Colloque au champ Irrigation 2014 - Le Magneraud

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Avec le soutien financier de : En collaboration avec :

Bouthier Alain Landrieaux Julien

Mieux comprendre son sol pour valoriser sa contribution

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Plan de l’exposé • Les enjeux liés à une meilleure prise en

compte du sol dans la gestion de l’irrigation

• Les caractéristiques du sol à prendre en compte

• Présentation des grands types de sols irrigués de la région

• Comment estimer la RU du sol • Comment gérer au mieux l’eau du sol • Autres questions en lien avec le sol ?

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Connaître et gérer au mieux son réservoir sol pour minimiser les pertes

Sa capacité de stockage Sa perméabilité

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

10 mm/h

5 mm/h

Profondeur

Réserve non

utilisable

Réserve Utile (RU)

Teneur en eau croissante

Liaison de l’eau au sol décroissante

La borne basse : « le point de flétrissement permanent » (16 bars)

30 cm

60 cm

90 cm

RFU = 2/3 RU de 0 à 30 cm

RFU = 1/2 RU de 30 à 60 cm

RFU = 1/3 RU de 60 à 90 cm

La borne haute : « capacité au champ » (0.1 bar)

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Réserve utile mm (mm/cm X profondeur racines)

Les caractéristiques du sol à prendre en compte

Perméabilité du sol (mm/h)

• Besoin d’eau d’irrigation • Dose et fréquence • Utilisation outil de pilotage

• Choix et réglage matériel (pluviométrie horaire)

• Dose

mm/cm Non compact Compact

Sable 1 0.7

Limon 2 1.6

Argile 1.5 1

Peu perméable (limons battants, argiles)

< 5 mm/h

Perméable (limons argileux sains) 5 à 20 mm/h

Très perméable (sables sains, groies)

> 20 mm/h

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Les enjeux liés à une meilleure prise en compte du sol dans la gestion de l’irrigation

Vent Rayonnement Température Humidité de l’air

Transpiration

Evaporation

Réserve facilement utilisable

Réserve de survie

Ruissellement

Drainage

Apports d’eau

0 à 30 mm

0 à 50 mm

Réserve Utile:

50 à 250 mm

350 à 400 mm

50 à 100 mm

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Transpiration

Evaporation Ruissellement

Drainage

Apports d’eau

0 à 30 mm

0 à 50 mm Perte N-NO3 Carence azotée tardive

350 à 400 mm

50 à 100 mm

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Excès d’eau temporaire

• Sols moins perméables • Travail du sol • Parcelles en pente • Pluie après irrigation • Répartition de la dose • Pluviométrie horaire • Taille des gouttes

• Sols très perméables • Répartition de la dose • Dose à chaque apport • Humidité du sol lors de

l’apport • Pilotage

• Irrigation précoce (culture peu couvrante)

• Dose à chaque apport • Etat du sol en surface (mulch)

• Sols avec horizon moins perméable en profondeur

• Répartition de la dose

• Dose à chaque apport

• Humidité du sol lors de l’apport

• Pilotage

Perte de rendement (anoxie temporaire)

Les enjeux liés à une meilleure prise en compte du sol dans la gestion de l’irrigation

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Tour d’horizon des principaux types de sols irrigués du Centre-Ouest

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Les terres de groies : Sols calcaires, argilo limoneux, caillouteux, rouges sur calcaires durs

Critère agronomique

Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Forte

Structure/stabilité Stable

Vitesse de réchauffement Rapide

Pierrosité surface Gêne à la levée si gros cailloux

Fertilité MO, CEC, K2O

Obstacle aux racines Charge en cailloux

Bon Mauvais

150 mm 50 mm

150 mm 100 mm 80 mm

La réserve utile dépend de la fissuration du calcaire et de la présence de terre fine entre les cailloux calcaires

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Les terres de champagnes : Sols très calcaires, limono argileux à argileux, moyennement à non caillouteux

sur craie ou marne

Critère agronomique

Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Bonne à faible

Structure/stabilité Stable

Vitesse de réchauffement Moyenne à lente

Pierrosité surface

Fertilité MO, CEC, K2O

Obstacle aux racines

Craie (teneur élevée en calcaire, cailloux)

Bon Mauvais

200 mm 100 mm

130 mm 200 mm

La réserve utile dépend de la profondeur d’apparition de l a craie et de son faciès (craie caillouteuse ou marneuse)

Champagne profonde (bas de pente) Champagne superficielle (haut de pente)

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Les sols de limon sains : Sols limono argileux , peu ou non caillouteux sur calcaire ou argile (terre douce,

doucin limoneux, terres rouges…)

