle . En effet avant la mise en place des

essais, les responsables de l'exploitation avaient, avant la fin de la saison sèche, apporté aux

cannes non recépées 140 mm d'eau saturant ainsi tout le profil.

a)- Témoin site 3 saison des pluies

----------------------------------1

0....--::=::---.:.-------------=---1

-600

-400-t--------------\--t-----j

-300.t--------------\:=--~l-..-----1

-5oo4-----------------------î

<Il -2OO-!----------------\--\~~-----1CD:J

.Q""5s"0>­s:<Il

ID'ËCDoQ.

(i1 -100Q..

:S

10 / 06 18/0614/06 15/07

29/ 07 24/0927/08 21 /10

b) Traitement-1 site3 saison des pluiesO~--------------------,

-600

-300-J---------------\----1

-500+-------------__I---\-~-i------1

-400~------------__\_-\-\--_j;_t------i

<Il -200CD:J-Q"S~-g,s:::.en(j)

~CD

oQ.

14-06 15-07 27-08

c) Traitement-2 Site3 saison des pluies

.'21-10

O...-------------------------"l

(i1 -100J~~~~~~~~~~~~::::::::!~5;;è;k.::~::::::~~~~~~~~Q..

:Sen -200CD:J

:§ -300~-------------~r\---..........:Vïr__-----1~"0~ -400+----------------\--"ç-----t-------i<Il

ID-"ê -500CD

oQ. -600+----------------

10/06 18/06 29/07 24/0914/06 15/07 27/08 21 /10

- 20 cm --+- 40 cm -- 60 cm

= 80 cm -*- 105 cm

FIGURE N° IV-1.7 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 10/06 au 21/10a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

-700o

-600

a) 014-T Site 3 saison sèche~tentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

20

100 -

120 L __L...__L- --L__---.l.__---!..__---'

-700o

20

~ 40E~....;; 60

"0t:Bc....c, 80

100

-600

b) 014-1 Site 3 saison sèchePotentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

120 L....__.....L.__-..I.. L-__...l-__-..L__----''--_----l

-700o

-600

c) 0,.14-2 Site 3 saison sèchePotentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

20

~40

~....;:l

.:5 60t:.Eo....c... 80

100

120 '------'------'---_----' -"-- '--__-'-__---J

__ 15/07 __ 16/07 __ 29/07 -e-- 13/08 -+- 27/08

FIGURE N° IV-1.6 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 17/07 au 27/08a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

D14-T Site 2 irrigaton (18/03 - 29/05)

292111042716092718

1,5-r----------------------------.

CIl::l

.Q" 0,5:i~

"U>. 0..c

ëCIl'6 -0,5~01

-1

23 06 13 19 30 07 14 25

b}-Traitement-1 site 3 irrigation

15 -------------------------+r--~CJ)

CIl::l

.Q":i 10-t---------~---------------l--+---l~"C>...cCJ)

ë 5i-------+--++-+---------ACIl

u~01

-5 --',---r.,.,.--,-,-.,..,.-.,-,-"....,,.,.....,.,.,.--,-,-,..,.,..,..,-,--r-r-1r-r-1rr-l-r-r---r-T-t-r-tr-....,.-,...,..,..-r-r-..,....,......-.-,..,.......J18-03 05-04 14-04 27 -04 06-05 18-05 29-05

24-03 09-04 18-04 01-05 11-05 24-05

c)- Traitement-2 site 3 irrigation10,----------------------------,

8

CIl 6::lg::l<Il 4-0>.s:ë 2CIlU<Il'-01

+--------------------------------1

-2 --.... __.-

18 24 05 09 14 18 27 01 06 11 18 24 2921 27 07 12 16 20 29 04 08 13 21 27

1- 30 cm ---+- 50 cm -.- 70 cm

FIGURE N° IV-1.8 EVOLUTION DES GRADIENTS DE CHARGE du 18/03 au 29/05a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

a)- Témoin Site 3 saison des pluies12.-----------------------------

08/1013/0801/0711 106

6+-----------------,/------lf----------1

8---j-----------------f---\--ID::J

.Q"'s~1J>0­s:ë 4 ---------------+---I-\-\-------~ID

~Cl 2

10 ------.-------------~

15/06 16/07 09/09

b) Traitement-1 site3 saison des pluies15,---------------------------

Cf) 10 ------~------------ =:---r-',-----ID::J.Q"::J~1J~ 5-t-------------I--+--t-+---,L...!~\_-------~

Cf)

ë.~1J~

Cl 0n:~~5E~~_:::~v-r:---.:.~~~~

15-06 16-07 09-09

c)-Traitement-2 Site3 saison des pluies16

14

12

ID 10::J.Q":i 8~1J>0- 6s:ëID 4 ---1J~ 2Cl

0

-2 ----

11 /06 13/08 08/1015/06 16/07 09/09

1- 30 cm :-'+- 50cm~ 70cm -B- 90 cm 1FIGURE N° IV-1.9 EVOLUTION DES GRADIENTS DE CHARGE du 11/06 au 21/10

a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

73

b)- pendant la saison des pluies (période 11/06 au 21110) :

- entre le 09/06 et le 15/07 les pluies ont été abondantes (près de 110 mm en 7

jours de pluie) ainsi les tensions comme les potentiels hydrauliques sont restés faibles tant en

surface qu'en profondeur (figure N°IV-1.7). Tous les profils sont saturés; même sur le traitement

Dl4-2 les pluies ont compensé les faibles apports de la période d'irrigation.

- pendant la courte sécheresse intervenue au cours de la saison des pluies (15/07 au

28/08) tous les profils des différentes parcelles ont été affectés (figure N° IV-1.7). La variation a

été plus marquée en surface (0-40 cm) qu'en profondeur à cause du système racinaire concentré

entre 20 et 45 cm.

L'évolution des gradients de charges confirme cette analyse. En effet sur les figures N°

IV-1.8 à 9 on retrouve

* des gradients positifs ou nuls à 30 et 50 cm de profondeur indiquant des flux d'eau vers

les horizons supérieurs pendant la période de levée et du début de tallage (18/03 au 20/04) pour

les traitements D14-1 et D 14-2 et souvent des flux pratiquement nuls pour le traitement D14-T.

* du 20/04 au 10/05 et du 10/06 au 15/07, essentiellement des gradients négatifs indiquant

un drainage dû à des apports (irrigations et/ou pluies) très importants et ce quel que soit le

traitement considéré.

* du 11/05 au 29/05 des gradients positifs essentiellement à 30 et 50 cm pendant la

période de 100 % de couverture du sol et le début de la phase de croissance active mettant en

évidence un fort prélèvement racinaire.

* pendant la courte période sèche, des gradients fortement positifs aussi bien à 30 qu'à 90

cm notamment sur les traitements D14-1 et D14-2 indiquant la contn1>ution de tout le profil à

l'alimentation des cannes.

Les variations des charges observées s'effectuent selon deux mécanismes caractérisant le

fonctionnement hydrique des parcelles d'essai :

- diminution des potentiels hydrauliques en surface traduisant des flux

évaporatoires de la surface vers l'atmosphère pendant la période de faible couverture du sol par

les feuilles de cannes et l'installation du système racinaire (18/03 au 20/04) d'une part et

l'extraction racinaire pendant la période où le développement racinaire est important (couverture

du sol à 100 %) d'autre part. Ceci est confirmé par des gradients de potentiel total positifs ou nuls

à 30 cm pendant la période (figure N° IV-1.8 à 9).

0,40,35

D14-témoin Site 2 dose 15mmHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

O..----,------,,-----r----.----r-----,

120 l----L...--_--l -l... --l- ...J.....__----J

] 601':

oBJ: 80

100

20

0,40,35

D14--1,Site 3 Dose 15mmHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1°.----,----,----r---,----r----,

20

]'40'-'

]601':.sJ: 80

100

120 L __-L L-__....L__--.JL-__--I-_--'---'

0,35

Parcelle DI4-2.Site2 Dose 15mmTeneur en eau volumique (cm3/cm3)

0,15 0,2 0,25 0,3

80

90

100 L L ...L- ...L- --L.. --'

0,1

10

20

30

'8 40<>'-' 50

~6OoBJ: 70

___ 10/04 15/04 ~ 17/04 --e- 21/04

FIGURE N° IV-l.IO -a EVOLUTION DES PROFILS HYDRIQUES du 10/04 au 21/04(période d'irrigation)

74

- des gradients souvents négatifs ou nuls entre 50 et 70 cm de profondeur

traduisant des flux drainants en permanence à la base du profil pendant les périodes d'irrigation ou

de fortes pluies.

1-2 : Evolution des humidités volumiques et des stocks.

Les figures N°IV-l.1O et 10 bis représentent des exemples de l'évolution des humidités

volumiques à différentes profondeurs et les stocks moyens sur diverses parcelles d'essai.

On notera qu'à l'exception des 20-40 premiers centimètres (figure IV-l.lO a) où l'on

constate une grande variation des teneurs en eau, les humidités volumiques tout en augmentant

avec la profondeur varient très peu dans le temps. Le système racinaire est confiné dans la tranche

de 0-40 cm du sol et traduit une forte activité d'extraction de l'eau du sol dans cette couche.

Le resserrement des profils d'humidité en période d'irrigation (figure N° IV-1.10 a) à partir

de 50-60 cm jusqu'à la base du profil traduit les faibles variations des teneurs en eau en

profondeur, conséquence d'une saturation voire de la présence d'une nappe temporaire entretenue

par les pluies et les irrigations pendant la période.

Des piézomètres placés à 80 cm montrent que le toit de la nappe varie entre 60 et 75 cm

sur le traitement témoin et entre 60 et 65 cm pour le traitement 2 (figure N° IV-11).

L'évolution des stocks d'eau moyens figure N° IV-l.12 montre:

a)- période d'irrigation: 23/03 au 10/06 (figure N° W-1.12 a, b et c) :

* des stocks quasi constants entre 0-20 cm sur tous les traitements,

* des variations entre 20-40 cm. Cela résulte du fait que les racines sont concentrées dans

cette couche de sol où elles prélèvent l'eau et autres éléments pour la nutrition des cannes.

* les stocks dans les tranches 50-70 cm et 70-100 cm sont pratiquement constants sauf

pendant les périodes du 21/04 au 29/04 et du 24/05 au 28/05 au cours desquelles des apports

d'eau importants d'irrigation et de pluies de 25 et 35 mm ont été drainés dans les couches

profondes du sol en entrainant de brusques variations du stock comme le montre le niveau de la

nappe à cette période (figure N°IV-1.11)

•

FIGURE N° IV-l.IO -b EVOLUTION DES PROFILS HYDRIQUES du 15/06 au 13/08(période des pluies)

Dl4-témoin Site 3 saison des pluiesHumidité volumique (cm3/cm3)

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,40

20

,...... 40-B~...:::lG.l 60"üc:.B0...

0.. 80

100

120

__ 15/06 __ 18/06 __ 01/07 -e- 16/07 -+- 29/07 -tr- 13/08

Parcelle D14-1 Sitel Saisons des pluiesTeneur en eau volumique (cm3/cm3)

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

10

20

30

40ê~ 50...il 60-0c:.B 70(3

0.. 80

90

100

110 L-__--l -I.. .J.-__--l ..=J.:=-----::..-::........J

__ 15/06 __ 18/06 __ 01/07 -e- 16/07 -+- 29/07 -tr- 13/08

0,40,35

D14-2 Site 3 saison des pluiesHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

0,----.,...--------.,...----...,----...,-----,

20

'2 402-...:::l

~ 60c:

.Boc: 80

100 -

120 L- --'- ---L ----' -'-- --I

___ 15/06 __ 18/06 ---.- 01/07 -e- 16/07 --<>- 29/07 --te- 13/08

D14-témoin· ,1 niveau du sol

Ol.,.:....---------~-----------------,

-20

E0.........

-40Q)0.0.euc

-60euQ)"0:J

-80euQ)>'c

-100

............................................_._-_ -.-- _ _-_ _.__ _ __ _ __ _.--_ _-----_._ .

............................................_.__ __ _._-_ _ __ _-.- -_.-..- __ _-_ _._ .

29 13 11/06 15/07 09/0906/05 24 18 13/08 21/1015

-1 20...J.....,-.__.,--..----.-~____,--r-...____r_~____,;----r-...____r_--r__r-.__,--_._-,---r__r-'

03/04

D14-2'1 niveau du sol

Ol~=========--------------------,

-20 _ .

Eo.........Q)0.0.euceuQ)"0:JeuQ)>'c

-40 _ _ _ .

-60 _ _ .

-80' 4 ..........

-100 - _ __ .

1529 13 11/06 15/07 09/09

06/05 24 18 13/08 21/10

FIGURE N° rv-i.u EVOLUTION DU NIVEAU DE LA NAPPEa) traitement témoin b) traitement-2

a) D14-témoin période du 24/03 au 21/10400

350

300

250ÊoS~ 200o.9III

150

100

50

o

Cil..... ~ -=- =-= ./ ~ - ~ ÇOl...

~=~

~ ""'"-",., -----/ ~ ~~

- ---. -------- --- --- --.- -----. -----...

FIGURE N° IV-l.12 EVOLUTION DES STOCKS MOYENS du 24/03 au 21110période d'irrigation du 24/03 au 10/06période des pluies du 11/06 au 21110

75

b)- pendant la saison des pluies (figure N° IV-1.12 d, e et f):

* stocks pratiquement constants entre 0-20 cm

* des variations des stocks entre 20-40 cm (70 à 100 mm) résultant de l'activité racinaire

* une variation du stock d'eau correspondant aux différentes périodes d'apport au cours de

la saison. En effet la courte sécheresse du 15/07 au 27/08 au cours la saison pluvieuse a entrainé

une diminution des stocks et la reprise des pluies a eu pour conséquence une augmentation des

stocks. Les couches profondes ont été plus sensibles aux irrégularités de la pluie que les couches

superficielles. En effet les gradients de potentiel total des sols des différents traitements révèlent

qu'il y a des flux positifs des couches inférieures vers les horizons supérieurs donc des remontées

d'eau au cours de cette période sèche, ce qui expliquerait les faibles variations de stocks

constatées dans les couches 0-20 cm et 20-40 cm à cette époque.

Afin de quantifier la réserve en eau du sol, exploitée par la culture, nous avons déterminé

ses limites supérieure et inférieure pendant la période de végétation dont l'amplitude peut être

assimilée à la réserve utile si l'on exclut les périodes de drainage éventuel (BALDY et al, 1993).

Cette quantification a été faite par tranches de sol (0 à 30, 0 à 50, 0 à 70 et 0 à 90 cm) et ce sur

l'ensemble des traitements en calculant les stocks minimum (obtenus en saison sèche 01/12/93

période à laquelle pratiquement toutes les cannes tensiométriques avaient décroché) et maximun

(Figure N°IV-1.13). Les profils d'humidité maximale mesurés sur les différents traitements sont

relativement peu différents surtout dans les tranches 0-30 et 0-50 cm où les stocks maximum

varient entre 68 à 74 mm pour la tranche de sol 0-30 cm et 123 à 133 pour la tranche 0-50 cm. TI

importe cependant de signaler que ces valeurs ne portent que sur une année de mesures ce qui

pourrait introduire un biais dû au conditions climatiques, les profils extêmes pouvant être sous ou

surestimés. Le tableau N° IV-lA rassemble les résultats pour les différents sites de chaque

traitement.

Tableau N° IV-1.5 : Détermination de la réserve utile pour les divers traitementsTranche de sol: 0-30 cm •

traitement Dl4-T D 14-1 D 14-2stock min stock max RU stock min stock max RU stock min stock max RU

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

site 1 44 77 33 49 68 19 59 73 15site 2 44 72 28 45 71 26 59 76 17site 3 44 72 28 48 67 19 59 72 14moyenne 44 74 30 47 68 21 59 74 15écart type 0 2 1 1 2 3 0 2 3coef var 0,01 0,03 0,02 0,04 0,03 0,15 0,01 0,02 0,09

0,40,35Humidité volumique (cm3/cm3)

0,2 0,25 0,30,150,1O.------;,------,..-----...-------.,----r-----,

120 L..- .l.- ..l.- -l- --L ---l. ---J

20

,...... 40Eu'-'....;:l

~ 60(:;

.so....

p... 80

100

0,1 0,15

__ 11/06 (max) -+- 01/12 (min)

Parcelle D14-1 SiteTeneur en eau volumique (cm3/cm3)

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

.'

