Comprendre l'irrigation en agriculture

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Sommaire

Préface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Signification des acronymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1 Leçon d’histoire : la maîtrise de l’eau vieille comme l’agriculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Naissance de l’agriculture, de l’irrigation, naissance de la civilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Organisation des sociétés, premiers codes de lois et écriture liés à l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Les techniques d’irrigation ont été inventées il y a 10 000 ans . . . . 20

La maîtrise de l’eau en France : moulins, assainissement des marais, irrigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Aménagements hydrauliques : canaux et moulins . . . . . . . . . . . . . . 26L’assèchement des marais : élargir le domaine cultivé et lutter contre « les fièvres ». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26L’introduction de l’irrigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Les grands aménagements d’après-guerre, l’État stratège . . . . . . . . 31

2 Les plantes ont besoin d’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Fonctions de l’eau chez les plantes cultivées . . . . . . . . . . . . . . 37Le sol et l’absorption de l’eau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Réactions des plantes au manque d’eau. . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Réactions des plantes et conséquences d’un manque d’eau. . . . . . . 41Chiffrer l’efficience de l’eau consommée selon les plantes. . . . . . . . 46

3 L’irrigation dans le monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Description générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Place de l’irrigation dans le monde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54L’irrigation, inégalement répartie… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Y a-t-il assez d’eau pour l’irrigation ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56L’efficience de l’irrigation peut (et doit) s’améliorer . . . . . . . . . . . . 57Plus de 60 % de la superficie irriguée mondiale sont réservés aux céréales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Caractérisation des ressources en eau pour l’irrigation. . . . . . . . . . 61Une ressource à protéger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Trois pays proches de la France, trois visions de l’irrigation . 64L’Espagne : les investissements publics au service de l’irrigation et du développement économique, une vision qui s’oppose à la vision européenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

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Le Maroc : les problèmes d’un pays en voie de développement aux ressources limitées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69La Hollande, le pays de l’eau et des sciences hydrauliques, ou pourquoi irriguer là où il pleut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70En conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4 L’irrigation en France : permanences et évolutions . . . . . . 73

L’irrigation en France : évolutions récentes . . . . . . . . . . . . . . . 75L’irrigation cesse de progresser en France. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76L’irrigation se diversifie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Le taux d’irrigation dépend de la culture et de la région. . . . . . . . . 79Le maïs reste la culture emblématique de l’irrigation . . . . . . . . . . . 81

Disponibilités et réserves en eau : la France ne mobilise qu’une faible partie de ses ressources, mais les utilise plutôt bien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Des ressources en eau globalement abondantes… . . . . . . . . . . . . . 84… Mais inégalement réparties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Les prélèvements d’eau totaux en France : 20 % de la ressource. . . 87En Europe, la France apparait sous-équipée en irrigation. . . . . . . . 88Les formes de mobilisations de l’eau pour l’irrigation : l’accès individuel progresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Les matériels utilisés en France : l’irrigation par aspersion domine . . 91Les modes d’irrigation en France en résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Deux exemples de gestion de l’irrigation en France : la nappe de Beauce et Poitou-Charentes . . . . . . . . . . . . . . . . . 96La nappe de Beauce : le modèle de gestion volumétrique . . . . . . . . 96Le Poitou-Charentes : l’échec de la gestion horaire . . . . . . . . . . . . . 98

5 L’irrigation dans les exploitations agricoles . . . . . . . . . . . 102

Du besoin en eau des plantes à l’irrigation agricole . . . . . . . 104La productivité de l’eau d’irrigation : premier critère de choix . . . 104L’irrigation en grandes cultures, les principes de base . . . . . . . . . . 107Piloter l’irrigation en grandes cultures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113L’irrigation en maraîchage et en arboriculture . . . . . . . . . . . . . . . 115Irriguer la vigne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Rechercher l’efficience globale de l’irrigation : état des lieux . . 118L’efficience hydraulique de l’installation : estimation des pertes . . 120Efficience énergétique : état des lieux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

