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A L I M E N T A T I O N

A G R I C U L T U R E

E N V I R O N N E M E N T

Production végétale et sécheresse Toulouse – 6 juin 2008

Gestion de l’Irrigation: du stratégique au tactique

J.-E. Bergez, B. Lacroix

UMR 1248 AGIR – Station Inter-Instituts de Baziège

UMT: Outils et méthodes pour la gestion quantitative de l’eau : du bloc

d’irrigation au collectif d’irrigants




Production végétale et sécheresse

Toulouse – 6 juin 2008

Plan

• Quelques éléments de contexte

• Entre la stratégie et la tactique

• Pilotage: mobiliser les ressources informationnelles

• Conclusions

2





L’irrigation : des surfaces stabilisées,des effectifs en baisse

Démarrage- 1950Décollage- 1970Stagnation- 1995

Evolution des surfaces irriguées

et du nombre d'exploitations concernées par l'irrigation en France

2 642 0002 678 447

2 695 657

2 501 103

2 633 682

2 698 654

2 422 470

2 116 156

1 796 000

1 325 000

975 200

767 000

500 000

1 675 466

1 491 000

1 915 000

402 000

1 147 000

1 907 655

1 575 625

1 620 000

1 476 000

1 468 000

539 000

661 100

801 000

0

500 000

1 000 000

1 500 000

2 000 000

2 500 000

3 000 000

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

ha

0

25 000

50 000

75 000

100 000

125 000

150 000

nombre

SAUirrigable

SAUirriguée

Maïs grainirrigué

Maïs irrigué(y c. fourrage)déclaration PAC

SCOP irriguéedéclaration PAC

nb d'expléquipées

nb d'explirriguées

sources Agreste et ONIGC

Environ40 000

exploitationsirrigant desgrandescultures

2007 : source SCEES enquête structure (données provisoires )






L’irrigation dans l’exploitation agricole

Permet de

� Augmenter et stabiliser les rendements et les revenus

� Pallier l’aléa climatique

� Diversifier

� Conserver une activité en

milieu rural

Est confrontée à

� Coûts

� Tension sur la ressource

� Eau – vecteur

3





Un coût fixe élevé

opérationnelles

J.-M Deumier et al.






« La tension sur les usages agricoles de l’eau s’est renforcée depuis 15-20 ans »

Millions de m3

Source : Agence de l’Eau Adour-Garonne

4





Raisonner la conduite de

l’irrigation est une nécessité

afin d'assurer un optimum

économique tout en préservant

l'environnement

Gérer l’eau ce n’est pas juste gérer l’irrigation

Gérer l’irrigation, ce n’est pas juste ouvrir un

robinet

Ph Debaeke et al.






Ne mélangeons pas toutes les eaux

Besoins en

eau de la

plante

Besoins en eau

d’irrigation de la

plante

Demande en eau d’irrigation de l’agriculteur

ETM Prévisionnel Ex: 80% ETM

Objectifs de

production, contraintes

d’exploitation

Bilan hydrique

Prélèvements en eau

d’irrigation

Objectifs de

production + contraintes

d’exploitation + restrictions +pannes…

Volume effectivement prélevé

Besoins en

eau de la

plante

Besoins en eau

d’irrigation de la

plante

Demande en eau d’irrigation de l’agriculteur

ETM Prévisionnel Ex: 80% ETM

Objectifs de

production, contraintes

d’exploitation

Bilan hydrique

Prélèvements en eau

d’irrigation

Objectifs de

production + contraintes

d’exploitation + restrictions +pannes…

Volume effectivement prélevé

Maton, 2006

Modèles de culture« classiques »

Modèles de culture« biodécisionnels »

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Accès à la

Ressourceen eau

Equipement d’irrigation• Installation de pompage• Canalisations• Matériel de surface

Dimensionet équipementdu périmètre

irrigable

Choix del’assolement

sur lasole irrigable

Dispositiondu matérielet réglages

Stratégiede conduitede l’irrigation

(planprévisionnel)

Pilotagede l’irrigation

en coursde campagne

pluriannuelles

annuelles annuellesHebdo oujournalière

annuelles

Main d’œuvre irrigation

Stratégie TactiqueLORA

IRRIPARC

MODERATO

IRRINOV®

IRMA

Lacroix, 2004

Différentes décisions de l’irrigant pour l’irrigation des grandes cultures

Différents outils d’aide à la décision






Cultures Cultures -- Sols Sols --

MMééttééoo

Bases de donnBases de donnééeses

Prix, indemnitPrix, indemnitéés, s,

potentiel potentiel RendtRendt, ch. Op., ch. Op.