10

20

30

,...... 406~ 50....;:l

~ 60c:.s 70o....c, 80

90

100

110 L--__.....J-__--J. ...L-__---l__.....:..-....L.~__=:.......J

0,40,35

__ max (11/06) -+- min (01/12)

D14-2Site3

Humidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

0r-----,----,-----.------,------.-----,

•20

S 40u'-'....;:l

~ 60(:;

.soet 80

100

120 L-. l-__---JL--__---'L- L- L-__---.J

__ max (11/06) min (01/12)

FIGURE N° IV-1.l3 PROFILS HYDRIQUES EXTEMES (maximum et minimum)

76

Tranche de sol: 0-50 cm

traitement DI4-T D 14-1 D 14-2stoekmin stock max RU stock min stock max RU stock min stock max RU

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

site 1 99 138 39 87 123 37 102 130 28site 2 95 132 36 80 126 47 94 136 41site 3 93 130 37 85 119 34 84 127 43moyenne 96 133 37 84 123 39 93 131 38écart type 2 4 1 3 3 5 7 4 7coef var 0,02 0,03 0,04 0,03 0,03 0,14 0,08 0,03 0,18

Tranche de sol 0-70 cm

traitement DI4-T D 14-1 D 14-2stock min stock max RU stock min stock max RU stoekmin stock max RU

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

site 1 156 203 47 141 186 45 159 195 36site 2 156 198 42 123 187 64 141 199 58site 3 150 195 45 128 179 51 113 146 34moyenne 154 199 44 130 184 53 137 180 43écart type 3 4 2 8 3 8 19 24 11coef var 0,02 0,02 0,05 0,06 0,02 0,15 0,14 0,13 0,26

Tranche de sol 0-90 cm

traitement Dl4-T D 14-1 D 14-2stock min stock max RU stock min stock max RU stock min stock max RU

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

site 1 219 271 52 202 255 53 221 266 45site 2 • 215 267 51 176 252 76 193 266 74site 3 210 266 55 182 249 67 167 213 46moyenne 215 268 53 187 252 65 194 249 55écart type 3 2 2 11 3 9 22 25 13coef var 0,02 0,01 0,03 0,06 0,01 0,14 0,11 0,10 0,25

TI ressort de ce tableau que :

** la réserve utile estimée (37 à 39 mm) par la différence entre les stocks maximum et

minimum dans la tranche de solO-50 cm concorde assez bien avec la RU (35 mm) calculée par la

77

méthode des pF (annexe N° 1-6) à la même profondeur:

Tranche de sol (cm) 0-26 26-36 36-50

PF 4,2 % 6,50 9,20 12

Densité apparente 1,50 1,74 1,74

Réserve utile (mm) 17,60 6,60 10,96

pF 2,5 % 11 13 16,50

La réserve utile calculée sur la tranche 0-50 cm est donc 35,20 mm

** les différences entre les stocks minimums d'une part et entre les stocks maximums

d'autre part entre sites au sein d'un même traitement sont très faibles (coefficient de variation

compris entre 0,02 et 0,08).

Au terme de cette analyse des résultats tensiométriques et humidimétriques (évolution des

profils des potentiels hydrauliques, des profils hydriques et des stocks d'eau à différentes

profondeur et dans le temps ), il apparaît nettement une saturation des profils notamment ceux du

traitement D14-T quasi permanente durant la campagne agricole hormis la courte saison sèche du

15 Juillet au 31 Août. Cette saturation des profils indique des apports trop importants pour ce

type de sol à dominante sableuse) donc certainement une mauvaise conduite de l'irrigation qui a

entraîné des pertes d'eau. Par contre il apparaît un déficit en eau pendant la période sèche qui

correspond ici (cannes de fin de campagne) à la période critique des cannes.

L'étude du bilân permettra de voir si ce prélèvement de l'eau du sol par les racines dans les

seuls premiers centimètres (35-45 cm) a été suffisante pour permettre une bonne alimentation en

eau des cannes. Cette étude nécessite la caractérisation hydrodynamique des sols qui nous

permettra aussi d'étudier la conductivité de la couche 50 - 70 cm pour juger de l'opportunité d'un

sous solage profond en vue d'augmenter la tranche de sol exploitable par les racines.

78

1-4 : Caractérisation hydrodynamique

Principe

Pour une période quelconque de durée L\t, l'équation décrivant la conservation de la masse

d'eau dans un profil de sol peut s'écrire :

z

[ L\S]o = (P+I) - ETR ± r ± <Pz L\t

z

avec [L\S)o variation du stock d'eau sur l'épaisseur z de sol

(PH) = apport d'eau (pluie et irrigation)

ETR = évapotranspiration réelle

r = apport par ruissellement (positif ou négatif)

(IV-l.2)

<Pz = flux d'eau moyen à travers la cote z. Si on oriente Oz vers le bas, ce flux sera

compté positivement dans ce sens et <pzi\t = drainage c'est-à-dire perte d'eau sous le profil...

Cette équation simple montre que, même si le ruissellement est supposé nulfcas des sols

cultivés), la connaissance de [L\S)Oz et (P+I) ne permet pas de déterminer ETR si <Pz L\t n'est pas

connu (DAUDET et VACHAUD 1977). Différentes techniques mettant en oeuvre simultanément

des mesures tensiométriques et neutroniques peuvent être appliquées pour déterminer <pz.L\t à

condition de considérer une cote de contrôle située en dehors de la zone racinaire. n s'agit :

* de la méthode du plan du flux nul

* de l'application de la loi de Darcy généralisée dont la grande difficulté réside dans la

connaissance de la conductivité hydraulique: K(9)

n existe plusieurs méthodes d'évaluation de la relation K(9):

* la méthode du drainage interne (lllLLEL et al 1972),

* la méthode du bilan naturel (VACHAUD et al 1978)

* la méthode de LmARDI (1980) reprise par VACHAUD et VAUCLIN (1987)

En vue d'estimer la conductivité hydraulique des sols sur la parcelle D14, il a été mis en

place un essai de drainage interne. Cet essai a eu lieu le 28/01/94 pendant la saison sèche. Après

FIGURE N° IV-l.lfI. EVOLUTION DE L'INFILTRATION AU COURS D' UN ESSAI DE DRAINAGE

D14 essai de drainage70

60-EE 50--ID

'<1>::J 40E::Joc 300

+='coL.. 20+-'

't=C

10

•0

0 40 80 120 160 200

temps (mn)

FIGURE N° IV-l. 1-5 RELATION CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU à 50 cm

K(8) = exp[(227,14 ± 47,08)8 - (72,13 ± 0,87)] mm/j r = 0,82

parcelle D14 profondeur 50 cm

?

//

/-/~

-//

~. _.-

8

7

6

~ 5-E 4E-- 3q 2--c 1

o-1

-20,25 0,27 0,29 0,31

teneur en eau (cm3/cm3)0,33 0,35

1 • In(k) -+- regression 1

•

79

avoir humidifié le sol délimité par le double anneau avec 63 mm d'eau pendant 187 mn, la teneur

en eau volumique à la surface du sol (10 cm) est passée de 0,06 cm3/cm3 avant l'infiltration à

0,18 cm3/cm3 à la fin de l'infiltration.

La surface du sol a été alors recouverte avec un film plastique surmonté d'une couche

d'herbes sèches et de la terre afin d'éviter toute évaporation et maintenir un plan de flux nul en

surface. On a ensuite procédé au suivi de l'évolution des tensions et des teneurs en eau dans le

profil pendant le ressuyage.

Le rapport entre le drainage (mm/j) et gradient de potentiel total (dH/dz) donne la

conductivité hydraulique K (mm/j) relative à la teneur en eau mesurée au temps ( ilt) moyen

(tableau N° IV-1.5).

- K(9). gradB = ilS 1 il t (W-l.3

Tableau N°IV-l.6: Exemple de détermination de K(9) à 50 cm.

période ilt ilS q 9 dHldz K(9)

jours mm mm 1., cm3/cm3 mm/i

17h -18h 0,04 0,28 6,70 0,33 0,35 19,15

28/01 - 29/01 0.58 2,33 3,99 0,33 0,38 10,64

29/01 - 30-01 1 2,13 2,13 0,32 0,40 5,32.30/01 - 05/02 6 2,33 0,37 0,32 0,53 0,71

05/02 - 12/05 7 2,46 0,35 . 0,32 0,65 0,54

15/02 - 17/02 5 1,19 0,24 0,31 0,70 0,34

L'hypothèse selon laquelle la conductivité hydraulique K(9) et l'humidité volumique sont

liées par une fonction exponentielle (DAVIDSON et al., 1969; POSS 1991) a été utilisée. Ainsi

avons-nous obtenu l'ajustement suivant entre K et 9 pour notre cote de référence à (50 cm) :

K(9) = exp[(227,14 ± 47,08)9 - (72,13 ±0,81) mm 1j, avec r =0,91 (W-l.4)

Le comportement observé est typique d'un sol sableux, la conductivité décroissant très

vite lorsque la teneur en eau baisse. De ce fait, les mouvements d'eau deviennent très rapidement

négligeables lors du ressuyage

Cette expression de la conductivité sera utilisée ultérieurement pour déterminer les flux

positifs ou négatifs dans l'estimation du bilan hydrique.

80

Chapitre n : EVOLUTION DES BILANS HYDRIQUES

n-l : Evaluation des consommations d'eau

Le suivi qualitatif du développement racinaire montre que la profondeur colonisée•

par les racines quel que soit le traitement (les doses appliquées), varie entre 35 et 45 cm La

plupart des racines d'alimentation (ramifiées et absorbantes) des cannes sont en général

concentrées dans les 30 premiers centimètres du sol et s'étalent dans les interlignes, ce qui est

confirmé par nos observations sur le terrain à partir de fosses ouvertes dans les interlignes (photo

N° 6 Annexe 1-1) et par la forte variation du stock dans la tranche de sol de 0 à 30 cm (figure N°

N-1.8). Les racines d'ancrage ou de fixation occupent la totalité de la couche arable sur toute sa

profondeur : 0 à 45 cm. Elles ont rarement dépassé ces profondeurs sauf lorsqu'une rangée de

cannes se trouve à la verticale des sillons de ripper utilisés lors du labour. Dans ce cas on

remarque quelques racines d'ancrage à 50-60 cm. Elles ne peuvent toutefois pas pénétrer plus

profondément à cause du substratum d'argile compact et concrétionné rendant difficile toute

pénétration racinaire.

Dans tous les profils pédologiques ouverts, on retrouve cette couche d"argile entre 60 et

80 cm. Pour toutes ces raisons, nous avons choisi la profondeur de 50 cm comme cote de

référence située en dessous du profil racinaire pour y effectuer nos estimations du bilan.

Notre objectif est de déterminer les consommations d'eau par les cannes donc

l'évapotranspiration réelle (ETR). Pour ce faire, nous avons recherché à partir des gradients

hydrauliques à 50 cm et ce pour chaque traitement, la position du plan de flux nul pour chaque

date (figure n? N-1.8). L'utilisation de l'équation du bilan et des propriétés du plan du flux nul

ont permis l'estimation des ETR pour chaque période en appliquant la formule proposée par

DAUDET et VACHAUD (1977) soit :

ETR = (P + 1) - ~S (IV-2.1)

avec PH = apports d'eau pendant la période

~S = variation de stock correspondant à l'écoulement de l'eau dans le sol et

l'extraction racinaire sur la période

Pour les périodes pendant lesquelles on n'a pas pu localiser le plan de flux nul et surtout

pendant la saison des pluies (du 16 juillet au 13 août sur le traitement témoin), au cours de

81

laquelle les différentes mesures ont été faites tous les quinze jours nous avons tenté d'appliquer la

loi de Darcy généralisée pour déterminer les flux en profondeur.

ETR = (P + 1) - AS - <pz.At

avec <pz = - K(8) ô H / ô z

(IV-2.2)

L'utilisation de la loi de la conductivité hydraulique (K(8» obtenue par la méthode du

drainage interne, n'a pas permis d'estimer les quantités d'eau drainées à 50.cm car les teneurs en

eau volumique à cette profondeur sont faibles (8 < 0,30 cm3/cm3). Aussi pour pouvoir estimer le

bilan nous avons recherché les périodes de flux nul dans le profil. Cette méthode présente

l'avantage de conduire à l'estimation simultanée du drainage et de l'ETR En effet la variation de

stock entre la surface du sol et le plan du flux nul moyen entre deux dates représente

l'évaporation tandis que, celle entre le plan de flux nul moyen et 70 cm représente le drainage à

cette cote. A partir de cette dernière valeur on peut estimer la conductivité hydraulique K(8) à 70

cm par la relation :

K(8) = - DI ALgradB (IV-2.3)

avec D drainage

gradH = gradient moyen de charge à 70 cm

At = intervalle de temps

La valeur de K ainsi calculée est affectée à la teneur en eau moyenne pendant l'intervalle~,r\('

de temps à condition que la variation de la teneur en eau à~cm durant cet intervalle de temps

soit très faible ( de l'ordre de 0,01 cm3/cm3). La figure N° IV-2.1 illustre la relation obtenue

entre la conductivité hydraulique -teneur en eau à 70 cm.

K(e) = exp[(69 ± 7,3)8 - (21,6 ±0,2)] avec r2 0,95 (IV-2.4)

Mais pour pouvoir calculer les ETR, nous avons choisi des périodes sans précipitation et

sans irrigation au cours desquelles les cannes sont alimentées à l'ETM. Au cours des

dépouillements de nos résultats, il n'a pas été aisé de disposer de beaucoup de périodes de 2 à 3

jours sans pluie ni irrigation au cours desquelles des mesures tensiométriques et humidimétriques

ont été faites simultanément. Le bilan a permis de calculer les rapports ETRIETM et de les

comparer avec les coefficients culturaux habituellement utilisés sur le périmètre. Les résultats

obtenus sont consignés dans le tableau N° IV-2.1 :

CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A 70 CMD 14

2,0

1,5

j 1,0

Z 0,5l.l:l

2"-' 0,0z~

-0,5

-1,0•

0,40,35

0,300,200,15 0,25

TENEUR EN EAU (CM3/CM3)

0,100,05

-1,5+------r----.------,----.----r-----,----r-----j, 0,00

1 • Ink(t) -+- régression 1

FIGURE N° IV-l. 1 RELATION CONDUCfIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU à 70 cmK(9) = exp [(69 ± 7,3)9 - (21,6 ± 0,2)] mmlj r% =0,95

82

Tableau N° IV -2.1 : Comparaison des ETRIETM calculés au Kc utilisés à Savè

D14-1Période ~S P+I ETR ETPPenman ETRIETM Kc Sucrerie Savè15/4 au -2 4 6 9 0,63 0,6617/411/5 au -6 ° 6 9 0,63 0,7513/511/6 au -9 ° 9 13 0,68 0,8815/6

D14-2Période ~S P+I ETR ETPPenman ETRIETM Kc Sucrerie Savè0115 au 5 15 10 14 0,71 0,7504/507/5 au 8/5 -2 ° 2 4 0,50 0,75

DI4-TPériode ~S P+I ETR ETPPenman ETRIETM Kc Sucrerie Savè15/4 au -1 4 5 10 0,50 0,6617/411/5 au -11 ° 11 16 0,68 0,7513/5

fi ressort de ce tableau que les variations de stocks sont très faibles et les rapports

ETR/ETPpenman sont relativement plus faibles que ceux utilisés sur l'exploitation et qui ont été

calculés à partir des valeurs de l'évaporation bac Class A. Ces faibles variations de stocks dues à

la texture sableuse du sol et à la présence de la nappe ne nous permettent donc pas de calculer le

bilan hydrique sur de longues périodes à partir de la méthode tensio-humidimétrique. Aussi allons

nous estimer le bilan à partir du modèle conceptuel de simulation du bilan hydrique de

MAILHOL (1992).

ll-2 : Utilisation d'un modèle de simulation de bilan hydrique

Nous avons comparé les réserves simulées obtenues à partir du modèle de simulation du

bilan hydrique" PILOT" de MAILHOL (1992) avec celles calculées à partir des données

humidimétriques obtenues "in situ". fi s'agit d'un modèle conceptuel à un réservoir variable avec

l'enracinement (annexe N° 2) qui simule les réserve d'eau du sol et le rapport ETRIETM au pas

FIGURE N° IV-2.2 ETUDE COMPAREE DES RESERVES EN EAU SIMULEE ET CALCULEE

D1430,00 ,---------------------------------"A

•25 , 0 0 _ _ __ . _ _ .

•

20,00

15,00

•.......................................................................•.........•_..__.....•.•......_ .

•

............................................................_ _ --_ 11 ère bissectrice 1._ _

10 , 0 0 . _ _ _ _ .

••

30,0025,00

20,0015,00

réserve simulée (mm)

10,005,00

0,00+-------,-----.,------r----.,.,-.,------.------,0,00

83

journalier (ETM = kc.ETP). Ce modèle a été validé à différentes occasions par comparaison avec

le suivihydrique du sol notamment pour la culture de sorgho en 1991, 1992, 1993 et de tounesol

en 1994 sur le site expérimental du CEMAGREF-Montpellier.

Pour ce faire les données suivantes ont été utilisées:

- réserve utile (RU) = 35 mm calculée par la méthode des pF et vérifiée par la

différence entre stock maximum et stock minimun sur la tranche de solO-50 cm

- vitesse d'avancement linéaire du front racinaire = 0,005 m/j soit une profondeur

racinaire de 50 cm. Ce qui a été vérifié par nos observations sur des fosses à 3 et 4 mois après la

levée des cannes.

- réserve initiale du sol pleine au début mars (pré-irrigation faite par les

responsables du périmètre sucrier à la fin du mois de Février)

- Réserve facilement utilisable (RFU) = 2/3. RU

- les coefficients culturaux sont ceux utilisés d'habitude sur l'exploitation et

calculés par le bureau d'étude SIGMA.

- les valeurs journalières de l'ETP sont celles de la station de Savè.

Tableau N° W -2.2 : Comparaison des réserves simulées et les réserves calculées

dates réserve simulée réserve calculée écart24/03 17 26 +927/03 12 15 +303/04 13 19 +624/05 13 8 -515/06 27 21 -616/07 24 24 009/09 22 20 -224/09 20 23 +321/10 8 7 - 1

Cette comparaison (figure N° IV-2.2) montre que les résultats, bien que concordants dans

l'ensemble (les points sont assez bien distribués autour de la bissectrice), mettent en évidence que

les réserves calculées par la méthode humidimétrique sont généralement plus élevées que celles

simulées par le modèle.