Combien coûte l’irrigation dans une exploitation agricole ?. . 123

6 De l’irrigation dans l’exploitation à la gestion collective de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Le droit de l’eau français : un héritage de plusieurs siècles. . . 129Un premier tournant : la loi sur l’eau de 1964 instaure la gestion par grand bassin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Loi de 1992 : l’eau, patrimoine commun de la Nation . . . . . . . . . 131


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L’Europe fixe le cadre avec la Directive cadre sur l’eau (DCE) . . . 133Les masses d’eau en France sont-elles en bon état ? . . . . . . . . . . . 134En 2006, la LEMA rénove la gouvernance de l’eau et subordonne l’irrigation à l’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . 134Le stockage dans la politique de l’eau en France ou l’illustration du mythe de Sisyphe… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

La gouvernance de la gestion de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138La gestion volumétrique et les prémices de la gestion collective . . 138Les Associations syndicales autorisées (ASA) et les Sociétés d’aménagement régional (SAR), des acteurs de la gestion de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Les Organismes uniques de gestion collective, le nouveau défi des irrigants du xxie siècle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

La gestion de la sécheresse en France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

7 Les enjeux économiques de l’irrigation en France. . . . . . 153

Enjeux politiques et symboliques de l’irrigation . . . . . . . . . . 155Supprimer toute référence à la performance dans les réformes successives de la PAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155Baisser les prélèvements d’eau pour la culture emblématique de l’irrigation : le maïs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Enjeux économiques et sociologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Enjeux économiques et emploi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162Externalités positives de l’irrigation : performance et emploi . . . . 162Sécurisation et durabilité des exploitations. . . . . . . . . . . . . . . . . . 164Rôle de l’irrigation dans la sécurisation des ateliers d’élevage. . . . 165

Enjeux qualité et export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Un exemple d’externalité ambivalente de l’irrigation : la teneur en protéines des grains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168L’irrigation pour les légumes d’industrie est une assurance indispensable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170L’irrigation, une garantie pour l’exportation . . . . . . . . . . . . . . . . 171La production de semences, filière stratégique à l’export, très dépendante de l’irrigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172Intensification, diversification des filières grâce à l’irrigation . . . . 174Pour une politique équilibrée de l’offre et de la demande en eau au service des filières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

8 Progrès passés et à venir pour améliorer la productivité de l’eau : agir sur tous les leviers . . . . . . . 178

30 ans de progrès dans l’efficience globale de l’irrigation en France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Le progrès par les techniques d’irrigation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Les progrès par la connaissance des plantes . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Progrès génétique et évolution des itinéraires techniques. . . . . . . . 181Progrès génétique et tri variétal (cas du maïs). . . . . . . . . . . . . . . . 181


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Progrès en cours pour améliorer la productivité de l’eau : agir sur tous les leviers en même temps . . . . . . . . . 183Effet comparé de chaque levier sur la productivité de l’eau . . . . . 184Bien prendre en compte la contribution du sol . . . . . . . . . . . . . . . 186Stratégies d’évitement et stratégies d’esquive . . . . . . . . . . . . . . . . 187L’esquive est efficace pour d’autres cultures d’été comme la betterave ou le tournesol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190Autres adaptations possibles : modifier les aires de culture et/ou le nombre de cycles de végétation annuels . . . . . . . . . . . . . . 191Adapter la stratégie d’irrigation en conditions restrictives . . . . . . . 192Modifier l’assolement en grandes cultures ? . . . . . . . . . . . . . . . . . 194Améliorer le matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Améliorer les outils de pilotage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

Des progrès encore à venir avec la révolution numérique . . 202L’amélioration variétale est déjà entrée dans l’ère numérique avec la sélection génomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202La tolérance aux stress hydrique : premier objectif de la sélection génomique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203L’irrigation augmentée : l’irrigation dans la « révolution numérique » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204La révolution numérique : que va-t-elle changer pour les irrigants ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205La modulation de l’irrigation (et des intrants) : une utopie ?. . . . . . 206

9 L’irrigation et le stockage de l’eau sont des investissements d’avenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Préparer l’agriculture française aux changements climatiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209Le réchauffement climatique est une réalité . . . . . . . . . . . . . . . . . 209Comment intégrer le réchauffement climatique dans les scénarios prospectifs de l’agriculture ?. . . . . . . . . . . . . . . 213