Critère agronomique

Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Bonne à moyenne

Structure/stabilité Assez stable

Vitesse de réchauffement Bonne à moyenne

Pierrosité surface Faible à moyenne

Fertilité MO, CEC

Obstacle aux racines

Calcaire dur, argile rouge à châtaigniers

Bon Mauvais

200 mm 120 mm

120 mm

La réserve utile dépend de la profondeur d’apparition de l ‘argile rouge ou du calcaire dur

Doucin limoneux profond (17) Terre rouge moyenne (86) Terre douce profonde (85)

170 mm 150 mm ARVALIS

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Les sols de limon humides : Sols limoneux ou limono sableux, ± caillouteux sur argile peu perméable

(bornais, limons de bocage…) Critère agronomique

Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Moyenne à faible

Structure/stabilité Instable

Vitesse de réchauffement faible

Pierrosité surface Faible à nulle

Fertilité Variable (pH, CEC…)

Obstacle aux racines

Argile compacte et imperméable

Bon Mauvais

170 mm 120 mm

170 mm 150 mm

La réserve utile dépend de la profondeur d’apparition de l ‘argile imperméable

Bornais (86) Limon de bocage profond (85)

150 mm ARVALIS - I

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Les sols sableux sains : Sols à plus de 70 % de sable, alluviaux plus ou moins graveleux

Critère agronomique

Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Forte (trop !!)

Structure/stabilité Massif

Vitesse de réchauffement rapide

Pierrosité surface Faible à moyenne

Fertilité Faible (pH, CEC…)

Obstacle aux racines Sable, graviers

Bon Mauvais

100 mm 50 mm

70 mm 70 mm

La réserve utile dépend profondeur du sable et présence de niveaux de graviers

Sable graveleux (86) Sols sableux profonds (86)

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Les sols sableux humides : Sols sableux ou sablo limoneux, plus ou moins caillouteux sur argiles peu

perméables

Critère agronomique Appréciation

Réserve utile

Perméabilité Moyenne en surface, faible en profondeur

Structure/stabilité Variable (Instable si présence de limons)

Vitesse de réchauffement Variable

Pierrosité surface Faible à moyenne

Fertilité Faible (pH, CEC…)

Obstacle aux racines Argile compacte

Bon Mauvais

130 mm 50 mm

70 mm 120 mm

La réserve utile dépend profondeur argile. Argile verte plus favorable aux racines car se fissure quand elle se dessèche

Sable sur argile sableuse verte (86) Sols sableux sur argile à silex (36)

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Comment estimer la réserve utile d’un sol ?

Carte de sols : peu précis Observation profil et

mesures : plus précis mais lourd

Historique rendement blé

RU mm Rendement blé q/ha

50 50-65

80 60-75

130 70-85

180 80-90

Plage de rendement blé (excluant les extrêmes) et RU

(hypothèse eau principal facteur limitant

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Thèse M.Tetegan, INRA, ARVALIS, 2011) sur cailloux de différents types de roches sédimentaires ( calcaires, craies, silex…)

Da RU g/100 g RU % vol silex 2.3 1.0 2.3 craie 1.7 13.3 22.5

calcaires 2.25 3.2 7.1

Valeurs médianes

Les cailloux des sols calcaires contribuent à la RU !!

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Channel 1: 0 – 50 cm

Channel 2 : 0 – 1 m

Channel 3: 0 – 2 m Parcelle Imbault (91), Etude ARVALIS

– Mesure pour trois volumes de sol (0-50 cm, 0-100 cm et 0-200 cm)

– La résistivité dépend de sa profondeur, de sa

texture, de son humidité, … • Les sols fins contenant beaucoup d'argile

ont une résistivité faible • les sols peu profonds ont une résistivité

élevée – Limites :

• Deux zones de même couleur ne correspondent pas forcement au même sol

• Lien avec les caractéristiques du sol : nécessite un calage par des sondages tarière

Variabilité RU inter et intra parcelle : cartographie tarière et résistivité

– chariot à huit roues métalliques traîné

– 2 roues envoient une onde, les autres réceptionnent l’écho

Comment estimer la réserve utile d’un sol ?

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Accès à la réserve en eau du sol différent selon les espèces • Toute l’eau disponible dans la RU du sol n’est pas utilisable de la même façon par les cultures selon leur

profondeur d’enracinement : on définit une réserve utilisable pour une espèce donnée.