Les différences observées proviennent des erreurs dues à l'utilisation de la sonde

(hétérogénéité spatiale, contact sol-sonde), de la présence de la nappe mais aussi du fait que le

modèle ne prend pas en compte les remontées capillaires.

Tableau n" IV-2.1 : Evolution des ETR simulées en rapport avec les stades physiologiques

Parcelle D14-T Traitement témoin

mm mmPériode P+I ETR kc ETP ETR 1kcETP

mmstade de

développement24/03 au 07/0420/04 au 30/0418/05 au 28/0510/06 au 21/06.1~1()7 ••âû31107··lQ:l.108au13/0S09/09 au 24/09

36 4540 3522 3783 4542 •.•... 37

.70 1247 61

453541

110,90

.'. début tallage50 % de couverture100 % de couverture

08/10 au 21/10

Parcelle D14-1

41

Traitement 1

55 0,74 début maturation

Période P+I ETR kcETP ETR/kcETP stade demm mm mm développement

24/03 au 07/04 36 45 45 1 début tallage20/04 au 30/04 40 34 35 1 50 % de couverture18/05 au 28/05 22 35 40 0,87 100 % de couverture10/06 au 21/06 83 45 45 1 début croissance active16!()7'iû31107 •I>A,2 .•••••••••••••••••• /37. 17 ••••••••• _dL;.;

•(j1ÏQ8âû••l$/()S••• ,.,A. •••• (1) .. ~"I..••••••.••. c~ -L'Yi

09/09 au 24/09 47 61 61 1 fin croissance active08/10 au 21/10 41 55 0,74 début maturation

Parcelle D14-2 Traitement 2

Période P+ 1 ETR kcETP ETR/kcETP stade demm mm mm développement

24/03 au 07/04 36 45 45 1 début tallage20/04 au 30/04 40 35 35 1 50 % de couverture18/05 au 28/05 22 30 41 0,73 100 % de couverture10/06 au 21/06 83 45 45 1 début croissance active

···16/Q'7•••âu31107 142<.·.·.·37. J 7> ...•.• , --I!! t.ü .~. ......... -'0<" •..•••. /'M},)· ............ ....... ....

01J()S.àû•••13!OS 170 .. ..... 12 Aes: l .25 .., '~b()omstage"

09/09 au 24/09 47 61 61 1 fin croissance active08/10 au 21/10 41 55 0,74 début maturation

84

Les résultats du bilan hydrique simulé, consignés dans le tableau N° N-2.3 conduisent

aux conclusions suivantes:

** les doses appliquées (15 mm tous les 6 jours) sur tous les traitements (D14-T,

Dl4-1, Dl4-2) au cours de la phase de levée et du tallage semblent bien satisfaire aux demandes

des jeunes plants de canne : ETR/kcETP est pratiquement égal à 1 pendant les phases de levée et

de tallage.

** pendant la phase de 50 % de couverture, les rapports ETR/kcETP pour les trois

traitements sont aussi égaux à 1 respectivement pour Dl4-T, Dl4-1, D14-2. Ces résultats sont

parfaitement en accord avec les doses employées.Les besoins des cannes ont été satisfaits

malgré les différences entre les doses d'apport à la fin de la période. Cela est dû aux pluies

intervenues pendant cette période.

** au cours de la phase de couverture totale les rapports ETR/kcETP pour les

traitements D14-T (25 mm) et D14-1 (22 mm) ont été respectivement 0,90 et 0,85 et par contre

pour le traitement D14-2 (15 mm) ce rapport n'a été que de 0,73 et indique déjà par rapport aux

autres traitements un important déficit hydrique au cours de cette période. Les fortes pluies

intervenues à la fin de la saison d'irrigation ont permis une bonne croissance des cannes comblant

même le déficit hydrique observé sur la parcelle D14-2 car on retrouve pour l'ensemble des

traitements des rapports ETR/kcETP égaux à 1 (10/06 au 21/06).

** la sécheresse relative (mi-juillet à mi-août) intervenue au cours de la saison des

pluies a affecté tous les traitements, les rapports ETR/kcETP ont évolué de 065 (16/07 au 31/07)

à 0,25 (01/08 au 3/08). Les racines confinées dans les couches supérieures du sol n'ont pu être

suffisamment alimentées par les faibles pluies de cette période mais elles ont pu bénéficier

quelque peu des teneurs en eau des couches profondes (remontées capillaires mises en évidences

par la méthode tensio-humidimétrique). Les besoins en eau des cannes sur cette période n'ont pas

été satisfaits et l'on peut parler avec ce rapport d'un stress hydrique car par endroits sur les sites

de traitement on a noté sur quelques pieds de canne comme on l'observe sur le sorgho

(OLUFAYO, 1994) des feuilles enroulées.

** la reprise des pluies en septembre a réalimenté le profil permettant une

redémarrage de la croissance active correspondant au "boom stage" comme l'indique le rapport

ETR/kcETP = 1 pour l'ensemble des traitements. Cette reprise vigoureuse sur les parcelles

démontre une fois de plus la grande capacité d'adaptation de la canne à sucre. Dans la suite on

verra comment cette reprise tardive de croissance influence le rendement.

•

120 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ""'--- - - - - ---.

100 _ - _ _._ _ _.......................... . - . - - __ _.._ - .

â.! 80

60

40 _ _.•.•.......-

20

ja1ja3

fe2 mar3 mail jun2 ju13marI av2 mai3 jull ao2

--- 80 % -+- 60 % --*- 50 %-i3- 40%~ 20%

sep1 oct2 nov3sep3 novi dec2

FIGURE N° IV-2.3 ETUDE FREQUENTIELLE DE LA PLUIE PAR DECADE A SAVEpériode de 1960 à 1990

85

Au terme de cette analyse, il apparaît clairement que :

* compte tenu des phases intenses d'activité de la plante et des fortes variations

tensiométriques dans la couche racinaire (0-45 cm), qu'il eût fallu effectuer le bilan à l'échelle

joumalière pour pouvoir estimer le drainage étant entendu que l'application de la loi de DARCY

peut devenir incertaine (POSS, 1991; KENGNI, 1993).

* les résultats des doses d'eau apportées aux traitements témoin et D14-1 ne sont pas

significativement différents, les indices de satisfaction étant pratiquement les mêmes aux

différents stades phénologiques. En ce qui concerne le traitement D14-2 les cannes ont présenté

des signes nets de déficit hydrique voire de stress hydrique notamment pendant la période de

couverture totale (100 % de couverture du sol).

* quel que soit le traitement, pendant la courte période sèche de la mi-juillet à la mi-août,

les besoins de cannes n'ont pas été satisfaits. Ceci pourrait avoir des conséquences sur les

rendements en cannes usinables et sur le taux de sucre extractible. Pour cela, il nous semble utile

d'étudier la pertinence du phénomène afin de savoir si notre année d'étude représentait une année

particulière ou s'il s'agit d'un phénomène permanent qui nécessiterait un complément d'eau

pendant cette période.

ll-3 : Détermination des périodes de déficit hydrique du sol

L'étude fréquentielle des pluies décadaires (figure N° IV-2.3), effectuée sur une série de

données couvrant la période de 1965 à 1992 indique que:

* la pluviométrie présente une allure bimodale quel que soit le quintile considéré.

* durant les années humides ( fréquence au dépassement égale à 8 années sur 10) les deux

pics sont très proches: 2ème décade de juillet et 3ème décade du mois d'Août.Les pluies débutent

pratiquement pendant la 1ère décade de Février et s'arrêtent à la 2ème décade de Novembre.

* durant les années moyennement humides (60 % 50 % et 40 %), les pics se situent

pendant la 1ère décade de juin et la 1ère décade de septembre. Les pluies débutent à la 1ère

décade de Mars et s'arrêtent à la 3ème décade du mois d'Octobre. Au cours de ces années on note

une courte sécheresse en mai (2ème et 3ème décades) et une sécheresse plus longue entre les

mois de Juillet et Aout.

* durant les années sèches (20 %) le premier pic s'établit pendant le 1ère décade de Juin et

le second pic se situe à la 3ème décade de septembre. Les pluies débutent très tardivevement

(2ème décade de Mars) et s'arrêtent plus tôt (3ème décade du mois d'Octobre)

FIGURE N° IV-2.4 ORGANIGRAMME DE DETERMINAnON DES JOURS DE DEFICITHYDRIQUE PAR BILAN HYDRIQUE JOURNALIER

Fin de l'irrigationDébut saison des pluies

OUIè>-----+ Stockïj- 1) = RFU

RU

RFU

non

Stock(j+1) = StockU) -ETMU) + PeU)

~---+ Stockïj« 1) = RFU

non

Stockïj-1) = Stockïj-1)

oui Stockïj«1) = 0(j+1) déclaré en

déficitnon

OUI

86

Cette situation confirmée au cours de notre période d'étude (1993) a eu une forte

influence sur la consommation en eau des cannes (ETR /kc.ETP compris entre 0,25 et 0,65) et

leur comportement physiologique (forte diminution de la vitesse de croissance, faible

élongation). Aussi nous nous sommes intéressé à la compréhension du phénomène. Nous avons,

sur la base des analyses climatiques et agropédologiques, déterminé :

- la réserve utile (RU) sur 50 cm de profondeur de sol

- la réserve facilement utilisable (RFU =2/3 RU) du sol en mm

- l'ETM = kc.ETPpenman (mm)

-la pluie efficace (Pe) = pluie journalière x 0,90 (mm)

- le stock d'eau du sol = RFU - ETM + Pe (mm).

La détermination des périodes de déficit hydrique a été faite sur la base du raisonnement

suivant (figure N° IV-2.4) :

Si Pej+l > RFU alors le stock j+l = RFU,

sinon stockj+1 =stockj - ETMj + Pej ,

en outre si stockj+1 > RFU alors stockj+1 = RFU le surplus étant perdu en drainage,

enfin si stockj+l < 0 alors stockj+l = 0 alors le jour (j+l) est déclaré en déficit hydrique

Le calcul commence dès la fin de la période d'irrigation c'est à dire au début de la saison

des pluies et l'on considère d'une part que le stock d'eau dans le sol est plein c'est à "dire égal à la

réserve facilement utilisable (RFU) et d'autre part que le système racinaire à cette période est déjà

bien développé. La réserve utile calculée dans le cas de notre parcelle d'études (sol sableux) sur

une tranche de sol de 50 cm, s'élève à 35 mm et la RFU à 23 mm.

La détermination des jours de déficit hydrique sera détaillée pour les mois de Juin, Juillet,

Août, Septembre et Octobre. Les mois de Novembre et Décembre correspondent généralement à

la période de maturation de la canne sur l'exploitation et les besoins d'apport d'eau se réduisent ;

les récoltes débutent souvent vers fin décembre.En appliquant cet algorithme pour la période de

1965 à 1992 nous avons déterminé les jours de déficit hydrique de chaque mois en considérant les

classes suivantes et calculé les probabilités d'apparition de ces jours de déficit :(Tableau N°IV­

2.4)

classe 1

classe 2

classe 3

classe 4

déficit hydrique de 1 et 2 jours consécutifs

déficit hydrique de 3 et 4 jours consécutifs

déficit hydrique de 5 et 6 jours consécutifs

déficit hydrique de 7 jours et plus.

87

Tableau N° IV-2.4 : Classes des jours de déficit hydrique et probabilités d'occurrence

Mois Décades Nbre de jours de déficit hydrique Probabilité d'apparition

classe 1 classe 2 classe 3 classe 4 classe 1 classe 2 classe 3 classe 41 10 3 2 1 0,63 0,19 0,13 0,06

Juin 2 12 9 3 3 0,44 0,33 0,11 0,113 15 6 3 2 0,58 0,23 0,12 0,081 13 6 1 7 0,48 0,22 0,04 0,26

Juillet 2 8 13 3 4 0,29 0,46 0,11 0,143 17 7 6 6 0,47 0,19 0,17 0,171 12 3 4 6 0,48 0,12 0,16 0,24

Août 2 8 11 8 5 0,25 0,34 0,25 0,163 10 3 5 6 0,42 0,13 0,21 0,251 14 6 2 6 0,50 0,21 0,07 0,21

Septe 2 7 9 3 2 0,33 0,43 0,14 0,103 14 5 2 3 0,58 0,21 0,08 0,13

L'analyse des probabilités d'apparition de ces phénomènes (tableau ci-dessus) et l'étude

fréquentielle des pluies sur la série 1965 à 1992, nous permet de conclure qu'en raison du

caractère aléatoire et hétérogène de la distribution des pluies et de l'assèchement progressif du sol

au cours de cette courte période sèche, l'irrigation aurait dû être poursuivie pendant les décades

suivantes si l'on ne tolère pas plus de cinq jours de déficit hydrique ( c'est à dire la RFU du sol

considéré) :

1ère décade du mois de juillet,

3ème décade du mois de juillet,

1ère, 2ème et 3ème décades du mois dAoût,

1ère décade du mois de septembre.

Au cours de l'analyse fréquentielle on a noté certaines années où l'on avait des déficits

hydriques de la classe 4 sur deux décades successives ou plus. fi s'agit des années:

1966 (6 au 30 septembre), 1973 (9 au 31juillet), 1977 (ler au 31 août),

1978 (6 au 21 août), 1990( 10 au 31août), 1991 (4 au 18 août)

1992 ( 11 au 25 juillet).

Dans les conditions de notre étude faite sur des sols à dominante sableuse (faible rétention

d'eau), il résulte de cette analyse qu'il y a bien un risque de non satisfaction des besoins en eau de

la canne entre la 1ère décade de Juillet à la 1ère décade du mois de Septembre et ce, quelle que

soit l'année.

88

Dans la présente étude nous ne pourrons pas indiquer avec précision les doses à apporter

en complément car ces apports dépendront d'une part des sols, (RU différentes) de l'organisation

du chantier (cannes de début, de milieu ou de fin de campagne) des stades physiologiques des

cannes (valeur des coefficients culturaux kc ) et des ressources humaines disponibles, Ces apports

de complément permettront d'assurer et de régulariser la production. Les apports d'eau en cours

de végétation sont utiles dès que le bilan hydrique devient négatif ; mais il ne faudra apporter

qu'une fraction de la réserve utilisable, pour éviter qu'une pluie survenant alors sature le sol et

ruisselle (BALDY, 1986). A titre indicatif en attendant des études ultérieures sur les doses de

complément d'apport, nous pouvons proposer que si le nombre de jours consécutifs de déficit

atteint 5 (classe 3) on pourra apporter une dose égale à la RFU soit 23 mm d'eau.

Les responsables chargés de l'irrigation sur l'exploitation disposent de tous les moyens

nécessaires pour déterminer et assurer le suivides jours de déficit hydrique :

* le bac de class A dont les données permettent d'estimer l'ETPpenman suivant la formule

de BALDY(1978): ETPpenman = EVbac / (2 -1,25HR)

avec Ev bac = évaporation du bac classe A

HR = humidité relative (comprise entre 0 et 1)

* les données pluviométriques journalières à partir des pluviomètres répartis sur l'ensemble

du périmètre. Les données pluviométriques seront affectées du coefficient 0,90 (AZONTONDE,

1981) pour tenir compte de l'agressivité du climat: pluie orageuse, évaporation directe

* la réserve utile du sol (RU) déterminée à partir des profils pédologiques effectués à la

fin de la période d'irrigation pour mieux observer la profondeur racinaire.

Toutefois la décision d'apporter un complément d'eau au cours de la saison dépend de

plusieurs facteurs de l'étude et notamment:

* des doses à apporter à partir d'expérimentations faites sur cases lysimétriques ou

à partir de divers modèles de bilan hydrique tels que les modèles PILOTE (MAILHOL, 1992),

SARRA (système d'analyse régionale risques agroclimatiques) et BIPODE développés par l'Unité

de recherche gestion de l'eau du CIRAD en 1993 ;

* des pertes de rendements (tonnage de cannes usinables et taux de sucre

extractible) en cas de non apport d'eau;

* des gains de rendement notamment en taux de sucre extractible obtenus quand

on apporte des doses complémentaires;

* des dépenses supplémentaires effectuées notamment en main d'oeuvre et

carburant, frais d'amortissement du matériel et les frais d'entretien.

FIGURE N° IV-2. 5 bis EVOLUTION DES APPORTS D'EAU PENDANTLA PERIODE D'IRRIGATION du 23/03 au 09/06/92

~irrigation

opluies

80 .._..- _ _ __._-_ _ _ -_..- .._._- _ _ _ _.__.- -._ .

100 ._ _ _.. . _ _.._.- __ _._-._ _ _ _ .

120-r-------------------------, r------,

..........EE..........

60 _ _ _... . -._ _ _ _ _ _ - _..'-:::JQ)+-':::J~

I40 _ _.. ..._.._ _._ _ _ _ -......... _ -.__ -.._ _ _ _ .

20 _ _ _ _.... . _ _ .

11111 riIl

23 02 12

Imarsl2~

ft ~111 1 1 1 1 Il 11 ITTTT TTTT

22 02 1217 27 ~

I~

1 1 1 Il 1 1 ITTTTTlT 1 1 11

22 0117 27 ~

~l

SOL SABLONNEUXPériode d'irrigation 21/03 au 30/04

0,------------------------------------,

------ ..__..__._ .

--------_ _.-._ .

._-----_.._--_.__ _._.

804 1204 1704 2104 2504 30041004 1S04 1'04 2304 2804

..._- -.__._.' ._------------_•..-._.•..._.._--

-7"-"'" \/-- -- -..- -..-.-.-.----.-----------------..--.----..-.--- -<!l-.- - --..- -.