Le stockage : une idée qui coule de source . . . . . . . . . . . . . . . 220Rappel des disponibilités en eau en France. . . . . . . . . . . . . . . . . . 221Stocker l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Maîtriser la création de ressources en eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224De l’ambition à la réalité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225Le coût du stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Vers de nouvelles ressources en eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228D’autres manières de stocker l’eau : la recharge de nappe. . . . . . . 229Une piste (curieusement) non conventionnelle : la récupération des eaux pluviales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233La réutilisation des eaux déjà utilisées et/ou de qualité marginale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233La réutilisation des eaux usées traitées (REUT) . . . . . . . . . . . . . . 233


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10 En guise de conclusion : pour une approche positive de l’irrigation : un enjeu majeur pour le xxie siècle, un atout pour la France . . . . . . . . . . . 239

Enjeux de l’irrigation pour le xxie siècle . . . . . . . . . . . . . . . . 241Des besoins croissants en eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Gigantesques défis pour l’agriculture mondiale…. . . . . . . . . . . . . 242… dans un contexte de raréfaction des ressources . . . . . . . . . . . . 243L’irrigation et le défi de l’intensification des surfaces disponibles . . . 243

L’irrigation : un atout pour la France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244La France dans une position enviable… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244… Mais avec des risques de déséquilibre croissants… . . . . . . . . . 245… Et des freins à lever . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245L’irrigation et le stockage de l’eau s’inscrivent dans une démarche d’intensification écologique . . . . . . . . . . . . . . 246Rôle de l’irrigation dans la durabilité des modes de productions agricoles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247Aménagement du territoire : l’irrigation contre l’inégalité. . . . . . . 248Le Projet territorial : promouvoir un développement concerté de l’irrigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248Pour une approche positive de l’irrigation en France . . . . . . . . . . 249

Bibliographie des travaux cités dans le livre . . . . . . . . . . . 251Études, rapports et expertises des services officiels français . . . . . 251Études et travaux des organisations professionnelles agricoles . . . 253Colloques et travaux de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Publications internationales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255Livres et écrits divers cités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256


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Les plantes ont besoin d’eau

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Pour comprendre tout ce qui va suivre, un peu de physiologie végétale est nécessaire. Comprendre une notion apparem-ment aussi simple que l’utilité de l’eau dans les plantes

nécessite quelques rappels sur les fonctions de l’eau dans la plante, son extraction du sol, son transport dans la « tuyauterie du végé-tal » et comment la plante régule sa circulation. L’eau dans les plantes est comme le sang dans les veines des animaux mais les plantes n’ont pas de cœur, la « pompe » est un système hydro-statique sophistiqué qui aspire l’eau des racines jusqu’aux feuilles.

Fonctions de l’eau chez les plantes cultivéesLe sol et l’absorption de l’eauLe sol est pour le végétal la source presque exclusive de l’eau. La capacité du sol à retenir l’eau repose sur les colloïdes, c’est-à-dire des macromolécules minérales (des argiles surtout) et organiques (l’humus) qui sont très hydrophiles. Ces molécules s’agglomèrent et forment alors le complexe argilo-humique dans un état stable qu’on dit « floculé ». C’est dans cet état que le complexe joue le plus efficacement son rôle dans les échanges d’eau et d’éléments fertilisants.

Ce qui est important pour décrire l’eau dans le sol, ce sont autant l’état et les formes des liaisons de l’eau avec les colloïdes, que l’hu-midité du sol elle-même. Le potentiel hydrique d’un sol est égal, mais de signe opposé, à l’énergie qu’il faut appliquer pour libérer un gramme d’eau. Plus le sol se dessèche, plus la force des liaisons en son sein augmente, l’effort d’attraction nécessaire aux végétaux pour récupérer l’eau augmente et le potentiel hydrique du sol dimi-nue. À la limite, quand la plante n’arrive plus à extraire l’eau du sol parce que l’humidité du sol devient insuffisante, on dit que le point


