Calendrier d'irrigation des cultures fruitières

La croissance et la production optimales des cultures fruitières reposent sur une humidité adéquate du sol.

La recherche a montré que l'irrigation peut exercer un effet radical sur nombre de cultures fruitières. À la station de Harrow, les chercheurs ont démontré que l'irrigation peut non seulement améliorer le rendement des pêchers et le calibre des fruits, mais également prolonger la vie de l'arbre. En outre, aux stations de Simcoe et de Vineland, les chercheurs ont mis en évidence les avantages de l'irrigation sur de nombreuses cultures, notamment celles de la pomme, du raisin, du bleuet et de la poire.

Le prix de l'énergie nécessaire à l'irrigation ne cesse de grimper. L'arrosage adéquat et opportun permet de réduire les frais et de maximiser les profits. Par conséquent, seule une méthode scientifique valable permettra de déterminer le moment opportun d'irriguer et la dose d'arrosage qui favoriseront la réponse optimale des cultures et l'usage judicieux des ressources.

Méthodes pour établir les besoins d'irrigation

Voici trois moyens simples pour savoir quand irriguer ou ne pas irriguer.

On peut d'abord apprécier l'humidité du sol au toucher : le sol plutôt sec devra être irrigué, tandis que celui plutôt humide pourrait attendre quelque temps avant d'être arrosé. Quoique rapide et économique, l'appréciation sensorielle laisse beaucoup à désirer au plan de la précision.

On peut également utiliser un tensiomètre, appareil permettant de mesurer la tension superficielle créée par l'humidité du sol. Cet appareil, qui a fait l'objet de tests dans de nombreuses fermes ontariennes, comporte toutefois un inconvénient : la valeur indiquée varie selon le type de sol. Par ailleurs, le tensiomètre convient particulièrement aux sols sableux, pour lesquels il est à même d'enregistrer l'éventail des teneurs possibles en eau disponible. Sur les sols lourds, une grande partie de l'humidité disponible se situe au-delà des limites de détection du tensiomètre.

On peut enfin utiliser la méthode du bilan hydrique. Une telle méthode repose sur les données climatiques. Elle présente les avantages suivants dans l'établissement du calendrier d'irrigation : 1) absence d'équipement; 2) exactitude; 3) simplicité; 4) adaptabilité à de nombreuses cultures.

Appliquée aux cultures fruitières, cette méthode se compose de plusieurs étapes de base différant légèrement selon que le verger est irrigué par aspersion, au goutte-à-goutte ou par des minidiffuseurs.

Irrigation par aspersion

Étape 1: Évaluer la réserve facilement utilisable, (RFU), d'eau dans la zone racinaire.

Le tableau 1 fournit les valeurs estimées de l'eau disponible par unité de profondeur d'enracinement, pour des sols de textures diverses. Au tableau 2 apparaît la profondeur moyenne d'enracinement à irriguer pour diverses cultures fruitières. On établit la réserve facilement utilisable (RFU) d'eau en multipliant la valeur appropriée de RFU, par la profondeur moyenne d'enracinement.

Exemple

Données:

1. Type de culture : pêches
2. Type de sol : loam sableux

Calculs:

RFU
= eau disponible (mm/cm) x profondeur d'enracinement
= 1,05 (mm/cm) x 60 cm
= 63 mm

Étape 2: Évaluer la réduction tolérable de l'eau du sol dans la zone racinaire.

La réduction tolérable de l'eau du sol est cette portion de l'eau disponible dans la zone des racines (environ 50 %) qui peut être extraite sans provoquer d'effets nuisibles sur la croissance de l'arbre, le rendement fruitier et la qualité. Pour obtenir cette donnée, on multiplie simplement la quantité d'eau disponible (RFU) (étape 1) par 50 %. Dans l'exemple précédent, la réduction tolérable de l'eau du sol s'élève à (63 mm x 0,5) = 31,5 mm.

Étape 3: Évaluer le taux d'utilisation d'eau par les cultures fruitières.