-lS0

-300

-400

-3S0

-2S0

-200

-4S0

-SOO ~:-=--r---.---.---,---,,..,,..,r-r-r-.--.--.--.--.--.-.-............--.-r...,......-r-r--r--r---.---,,....,,....,,....,,..,,..,r-r--,J2103 2503 2903 204

2303 2703 3103 404

-sa-­~ -100 ...~-...- ..-,::;;----"'=___:::;..._--.:::::-.-.:.,;.~-....,-iF=:::--:~-------------··--·-·-·e

___ eo cm'-+- eocm"*E-- 40 cm -8. 20 cm

SOL UMONO-ARGILEUXPériode d'irrigation 21/3 au 30/4

0,---------------------------------,

-SOO - - -.- - - ..- - -.- ----..- ..-- .

-100 +-"'c-/--4._""",-7'_.c~......1IIC

-200

.. 300+---.:,....·

-400 --- - ..-- - ..- - -- --.-- - ._--_..__._ ..

2303 2703 3103 404 1004 1504 1'04 2304 2804

___ eo cm'-+- 60 cm ->+- 40 cm 'S' 20 cm

SOL ARGILEUXPériode d'irrigation 28/03 au 30/04

0...----------------------------

.œ"~ ....cc'"

._----_ _ .

-rL=-+ ..:."..-!--""__.-L--- J..- .,,'t:.:;:;::t-~_ .._.4;~.~. 1 \::.:/ .....

'-4.

___.._ _.__ _.__ - - - - . __ - _ _ __ 0.- ._. _ .

ëJr':!?- - -.-- - - - -\.-400

-500

-300

-200

_100+---------.."""·-I--=--~~-----_f~.,---""w--_

2904

21042404

22042004

18041604

14041104904

604304

1043003

2803

-600 ...Lr--.___.~-r_._...,...___.-.__....-r___,r---._-,--___.-.____.__r-.__.......___,r---.--...._r-r--,._....-rr-r-r-'

___ eocm .-+-. 60 cm -?*-- 40 cm 'S' 20 cm

FIGURE N° IV -2.5 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES SUR DIFFERENTS TYPESDE SOLS EN PERIODE D'IRRIGATION EN 1992

a) B16 sol sableuxb) B23 sol limono-argileuxc) B24 sol argileux

•SOL L1MONO-ARGILEUX

Saison pluvieuse 15/6 au 15/10 823/S1/P

-400

-500

0,---------------------------------,

-100

'ilQ. - 200 _ - _ _ - _ __ _ _-._..-éCI)W::Jo:J -300::J

~o>-:r:~w

~wbQ.

-600

1506 1806 1107 2107 2707 708 1808 2408 2908 1209 26091606 807 1607 2307 308 1508 2108 2608 509 1909 1510

--- 20 cm ..+.. 40 cm"""*" 60 cm ··EI·· 80 cm

SOL ARGILEUXSaison pluvieuse 15/6 au 15/10 824/S3/P

0,------------------------------------.

-200'ilQ.

é.,QI:J -300.2""3~'tl>.s:

!!J. -400QI

E~Q.

-500

1506 1806 1107 2107 2707 708 1808 2408 2908 1209 26091606 807 1607 2307 308 1508 2108 2608 509 1909 1510

--- 20 cm ..+.. 40 cm"""*" 60 cm ··EI·· 80 cm

FIGURE N° IV -2.6 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES SUR DIFFERENTS TYPESDE SOLS EN PERIODE PLUVIEUSE EN 1992

a) 823 sollimono-argileuxcb 824 sol argileux

89

L'étude des doses à apporter sera faite en tenant compte du fait que l'allongement des

cannes se fait à un taux uniforme tant que l'humidité du sol est au dessus du point de flétrissement

permanent. Comme le dit SHAW (1937), il n'existe pas un optimum de teneur en eau du sol pour

la canne. Certes, pendant la période de flétrissement, la canne n'est pas visiblement affectée mais

l'élongation diminue progressivement et tout déficit entre deux épisodes pluvieux au cours de la

saison humide entaîne une chute de la production en sucre extractible (FOREST, 1982). fi revient

à l'industriel, en fonction de ces différents facteurs, de juger de l'opportunité de l'apport de ce

complément d'eau.

A ce stade de notre travail, nous ne disposons pas de tous les éléments pour mener ces

études. Elles constitueront une étape ultérieure de nos recherches sur l'amélioration de la maîtrise

et la gestion de l'eau sur l'exploitation. fi sera nécessaire d'analyser de façon analogue le

comportement de la canne pendant la saison des pluies sur les autres types de sols de

caractéristiques différentes et plus ou moins profonds pour déterminer les quantités d'eau

nécessaires à apporter dans chaque cas. Pour ce faire il sera indispensable de reprendre sur tout le

périmètre les études agropédologiques en vue de déterminer avec précision les grands groupes de

sols sur lesquel sont implantées les diverses parcelles.

En effet comme le montrent les figures N-2.5 à 7, résultat des mesures de la campagne

1992, il existe de grandes différences dans les comportements des cannes sur les divers types de

sol En comparant par exemple les potentiels hydrauliques en période d'irrigation (ligure N°N­

2.5) entre les trois types de sol, on se rend compte que les apports d'eau qui sont pourtant les

mêmes sont très élevés(figure N-2.5) pour les sols sableux (BI6) où ils induisent des saturations

dans le profil.

La période sèche qui a été décelée au cours de notre étude en D14 en 1993 se remarque

aussi très nettement sur l'évolution des potentiels hydrauliques entre le 08/07 et 07/08 des deux

types de sol (figure N° N-2.6) et sur l'évolution des vitesses de croissance entre le 14/07 et

04/08 (figure N° N-2.8). Ceci confirme la nécessité d'une étude approfondie d'une part des

apports d'irrigation en période chaude (Novembre à Mai) et des apports de complément pendant

le courte période sèche (mi-Juillet à mi-Août) en fonction des types de sol.

FIGURE N° IV-2.7 EVOLUTION DU TALLAGE (campagne 1992)

100

90

al80

L:.70...

ala.

"iil 60(Il ...Q)

~g 50Q) ~ 40"C(Il

.0 30z

20

10

02D-04 27-04 17-05 25-05 01-06 08-06 15-06

~ sol sablonneux _ sollimino-argileux~ sol argileux

FIGURE N° IV-2.8 EVOLUTION DE LA CROISSANCE ET DE LA VITESSE DE CROISSANCEDES CANNES (campagne 1992)

3.50

3.00.-8--fI:l 2.50~==c; 2.00(,J

t'-l~

"0 1.50..=~....= 1.00 -_..---Cl:

-=0.50

OS-0901-09

25-0SlS-0S

11-0S04-0S

2S-0721-07

14-0707-07

30-0623-06

16-0609-06

2-0626-05

0.00.L-.---,----,.---,,---,--...--..,.---,--.....---,,---,--.-----,----,-----r--,--J

3.50,------------------------------------,

._-_._---_.__.

2.50-t---------,1--.::..,--~~----------------------1

3.00-t-----------

1.50-t--w---\---+-I---/-------...:>".---\--/---I-----........:~-~

2.00+-~~-----I---J'~~C_-~~;;~\r_--~~~~"_<:__---------

1.00 +---'.--'0""----1---

O. 00-L-r----r--,---r----r---r-"--,----r--r---.--~--r_-__._-~--~2-06 16-06 30-06 14-07 2S-07 11-0S 25-08 08-09

09-06 23-06 07-07 21-07 04-0S 18-0S 01-09

1--- sol sableux -+- sol limono-argileux """*""" sol argileux

90

Conclusion partielle

L'analyse des potentiels hydrauliques, des profils hydriques, de l'évolution des stocks dans

le profil et l'étude du bilan hydrique a permis de mettre en évidence que les apports d'eau pendant

la saison chaude (mars à début juin) sont exagérés et ont conduit à des saturations du profil et

donc pertes en eau notamment sur le traitement témoin. L'étude des rapports ETRlkcETP a

montré qu'il n'y avait pas une différence significative entre le traitement témoin et D14-1. Seul

D14-2 a montré des périodes de déficit hydrique pendant la période d'irrigation. Aussi après

plusieurs simulations avec le modèle PILOT (MAILHOL, 1992) nous proposons les doses

suivantes:

coefficient cultural age des cannes dose appliquée tous stade dekc ( mois) les 6 jours développement

0,43 à0,66 0 à 1,5 15 mm coupe ou plantation0,66 à 0,75 1,5 à 3 20 mm 50 % de couverture0,75 à 0,88 3 à 5 25 mm 100 % de couverture

FIGURE N0 IV-3.0 Les phases phénologiques d'une culture annuelle de canne à sucre à Savè :les facteurs du climat et évolution des coefficients culturaux

Faible humiditét" basse et

fo e insolationGros besoin en humiditéchaleur et lumière

Périodesèche et

~~

(Maturation ( - C,r--r-----+JL--

humidité et

lumière ~t" : 28 à 30°C / -tallage _

- - -- -----,----l,

--------y

levée

kc 0,88à 0,43.. ... ~

9 tffOplantation@recépage

c = 0,43 0,66 à Kc = 0 75à 0,66 0,75 à o,ss' kc = 1

~"=~"="~=::j"~~"!::::====~!,!::"'~======!~~~~~=!~

rtEITIIJ:JMois

FIGURE N° IV-3.l EVOLUTION DU TALLAGE (valeur moyenne de chaque traitement)

2OO~---------------'1iiI

I-:::-----------;~

9 24 7 21 4 18 2 16 30 13 27 10r-:;-,16 ,3lL1,4 2ll:-J-1, 25 ~3 6,...2ll.......,3 11----,uw!J ImaiJ lsm.l liunJ laaûJ lmllJ

200,-----------__--,

180 1~-11160

~ 140a& f 120

: § 100" ::::;:Il - 80li~ 60c:

40

20

o9 24 7 21 4 18 2 16 30 13 27 10

16 ,3lL1,4 2~ 25.L23 6,...2ll.......,3 1:z----,lmüJ lmaiJ UUO 1 liull 1 laoa.l lseotl

200..----------------,

180 1~-21160

[ 140

~ <il 120

g ~ 100~ ~., - 80li~ 60c:

40

20

o9 24 7 21 4 18 2 16 30 13 27 10

Id] 16 ~4 2~ 25 ~3 6 ~3 11~iJ

200

180

160CI:S

..c~ 140CI:SQ.C/) - 120Q) C/)

0> ~

+='Q)

100Q) .-

"'C ~Q) - 80~

..cE 600c

40 .............._........_..__._--

20

._---------_.__........

._---_.- _ __ __._ _ -

014 -2

014 - 1

014 - T

27 10

ls~~:J

9 24 7 21 4 18 2 16 30 13,--1fi.-, 30 14 28,iL, 25 9 23 6 20lazrll.l Imai J llun.1 Illill..J 1aoû 1

91

Chapitre ID : ETUDE DU FONCTIONNEMENT PHYSIOLOGIQUE DES CANNES.

L'étude du fonctionnement physiologique des cannes (figure N° N-3.0)a été faite afin de

comparer le comportement (tallage, croissance et rendement) des cannes vis à vis des différents

traitements en vue d'en tirer les conclusions pour une meilleure utilisation de l'eau.

ID-l : Le tallage

L'analyse de variance effectuée avec le logiciel Viewstat (1988) à différentes périodes du

développement physiologique des cannes (2, 4 et 6 mois) dont les résultats sont consignés dans

les tableaux N° N-3.1(a, b et c) placés en annexe N° N-l, permet de tirer les conclusions

suivantes:

* pas de différence significative à 2 mois (p = 0,2095). En effet l'observation de la figure

N°N-3.1 montre que les cannes ont atteint sur les différentes parcelles le maximum de leur

tallage (185000 tiges par ha) le 24 avril soit 7 semaines après la coupe. Cela s'explique par le fait

que les différentes parcelles d'essai ont reçu les mêmes quantités d'eau ( 85,6 mm) au cours du

premier stade de développement. Leur comportement a été pratiquement le même pendant cette

phase jusqu'au 7 mai. A partir du 14/05 des différences notables sont apparues. En effet les doses

sont passées à 25 mm, 22 mm et 15 mm respectivement pour les parcelles D14-T, D14-1 et D14­

2.

* à quatre mois commence à apparaître une nette différence dans le comportement des

cannes (p = 0,0081). Les régimes hydriques appliqués ont engendré des différences dans le

comportement des sols d'une part et dans le fonctionnement des cannes d'autre part. n apparaît

que le tallage le moins important est obtenu sur le traitement 2 (DI4-2). La chute de la densité

des plants de cannes sur cette parcelle par rapport à la parcelle témoin semble être due à la baisse

du régime hydrique. En effet la dose d'arrosage maintenue à 15 mm n'a pas compensé les pertes

par évaporation, la consommation des cannes et n'a pas favorisé un bon développement

racinaire.L'analyse montre en outre à ce stade qu'il n'y a pas de différence significative entre le

traitement témoin et la parcelle D14-1 bien que la moyenne du tallage de D 14-1 soit légèrement

plus élevée que celle du témoin. Ce léger accroissement du taux de tallage semble être du à une

meilleure croissance du système racinaire qui n'a pas subi d'anoxie.

* six mois après la coupe, les pluies se sont installées, l'irrigation a été arrêtée. Les

diverses parcelles sont à nouveau soumises au même régime hydrique. Les différences observées

à quatre mois ont été gommées. L'analyse montre en effet qu'il n'y a pas de différence significative

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: t)

T tF

Analyse de la variance

S d Ca 'ource: DOL: es carres: rre moyen: es - :

Entre orouees 2 6150533 3075.267 7382Intra-aroupes 12 49992 4166 p = 0081

Total 14 11149733

S

Estimation de la variance entre composants (Model Il) = 531,733

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: t1

SdED' S dF 'Grouoe: requ, : Moy. : ev. t .: rreur t .:

Groupe 1 5 149 19,519 8,729

Groupe 2 5 173,6 23,565 10,539

Groupe 3 5 124 17,706 7,918

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: tl

tttd 0FdeShtt'PLSO d F hO"ff Mornoaraison : 1 • ov. : e IS er: c e e: e unne

Groupe 1 vs. Groupe 2 -24,6 28,129 1,816 1,906

Groupe 1 vs. Groupe 3 25 28,129 1,875 1,937

Groupe 2 vs. Groupe 3 49,6 28,129* 7,382* 3,842

c

* Significatif à 95%

TABLEAU N°IV-J.{ EXEMPLE DU RESULTAT DE L'ANALYSE DE VARIANCE DU TALLAGEgroupe 1 = D14-T TO = 2 moisgroupe 2 = D14-1 Tl = 4 moisgroupe 3 = D14-2 T2 = 6 mois

FIGURE IV-3.2. CROISSANCE DE LA CANNE A SUCRE EN RELATION AVEC LESTEMPERATURES CUMULEES

5000

6000

4000

3000

2000

1400

.:

,,

,,,"

fi'

_.-- MOI<II<I so.1- - •.. - ••. Mcnoa s(\.1

Wf'f'kly ;I"owt.h meosuI"t'"'t'nts of H109 cene atMaklk, and ct Monoo Of' t .....o 50.1 typt's

40

Inches Degrees,~o,....--------------------------7/1

1 /140r

130r120,

ne}1

':~SOf-

ïo~160

50

..Extrait de Growing of sugar cane, R.P. HUMBERT

FIGURE N° IV-3.?» EVOLUTION DE LA CROISSANCE DES CANNES (1993)(valeur moyenne par traitement)

400 r------..,..---------------------,

S 300 .---------~------~~~~--____io

'--"CLl

'CLl"'3EG 200 r-------=Ait~~~:..---------------___tco

.......cdb1)C

,~ 100 1--~..q..------------------------___1

o 1

21--~~J,ZZJ~ ~ ~L~:~ _1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 •

18 16 13 10 154 .2 30 27 1 29

~ pluie -a- d14-T -<)- d14-1 -A- D14-2

FIGURE N° IV-3J.;. EVOLUTION DE LA VITESSE DE CROISSANCE DES CANNES (1993)(valeur moyenne par traitement)

-1---:-.-:----------------------------------------;

-1 ,{---/--,t:----.:-~~~:;;___---_sIr+_r\-------------------------------j

0,5 -----------------------------------------

O...L,..---,-----,----,-.---.--,-----,-----.---.---,-----r---,----,--,---,---,-----,------,---,-,-,-r

4

3,5

3.-:.::::::::' 2,5 -Eo--ID 2(f)(f)Q) 1,5+-'0>

1

214

182

1630

13 10

27 115

29

lmaLI--- 01 4-T -+- 01 4- 1 ---"+E----

~ ~ laoûl014-2

1seotl [Oc.taJ

92

prononcée entre les traitements. Seul le test PLSD de FISHER indique une différence

significative à 95 % entre les traitements 1 et 2

Pour l'ensemble des parcelles la concurrence pour l'utilisation des éléments nutritifs, l'eau

et surtout la lumière, entraîne une diminution progressive du nombre de tiges de cannes à l'ha

jusqu'à atteindre un équilibre entre le nombre de tiges, leurs divers besoins et les possibilités du

milieu. Ainsi à la fin de la période de mesure (17 septembre) on a (figure N° lV-3.1) :

D14-t 58.888 tiges par ha

D14-1 62.592 tiges par ha

D14-2 51.666 tiges par ha

Au terme de cette analyse on peut retenir à ce stade que les traitements témoins et D14-1

ne sont pas significativement différents en ce qui concerne le tallage des cannes. Seul le traitement

D14-2 a donné de mauvais résultats. L'analyse de la croissance et surtout celle de la vitesse

d'élongation permettront d'envisager quel régime hydrique retenir.

m-2 : Suivi de la croissance (élongation) des cannes

La croissance réflète les conditions de vie de la culture en particulier les conditions

d'alimentation hydrique. En période de stress accentué, la croissance est très faible. Dans la

semaine qui suit le début d'un stress hydrique, la baisse de croissance est nettement perceptible

(figure N° lV-3.2). Inversement, le retour de meilleures conditions hydriques se traduit dans la

semaine suivante par une forte remontée de la vitesse d'élongation. On voit donc qu'à l'échelle de

la semaine la réaction à une rapide variation des conditions hydriques,dans un sens favorable ou

défavorable est nettement perçue par la mesure de l'élongation (hauteur de la canne jusqu'au

dernier ochréa visible).