• C’est en sols profonds que les différences entre espèces s’expriment le plus

Profondeur d’enracinement estimée selon les espèces (source RNED HA méthodes et outils de pilotage en irrigation)

Réserve en eau utilisable par 5 espèces cultivées, sur un même type de sol (Source ARVALIS essais du Magneraud)

L’accessibilité différente de la RU/RFU aux racines des différentes espèces est prise en compte dans les outils de pilotage de l’irrigation d’ARVALIS

200 mm

170 mm

150 mm

95 mm 95 mm ARVALIS

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% RU/RFU accessible aux racines

Maïs 3 feuilles 10 feuilles 15 feuilles Floraison femelle SLAG

Blé 3 feuilles Début tallage Epi 1cm DFL Epiaison

Front racinaire

Accès à la réserve en eau du sol : évolution avec la mise en place des racines

L’accessibilité partielle de la RU/RFU aux racines en début de cycle, est prise en compte dans les outils de pilotage de l’irrigation d’ARVALIS

Notion de RU et RFU maximum accessibles

lorsque l’enracinement est à son

développement maximal

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Transpiration

Evaporation Ruissellement

Drainage

Apports d’eau

0 à 30 mm

0 à 50 mm Perte N-NO3 Carence azotée tardive

350 à 400 mm

50 à 100 mm

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Excès d’eau temporaire

Etat de surface motteux: limiter la battance

Limiter les apports d’eau avant couverture du sol par la culture

S’assurer que la dose ne va pas saturer le sol (pilotage)

• Dose maxi de 30 mm

dans les sols très perméables

• S’assurer que la dose ne va pas saturer le sol (pilotage)

• Etat du sol en surface (mulch) • Limiter les apports d’eau

avant couverture du sol par la culture

• S’assurer que la dose ne va pas saturer le sol (pilotage)

Perte de rendement (anoxie temporaire)

Leviers pour limiter les pertes d’eau

Les stratégies d’irrigation visant à

maintenir une réserve du sol pleine pour

anticiper un risque de restriction, présentent le plus de risques de

pertes d’eau

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• L’eau du sol est gratuite et doit être utilisée au maximum • La productivité de l’irrigation dépend du niveau d’utilisation de la réserve en eau du sol • Trouver le bon compromis entre productivité maximum de l’eau et rendement accessible : avoir

utilisé la réserve facilement utilisable à la fin de la période d’irrigation Origine de l’eau consommée entre les stades 10 feuilles et maturité et lien avec

rendement et productivité de l’irrigation (ARVALIS Magneraud, abris mobiles, 2009)

Dans cette situation, la RFU pour le maïs est comprise entre 80 et 100 mm : le

bon compromis aurait été une irrigation de 270 mm

Connaître et gérer au mieux son réservoir sol pour maximiser la productivité de l’irrigation

270

90 70

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Connaître et gérer au mieux son réservoir sol pour maximiser la productivité de l’irrigation

270

Calendrier de mise à contribution de la RFU

0 mm

10 Feuilles Floraison femelle

50 % humidité du grain

Evolution de la RFU (liée à l’évolution de l’enracinement)

Evolution du seuil de déclenchement en situation non

restrictive

90 mm

Valoriser au maximum l’eau du sol (RFU), et la mettre à contribution progressivement au cours du cycle, en tenant compte de la ressource (volume restrictif ou non)

Les seuils des outils de pilotage prennent en compte par type de sol, un calendrier de mise à contribution de l’eau du sol

Au Magneraud 90 mm de RFU en fin de cycle

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S’adapter à la variabilité de la RU entre parcelles ou au sein de la parcelle

- Ordre des positions selon type de sol

- Positionnement des outils de pilotage

- Démarrer plus tard et/ou arrêter plus tôt sur sols plus profonds

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Leviers d’action sur la RU et sur son accessibilité aux racines

Augmenter la RU ? Améliorer l’extraction d’eau par les racines ?

Apports de matières organiques : difficile et couteux : il faut apporter beaucoup de MO pour gagner

Rétenteurs d’eau : peu efficaces (stockage de quelques mm)

Mulch : moindre évaporation en début de cycle (0 à 30 mm selon les années)

Stimulateurs d’enracinement : pas de produits miracles

Sélection variétale sur capacité d’extraction d’eau ?

Veiller surtout à préserver une structure favorable aux racines ARVALIS

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Conclusion: points à retenir • L’eau du sol est gratuite mais insuffisamment prise en compte dans les pratiques d’irrigation. • La RFU varie de 30 à plus de 100 mm parfois entre parcelles ou au sein de mêmes parcelles

d’une exploitation • Il existe des moyens simples et opérationnels pour estimer de manière acceptable une réserve

utile d’une parcelle ou d’une partie de parcelle • La connaissance la RU de sa parcelle et au sein de la parcelle, est primordiale pour la conduite

de l’irrigation et sa prise en compte contribue à augmenter de manière parfois importante la productivité de l’eau d’irrigation

• L’accessibilité à la réserve en eau du sol aux racines dépend des espèces cultivées, du stade de la culture et doit être prise en compte dans les méthodes de pilotage ; c’est le cas de celles développées par ARVALIS

• Pas de solutions ou produits miracles pour améliorer la RU, il faut surtout veiller à ne pas la réduire ou en réduire son accessibilité aux racines en maintenant une structure favorable entre 0 et 30 cm.

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