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de flétrissement permanent est atteint. Ce point dépend de la texture du sol, de la teneur en colloïdes et du type de plante. Cette limite, pour les plantes cultivées sous nos latitudes, équivaut à une force de succion nécessaire de 16 à 20 bars environ. À l’opposé, quand la capacité de rétention du sol est stabilisée à son niveau maximum, c’est-à-dire une fois le drainage de l’eau excédentaire réalisé, on dit qu’il est à la capacité au champ. La différence entre la capacité au champ et le point de flétrissement mesure la quantité d’eau dispo-nible pour les plantes : c’est la réserve utilisable du sol (RU). Mais toute l’eau contenue dans la réserve du sol n’est pas mobilisable « sans effort » et facilement exploitable par les racines. La réserve facilement utilisable (RFU) en eau d’un sol, exprimée en millimètre d’eau, corres-pond à la fraction supérieure de la réserve utile pour laquelle la plante n’est pas amenée à réguler son évapotranspiration par les stomates. C’est cette valeur qui est utilisée dans le calcul du bilan hydrique, elle varie selon la texture et la profondeur. On considère qu’en moyenne la RFU = 2/3 de la RU (Figure 2.1).

Figure 2.1 Schéma de la capacité de stockage en eau du sol.

La borne haute : « capacitéau champ » (0.1 bar)

La borne basse : « lepoint de flétrissementpermanent » (16 bars)

Profondeur

30 cmRéserve

nonutilisable

Réserve Utile (RU)

RFU = 2/3 RU de 0 à 30cm

RFU = 1/2 RUde 30 à 60 cm

RFU = 1/3RU de 60 à90 cm

60 cm

90 cm

Teneur en eau croissante

Liaison de l'eau au sol décroissante

Source : Arvalis.

L’absorption de l’eau chez les plantes terrestres se fait par les poils absorbants situés à la pointe des racines, près de l’apex. Situés sur les parties les plus jeunes des racines, leur existence est transitoire. Il y a plusieurs milliards de poils absorbants par plante. La succion de l’eau par les plantes au niveau des poils absorbants est régie par des forces électrostatiques, mais dépend surtout de l’état physiologique des plantes qui assure à la fois l’hypertonie des cellules absorbantes qui commande le mécanisme de la pression osmotique, et l’effet de « pompage » exercé par les parties aériennes des plantes par la transpiration.


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Il est donc important de comprendre qu’une plante ne peut absor-ber l’eau que si le fonctionnement enzymatique de ses cellules est normal, donc que si le sol est aéré. L’excès d’eau qui prive d’oxy-gène (et donc de fonctionnement enzymatique) les racines et la microflore, autant que l’absence d’eau (circulation des fertili-sants), sont nocives au métabolisme des plantes. L’assainissement des sols comme le recours à l’irrigation sont donc bien les deux aspects d’une gestion efficace de l’eau dans le sol au service des végétaux en général et des cultures en particulier.

L’eau dans la planteLe rôle joué par l’eau dans le fonctionnement de la plante est multiple (Arvalis) :

R à l’échelle moléculaire, l’eau est la matrice de toutes les réac-tions enzymatiques et la source d’oxygène et d’hydrogène pour la phase photochimique de la photosynthèse ;

R à l’échelle de la cellule, elle permet une pression de turges-cence qui assure le maintien de l’architecture des organes et leur élongation ;

R à l’échelle de la plante, elle assure l’assimilation des solutions du sol, leur transport vers les parties aériennes et la régulation thermique des tissus exposés au soleil.

L’eau dans la plante est, comme dans le circuit hydraulique d’une voiture, ce qui maintient sous pression les circuits et les tissus et qui assure à la plante le maintien d’un port dressé. C’est aussi le moyen de transport des matériaux (produits élaborés et déchets) et le milieu dans lequel s’élaborent les réactions chimiques du métabo-lisme. L’ascension de l’eau dans la plante est surtout provoquée par « l’aspiration » des parties aériennes : c’est la transpiration qui est le principal moteur de la montée de la sève par un mécanisme de tension. Mais la « poussée radiculaire » joue aussi un rôle, notam-ment la nuit, ou avant l’apparition des feuilles pour mettre la sève sous pression. Ces deux phénomènes se complètent selon le stade et l’heure de la journée pour maintenir la pression interne néces-saire au fonctionnement de la plante (son potentiel hydrique).