Le tableau 3 présente des données sur l'utilisation quotidienne moyenne d'eau (UQ) par diverses cultures fruitières établies dans le sud de l'Ontario, selon la couverture végétale du sol. Ces moyennes dérivent des maximums hebdomadaires moyens d'évapotranspiration relevés durant de longues périodes aux stations de Ridgetown, de Simcoe et de Windsor et tenant compte de divers facteurs de culture. Par exemple, au cours de la première semaine de juillet, le taux d'utilisation moyen s'élève à 3,9 mm d'eau par jour si le pêcher pousse dans un sol nu, et à 5,2 mm, si le sol est protégé par un couvert végétal. Autant que possible, le calendrier d'irrigation devrait reposer sur un estimé du taux d'utilisation moyen d'eau par la culture dérivé de la valeur maximale réelle d'évapotranspiration quotidienne (TAN, 1980; TAN et LAYNE, 1981).

Dérivées des maximums hebdomadaires moyens d'évapotranspiration enregistrées à Ridgetown, Simcoe et Windsor, et tenant compte de divers facteurs culturaux (données d'évapotranspiration hebdomadaire maximale obtenues de Treidl, 1979. Données relatives aux facteurs culturaux par Doorenbos et Pruitt, 1979)

Étape 4: Choisir quand irriguer.

Idéalement, on détermine le moment de la première irrigation au printemps en prenant comme point de départ le moment où le sol est complètement mouillé à la suite d'une irrigation ou d'abondantes pluies qui amènent le réservoir du sol à se remplir jusqu'à la capacité au champ. Si le sol n'est pas à capacité au champ, il faudra déterminer la quantité initiale d'eau disponible de la zone des racines au moyen d'un tensiomètre ou par étuvage. On détermine à quel moment irriguer la culture fruitière en soustrayant l'utilisation quotidienne d'eau (UQ) (étape 3) de la quantité totale d'eau disponible (RFU) dans la zone des racines (étape 1), jusqu'à ce qu'on atteigne le niveau de réduction tolérable (étape 2). La procédure est décrite au tableau 4.

Tableau 4. Exemple de bilan hybrique servant à l'établissement du calendrier d'irrigation d'une culture fruitière dont l'arrosage est assuré par un système d'aspersion

• Sol : loam sableux
• Culture : pêchers cultivés dans un sol protégé en surface par des mauvaises herbes ou un couvert végétal
• Réserve facilement utilisable (RFU) : 63 mm (étape 1)
• Réduction tolérable de l'eau du sol : 31,5 mm (étape 2)

^a Voir tableau 3.

^b Le 2 juin une pluie abondante (44,4 mm) ramena l'humidité du sol au niveau de la capacité au champ.

^c La réserve facilement utilisable (RFU) comprise dans la zone racinaire de 60 cm chuta sous la seuil de réduction tolérable d'humidité de 31,5 mm.

^d Le 14 juin, un arrosage supplémentaire apporta 42 mm d'eau, ramenant l'humidité du sol au niveau de la capacité au champ.

^e Dose d'arrosage

= réduction tolérable de l'eau du sol ÷ efficacité d'irrigation
= 31,5 ÷ 0,75
= 42 mm

^f Durée d'arrosage
= dose d'arrosage÷ débit d'arrosage
= 42 mm ÷ 9,5 mm/h
= 4h25 min

Étape 5: Calculer la dose d'arrosage.

Dose d'arrosage = réduction tolérable de l'eau du sol (étape 2) ÷ efficacité d'irrigation

L'efficacité d'irrigation varie selon la dimension et l'uniformité des champs, et les conditions climatiques. La percolation en profondeur, le ruissellement et l'évaporation peuvent annihiler les arrosages. En général, les systèmes d'irrigation par aspersion bien conçus et bien utilisés ont une efficacité de l'ordre de 75 % environ; et les systèmes goutte-à-goutte ou les minidiffuseurs sont habituellement beaucoup plus efficaces.

Étape 6: Calculer la durée d'arrosage.