La croissance (figure N° lV-3.3) a été homogène sur l'ensemble des parcelles. Les

traitements ayant une faible densité en cannes présentent une élongation plus élevée au début des

mesures. Ainsi la hauteur moyenne des cannes le 14 mai soit 10 semaines après le recépage est :

pour le traitement D14-T : 112 cm

pour le traitement D14-1 : 93 cm

pour le traitement D14-2 : 108 cm

ANOVA à un facteur X 1 : indie2 Y 1 : 3mois

Analyse de la variance

T tFcS dDOLSource: es carres: arre moyen: es - :Entre groupes 2 3152304 1576152 4,64Intra-arouoes 12 4075,92 339,66 1 p =,0321Total 14 7228,224

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 247,298

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 3mois

SdED' S dMF 'Grouoe: reau, : ov, : ev. t .: rreur t , .Groupe 1 5 158,12 11,707 5,235

Groupe 2 5 123,2 24,071 10,765

Groupe 3 5 146,24 17,393 7,778

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 3mois

td 0hWFdSOd F' hOffomoaraison : i . Moy.: PL e IS er: e Sc e e: t e unnet

Groupe 1 vs. Groupe 2 34,92 25,399* 4,488* 2,996

Groupe 1 vs. Groupe 3 11,88 25,399 ,519 1,019

Groupe 2 vs. Groupe 3 -23,04 25,399 1,954 1,977

c

* Significatif à 95%

TABLEAU N°IV-3.3 EXEMPLE DU RESULTAT DE L'ANALYSE DE VARIANCE DESELONGATIONS (hauteur de canne)

groupe 1 = DI4-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

93

Pour tous les traitements, on note une forte diminution des vitesses maximales

d'élongation au fil des mois. Elevées au début de la période de mesure en début juin (2 à 2,5

cm/j), elles se réduisent à 1,5 cm/j finjuin à 0,80 cm/j fin juillet et entre 0,75 et 1,25 cm/j à la fin

du mois d'octobre. Certes la baisse des températures moyennes s'accompagne d'une réduction de

la vitesse de croissance des tiges (Figure N° IV-3.4) comme l'ont montré HUMBERT (1968),

ONO et NAKANISHI (1983), GENERE (1985), et QUIDEAU (1988) mais dans le cas de nos

observations, cette réduction de la vitesse d'élongation semble aussi résulter des régimes

hydriques appliqués. En effet on constate de nettes différences dans le comportement des divers

traitements pendant la courte saison sèche. Les mesures ont été faites jusqu'au début de la phase

de floraison. L'étude de la croissance sur chacun des traitements donne les résultats suivants

(tableau N° IV-3.2 ) :

Tableau N° IV-3.2 : Evolution de la vitesse de croissance des cannes.

Périodes vitesse de croissance des cannes (cmlj)DI4-T DI4-1 DI4-2

28/05 - 11/06 2,16 1,95 1,9801/07 - 29/07 1,58 1,67 1,5806/08 - 27/08 1,20 1,26 0,8708/10 - 21/10 1,03 1,90 0,99

1- le fait que les vitesses d'élongation des tiges de cannes dans la dernière période

d'irrigation (28/05 au 11/06) soient pratiquement semblables, confirme les rapports ETR/kcETP

de la période (tableau N° IV-2.3) . Cela résulte du confinement des racines anciennes mortes qui

forment une sorte d'éponge (macro-porosité) dans les 45 premiers cm du sol servant de réservoir

à la plante.

L'analyse de variance (Tableau N° IV-3.3) effectuée pour la croissance (moyenne

de 5 placettes pour chaque traitement) à différents ages (annexe N° IV-2) montre qu'à 3, 4 et 5

mois les traitements témoin et D14-2 présentent une différence sinificative par rapport au

traitement D14-1 Cela s'explique par le fort tallage observé sur cette parcelle

2- Toutes les parcelles ont été affectées par la relative sécheresse de juillet-août.

Au cours de cette période, les vitesses moyennes d'élongation ont été réduites (1,20 pour DI4-T,

1,26 pour D14-l et 0,87 pour D14-2) indiquant un stress hydrique comme le confirme l'évolution

des profils et des stocks en fonction du temps (graphiques N° IV-1.8). Toutefois les cannes de la

parcelle D14-1 semblent avoir beaucoup mieux résisté à cette sécheresse que celles des autres

traitements à cause de leur meilleur développement racinaire pendant la phase d'irrigation.

94

3- Les pluies du début du mois de septembre ont permis une reprise de la

croissance pendant la deuxième décade du même mois, tandisque les faibles pluies de la 3ème

décade ont fait chuter la croissance sur les parcelles DI4-T et D14-2 (graphique N° IV-3.4) enfin

les fortes pluies du mois d'octobre ont permis une nouvelle reprise de la croissance.

On voit donc que les cannes n'ont pu profiter de l'eau des couches profondes

pendant la période sèche intervenue au cours de la saison des pluies, suite au blocage des racines

dans les premières couches à cause du substratum argileux riche en concrétions empêchant toute

pénétration racinaire. En fait il eût fallu apporter un complément d'eau pendant cette même

période qui est en fait la période critique des cannes de milieu et de fin de campagne.

m-3 : Estimation des rendements

Après Il mois de végétation (vers fin janvier 1994) les cannes ont été récoltées

dans les conditions normales du complexe c'est-à-dire après brûlis des parcelles. Sur chaque

parcelle des bandes de 3,50 mètres ont été récoltées et pesées. Les rendements moyens obtenus

après l'élimination des bouts blancs (sommets aqueux des cannes) sont consignés dans le tableau

N° IV-3.4

Une semaine avant la récolte nous avons prélevé au hasard sur les différentes

parcelles des tiges de cannes dont les jus obtenus après broyage manuel et fitration ont été

examinés au polarimètre en vue de déterminer le degré Brix et l'indice de réfraction.fi n'a pas été

possible de faire les analyses saccharimétriques complètes donnant les richesse en sucre, le pol et

la pureté car la sucrerie n'était pas en état de marche. Toutefois nous avons estimé le taux de

sucre extractible à partir de la formule empirique suivante :

SE = B - 9

où SE taux de sucre extratible en %

B = le degré Brix corrigé

Les résultats sont consignés dans le tableau N° IV-3.4

95

Tableau N° IV-3.4 : Estimation des rendements

Parcelles Nbre tiges/ha rendement Brix Sucre extractible indice decannes (t/ha) ( 0/0) réfraction

DI4-T 58888 80,16 18,6 9,6 1,3615D14-1 62592 95,24 21,8 12,8 1,3668D14-2 51666 75,40 18,3 9,3 1,3611

Ces résultats sont globalement satisfaisants par rapport aux rendements généralement

obtenus par les responsables du complexe sucrier de Savè (40 à 65 t/ha) sur les différentes

parcelles avec les mêmes doses que notre parcelle témoin. fi en résulte donc déjà qu'avec un suivi

et un entretien réguliers tant du système d'arrosage que des plants de cannes dans les conditions

actuelles on peut améliorer les rendements.

Les rendements obtenus sur les divers traitements (Figure N° IV-3.5) réflètent l'évolution

du tallage et des élongations pendant les essais. fi ressort de ces résultats que la parcelle D14-1 a

le meilleur rendement en tonnage de cannes usinables (une augmentation de près de 19 % par

rapport à la parcelle témoin) et en richesse. Dans le même temps la parcelle D14-2 présente un

déficit de près de 6 % par rapport au témoin, résultat d'un stress hydrique pendant la période

d'irrigation et plus précisément à la période de 100 % de couverture du sol comme le montre le

tableau N° IV-2.3.

L'estimation des taux de sucre extratibles confirment les analyses précédentes à savoir que

les cannes de la parcelle D14-1 qui ont le taux le plus élevé (12,8 %) ont une meilleure

valorisation de l'eau.

Conclusion partielle

L'analyse des divers résultats (apports d'eau, tallage, élongation) permet de comprendre

les causes des faibles rendements en cannes usinables obtenus sur le complexe sucrier de Savè. fi

s'agit essentiellement :

1- du confinement des racines dans les 40-45 cm premiers centimètres, dû à une couche

argilo-concrétionnée à 50-60 cm qui empêche toute progression racinaire et l'alimentation

hydrique des cannes à partir des stocks d'eau des couches profondes. Ce faible enracinement est à

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

O-lL======014 - 1 014 - 2

parcelle014 - t

H cano usinabl (t/ha) • degré brix ~ SE(%)

FIGURE N° IV-3•. !> EVOLUTION DES RENDEMENTS OBSERVES PAR TRAITEMENT

96

la base de la verse des cannes qui gêne la récolte

2- d'une mauvaise utilisation des enrouleurs (mauvais réglage des vitesses d'avancement)

ayant pour conséquence une mauvaise répartition de l'eau dans les parcelles

3- des apports d'eau trop élevés sur les sols à dominante sableuse ayant un substratum

agilo-concrétionné à 60 cm induisant la présence d'une nappe temporaire entretenue par les pluies

survenues pendant la période d'irrigation,

4- d'une sécheresse courte qui est intervenue pendant la période de forte croissance des

cannes (boom stage). Or il s'agit de la période critique dans le développement végétatif de la

plante et nécessite un complément d'apport d'eau.

V ème Partie: CONCLUSION ET PERSPECTIVES

97

98

L'étude sur le complexe sucrier de Savè avait pour objectif d'estimer les consommations

d'eau des cannes sur les sols sableux (faible rétention de l'eau, fort lessivage) afin de proposer une

meilleure gestion de l'eau sur ces types de sol Dans ce double souci, nous avons mis en oeuvre

une méthodologie basée d'une part sur l'utilisation d'humidimétrie neutronique et de tensiométrie

pour l'étude des consommations d'eau, d'autre part, sur les mesures de tallage, élongation et

vitesse de croissance des cannes pour l'étude du comportement et du fonctionnement du végétal

Ce choix repose sur le fait que ces systèmes permettent des mesures non destructives, précises et

surtout répétitives dans le temps.

La fiabilité de la méthode tensio-humidimétrique a montré la bonne complémentarité entre

les données tensiométriques et les variations de stocks pour l'étude de la relation eau-sol-plante.

Du fait de la micro-hétérogénéité du sol, caractérisée par la variabilité de la conductivité

hydraulique (K(8» qu'il faut déterminer pour chaque site, il apparaît qu'il est nécessaire, voire

indispensable, de cerner de façon précise, au pas de temps journalier, le bilan hydrique pour

calculer les consommations d'eau par les cannes car l'une des grandes difficultés de la méthode,

sinon sa limite, est le calcul des flux profonds compte tenu de la dynamique des transferts. TI

serait donc souhaitable pour les campagnes à venir d'effectuer les mesures tensiométriques tous

les jours et les mesures humidimétriques tous les deux ou trois jours pour mieux saisir les

changements de direction des flux et les variations de stock.

En ce qui concerne le fonctionnement hydrique on a pu mettre en évidence que les sols

sont proche de la saturation la plupart du temps indiquant ainsi que les apports d'eau sont

exagérés ou que l'irrigation est mal conduite et qu'ils sont de loin supérieurs aux besoins des

cannes surtout pour les traitements Dl4-Témoin et D14-1 jusqu'au début de la croissance active:

ETRlETP compris entre 0,85 et 1. Pour éviter ces pertes d'eau et compte tenu des limitations en

performance des enrouleurs utilisés (ils ne permettent pas de dose inférieure à 15 mm) sur

l'exploitation et des découpages des parcelles, nous avons, après plusieurs simulations à partir du

modèle PILOTE, pensé qu'on pourrait retenir après esssai sur les sols à dominante sableuse avec

un substratum argileux sous-jacent, les doses suivantes :

coefficient cultural age des cannes dose appliquée tous stade dekc ( mois) les 6 jours dévelonnement

0,43 à 0,66 0 à 1,5 15 mm couve ou plantation

0,66 à 0,75 1,5 à 3 20 mm 50 % de couverture

0,75 à 0,88 3 à5 25 mm 100 % de couverture

99

Par contre il y a eu un net déficit voire un stress hydrique (ETRlKcETP compris entre

0,65 et 0,25) pendant la période qu'il convient maintenant d'appeler la petite saison sèche ( mi­

Juillet à mi-Août) et que nous avons mise en évidence dans cette étude. Au cours de cette saison

il sera nécessaire de prévoir un complément d'eau et d'assurer un réseau de drainage (évacuation

des excès d'eau dus à la pluie) correct. Ce travail a mis en évidence l'importance d'un suivi

quotidien du bilan hydrique pendant cette période sèche qui intervient pendant la période critique

des cannes de milieu et de fin de campagne. Ce suivi très simple prend en compte les données

journalières de la pluviométrie efficace, de l'évaporation du bac Classe A, de l'humidité relative et

des réserves utiles de chaque type de sol.

Recommandations

En vue d'obtenir une irrigation correcte et homogène sur les parcelles, il sera nécessaire

1- de remettre en état les enrouleurs en procédant notamment :

* au remplacement des tuyaux en polyéthylène présentant des fuites d'eau,

* à la réparation du système de régulation par by-pass

* au remplacement des butées usées au niveau du canon en vue de rendre

symétrique les secteurs d'arrosage

2- de contrôler au début de chaque lit (couche) de spires la vitesse d'avancement dû canon et de

procéder si nécessaire à une correction.

3- de contôler et d'ajuster le cas échéant la pression (4 à 5 bar) au niveau du canon d'arrosage,

4- de procéder à la formation du personnel d'irrigation au début de chaque campagne afin

d'expliquer à chaque agent les opérations à faire sur chaque appareil, et la responsabilité de

chacun dans la maîtrise de l'irrigation.

Pour obtenir des rendements corrects:

** il faudra par un essai de sous-solage profond (60 à 70 cm) faciliter l'enracinement des

cannes en vue de permettre aux racines de puiser l'eau dans les couches profondes du sol. Pour

cela nous nous sommes assurés que la capacité d'infiltration de la couche de sol à 70 cm (K(S)

varie de 0,33 à 3,30 mm/j pour des teneurs en eau variant de 0,30 à 0,33 cm3/cm3) serait assez

100

bonne. Cela permettra une plus grande circulation de l'eau car le sol sera plus aéré, un

développement des racines de soutien et évitera les problèmes de la verse rapide des cannes

pendant les fortes pluies de Juinet de Septembre. En effet comme il a été signalé dans l'étude du

bilan hydrique ( 4ème partie, chapitre TI §1) les racines les plus profondes observées ont été celles

qui se trouvaient à la verticale des sillons des rippers utilisés pour le labour. li faudra en même

temps améliorer le réseau de drainage (entretien régulier des fossés d'évacuation des excès d'eau

existants)

** il faudra assurer aux cannes pendant la petite saison sèche un complément

d'eau. Pour cela il faudra une collecte régulière des données climatiques (entretien de la station

agro-climatique du périmètre) et un calcul régulier au pas de temps journalier du bilan hydrique

simplifié. En attendant des études approfondies on pourra apporter, au cas où on a 5 jours

successifs de déficit hydrique, la valeur de la réserve facilement utilisable (RFU) du sol.

Perspectives à court et à moyen termes

Notre étude a été essentiellement basée sur la réponse à la conduite de l'irrigation sur les

sols sableux ayant un substratum argileux sous-jacent sur le complexe sucrier de Savè. Cela

s'explique par le fait que pendant la période d'études, les activités sur le périmètre étaient ralenties

pour des raisons économiques et de restructuration. Compte tenu de l'importance de la

consommation actuelle en sucre, des prévisions futures d'Une part, de la relance des petites et

moyennes industries au Bénin en vue de favoriser au maximun les exportations (entrées de

devises) d'autre part, il serait souhaitable que ce travail soit poursuivi :

* sur les autres types de sols (limono-argileux et argileux) pour déterminer avec précision

les différentes doses à apporter en vue de gérer au mieux les ressources en eau et d'optimiser les

rendements en cannes usinables et en sucre extractible. Mais auparavant il est urgent de reprendre

sur tout le périmètre sucrier les études agropédologiques en vue de déterminer avec précision les

grands groupes de sols sur lesquels sont implantées les diverses parcelles

* sur cases lysimétriques pour déterminer avec précision les coefficients culturaux adaptés

à l'environnement écologique de Savè,

* en prenant en compte les interactions entre l'irrigation et la fertilisation d'une part et

l'irrigation et la sélection variétale d'autre part, en vue :

101

a) d'aboutir à la mise au point d'itinéraire technique permettant une meilleure

valorisation des engrais notamment l'azote. Une telle étude pourra même permettre de mieux

gérer les pertes en azote (nitrates) qui posent un problème d'ordre environnemental (pollution du

fleuve Ouémé au bord duquel est implanté le périmètre sucrier)

b) d'adapter le pilotage de l'irrigation en tenant compte de la tolérance à la

sécheresse des variétés cultivées

* en instaurant une recherche en culture pluviale sur les sols profonds pour permettre dans

la région la production de canne industrielle par les paysans. En matière d'hydraulique agricole

cette recherche aura pour but de déterminer les périodes de plantations, les consommations en eau

pendant les différents stades de développement pour une meilleure gestion de l'eau pluviale basée

sur des techniques culturales simples.