DonnDonnéées saisieses saisies

�� Surface/type de solSurface/type de sol�� Surface limite/cultureSurface limite/culture�� Installation dInstallation d ’’irrigation :irrigation :

•• volume disponiblevolume disponible•• ddéébitbit•• capacitcapacitéé de fonctionnement (durde fonctionnement (duréée)e)

Contraintes sur la sole irrigableContraintes sur la sole irrigable �� RRéépartition des partition des

cultures/type de solcultures/type de sol

�� Utilisation de Utilisation de

ll ’’installation dinstallation d ’’irrigationirrigation

�� Conduite des cultures et Conduite des cultures et

dd ’’irrigationirrigation

SolutionSolution

SurfaceSurface

SecSec

IrriguIrriguéé

ETMETM

80 %80 %

60 %60 %

0 %0 %

Cultures possibles par type de solCultures possibles par type de sol

�� Maximise la marge brute totaleMaximise la marge brute totale

�� Respecte les contraintesRespecte les contraintes

Recherche de solutionsRecherche de solutions

Calculs prCalculs prééalablesalables

Besoins en Besoins en

eau eau

dd ’’irrigationirrigation RendementsRendementsMargesMarges

BrutesBrutes

/ ha/ ha

D’après Jacquin, 2003

Gestion stratégique des assolements

1

2

3

3

3

6





Applicationsrégionalesavec lesChambres

d ’Agriculture

Contrôle des équipements

Hétérogénéité d’apport

Règlage du matériel

Conditions climatiques






Description des règles/pratiques

Description du sol

Description du climat

Description des contraintes d’irrigation

Analyse stratégie

Diagnostic

Analyse spécifiqueÉtudes de variation

Optimisation

Modèle biophysique

Modèle de décision

Modèle biodécisionnel

Outil biodécisionnel

Gestion stratégique du bloc* d’irrigation*Surface considérée homogène arrosée par un matériel, une ressource permettant de prendre en compte de la durée du tour d’eau

Stratégies d’irrigation

Contraintes d’irrigation

Pédo-climat

7





Des outils de planification permettant de

définir des stratégies intégrant :

• Utilisation de la réserve en eau du sol

• Mobilisation de tours d’eau sur plusieurs cultures

• Représentation du temps d’irrigation et de son

hétérogénéité

• Stratégie d’utilisation de la ressource et son

éventuel caractère incertain

Plan prévisionnel Pilotage






S L 10F IFx FF SLAG SEN 50% 35%

-220

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

1/5

8/5

15/5

22/5

29/5 5/

612

/619

/626

/6 3/7

10/7

17/7

24/7

31/7 7/

814

/821

/828

/8 4/9

11/9

18/9

25/9

2/10

[mm

]

0

2

4

6

8

10

12

14

[mm

/j]

Irrigation Pluie Rythme RU RDU DéfHydrique Drainage

RU=200 mm

Pluie=336 mm

ETP=682 mm

Irrigation=140 mm

Drainage=42 mm

RythmePI=4.15 mm/j

Seuil de déficitcroissant

Recherche de stratégies optimales avec MODERATO

8





Durée du tour d’eau de 5 à 15 jours

Durée du tour d’eau = Dose/capacité en débit

7 jours4 jours5

14 jours8 jours2.5

3520

Dose (mm)

Capacitéd’irrigation

en débit (mm/j)

t t+1






Prise en compte de la ressource et de son évolution

Restriction en cours de campagne

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Intégrer la connaissance de la ressource restante

Si insuffisamment d’eauon augmente le tour d’eau

Sinon on le diminue un peu






Gestion opérationnelle

Piloter : une question d’indicateurs pertinents

pour une action pertinente et sécurisée ?

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Aspect modélisable de l'indicateur

« Comment démarrez-vous votre campagne d’irrigation ? »•Quand le sol devient sec ;

•Quand la couleur du sol change ;

•Quand la terre soufflée par les taupes devient sèche ;

•Quand mon voisin démarre ;

•Quand la bêche ne rentre plus dans le sol ; •Quand le conseiller dit de démarrer ;

•Quand les tensiomètres indiquent une forte tension ;

•Quand la plante montre qu’elle souffre, que les feuilles se

recroquevillent

•…Clavé, 2002 ; Rouffaud, 2002

Indicateurs terrain vs Indicateurs modèles






Objectif : rdt max et irrigation min

[ ] [ ])()()()()()()()()1()( tRtDtETRtStRtCtItPtStS−+

++−∆+++++−=

Entrées Sorties

∆∆∆∆S

ETRP

I

D

Stratégie : utiliser les réserves profondes du sol

Dans un monde idéal, on supplémenterait en irrigant tel que le déficit hydriqueoccasionné n’ait pas d’influence sur la croissance. En fonction du stade de la plante, du type de sol et du climat, la quantité d’irrigation varierait. On atteindrait un réservoir vide quand la plante n’aurait plus besoin d’eau. Le réservoir se remplirait alors durant la saison hivernale et printanière.