Pour lutter contre les effets de l’évaporation, les plantes se sont dotées d’une protection sous forme d’une peau quasi imper-méable, la cuticule. Mais pour faire fonctionner la photosynthèse, les échanges gazeux sont nécessaires. C’est donc un délicat équi-libre qui régit les échanges des plantes avec leur milieu ambiant.

La transpiration est la principale cause de perte d’eau dans le végétal sous forme de vapeur. Elle se produit surtout par les feuilles au moyen de dispositifs anatomiques appelés stomates qui s’ouvrent ou se ferment selon les conditions extérieures : c’est le


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principal mécanisme de régulation des échanges d’eau entre la plante et l’air. L’évapotranspiration est un phénomène physiologique et ne peut être comparé à une simple évaporation physique sous l’effet de la chaleur : dans de bonnes conditions de fonctionne-ment du couvert végétal, l’évapotranspiration est 6 fois plus importante que la simple évaporation d’une surface d’eau libre.

Il passe donc beaucoup plus d’eau dans la plante pendant un an qu’il n’en reste à la récolte. Un hectare de forêt, comme un hec-tare de maïs, par exemple, voient « passer » dans leurs tissus environ 3 000 tonnes d’eau pendant leur cycle annuel. Un arbre transpire 400 litres d’eau par jour. Moins de 5 % de l’eau absor-bée par les plantes est réellement utilisée pour leur croissance : une culture de blé contient 20 litres d’eau par mètre carré au stade « début du remplissage » de l’épi, alors que 450 litres d’eau sont transpirés par mètre carré sur toute la durée du cycle de végétation. Toute modification des conditions externes modifie l’ampleur de la transpiration. L’abaissement de l’humidité du sol, le vent, la sécheresse et l’élévation de la température de l’air pro-voquent une fermeture des stomates, ces « fenêtres » posées à la surface inférieure des feuilles qui limitent les pertes d’eau de la plante. Inversement, la lumière provoque l’ouverture de ces orifices (Figure 2.2). On voit bien que la transpiration est un indi-cateur direct de l’activité photosynthétique des végétaux : une plante qui évapore peu fonctionne au ralenti et produit peu de biomasse. Mais, en période de sécheresse, la transpiration est un danger pour la survie de la plante. L’apport d’eau, l’irrigation sont des moyens de régulariser le fonctionnement des végétaux.

Figure 2.2 Le fonctionnement des stomates régule les échanges de la plante avec l’extérieur.

Lumière

H2O H2O

H2O

H2OH2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2OK+, Cl–

K+, Cl–K+, Cl–

K+, Cl–

K+, Cl–

K+, Cl–

K+, Cl–

K+, Cl–

ouverture Obscurité fermeture

Source : d’après Arvalis.


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Les teneurs en eau d’un végétal dépendent de l’espèce, de l’organe, des conditions climatiques, de l’âge de la plante. Ainsi, une feuille de blé ou de maïs contient trois fois son poids sec en eau, alors qu’une graine, organe de stockage et de conservation, n’en contient que dix pour cent (Tableau 2.1). Les tissus se « gonflent » ou se « dégonflent » selon le déficit hydrique et, jusqu’à un certain point, ce processus est réversible. C’est une qualité travaillée pour l’amé-lioration variétale. La teneur en eau minimale, telle qu’elle est dans les graines par exemple, confère aussi une résistance au gel.

Tableau 2.1 Teneur en eau de quelques tissus végétaux (en % de la matière fraîche).

Racines de tournesol 71 % Feuilles de tournesol 81 %

Tige de tournesol 87 % Grain d’orge 10 %

Tronc de pin 55 % Grain de blé 14 %

Feuilles de laitue 94 % Grain d’arachide 5 %

Sources : diverses.