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102

103

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ANNEXES

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ANNEXES 1

l-Aperçu photographique du dispositif expérimental

2-Liste des tableaux

3-Liste des figures

4- Principaux caractères morphologiques de la parcelle D14

5-Analyses granulomériques, physiques et chimiques de la parcelle B23

6-Analyses granulomériques, physiques et chimiques de la parcelle D14

7-Analyses granulomériques, physiques et chimiques de la parcelle B16

115

ANNEXE 1-2 : Liste des tableaux

Tableau N° 1: Statistiques de production de sucre pendant la péeriode 1982 à 1990Tableau N° 2: Prévision de la consommation en sucre au Bénin

Tableau N° 1-2.1 : Coefficients culturaux et doses d'arrosage

Tableau N° ll-2.1 : Normales pluviométriques sur la période 1960-1990Tableau N°ll-2.2 : Etude fréquentielle de la pluviométrie mensuelle 1960-1990Tableau N°ll-2.3 : Détermination des périodes humidesTableau N°ll- 204 : Evolution de la température sur la période 1961-1990Tableau N°ll-2.S : Evolution de l'ETP et du déficit hydrique climatique (ETP-P) mensuelsTableau N°ll-2.6 : Valeurs mensuelles de l'évaporation bac de Classe A à Savè (1960-90)Tableau N°ll-2.7 : Récapitulatif des différents types de champs (parcelles)Tableau N°ll-2.8 : Caractéritiques principales des stations de pompageTableau N°ll-2.9 : Doses et coefficients culturaux appliqués sur le complexeTableau N°ll-2.10 : Contrôle du fonctionnement des enrouleurs.

Tableau N°m-1.1 : Analyses granulométriques de la terre fine de la parcelle D14Tableau N°m-1.2 : Analyses physico-chimiques des sols des traitements étudiésTableau N°m-1.3 : Evolution de la densité apparenteTableau N'Tll-Ls : Résultats d'analyse de l'eau du barrage du complexe sucrier

Tableau N°m-2.1 : Doses et fréquences habituelles sur le périmètreTableau N°m-2.2 : Différents traitements appliqués

Tableau N°m-3.1 : Paramètres d'étalonnage et erreurs associées

Tableau N°N-1.1 : Doses apportées en fonction des traitementsTableau N°N-1.2 : Coefficients culturaux moyens mensuels en fonction de la date de

plantationTableau N°N-1.3 : Apports d'eau (pluies et irrigations) pendant la période d'irrigationTableau N°N-1.4 : Données climatiques enregistrées en 1993 à SavèTableau N°N-1.S : Détermination de la réserve utile pour les différents traitementsTableau N°N-1.6 : Exemple de détermination de la conductivité hydraulique à SO cm

Tableau N°N-2.1 : Comparaison des ETRJETP calculés au Kc utilisés à SavèTableau N°N-2.2 : Comparaison des réserves simulées et les réserves calculéesTableau N°N-2.3 : Evolution des ETR simulées en rapport avec les stades physiologiquesTableau N°N-2A : Classe des jours de déficit hydrique et probabilité d'occurenceTableau N°N-2.S : Proposition des doses à appliquer sur sols sableux

Tableau N°N-3.1 : Exemple du résultat de l'analyse de variance du tallageTableau N°N-3.2 : Evolution de la vitesse de croissanceTableau N°N-3.3 : Exemple du résultat de l'analyse de variance de la croissanceTableau N°N-3A : Estimation des rendements

ANNEXES 1-3 : Liste des figures

FIGURE 1-1.1 SCHEMA D' UNE CANNE A SUCRE

FIGURE N°I-1.2 STRUCfURE D'UNE FEUILLE DE CANNE A SUCRE

FIGURE N° 1-1.3 PORTION SOUTERRAINE MONTRANT LES TIGES :* (1) primaires '" (2) secondaires * (3) tertiaires*(4) niveau du sol * (5) point d'attache de la bouture orignelle

FIGURE N° 1-1.4JEUNE PLANT DE CANNE PRESENTANT DEUX SORTES DE RACINES :* F : racine de bouture provenant des primordias radiculaires de la bouture* B : racines de pousses provenant des priimordias radiculires des pousses* C : tige mère ou primaire * E : bouture primitive'" A et D: tiges secondaires

FIGURE N° 1-1.5 ALLURE GENERALE DE LA CROISSANCE D'UNE CULTURE ANNUELLE DECANNE A SUCRE (DILLEWIJN, 1960)

FIGURE N° 11-1.1 BENIN: CARTE DES ZONES NATURELLES

FIGURE N° 11-1.2 LES GRANDS ENSEMBLES DU RELIEF DU BENIN

FIGURE N° 11-1.3 CARTE GEOLOGIQUE (a) ET CARTE DES SOLS DU BENIN (b)

FIGURE N° n-z.i SITUATION GEOGRAPIDQUE DE SAVE

FIFURE N° 11-2.2 POSITION DU FRONT INTER TROPICAL AU SOL (DHONNEUR, 1981)a) en Janvierb) en Juillet

FIGURE ll-2.3 MECANISME DU CLIMAT AU BENIN (position du FIT)

FIURE ll-2.4 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE A SAVE: période de 1927 à 1990* période douteuse: 1927 à 1936* période homogène: 1937 à 1990

FIGURE 11-2.5 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE DES 30 DERNIERES ANNEES (1960 à 1990)

FIGURE n-a,s ETUDE FREQUENTIELLE DE LA PLUVIOMETRIE MENSUELLE A SAVEpériode de 1960 à 1990

FIGURE 11-2.7 EVOLUTION DE LA PLUIE ET DE L' ETP à SAVE(Méthode de FRANQUIN)

FIGURE 11-2.8 ECART A LA NORMALE DES TEMPERATURES MOYENNES ANNUELLES

FIGURE 11-2.9 EXEMPLE DE PLAN PACELLAIRE

FIGURE 11-2.10 SCHEMA DES DIFFERENTS TYPES DE PARCELLES

FIGURE 11-2.11 SCHEMA TYPE DU RESEAU D'ADDUCfION D'EAU

FIGURE N° 11-2.12 SCHEMA DU CIRCUIT HYDRAULIQUE DU RESEAU D'IRRIGATION** STN 1 = station de pompage N° 1

. l'''' Barrage Razel = seuil au niveau du fleuve Ouémé

FIGURE N° 11-2.13 SCHEMA D'UN ENROULEUR ET D'UN CANON D'ARROSAGE

FIGURE 11-2.13bis: DISPOSITIF DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT DES ENROULEURS

FIGURE N°Il-2.14 VARIATION DE LA PLUVIOMETRIE AU NIVEAU DU CANON DESENROULEURS

axe transversal

FIGURE 11-2.15 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE LONGITIDUNALE

FIGURE N° m-i.i PROFIL TYPE DES SOLS DE LA PARCELLE D14 et LOCALISATION DESSITES DE PRELEVEMENTS DES ECHANTILLONS

FIGURE N° m-i.z PARCELLES EXPERIMENTALES :** 1992 parcelles B16, B23, B24.** 1993 parcelle D14

FIGURE N° rn-z.r IMPLANTATION DES PLUVIOMETRES, CANNES TENSIOMETRIQUES ETTUBES DE SONDE SUR CHAQUE SITE

FIGURE N° m-aa UTILISATION DU CAPTEUR DE PRESSION PORTATIF NARDEUX DTE 1000

FIGURE NO m-as DISPOSITIF EXPERIMENTAL: CAMPAGNE 1992

FIGURE N° rn-2.4 DISPOSITIF EXPERIMENTAL: CAMPAGNE 1993

FIGURE N° m-as MESURE DE LA HAUTEUR D'UNE TIGE DE CANNE AU DERNIEROCHREA VISIBLE

FIGURE N° m-s.i RELATION POTENTIEL HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU

FIGURE N° m-aa RELATION CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU

FIGURE N° m-as EXEMPLES DE PROFILS DE CHARGE TOTALE etDIRECTION DES ECOULEMENTS

FIGURE N° m-a.e ETALONNAGE GRAVIMETRIQUE IN SITU DE LA SONDE A NEUTRONS

FIGURE N° IV-1.1 EVOLUTION DES APPORTS D'EAU POUR LES DIFFERENTS TRAITEMENTS

FIGURE N° IV-1.2 EVOLUTION DE LA PLUVIOMETRIE A SAVE

FIGURE N° IV-1.3 EVOLUTION DES DEFICITS HYDRIQUES CLIMATIQUES A SAVE

FIGURE N° IV-lA EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 13/04 au 17/04a) traitement témoin dose 15 mmb) traitement d14-1 dose 15 mmc) traitement d14-2 dose 15 mm

FIGURE N° IV-1.5 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 18/05 au 25/05a) traitement témoin dose 25 mmb) traitement d14-1 dose 22 mmc) traitement d14-2 dose 15 mm

FIGURE N° IV-1.6 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 17/07 au 27/0Sa) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

FIGURE N° IV-1.7 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES du 10/06 au 21110a) traitement témoin b) traitement dl4-1 c) traitement d14-2

FIGURE N° IV-1.S EVOLUTION DES GRADIENTS DE CHARGE du 18/03 au 29/05a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

FIGURE N° IV-l.9 EVOLUTION DES GRADIENTS DE CHARGE du 11106 au 21110a) traitement témoin b) traitement d14-1 c) traitement d14-2

FIGURE N° IV-1.10 -a EVOLUTION DES PROFILS HYDRIQUES du 10/04 au 21104(période d'irrigation)

FIGURE N° IV-1.10 -b EVOLUTION DES PROFILS HYDRIQUES du 15/06 au 13/0S(période des pluies)

FIGURE N° IV-1.11 EVOLUTION DU NIVEAU DE LA NAPPEa) traitement témoin b) traitement-2

FIGURE N° IV-l.12 EVOLUTION DES STOCKS MOYENS du 24/03 au 21110période d'irrigation du 24/03 au 10/06période des pluies du 11106 au 21110

FIGURE N° IV-l.13 PROFILS HYDRIQUES EXTEMES (maximum et minimum)

FIGURE N° IV-l.14 EVOLUTION DE L'INFILTRATION AU COURS D'UN ESSAI DE DRAINAGE

FIGURE N° IV-l. 14 RELATION CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU à 50 cmK(9) = exp[(227,14 ± 47,08)9 - (72,13 ± 0,87)] mmlj r2 =0,82

FIGURE N° IV-2. 1 RELATION CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE - TENEUR EN EAU à 70 cmK(9) = exp [(69 ± 7,3)9 - (21,6 ± 0,2)] mmlj r 2 =0,95

FIGURE N° IV-2.2 ETUDE COMPAREE DES RESERVES EN EAU SIMULEE ET CALCULEE

FIGURE N° IV-2.3 ETUDE FREQUENTIELLE DE LA PLUIE PAR DECADE S A SAVEpériode de 1960 à 1990

FIGURE N° IV-2.4 ORGANIGRAMME DE DETERMINATION DES JOURS DE DEFICITHYDRIQUE PAR BILAN HYDRIQUE JOURNALIER

FIGURE N° IV -2.5 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES SUR DIFFERENTS TYPESDE SOLS EN PERIODE D'IRRIGATION EN 1992

a) B16 sol sableuxb) B23 sollimono-argileuxc) B24 sol argileux

FIGURE N° IV-2. 5 bis EVOLUTION DES APPORTS D'EAU PENDANT LA PERIODED'IRRIGATION du 23/03 au 09/06/92

FIGURE N° IV -2.6 EVOLUTION DES POTENTIELS HYDRAULIQUES SUR DIFFERENTS TYPESDE SOLS EN PERIODE PLUVIEUSE EN 1992

a) B23 sollimono-argileuxcb B24 sol argileux

FIGURE N° IV-2.7 EVOLUTION DU TALLAGE (campagne 1992)

FIGURE N° IV-2.S EVOLUTION DE LA CROISSANCE ET DE LA VITESSE DE CROISSANCEDES CANNES (campagne 1992)

FIGURE N° IV-3.0 Les pbases pbénologiques d'une culture annuelle de canne à sucre à Savè :les facteurs du climat et évolution des coefficients culturaux

FIGURE N° IV-3.1 EVOLUTION DU TALLAGE (valeur moyenne de cbaque traitement)

FIGURE N° IV-3.2 CROISSANCE DE LA CANNE A SUCRE EN RELATION AVEC LESTEMPERATURES CUMULEES

FIGURE N° IV-3.3 EVOLUTION DE LA CROISSANCE DES CANNES (1993)(valeur moyenne par traitement)

FIGURE N° IV-3.4 EVOLUTION DE LA VITESSE DE CROISSANCE DES CANNES (1993)(valeur moyenne par traitement)

FIGURE N° IV-3.5 EVOLUTION DES RENDEMENTS OBSERVES PAR TRAITEMENT

Al-4: Principaux caractères morphologiques de la parcelle D14

Profondeur couleur texture porosité éléments structure cohésion racines transition MO symbole

(frais) 2rossiers

0-26 7,5YR3/2 sableuse très poreux debrits de grumuleuse friable très nbreuses abrupte fraîche et Al

brun-foncé racines fines et grosses humifiée

26-36 7,5YR4/3 sablo-limo très poreux racines et qq polyédrique faible consis- très nombreuses diffuse ' humifiée A2

brun neuse concrétions tance fines et moyennes

36-61 5YR3/4 sablo-limo pores très conrétions polyédrique peu dure très nombreuses abrupte faible BI

ruoge-brun neuse fins latéritiques subanguleuse fines et très fines

61-105 10YR 5/6 argileuse pores très hep de polyédrique compacte quelques racines abrupte nulle B2

fins concrétions subanguleuse très fines

latéritiques

Observations: L'activité biologique très forte en surface décroit fortement avec la profondeur,

L'horizon B2 est très concrétionné (oxyde de fer et de manganèse)

Al-SCENTRE NATIONAL D'AGR~PEOOLOGIE

BP. 988 - COTONOU

LABORATOIRE D'ANALYSE DES SOLS

RESULTATS ANALYTIQUES

N° Profil B 23N° Enregistrement 14786 14787 14788 14789 Composite

Horizon

Profondeur cm 0-30 30-47 47-105 105-140 0-20 20-40

Refus % (2 mm)

0 -2 Il % 12,23 29,51 40,80 47,68

2 - 20 Il % 3,64 2,66 6,13 6,23

20 - 50 Il % 6,51 4,34 7,42 7,02

50 - 200 Il % 42,02 20,89 23,86 21,48

200 - 2000 Il % 34,73 41,38 20,77 15,67

Txture

.pF 2,5 (%) 11.8 25,5 38,0 50,1 18,0 17,6

IpF 4,2 (%) 8,8 21,4 30,8 36,5 10,7 11,6

Eau utile

C% 0,84 0,50 0,86 0,76

N% 0,070 0,044 0,076 0,069

C/N 12,0 11,4 11,3 11,0

M.O % 1,45 0,86 1,48 1,31

1 pH eau 0/2,5) 5,8 6,6 8,2 8,6 6,8 6,6

1pH KCl 0/2,5) 5,5 5,6 7,4 7,4 6,3 5,9

Cond, élee, umho/cm 197,0 255,0

Ca ++éch.méQ/lOOg 7,98 9,16 35,43 14,94 12,52 Il,32

Mgt éch.méQ/I00g 2,50 8,54 23,12 30,28 3,80 3,34

K+ éch.méq/l00g 0,27 0,14 0,23 0,27 0,24 0,2

Na+ éch.méq/l00g 0,36 0,73 2,86 5,42 0,46 0,69

Somme cationsméq/lOOg Il, Il 18,57 61,64 50,91 17,02 15,57

CEC méQ/I00g Il,20 20,80 28,80 37,80 17,11 17,03

%V =STx 100 99 89 >100 >100 99 91

P. ass BRAY 1 ppm 7 trace trace trace 7 5

Al-6CENTRE NATIONAL D'AGRo-PEDOLOGIE

BP. 988 - CaroNOU

LABORAlOIRE D'ANALYSE DES SOLS

RESULTATS ANALYTIQUES

N° Profil D 14N° Enregistrement 14800 14801 14802 14803 14804 Composite

Horizon

Profondeur cm. 0-26 26-36 36-61 61-85 85-106 0-20 20-40

Refus % (2 mm)