Durée d'arrosage = dose d'arrosage (étape 5) ÷ débit d'arrosage

La durée d'arrosage est fonction de la dose à appliquer (étape 5) et du taux d'infiltration de l'eau dans le sol (tableau 1). Si le sol absorbe lentement l'eau, il faudra choisir un système dont le débit d'arrosage soit suffisamment lent pour éviter la formation de flaques. Par exemple, pour épandre 42 mm d'eau sur un loam sableux (taux d'infiltration = 9,5 mm/h, tableau 1), il faudra compter au moins quatre heures (tableau 4). La même quantité d'eau mettra environ douze heures à s'infiltrer dans un sol argileux (taux d'infiltration = 3,5 mm/h, tableau 1).

Irrigation au goutte-à-goutte ou par minidiffuseurs

Étape 1: Évaluer l'utilisation quotidienne (UQ) moyenne d'eau par les arbres.

Le tableau 3 permet d'évaluer les besoins hydriques quotidiens de diverses cultures fruitières. Cependant, pour l'irrigation localisée, il est plus pratique d'exprimer la dépense hydrique quotidienne en litres par arbre par jour (LAJ) qu'en mm par jour. L'équation suivante facilite la conversion :

LAJ = [UQ x 10 000 x SO] ÷ N

où :

LAJ =litres par arbre par jour
UQ =utilisation quotidienne moyenne d'eau (mm) - (voir tableau 3)
10 000 =facteur de conversion d'hectare-mm en litres par hectare
N =nombre d'arbres par hectare

SO =surface ombragée par hectare, exprimée en fraction décimale. Les arbres de plus de 6 ans sont considérés comme adultes et portant des fruits. Leur valeur de SO égale 1. Les arbres âgés de 1 à 5 ans sont considérés comme ne portant pas de fruits. On détermine leur SO à l'aide de l'équation :

SO = [DO² x 0.7854 x N] ÷ 10 000

où :

DO = diamètre (m) de l'ombre projetée par l'arbre à midi
0,7854 = constante permettant de calculer la surface
10 000 = facteur de conversion d'hectares en mètres carrés

Étape 2: Déterminer la fréquence d'arrosage.

La fréquence des arrosages est reliée à plusieurs facteurs : la conception du système, les besoins hydriques quotidiens de l'arbre, le nombre de goutteurs par arbre et leur débit individuel.

La plupart des systèmes de goutte-à-goutte sont conçus pour fonctionner chaque jour et livrer juste assez d'eau pour compenser la dépense quotidienne maximale de l'arbre. Une telle pratique repose sur le concept selon lequel on favorise la croissance optimale de l'arbre en le protégeant contre le stress dû à la sécheresse, soit en maintenant un niveau d'humidité idéal dans la zone racinaire. L'eau s'échappe à basse pression (104 à 138 kPa ou 15 à 20 lb/po²) et à faible débit (4,5 à 9 litres ou 1 à 2 gallons par heure par goutteur) durant assez de temps pour que l'humidité du sol approche ou atteigne la capacité au champ.

De nombreux types de systèmes dotés de minidiffuseurs permettent l'arrosage d'une grande part de la surface du verger. En tirant parti de la capacité de rétention d'eau du volume de sol situé dans la zone racinaire, on peut habituellement combler, pour deux ou trois jours, les besoins hydriques de l'arbre avec un tel système et bénéficier d'une meilleure souplesse de gestion de l'irrigation. Pour les systèmes dotés de minidiffuseurs, on calcule la fréquence des arrosages de la façon suivante :

fréquence d'arrosage = RFU de la zone racinaire ÷ utilisation quotidienne d'eau (LAJ)

où :

LAJ = litres par arbres par jour (voir étape 1)
RFU (litres) - RFU par mètre de profondeur X volume de la zone racinaire X SO X 1000 L/m³
RFU par mètre de profondeur (m d'eau/m de sol) = RFU moyenne (mm) d'eau/cm de sol) (tableau 1) X réduction tolérable permise de l'eau du sol (%) X 0,1
Volume de la zone racinaire (m³) = surface de mouillage (SM) (en m²) X profondeur d'irrigation (m) (tableau 2)
= SM² X 0,7854 X profondeur d'irrigation

où :