Les végétaux ont donc développé à la fois de vastes surfaces de contact avec le sol par les racines pour puiser l’eau et les éléments minéraux et de grands capteurs solaires, les feuilles, pour capter l’énergie lumineuse et le gaz carbonique nécessaires à la photo-synthèse. Entre les deux, un double système de « tuyauterie » qui permet de monter l’eau (et les éléments minéraux) des racines vers les parties aériennes pour compenser les pertes par évapora-tion (la sève brute) et un système de redistribution des produits élaborés dans les feuilles par la photosynthèse vers tous les organes de la plante.

Réactions des plantes au manque d’eauRéactions des plantes et conséquences d’un manque d’eauEn l’absence de pluies, les plantes ne peuvent compter que sur le stock d’eau du sol, la réserve utile. Elle dépend de la profondeur explorée par les racines, le type de sol, la richesse en colloïdes, les façons culturales pratiquées par l’agriculteur. Cette réserve varie entre 50 et 120 mm d’eau (l’équivalent de 50 à 120 litres d’eau au mètre carré). Pour des évaporations moyennes de 3 mm par jour (le double en été), une culture « tiendra » donc, selon le sol, de 15 jours à un mois sans pluie (une semaine à 15 jours en été). Le dessèchement du sol produit donc des effets directs mais aussi


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Description généraleSelon les estimations diverses, les terres cultivables recouvrent entre 4 et 5 milliards d’hectares et les terres arables environ 1,5 milliard, soit 11 % des terres émergées. C’est notre capital agri-cole. Avec un peu moins de 350 millions d’hectares équipés, les surfaces irriguées représentent un peu plus de 20 % des terres arables, mais elles fournissent plus de 40 % de la production mondiale.

L’augmentation de la productivité à l’hectare est autant due aux progrès de l’agriculture pluviale que de l’agriculture irriguée et, notamment, dans les pays où les rendements étaient les plus bas. Mais les cultures irriguées, si elles demeurent minoritaires, jouent un rôle majeur dans la sécurisation des rendements.

On ne peut nier que l’irrigation, associée à l’utilisation de variétés à haut rendement, d’intrants et à la mécanisation, a joué un rôle important dans ce qu’on a appelé la « révolution verte » en Asie à partir des années 1970, faisant reculer la malnutrition. Au Burkina Faso, l’agriculture irriguée contribue dans une large mesure à la sécurité alimentaire, assurant en 2010 environ 10 % de la production agricole totale pour 1 % seulement des terres cultivées. Sans les gains de productivité que permet l’irrigation, il faudrait au moins 500 millions d’hectares supplémentaires pour atteindre le niveau actuel de la production agricole estime la FAO. Or, les zones avec des précipitations suffisantes permettant une agriculture pluviale sont souvent les plus densément peuplées et offrent peu de possibilités d’extension des surfaces cultivables. C’est une des raisons du développement du land grabbing ou « accaparement des terres » par des pays qui recherchent une sécurité alimentaire par « extension externe » comme la Chine ou la Malaisie. En 2013, ce serait près de 50 millions d’hectares qui auraient changé de mains.


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L’augmentation des surfaces irriguées dans le monde a eu lieu sur-tout pendant la période 1960-1990 avec une politique de grands travaux soutenue par les États et les grandes institutions. En 1950, on comptait 5 000 ouvrages de plus de 16 mètres de haut, ils sont 45 000 aujourd’hui. Depuis 20 ans, le rythme de création des grands équipements (comme le barrage des Trois-Gorges sur le Yang-Tsé-Kiang) s’est ralenti au profit d’aménagements plus modestes et mieux ciblés. La productivité de l’eau s’est améliorée en substituant aux cultures et aux techniques très exigeantes en eau (culture du riz, irrigation par submersion), des techniques d’irrigation plus économes comme l’aspersion ou l’irrigation d’appoint, permettant de faire plusieurs récoltes par an. La recherche de l’efficience maximale de l’eau par les plantes grâce au progrès génétique et d’une meilleure productivité de l’irrigation accompagnent la création de ressource. Mais le rendement hydraulique global reste médiocre (moins de 60 %). L’heure n’est plus au gaspillage et les ressources disponibles atteignent leurs limites : les sites disponibles de grands barrages sont plus rares, la surexploitation de nappes non renouvelables (nappes fossiles notamment) est insoutenable à long terme.