=

=−+

0)(

)()(

tC

tRtRP(t): précipitationsI(t): irrigationsC(t): remontées capillairesR+(t): ruissellement amont∆S(t): augmentation de stock lié aux racinesETR(t): evapotranspiration réelleD(t): drainage profond (hors PEmax)R-(t): ruissellement aval

Hors contraintesÉconomiques,

Techniques et Sociales

Base physique : le bilan hydrique

Variation du stock d’eau du sol

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Implémentation dans un outil graphiquela Bilan Hydrique Prévisionnel (CA Hte-Garonne)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

1-mai 8-mai 15-mai 22-mai 29-mai 5-juin 12-juin 19-juin 26-juin 3-juil 10-juil 17-juil 24-juil 31-juil 7-août 14-

août

21-

août

28-

août

4-sept 11-sept 18-sept 25-sept 2-oct 9-oct 16-oct 23-oct 30-oct

0

100

200

300

400

500

600

Poursuivez le trait ammorcé entre les deux courbes en représentant les

pluies et les irrigations par un trait vertical

(1 carreau en hauteur = 10mm)

ou en traçant un trait horizontal tant qu'il n'y a ni pluie, ni irrigation

(1 carreau en largeur = 1 jour).

Date prévisionnelle

de floraison mâle

Chambre d'Agriculture

si vous passez en dessous de cette courbe, votre culture commence

à souffrir !

si vous passez en dessus de cette courbe, l'eau est perdue !

BESOINS DE LA PLANTE

RESERVE PLEINE

GRAPHIQUE BILAN HYDRIQUE SCEA de PLACI

Dianova

Eau perdue effectivement

Eau perdue en simulation

en mm depuis la 1ère irrigation

4

Avec la participation financière de l'Agence de l'Eau Adour

Décidez le déclenchement de l'irrigation dès que le trait horizontal

se rapproche de moins de 5 jours des besoins de la plante.

mm

50

Légende :

irrigation

pluie

05-juil

Date prévisionelle 45 %

humidité du grain

26-août

MaïsVariété : MiticSemis du 9 avril 2007Boulbène profondeParticipation du sol de 50 à 90 mmPivot – Enregistrement du tour d’eau sur la 1ère position

Chambre d’agriculture 31

Tour d’eau






IRRINOV® Maïs� 3 stades à repérer10 feuilles visibles, floraison femelle, grain à 50% d ’humidité

� Un rythme "dose- fréquence" d'irrigation de basepar milieu pédoclimatique pour couvrir les besoins 8 ans sur 10

� Des seuils tensiométriques par milieu pédoclimatiqueet tenant compte de la durée du tour d ’eau pour :

� déclencher la première irrigation� moduler le rythme « dose-fréquence » de base

� reprendre les irrigations après une pluie

� Un ensemble de règles précises pour l'utilisationde la tensiométrieen particulier la mise en place d ’un site pilote

Utiliser des indicateurs Sol et Plante

Tour d’eau

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La station de mesure IRRINOV® Maïs






10 feuilles

10 feuilles

+ 25 jours

floraison

femelleFlo fem

+ 15 jours HG50%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

1/6

8/6

15

/6

22

/6

29

/6

6/7

13

/7

20

/7

27

/7

3/8

10

/8

17

/8

24

/8

31

/8

7/9

14

/9

21

/9

Ten

sio

n e

n c

ba

r, p

luie

et

irri

gati

on

en

mm

hu

mid

ité

gra

in e

n %

pluie irrigation tension 30cm tension 60cm

humidité grain stades seuil 30cm seuil 60cm

Dpt 31 X54 - Mais - boulbène moyenne - DKC 5783 (très tardif) - semis 18/04/06

dose 25mm x 4 (3,5) jours - position sondes sur tour d'eau : début - matériel : C.I.(18*18)

irrigation pluviomètre = 223mm - pluie entre 10F et HG50% = 87.5mm - rendement = 120q/ha

Principes de la méthode IRRINOV®-MAÏS

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IRRINOV®-MAÏS

Méthode pratique de pilotage de l ’irrigation

Indicateur : tensions

?

Transcription des règles IRRINOV®-MAÏS dans MODERATO

AmAmééliorerliorer

Tester Tester

ÉÉvaluervaluerRelations tension-déficit

MODERATO

Outil informatique : simulateur de stratégie de conduite de l’irrigation

Indicateur : déficit hydrique

Modèle biophysique

Modèle décisionnel

Utiliser la modélisation pour améliorer






Du particulier au groupe: l’avertissement

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Eléments de conclusion

• Il existe des outils de planification et des outils de pilotage

– Déclenchement, reprise, pluies et ven, fin de l’irrigation

• Importance d’indicateurs pertinents

– Importance d’informations pertinentes (Support – Origine - Contenu)

– Connaissances sur la ressources: InfoAgri

– Et le climat (pluie-vent-ETP)? Quelles prévisions pour quelle qualité?

• Apprentissage par outils (Learning System Tools): mieux comprendre

– Toucher la bonne cible

– Formation

• Importance des démarches transdisciplinaires

– UMT-EAU

J.M. Deumier al.






Action 1Analyser et modéliser le fonctionnement du système sole irrigable au sein de

l’exploitation agricole

Action 3Analyser et aider aux décisions de gestion de l’eau des irrigants au niveau d’un

collectif partageant une ressource commune

Action 2Elaborer des stratégies de conduite de l’irrigation par culture dans différents

contextes de ressource en eau : coupler modèles décisionnel et biophysique

UMTOutils et méthodes

pour la gestion quantitative de l’eau :du bloc d’irrigation au collectif d’irrigants

Pôle Toulouse BaziègeARVALIS – CETIOM - INRA

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