0 -2 Jl % 9,26 18,71 24,91 46,24 39,99

2 - 20 Jl % 5,15 6,66 4,37 5,29 9,15

20 - 50 ~ % 4,45 2,95 4,88 4,57 4,77

50 - 200 u % 39,88 23,63 19,14 10,37 16,22

200 - 2000 ~ % 39,19 47,65 46,04 32,32 29,07

Texture

IpF 2,5 (%) 10,6 13,0 16,5 27,8 29,8 6,9 7,3

pF 4,2 (%) 6,5 9,2 12,0 20,3 20,1 4,4 4,9

Eau utile

C% 1,30 0,86 0,87 0,95 0,64

N% 0,102 0,070 0,070 0,077 0;053

C/N 12,7 12,3 12,4 12,3 12,1

MO% 2,24 1,48 1,50 1,64 1,10

'pHeau (1/2,5) 6,8 6,5 6,0 5,1 5,2 6,4 6,3

IpHKCl (1/2,5) 6,2 6,2 5,6 4,6 4,8 6,1 5,8

Cond, élee, umho/cm

Ca ++ éch.méq/100g 8,85 7,23 5,81 6,86 7,40 5,24 4,01

Mg+ éch.méq/100g 1,22 1,47 1,86 3,42 4,13 1,15 1,07

K+ éch.méq/1OOg 0,31 0,24 0,24 0,27 0,24 0,22 0,19

Na+ éch.méq/100g 0,31 0,31 0,34 0,44 0,41 0,34 0,35

Somme cations méq/lOOg 10,69 9,25 8,25 10,99 12,,18 6,95 5,62

CEC méq/100g Il,20 Il,20 Il,05 18,65 18,80 7,,45 6,89

%V =STx 100 95 83 75 59 65 93 82

P. ass BRAY 1 ppm 8 trace trace trace trace 9 trace

Al-7CENTRE NATIONAL D'AGRo-PEOOLOGIE

BP. 988 - CoroNOU

LABORATOIRE D'ANALYSE DES SOLS

RESULTATS ANALYTIQUES

N° Profil B 16N° Enregistrement

Horizon

Profondeur cm 0-20 30-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90

Refus % (2 mm)

0 -2 Il % 2,85 3,57 2,79 4,29 7,90 Il,86 13,92 10,82

2 - 20 Il % 5,59 5,10 4,82 4,79 4,95 4,08 2,43 3,56

20 - 50 Il % 5,98 6,85 5,23 5,44 5,11 3,79 4,78 3,67

50 - 200 Il % 44,82 45,14 43, Il 42,64 38,22 30,61 27,50 19.69

200 - 2000 Il % 40,82 37,74 43,14 41,44 42,78 48,09 50,25 59,90

Texture

pF 2,5 (%) 6,25 6,9 53 5,9 8,0 9,6 8.6 9,9

pF 4,2 (%) 3,6 3,8 3,0 3,4 4,6 6,1 6,7 9,5

Eau utile

C% 0,40 0,32 0,27

N% 0,038 0,,029 0,027 .'C/N 10,4 11,0 10,4

M.O % 0,70 0,55 0,47

i pH eau (112,5) 5,9 6,4 6,,2 6,1 5,8 5,7 5,8 5,8

1pH KCl (1/2,5) 5,5 5,7 5,6 5,5 5,3 5,2 5,3 5,2

Cond. élee. umho/cm

Ca ++ éch.méq/lOOg 2,14 2,42 1,65 1,41 l,58 1,80 1,90 1,75

M~ éch.méq/100g 0,48 0,47 0,28 0,30 0,62 1,02 1,14 1,17

K+ éch.méq/l00g 0,23 0,18 0,16 0,15 0,15 0,20 0,18 0,18

Na+ éch.méq/100g 0,34 0,36 0,33 0,33 0,32 0,34 0,37 0,38

Somme cations méq/l00g 3,19 3,43 2;42 2,20 2,67 3,36 3,59 3,48

CEC méq/100g 4,94 4,40 4,25 4,65 5,53 8,10 7,48 8,20

%V =STx 100 65 78 57 47 48 42 48 42

P. assBRAY 1 ppm 9 1 2 2 2 1 1 4

ANNEXEsrr

l-Chronologie des interventions sur le complexe sucrier

2-Droites d'étalonnage gravimétrique DI4-témoin

3-Droites détalonnage gravimétrique DI4-1

4-Droites d'étalonnage gravimétrique DI4-2

ANNEXEll-l

Chronologie des interventions sur le périmètre sucrier de Savè

Année 1990-91Connaissance du milieu (adaptation à l'environnement du milieu)

-colleetes des données sur le climat-reconnaissance pédologique des parcelles-premiers essais de la sonde àneutrons-fonnation sur le matériel d'irrigation (les enrouleurs)-étude diagnostique du fonctionnement du matériel d'irrigation-suivi de la plantation des cannes

Année 1991-92Mise en place des premiers essais sur parcelles B16, B23 et B24

-récolte des cannes vierges du 27 /02 au 29/02/92- étude pédologique-griffage des parcelles du 2/03 au 07/03/92-épandage d'engrais (NPK: 17-12-17) 08/03 au 10/03/92-épandage herbicide (CAUX COMB!) 12/03 au 18/03/92-installation des tubes de sonde, des pluviomètres et des cannes tensiométriquesdu 14/03 au 22/03/92-20/03/92 panne sonde à neutrons- début des mesures tensiométriques (msure journalières autant que possible)- installation des placettes de suivi des cannes : tallage et élongation (une mesure par quinzaine)

Année 1993-94-installation sur le périmètre sucrier àpartir 28/02/93 .-discussion avec les responsables du complexe et choix de la nouvelle parcelle d'études carcompte tenu de la restructuration du complexe et de la mise en conservation du périmètre seulsles travaux d'entretien étaient autorisés et effectués (irrigation des cannes surtout)

-récepage des cannes de la parcelle D14 le 03/03/93-prélèvement des échantillons pour analyses physico-chimiques du sol le 05/03/93-ouverture de fosses pour l'étude pu profil pédologique le 06/03/93-épandage d'engrais (NPK : 17-12-17) le 07/03/93-herbicidage avec un pulvérisateur à dos (Calix combi) le 08/03/93-installation tubes de sonde et prélèvement d'échantillons pour étalonnagegravimétrique du 15/03 au 18/03/93-installation des cannes tensiométriques du 19/03 au 21/03/93-début des irrigations sur les divers traitements le 22/03/93-installation des placettes de suivides cannes : tallage et élongation-début du suiviphysiologique des cannes 09/04/93-entretien phytosanitaire (détection et coupe des cannes atteintes de charbons et autres

nécroses)-premier sarclage 25/05/93-deuxieme sarclage 30/07/93-fin des mesures tensiométriques le 21/10/93-fin des mesures humidimétriques le 01/12/93-fin des mesures du tallage le 17/09/93-fin des mesures des élongations le 29/10/93-essai de drainage en D14 du 28/01/94 au 12/05/94.

DROITES D'ETALONNAGE GRAVIMETRIQUED14-Témoin 0-20 et 90-110 cm

~~.-....-;; .._-_.__._. __._-----_...._-_.. ./

Z-----_.._._.-- ..-.-- ........_-_....._---//"'"

-""..-/ .~/

---_. __ .._... _._ .._._--_..__ ........_--~

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--_.__._...._._-_._---_._- ------_._-_._---

-----_..__.-

8 = (0,60 ± 0,04) n + (0,064 ±0,020) avec r =0,97----_.---_.__."._._----_.

°0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

D14-Témoin 30-80 cm

0,4

0,35-.(W')

0,3Eo-(W')

0,25Eo---::J 0,2coQ)

c0,15Q)

....::JQ)

0,1cQ)+J

0,05

--- :d!:--••-_._--..---ti/--- •

,.....,.......,.•.......... • •

'---_._--_.__.. -

--"---"---'--"-"--- -_._-------

----------- -.-._._- "-"--"-

8 = (0,44 + 0,07) n + (0,12 + 0,02) avec r 2 =0,70- --------"-"--"...__..._----_..__..._---- ..-._-_....._..- ...._._...__....•_..._......_--..._._---

°0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

0,05

0,4

0,35-.(W')

E 0,3o-(W')

0,25Eo---::J 0,2coQ)

c0,15Q)

....::JQ)

0,1cQ)+J

D14-1 tranche 0-20 et 90-110 cm

..«.~

~__o. ~

•IIIIÎ~

e = (0,59 ± 0,05) n + (0,07 ± 0,02) avec r 2 = 0,93-_.-._--_.-

1

0,35

0,4

0,05

o0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

(Y)E 0,3o-C')

E 0,25o-~ 0,2œc(]) 0,15....:::Jœc 0,1œ.....