Place de l’irrigation dans le mondeEn 2012, d’après la FAO (Aquastat), 346 millions d’hectares sont équipés pour l’irrigation dans le monde, contre 258 millions d’hectares en 1990 et 184 millions en 1970. La progression des surfaces irriguées est régulière. Plus précisément, sur ce total de surfaces équipées, seules 85 % sont réellement irriguées, mais ce sont bien 346 millions d’hectares qui sont récoltés. Il faut distin-guer la part des surfaces irriguées par rapport à la surface totale cultivée et la productivité de ces surfaces irriguées. En effet dans certaines régions de l’Asie, de l’Afrique et des Amériques, les conditions climatiques et l’irrigation permettent d’avoir plusieurs cycles culturaux dans la même année et donc un taux d’exploita-tion des terres bien plus important que dans certaines régions d’Europe et d’Océanie, où l’irrigation pendant l’hiver est faible ou nulle. L’Asie enregistre ainsi le taux d’exploitation le plus élevé : 141 % (de 100 % en Asie centrale, à plus de 170 % dans de vastes parties de l’Asie du Sud et de l’Est !). En Europe, la par-tie de la superficie équipée pour l’irrigation qui est réellement irriguée est plus faible (65 %) par rapport au reste du monde car les précipitations évitent une irrigation constante. La combinai-son des surfaces équipées pour l’irrigation, la pluviométrie dispo-nible, le choix des cultures (le riz) expliquent la place écrasante de l’Asie dans les régions ayant recours à l’irrigation (Tableau 3.1).


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Tableau 3.1 Intensité des hectares irrigués dans le monde par continent en surface et en productivité.

ContinentSurfaces irriguées

récoltées en millions ha (2012)

Part des surfaces irriguées dans les surfaces cultivées

Productivité des hectares

irrigués

Asie 271 41 % 141 %

Amériques 44 13 % 107 %

Europe 15 9 % 100 %

Afrique 14 5 % 138 %

Océanie 2 7 % 100 %

Total monde 346 21 % 130 %

Source : FAO, Aquastat, 2014.

L’irrigation, inégalement répartie…Le continent asiatique, avec près de 230 millions d’hectares équipés pour l’irrigation, représente plus de 70 % de la superficie mon-diale d’irrigation. Les deux tiers de ces surfaces irriguées sont situées dans deux pays seulement : la Chine et l’Inde, où vivent également à peu près 40 % de la population mondiale. L’Asie est aussi le continent qui exploite le mieux son infrastructure d’irri-gation, 89 % des surfaces équipées sont réellement irriguées. En 2010, la Chine est devenue le pays avec la plus grande superficie sous irrigation (69 millions d’hectares), dépassant l’Inde (66 mil-lions) qui occupait le premier rang depuis plus de 50 ans.

En dehors du continent asiatique, les pays disposant des superficies irriguées les plus vastes sont les États-Unis avec 26,4 millions d’hectares, l’Italie avec 3,9 millions d’hectares. L’Égypte avec ses 3,6 millions d’hectares, comme beaucoup de pays arides – Djibouti, Koweït, Oman, Qatar, Arabie saoudite, Tadjikistan, Turkménistan, Émirats arabes unis et Ouzbékistan – irrigue la quasi-totalité de ses terres cultivées.

L’Afrique subsaharienne, à l’opposé, est la région qui enregistre le plus faible pourcentage de terres cultivées irriguées avec un peu plus de 3 % (contre près de 21 % à l’échelle mondiale). Mais c’est là que se trouve peut-être son plus grand potentiel d’expan-sion, tant sur le plan des ressources en terres que des ressources en eau, avec un cinquième seulement des terres irrigables équi-pées, soit 7,7 millions d’hectares sur 38 millions d’hectares poten-tiels. De même en Amérique du Sud où seulement un quart du potentiel est équipé, soit 16 millions d’hectares sur 60 millions d’hectares potentiellement irrigables (Figure 3.1).


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Figure 3.1 Superficie aménagée pour l’irrigation en pourcentage de la superficie cultivée (2012).