SM = diamètre (m) de jet du minidiffuseur
SO = surface ombragée par hectare, exprimée en fraction décimale (se référer à l'étape 1)
1000 = facteur de conversion de mètre cube en litres
0,1 = facteur de conversion de mm d'eau/cm de sol en m d'eau/m de sol

Le type de sol (sableux, loameux, argileux) influera sur le nombre de goutteurs, leur espacement et leur débit. Dans les sols sableux, le débit des goutteurs peut être élevé et l'arrosage d'une durée abrégée puisque le taux d'infiltration est plus élevé que celui rencontré dans les sols loameux et argileux. En outre, dans les sols sableux, la diffusion latérale de l'eau sera inférieure à celle possible dans les loams et les argiles. Pour compenser une telle déficience des sols sableux, il faut habituellement rapprocher les goutteurs des arbres. Dans les sols argileux, en raison de l'infiltration lente, on devra réduire le débit des goutteurs pour empêcher que l'eau ne s'accumule à leur surface.

Étape 3: Calculer la dose d'arrosage.

La quantité d'eau à utiliser est fonction de l'utilisation quotidienne d'eau par arbre, de la fréquence des arrosages et de l'efficacité d'irrigation. En général, l'efficacité des systèmes au goutte-à-goutte s'élève à 100 %, tandis que celle des réseaux de minidiffuseurs atteint de 90 à 95 % environ.

Dose d'arrosage = [LAJ ÷ fréquence d'arrosage] x efficacité d'irrigation

Étape 4: Calculer la durée d'arrosage.

La durée de l'arrosage est fonction de la quantité d'eau à appliquer (étape 3), ainsi que du débit du système d'irrigation. On calcule le débit d'arrosage à partir du débit moyen d'un goutteur ou minidiffuseur et du nombre de goutteurs desservant chaque arbre.

Durée d'arrosage = dose d'arrosage ÷ débit d'arrosage

= [dose d'arrosage ÷ débit individuel moyen] x nombre de goutteurs

Exemple 1:

Données:

• verger de 2 ans dont les pêchers ne portent pas de fruits et cultivé sur un sable loameux avec couvert végétal
• espacement des arbres : 5,5 m sur 3,1 m
• deux goutteurs par arbre (système goutte-à-goutte)
• débit par goutteur de 4,5 litres par heure, à une pression de 104 kPa (20 lb/po²)
• diamètre de l'ombre projetée par arbre à midi : 2 m
• efficacité d'irrigation : 100 % (1,0)
• période de l'année : première semaine de juillet

Calculs:

Étape 1. Au cours de la première semaine de juillet, l'utilisation moyenne d'eau (UQ) par les pêchers cultivés dans un sol avec couvert végétal s'élève à 5,2 mm/jour (tableau 3).

Nombre d'arbres par hectare (N)
10 000 m²/ha ÷ [5,5 m x 3,1 m]
= 10 000 m²/ha ÷ (5,5 m X 3,1 m)
= 585 arbres/ha

SO = (DO 2 X 0,7854 X N) ÷ 10 000
=(2 X 2 X 0,7854 X 586) ÷ 10 000
=0,18

LAJ = (UQ X 10 000 X SO) ÷ N
= (5,2 X 10 000 X 0,18) ÷ 586
= 15,97

Étape 2. Fréquence des arrosages = chaque jour pour les systèmes goutte-à-goutte

Étape 3. Dose d'arrosage = LAJ ÷ efficacité d'irrigation X fréquence d'arrosage
=(15,97 litre/jour ÷ 1,0) X 1 jour
=15,97 litres

Étape 4. Durée de l'arrosage
= dose d'arrosage ÷ débit d'arrosage
= dose d'arrosage ÷ (débit individuel moyen X nombre de goutteurs)
= 15,97 L ÷ (2 X 4,5 L/h)
= 1,78 h

Exemple 2:

Données:

• comme dans l'exemple 1, sauf qu'on utilise des minidiffuseurs
• 1 minidiffuseur par arbre
• débit individuel de 27 litres par heure à une pression de 104 kPa (20 lb/po²)
• diamètre du jet des minidiffuseurs : 4 m
• réduction tolérable de l'eau du sol : 25 %
• efficacité d'irrigation : 90 % (0,9)

Calculs:

Étape 1. LAJ = 15,97 (comme dans l'exemple 1)

Étape 2. Fréquence d'arrosages =
RFU de la zone racinaire ÷ utilisation quotidienne d'eau (LAJ)

RFU du sable loameux
=0,85 mm/cm (tableau 1)

RFU par mètre de profondeur
=RFU moyenne X réduction tolérable de l'eau du sol (%) X 0,1
= 0,85 mm/cm X 0,25 X0,1 = 0,0213 m/m

Surface de mouillage = DM² X 0,7854
= (4 m²) X 0,7854
=12,57m²

Profondeur d'enracinement (profondeur d'irrigation) = 60 cm = 0,6 m (tableau)

Volume de la zone racinaire
= surface de mouillage X profondeur d'enracinement
=12,57m ² X 0,6 m = 7,54 m³

Réserve en eau utilisable (RFU) par un pcher de deux ans, à une profondeur d'enracinement de 60 cm
=0,0213m/m X 7,54m³ X 0,18 X1000 L/m³
=28,91 litres

Par conséquent, fréquences des arrosages =
28,91 litres/ 15,97 litres/jours
=1,8 jour

Étape 3. Dose d'arrosage
=(15,97 litres/jours X 1,8 jour) ÷ 0,9
=31,9 litres

Étape 4. Durée d'arrosage
= 31,9 L ÷ 27 L/h
= 1,18 h

Résumé :

Calendrier d'irrigation : aux deux jours

Dose d'arrosage : 31,9 litres

Durée d'arrosage : 1,18 h

Exemple 3:

Données:

• Comme dans l'exemple 2, sauf que le verger se compose de pêchers de 7 ans portant des fruits

Calculs:

Étape 1. LAJ = (UQ X 10 000 X SO) ÷ N
=(5,2 X 10 000 X 1) ÷ 586
=88,74

Étape 2. Fréquence d'arrosage
=RFU de la zone racinaire ÷ utilisationi quottidienne d'eau (LAJ)

RFU du sable loameux
=0,85 mm/cm (tableau 1)

RFU par mètre de profondeur
=0,0213 m/m (voir exemple 2)

Surface de mouillage
=12,57m² (voir exemple 2)

Volume de la zone racinaire
=7,54 m² (voir exemple 2)

Réserve em eau utilisable (RFU) par un pêcher de sept ans, à 60 cm de profondeur d'enracinement (litres)

=RFU par mètre de profondeur X volume de la zone racinaire X SO X 1000 L/m³
=0,0213 m/m 7,54m³ X 1 X 1000L/m³
=160,6 litres

Par consèquent, fréquence d'arrosage
= 160,6L ÷ 88,74 L/j
1,8 jours

Étape 3. Dose d'arrosage
= (88,74 L/j X 1,8 jour) ÷ 0,9
=177,48 litres

Étape 4. Durée d'arrosage
=177,48 L ÷ 27 L/h
=6,57 h

Résumé

Calendrier d'irrigation : aux 2 jours

Dose d'arrosage : 177,48 litres

Durée d'arrosage : 6,57 h

Références

Doorenbos, J. et Pruitt, W.O. Crop Water Requirements - FAO, Rome, 1975, 179 p.

Tan, C.S. Estimating Crop Evapotranspiration for Irrigation Scheduling. Agriculture Canada, vol. 25, n^o 4, 1980, p. 26-29.

Tan, C.S. et Layne, R.E.C. Application of a Simplified Evapotranspiration Model for Predicting Irrigation Requirements of Peach, Hortscience, vol. 16, n^o 2, 1981, p. 172-173.

Treidl, R.A. Handbook on Agriculture and Forest Meteorology Manual, Atmosphere Environment, Downsview, Ontario, 1979.