D14-1 tranche 30-80 cm

~.

~~~~

- ~~.- -~.. .< •z>

~~-

~~•

e = (0,48 ± 0,04) n + (0,12 ±0,02) avec r 2 =0,88

1o0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

0,4

0,35

0,05

~ 0,2œcœ 0,15....:::J(])c 0,1œ.....

-C')

E 0,3o-C')

E 0,25o-

FIGURE N° m-3.4 ETALONNAGE GRAVIMETRIQUE IN SITU DE LA SONDE A NEUTRONSDroites retenues et équations respectives par niveau de sol

DROITES D'ETALONNAGE GRAVIMETRIQUE014-2 tranche 0-20 et 90-110 cm

O,35+------------=---------~<:::...--------i

0,4-,--------------------------,

ME O,3-J-­o-Ct)E 0,25 -------------------":;>"-~---o--

--------------------------10,2------~-:~7-·<·-·-··-----------­-::Jcoœc(]) 0,15 ---------

avec r2 = 0,98

'-::JœC 0,1 ------------------------2 e = (0,48 ± 0,02) n + (0,12 ±0,01)

0,05 ----------.----------- -------------------------1

O+---.---.--.----,------r--,----.-------.----,r-----i0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

014-2 tranche 30-80 cm

JI-----...---- ~

.............~~

-e-------. ----_._-

_.-._.- --------------------

-- ._.__.._----_.__..__.__._--_._---_.._---

e = (0,39 ± 0,03) n + (0,16 ± 0,01) avec r 2 = 0,89-----_..- ._.__._---_..__._-_._----_...__..._.__..- .._..._...._.....__._-----_._.__._.._-

1 1o0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

comptages réduits (NINa)

0,4

0,35

-Ct)

E 0,3o-Ct)

E 0,25o--::J 0,2CClœc

0,15œ'-::J(])

0,1cœ+-'

0,05

ANNEXE ID : Modèle "PILOTE"

DESCRIPTION DU MODELE

Le modèle retenu pour cette étude de sensibilité est le modèle "PILOT" ( J-C MAILHOL1992 ). Il s'agit d'un modèle capacitifà deux réservoirs. L'approche qui y a été adoptée estune approche conceptuelle.

1 Description de la tranche du sol

Dans le modèle, une tranche verticale du sol est assimilée à deux réservoirs:

• Un premier réservoir, variable dans le temps, attaché à la zone racinaire. \1 s'étend de lasurface du sol à la limite du front racinaire au jour j. Il est défini par le front racinaire (pR)en (m) et la réserve en eau initiale H (mm d'eau/m de sol). La réserve au jour j est:

R(j) = pR(j) . H

• Un deuxième réservoir fixe, limité par l'enracinement maximum.1l correspond à la capacitémaximale de la tranche verticale du sol explorée par la culture au maximum de sonenracinement. Sa capacité maximale est évaluée comme suit:

Rmax = Zmax. RU

où RU définit la réserve utile maximale du sol en (mm/m)

Entre le front racinaire au jour j, et la profondeur maximale d'enracinement Zmax' évolue lefront humide.(HR).

Soulignons que la lame d'eau utilisable par la plante, H (mm/m), définie ci-avant, ne prenddans le cadre de ce modèle, que deux valeurs: RU ou H

Présentation du modèle

HO) RU

pR U) - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Zmax

Z (m) '1 ,

-2 Application de l'Equation de Conservation de la Masse

On appelle R(tL l'état de la réserve d'eau dans le sol à l'instant t dans la couche pR(t)explorée par les racines (exprimée en mètres d'eau). Le zéro de cette fonction étant pris pourune humidité du sol au point de flétrissement. De façon générale, dans le modèle, on parlera deréserve pour l'eau accessible à la plante -au dessus du pF- et de stock pour l'eau mesurée à lasonde à neutrons.Par ailleurs, dans le modèle, on fait l' hypothèse que pour une culture donnée, (ETM(t) etpR(t) connues) l'ETR est une fonction de R(t).

Ceci étant, la réserve Rlt) évoluera en fonction des apports, des extractions et del'approfondissement racinaire selon l'équation du bilan hydrique. Il vient ainsi:

R(j+ 1) = R(j) + P(j) + I(i) + H(j) . (pR(j+ 1)-pR(j) - ETR(j) - d(j)

Comme il a été signalé précédemment, H(j) équivaut à :

• RU : Si pR(j) < = Hhcc(j)• H : Si pR(j) > = Hhcc(j)Où Hhcc(j) correspond à la profondeur du front humide, en rn, à la capacité au champ.

Avec

-R(j)-R(j+1)- P(j)- 1(j)- ETR(j)- D(j)

. pR(j)

. H(j)

: est le stock en eau utilisable contenu en début du jour j dans la zone racinaire: est le stock en eau utilisable contenu en fin du jour j et en début du jour j+ 1: est la pluie du jour j, supposée au début de ce jour.: est l'irrigation du jour j, supposée au début de ce jour: est l'évapotranspiration réelle du jour j: est la lame d'eau perdue par le grand réservoir qui est plafonné par

l'enracinnement maximum. Cette eau n'est pas récupérée par la plante: correspond à la profondeur racinaire au jour j: est la lame d'eau utilisable par la plante par unité de profondeur de sol en

(mmd'eau/ m desol)

Notons en fin que le terme [H(j). (pR(j+ 1) - pR(j))] correspond à la quantité d'eau gagnéepar la plante par le biais de la progression racinaire.

·3 Calcul de l'Evapotranspiration Réelle: ETR

Elle est modélisée suivant la loi d'extraction suivante: ETR(j) = f (R(j))

Où

ETR(j) = ETM(j). min [ 1 (Cap(j) / rs) ]

- rs

- Cap(j)- ETM(j)

Avec:

: définit la réserve de survie du sol dite encore réserve difficilementutilisable, RDU.en mm d'eau.

: correspond à : R(j) + P(j) + 1(j): définit l' évapotranspiration maximale du jour j suivant:

ETM(j) = Max [ Kc(j) Kp(j) ] . ETP(j)

- Kc : Coefficient cultural du jour j- Kp : Coefficient prenant en compte l'évaporation du sol nu. Empiriquement, il est

égal à 1 le jour de la pluie et décroit ensuite pour devenir nul après quelquesjours afin de tenir compte de l'assèchement du sol. L'introduction de cecoefficient permet de mieux appréhender l'évaporation du sol nu en début decycle quand Kc est faible.

- ETP : L'évaporation potentielle qui caractérise la demande climatique: ETP(j) est soitETP Penman soit L'EV Bac.A chacun de ces réferentiels est associé, pour une culture et une situationagroclimatique données, un vecteur temporel de coefficients culturaux, Kc.

-4 Calcul du Drainage

Pour ce faire, on définit le front humide à la capacité au champ, déjà cité, Hhcc en (m) commeétant la profondeur d'humidité.

Là on distingue deux cas:

o Si R(j) > RUmax(j)

Alors on a drainage. Il est évalué comme suit:

d(j)(mm) = (RUmax(j)-R(j))Où,

De plus, le front humide à la capacité au champ devient :

Hhcc(j+ l ) =Hhcc(j) + d(j) / [ RU - H ]

Alors

et

d(j) = 0

Hhcc(j + 1) = Hhcc(j)

Soulignons que la redistribution des quantités d'eau drainées, d(j) a lieu tant que le surplusn'induit pas le dépassement de la capacité maximale du réservoir délimité par la profondeurmaximale d'enracinement. .Si on a dépassement de cette limite, la partie en plus est éliminée sous forme de D(j).

Nous signalons, à ce propos, que ni le ruissellement, ni la remontée capillaire ne sontévalués par le modèle.

, 5 Calcul de la Progression du front racinaire

Dans le modèle, la progression du front racinaire observe une loi linéaire seuillée de type:

pRO + 1} = pR(j){m} + C)(m/j)

Où C) correspond à la croissance racinaire du jour j.

Le calcul est ensuite itératif. Pour définir les variables au jour Lon prend en compte:

* La situation en fin du jour (j-l )* Les caracteristiques du milieu et de la culture applicables au jour j.

En conclusion, nous signalons que le modèle développé par j-e MAILHOL existe sousforme de trois versions différentes qui se distinguent par l'approche adoptée pour évaluer l'ETR.

En plus de la version décrite ci- dessus où l' ETR est calculée comme une fonction linéaire dutaux de remplissage de la réserve du sol, deux autres versions existent:

• Une version du modèle où l' ETR est évaluée selon la formule d' EAGLEMAN.

• Une version où l' ETR est établie suivant une fonction sigmoide :

ETR = ETM . rap

où rap est exprimé comme suit:

En appelions R(j} la quantité d'eau (en mm) contenue dans la tranche du sol qui s'étend de lasurface au front racinaire

rap = 11 [1 + exp- (b/rs). [(R(j) -a.(rs»)] 1

Les paramètres a et b de la sigmolde sont établis de façon à respecter les conditions au limites.et rs correspond à la réserve difficilement utilisable du sol.

Signalons que des comparaisons des différentes approches ont été effectuées, les différentsrapports ETR/ETM obtenus sur tout le cycle n' ont pas révélé de différences majeures.Finalement, il est prévu cette année, au CEMAGREF, de dévélopper un protocole expérimentaladéquat afin de procéder à une plus précise comparaison des trois versions du modèle.

L'avantage de la sigmoïde est de permettre de s'affranchir du test qu'on est contraint à fairedans le cas du rabattement linéaire de l'ETR :Si R(j} > rs Alors ETR = ETMEn revanche, le décrochement paraît optimiste par rapport aux observations du terrain ou auxsimulations opérées par l';mnroç:he de TARDIEU (1992) semblent militer pour une réductionde type linéaire. .

ANNEXE IV

1- Résultats de l'analyse de variance du tallage

2- Résultats de l'analyse de variance de la croissance

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1 : Tl tO

Analyse de la variance

T FcS dDOLource: . es carres: arre moyen: est- :.Entre orouoes 2 180244 9012,2 1 786lntra-oroupes 12 60561 2 5046.767 p = 2095Total 14 785856

S

Estimation de la variance entre composants (Model Il) = 793,087

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: Tl tO

dED' S dMF 'rouoe : reou, : ov. : ev. t .: rreur St . :

Groupe 1 5 329,6 18,73 8,376

Groupe 2 5 404,4 101,239 45,275

Groupe 3 5 332,2 67,381 30,134

G

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: Tl tO

d DuF d Sch ft'PlSo d F ho"ft Momoaraison : 1 • ov. : e IS er: e e e: t e nnett:

Groupe 1 vs. Groupe 2 -74,8 97,905 1,386 1,665

Groupe 1 vs. Groupe 3 -2,6 97,905 ,002 ,058

Groupe 2 vs. Groupe 3 72,2 97,905 1,291 1,607

c

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-lgroupe 3 = D14-2

TO = 2 moisTl = 4 moisT2 = 6 mois

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: tl

T F

Analyse de la variance

S d Ca 'DDLource: es carres: rre moven: est- :

Entre aroupes 2 6150.533 3075.267 7.382lntra-orounes 12 4999.2 416,6 p =.0081Total 14 11149733

S

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 531,733

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: tl

F 'rouee : reou, : Mov. : Dév.Std. : Erreur Std. :

Groupe 1 5 149 19,519 8,729

Groupe 2 5 173,6 23,565 10,539

Groupe 3 5 124 17,706 7,918

G

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: tl

ddftomparaison : Di . Mov. : PLSD de Fisher: F eSche e: t e Dunnett:

Groupe 1 vs. Groupe 2 -24,6 28,129 1,816 1,906

Groupe 1 vs. Groupe 3 25 28,129 1,875 1,937

Groupe 2 vs. Groupe 3 49,6 28,129* 7,382* 3,842

c

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

TO = 2 moisTl = 4 moisT2 = 6 mois

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1: t2

Analyse de la variance

T FcS dDDLource: es carres: arre moven: est- :

Entre orouoes 2 1446533 723.267 2875Intra-groupes 12 30192 251.6 p = 0955Total 14 4465733

S

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 94,333

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1 : t2

SdEdD'MF 'rouoe: requ. : ay. : èv.St .: rreur t ..Groupe 1 5 106,4 11,459 5,124

Groupe 2 5 117 23,119 10,339

Groupe 3 5 93 9,434 4,219

G

ANOVA à un facteur Xl: Indic Y 1 : t2

ttd DFd ScheffêPLSDd F hD'ff Momoaraison : 1 • av. : e IS er: e c e e: t e unne

Groupe 1 vs. Groupe 2 -10,6 21,86 ,558 1,057

Groupe 1 vs. Groupe 3 13,4 21,86 ,892 1,336

Groupe 2 vs. Groupe 3 24 21,86* 2,862 2,392

c

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

TO = 2 moisTl = 4 moisT2 = 6 mois

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 3mois

Analyse de la variance

d CDOLource: S. es carres: arre moyen: Test-F:Entre qroupes 2 3152.304 1576152 464lntra-orounes 12 4075.92 339.66 p = 0321Total 14 7228.224

S

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 247,298

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 3mois

SdED' S dMF 'rouoe : reou, : 1OV. : ev. t .: rreur t .:

Groupe 1 5 158,12 11,707 5,235

Groupe 2 5 123,2 24,071 10,765

Groupe 3 5 146,24 17,393 7,778

G

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 3mois

d DFd ScheffêPLSD d F hD'ff Momoaraison : 1 • oy. : e 15 er: e c e e: t e unnett :

Groupe 1 vs. Groupe 2 34,92 25,399* 4,488* 2,996

Groupe 1 vs. Groupe 3 11,88 25,399 ,519 1,019

Groupe 2 vs. Groupe 3 -23,04 25,399 1,954 1,977

C

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 4mois

T F

Analyse de la variance

S d Ca 'DDLource: es carres: rre moyen: est- :

Entre groupes 2 3379.477 1689739 4668

Intra-groupes 12 4343.936 361.995 p = 0317

Total 14 7723,413

S

Estimation de la variance entre composants (Model Il) = 265,549

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 4mois

SdED' S dMF 'rouoe : reuu. : ov. : ev. t .: rreur t . :

Groupe 1 5 209,88 12,624 5,646

Groupe 2 5 174,12 23,496 10,508

Groupe 3 5 199,4 19,353 8,655

G

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 4mois

d Dd h ff'hdffComparaison : Di . Mov.: PLSD eFis er: F e Sc e e: t e unnett:

Groupe 1 vs. Groupe 2 35,76 26,221 * 4,416* 2,972

Groupe 1 vs. Groupe 3 10,48 26,221 ,379 ,871

Groupe 2 vs. Groupe 3 -25,28 26,221 2,207 2,101

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 5mois

Analyse de la variance

T FCa'S dDDLource: es carres: rre moven: est- :

Entre groupes 2 2972.545 1486273 4547

Intra-aroupes 12 3922.384 326.865 p = 0339

Total 14 6894.929

S

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 231,881

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 5mois

S dED' S dMF 'rouoe: requ. : oy. : ev. t .: rreur t . :

Groupe 1 5 265,24 14,692 6,571

Groupe 2 5 230,84 17,478 7,816

Groupe 3 5 250,1 21,43 9,584

G

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 5mois

td Du ttFd Shff'PLSDd F hDiff Momoaraison : ov. : e IS er: e c e e: e nne

Groupe 1 vs. Groupe 2 34,4 24,916* 4,525* 3,008

Groupe 1 vs. Groupe 3 15,14 24,916 ,877 1,324

Groupe 2 vs. Groupe 3 -19,26 24,916 1,419 1,684

c

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

ANOVA à un facteur X 1: inclic2 Y 1 : 6mois

Analyse de la variance

T FcS dDDLource: es carres: arre moven: est-

Entre groupes 2 1890.617 945309 2144

Intra-aroupes 12 5291 816 440985 p = 16

Total 14 7182433

S

Estimation de la variance entre composants (Model Il) = 100.865

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 6mois

SdED' S dMF 'Grouoe : reau. : ov. : ev. t .: rreur t .:

Groupe 1 5 289,12 15,417 6,895

Groupe 2 5 262,1 25,951 11,606

Groupe 3 5 271,18 20,293 9,075

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 6mois

d DuFd S h ft'PLSD d F hD'ff Mornoararson : 1 • ov. : e IS er: e c e e: t e nnett :

Groupe 1 vs. Groupe 2 27,02 28,941 2,069 2,034

Groupe 1 vs. Groupe 3 17,94 28,941 ,912 1,351

Groupe 2 vs. Groupe 3 -9,08 28,941 ,234 ,684

c

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 7mois

T F

Analyse de la variance

S d CDDLource: es carres: arre moven: est-Entre Qroupes 2 826.645 413323 945Intra-aroupes 12 5249812 437484 p = 4159Total 14 6076457

S

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = -4,832

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 7mois

SdED' S dF 'rouoe : reau. : av. : ev. t .: rreur t . :

Groupe 1 5 309,44 20,118 8,997

Groupe 2 5 312,24 26,105 11,674

Groupe 3 5 295,28 15,042 6,727

G

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1 : 7mois

d Dud Shtt'P S d F hDOff MComparaison : 1 • oy. : L D e is er: F e c e e: t e nnett:

Groupe 1 vs. Groupe 2 -2,8 28,826 ,022 ,212

Groupe 1 vs. Groupe 3 14,16 28,826 ,573 1,07

Groupe 2 vs. Groupe 3 16,96 28,826 ,822 1,282

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

TO = 2 moisTl = 4 moisT2 = 6 mois

ANOVA à un facteur X 1 : indic2 Y 1 : 8mois

T F

Analyse de la variance

S dDDLrce: es carres: carre moyen : est-

Entre croupes 2 4355596 2177798 3814

lntra-oroupes 12 6852668 571.056 p = 0522

Total 14 11208264

Sou

Estimation de la variance entre composants (Modelll) = 321,348

ANOVA à un facteur Xl: indic2 Y 1 : 8mois

SdED' S dMF 'roune : reau. : ov. : ev. t .: rreur t .:

Groupe 1 5 343,98 31,266 13,983

Groupe 2 5 364,76 17,742 7,935

Groupe 3 5 323,02 20,513 9,174

G

ANOVA à un facteur X 1: indic2 Y 1: 8mois

td Du ttF d S h ff'PLSD d F hD'ff Momoararson : 1 • ov. : e IS er: e c e e: e nne

Groupe 1 vs. Groupe 2 -20,78 32,934 ,945 1,375

Groupe 1 vs. Groupe 3 20,96 32,934 ,962 1,387

Groupe 2 vs. Groupe 3 41,74 32,934* 3,814 2,762

c

* Significatif à 95%

groupe 1 = D14-Tgroupe 2 = D14-1groupe 3 = D14-2

ANNEXE V

Annexe V-l : Evolution des profils de potentiels hydrauliques du 23/03 au 05/04Annexe V-2 : Evolution des profils de potentiels hydrauliques du 05/04 au 10/04Annexe V-3 : Evolution des profils de potentiels hydrauliques du 15/07 au 27/08Annexe V-4: Evolution des profils d'humidité du 24/03 au 07/04Annexe V-S: Evolution des profils d'humidité du 29/04 au 11/05Annexe V· 6: Evolution des profils d'humidité du 13/05 au 11/06Annexe V-1: Evolution des proms d'humidité du 15/06 au 13/08

Annexes V-1 :Evolution des profils de potentiels hydrauliques

o-100

D14-T Site 1 015Charges hydrauliques (hPa)

-300 -200-400

~

1~1

1 1 111 i

-

,

-500o

20

100

120

Ê 40,,::.,...~ 60

"0C

.EcP: 80

___ 24/03 26/03 __ 27/03 -G- 03/04 --+-- 05104 ---Ir- 06/04

1

V

i1

..1

-500o

20

Ê 40,,::.,...;:l

60III"0C.80... 80P-.

100

120

-400

D14-1 Site 1 dose 15mmcharges hydrauliques (hPa)

-300 -200 -100 o

__ 23/03 24/03 ---.t.- 26103 --e- 27/03 --+-- 03/04 -A- 05104

o-100

D14-2Site 1 Dose 15 mmCharges hydrauliques (hPa)

-300 -200-400

~~- p jI

1l

~~

-500o

20

120

100

r-. 40!...i3 60

"0C..8op: 80

___ 23/03 --+- 24/03 26/03 -G- 27/03 -<>- 03/04 ---6.- 05/04

Annexes V-21: Evolution des profIls de potentiels hydrauliquesD14-TSite 2015

Charges hydrauliques (hPa)-500 -400 -300 -200 -100 0

0

20 \ ft!

ê 40~...~o 60"0r::.s0...

80P-

100

120

___ 07/04 __ 08/04 __ 09/04 -e- 10/04 -+- 12/04 -Ir- 13/04

o-100

D14-1 Site 1 dose 15mmcharges hydrauliques (hPa)

-300 -200-400

if~

~

1

1 il

1 1

-500o

20

100

120

ê 40~...~

.g 60r::]e, 80

___ 05/04 __ 06/04 __ 07/04 -e- 08/04 -+- 09/04 -Ir- 10/04

1

~i1

\

1

\

-500o

20

ê 40~...~<) 60"0r::0......0... 80p-

100

120

-400

D14-2 Site 2 Dose 15 mmCharges hydrauliques (hPa)

-300 -200 -100 a

___ 05/04 __ 06/04 07/04 -e- 08/04 -+- 09/04 -Ir- 10/04

Annexes V-3 :

-700o

-600

a) D14-TSite 3 saison sèchePtentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

20 -

Ê 40-::.-....~ 60

"0;ôi3P: 80-

100-

120 L __L __~___L___..!_____" .L.__ ____1

-700o

20

~ 40~

2.-.....g 60

~

P: 80

100

-600

b) D14-1 Site 3 saison sèchePotentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

120 L-__....l.-__----l ...l-__-..I. -l.-__---.l..__---l

-700o

-600

c) 0..14-2 Site 3 saison sèchePotentiels hydrauliques (hPa)

-500 -400 -300 -200 -100 o

20

,.-.,.40

~....~ 60"0ç:

.8o....

c, 80

100 -

120 '--__....l..-__-..l..__---.lL-__...L..__--L.__---..I__--.l

__ 15/07 __ 16/07 29/07 -e- 13/08 --.-- 27/08

Annexes V-4 :~VOLUTION DES PROFILS D'HUMIDITE

0,40,35

D14-témoin Site 1 dose 15mmHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

Or----r-----r-----r-----r-----.-----,

20

Ê 40,::.,....::l{j 60c.Bo

0':: 80

100

120 '------.l..---_..l.- ...l...- ....I...- ...l-__---J

__ 24/03 __ 27/03 __ 03/04 --e- 07/01t

0,40,35

D14-2Site 1 Dose 15mmHumidité volumique (cm3/cm3)

0,2 0,25 0,30,150,1

O.--------.----.,..---.-----r------,---,

20

Ê 40u'-'....~ 60-0c;

.BJ: 80

100

.'

120 L- L-__----II...-__-l. --'- --'- -'

__ 24/03 __ 27/03 __ 03/04 --e- 07/04

0,450,4

Parcelle D14-1 Site1 Dose 15mmTeneur en eau volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,3 0,350,15

80 -

0,1

10

20

30

90 ­

100

1l0L-__.....L L-__.....L__---l ....I...-__--'-__----'

,-., 40E

,::., 50....~ 60

"0c;

.B 70o....P-.

__ 24/03 __ 27/03 ---.- 03/04 --e- 07/04

Annexes V-5 :EVOLUTION DES PROFILS D'HUMIDITE

0,40,35

D14-témoin Site 1dose 25mmHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

Or-----,------r----r----r------r----,

20

Ê 40..::-....i'5 60-

"::J;:;~cè: 80

100

120 l.-- .1..- -'-- -'-- -'-- -'--__----'

__ 29/04 __ 01/05 __ 06/05 -e-- 08/05 -+- 11/05

0,1 0,15

D14-1 Site1 Dose 22mmTeneur en eau volumique (cm3/cm3)

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

10

20

30

'""' 40Es: 50.....g 60<:

.; 70....

0.. 80

90

100

110 L __--I. -.L ...l.- J..-__--'-__~

__ 29/04 __ 01/05 __ 06/05 -e-- 08/05 -+- 11/05

0,40,35

D14-2Site 2 Dose 15mmHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

O..------.-----r----,---r-----r---,

20

Ê 40.:::.,.....;:J

<.) 60"::J<:,2o0: 80

100 -

120L L ..L- ..L- ...!.- --'--__~

__ 29/04 __ 01/05 __ 06/05 --e- 08/05 --0- II/OS

Annexes V-6 :EVOLUTION DES PROFILS D'HUMIDITE

0,4

D14-t Site 1 dose 25mm (13 au 28/05) 35mm le 8/06Humidité volumique (cm3/cm3)

0,15 0,2 0,25 0,3 0,350,1O..-----~---_r_---_r_---_,_---..,_--__,

20

Ê 40~....~ 60

"0l::

.Eo~ 80

100

120 L.-.__--'L..-.__---l ...-J.. ~ _l______l

__ 13/05 -+- 21/05 __ 24/05 -e- 28/05 -+- 11/06

0,1

D14-1 Site3 Dose 22mm (13 au 28/5) 26mm le 8/06Teneur en eau volumique (cm3/cm3)

0,2 0,3 0,4 0,5

10

20

30

Ê 40o

":: 50::Jo] 60.Eo0: 70

80

90

100 '-------"'------"'-------'----------'__ 13/05 __ 21/05 __ 24/05 -e- 28/05 -+- 11/06

0,4

D14-2 Site 2 Dose 15mm (13 au 28/5) 19mm le 08/6Humidité volumique (cm3/cm3)

0,15 0,2 0,25 0,3 0,350,1O,-----~---~---_r_---..,..._---_r---ï

20

120 L- .L..- .!...- -'-- ..l-- ....L-__--'

100

Ê 40~....~ 60

"0l::.Eo0: 80

__ 13/05 __ 21/05 __ 24/05 -e- 28/05 -+- 11/06

, .J-

Annexes V-7: EVOLUTION DES PROFILS HYDRIQUES du 15/06 au 13/08

0,40,35

014-témoin Site 3 saison des pluiesHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

o.------,.....,----r-~___r---,__-----I

20

100

~ 40E~....:l

~ 60c:2cet 80

120L-__---I --!.. ---!... -"- ----'

___ 15/06 __ 18/06 01/07 --e- 16/07 -+- 29/07 --tir 13/08

120 L __-..L ...:.-__--...l. ---L- -'--__--'

___ 15/06 __ 18/06 01/07 --e- 16/07 -+- 29/07 --tir 13/08

0,40,35

014-2 Site 3 saison des pluiesHumidité volumique (cm3/cm3)0,2 0,25 0,30,150,1

0

20

~ 40E2.-....:l~ 60"Cc:0.....o.... 80P-

100

0,1

10 -

20

30

E 402.-.... 50:l.,"0

60c;

2oet 70

80

90

100

Parcelle 014-1 Site2 Saisons des pluiesTeneur en eau volumique (cm3/cm3)

~2 ~25 ~3 0,35

_... 1')/01> + 1X/O(, ... 01/07 0 1(,/07 o 2'J/07 -1>. 13/0S