Pas de données

1-5 %

10-50 %

<1 %

5-10 %

>50 %

Source : bases de données Aquastat et Faostat.

Y a-t-il assez d’eau pour l’irrigation ?La surface terrestre reçoit environ 110 000 km3 de précipitations chaque année. 40 000 km3 sont disponibles et stockés temporairement dans les barrages, les lacs, les cours d’eau et les aquifères. C’est ce qu’on appelle « l’eau bleue ». Les aquifères souterrains reçoivent environ 13 000 km3 de ce ruissellement annuel, mais près d’un tiers des précipitations terrestres annuelles totales sont rejetées dans la mer. Les 70 000 km3 de précipitations qui ne ruissellent pas « s’évaporent », soit directement, soit indirectement dans les sols où ils stockés temporairement avant d’être utilisés par les végétaux. La partie de cette eau non utilisée dans la fabrication de la biomasse végétale (ainsi appelée « eau verte ») et qui « tra-verse » les plantes dans le mécanisme de l’évapotranspiration retourne aussi au final dans l’atmosphère (Figure 3.2).

Figure 3.2 L’eau bleue est celle qui se trouve dans le système de ruissellement de surface ou souterrain : cours d’eau, lacs, aquifères, etc. L’eau verte est celle qui ne ruisselle pas et qui est conservée sous la forme d’humidité dans les sols ou sur les végétaux.

BioénergieProduits forestiers

PâturagesBiodiversité

CulturesÉlevage

CulturesÉlevage

Aquaculture

Cours d’eauLacs

Eaux souterrainesetc.St

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Eau verte Eau bleue

Agriculturepluviale

Agricultureirriguée

Ville

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Systéme deseaux bleues

Source : Comité d’experts de la sécurité alimentaire mondiale.


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En moyenne, les prélèvements d’eau pour l’irrigation ne repré-sentent que 5 % des ressources totales renouvelables, mais avec de fortes disparités. Ils sont inversement proportionnels à la quantité d’eau disponible. La pression est maximale dans les zones semi-désertiques comme l’Afrique du nord (76 % des res-sources totales consacrées à l’irrigation) et le Moyen-Orient (40 %). Dans certains pays, les prélèvements pour l’irrigation peuvent dépasser les ressources renouvelables du fait de l’utilisa-tion des eaux souterraines et du recyclage. La pression reste très faible dans les pays tempérés d’Europe (moins de 1 %) et encore plus dans les régions disposant de sols profonds comme les Chernozems d’Europe centrale, et/ou sous un climat continental à pluviométrie régulière l’été (Tableau 3.2). Dans certaines régions à fort potentiel de développement démographique ou économique, les ressources restent considérables : Asie du Sud-Est, Afrique subsaharienne, Amérique du Sud. Dans ces régions, ce sont plutôt les terres disponibles qui manquent, d’où le besoin d’augmenter la productivité par l’irrigation.

Tableau 3.2 Récapitulatif du ratio des prélèvements pour l’irrigation par rapport aux ressources totales (moyenne annuelle à long terme des ressources renouvelables).

ContinentPrélèvement d’eau

pour l’irrigation (km3/an)

Pression de l’irrigation sur la

ressource (%)

AFRIQUEAfrique septentrionaleAfrique subsaharienne

171,279,291,9

3,176,8

1,7

AMÉRIQUESAmérique du NordAmérique du Sud

397,2240,9138,1

1,63,70,8

ASIEMoyen-OrientAsie du Sud-Est

2 025,9226,4

1 670,7

14,040,212,3

EUROPEEurope Occidentale et centraleEurope Orientale et Russie

69,154,514,5

0,92,10,3

MOnDE 2 672,6 5,1

Source : FAO, Rapport Aquasat besoins et prélèvements d’eau par pays, 2012.

L’efficience de l’irrigation peut (et doit) s’améliorerÀ l’échelle mondiale, les prélèvements d’eau pour l’irrigation sont de 2 672 milliards de mètres cubes répartis sur les 346 millions d’hectares récoltés, soit 7 770 m3 d’eau par hectare en moyenne.


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