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Les taux d’apports variables des différents intrants sur les cultures sont la pierre angulaire de l’agriculture de précision. De nombreux travaux ont été faits pour étudier l’impact des apports à taux variable des nutriments, des herbicides, des défoliants, etc. Cependant, la possibilité d’irriguer avec des apports à taux variables était un challenge peu à peu résolu par les chercheurs aux USA.

Adopter des pratiques d’irrigation avec des apports à taux variables sur de grandes surfaces de céréales et de coton est avantageux pour les irriguants. En effet, cette technique offre la possibilité non seulement d’accroître la rentabilité mais également d’économiser d’eau et d’avoir ainsi une production.

Systèmes d’irrigation à apports variables (VRI)

L’irrigation de précision a longtemps été l’objectif de nombreuses personnes dans l’industrie de l’irrigation. Depuis plusieurs dizaines d’années, nous sommes capables d’installer des systèmes pour apporter l’eau de façon précise, goutte-à-goutte, pivots et rampes frontales et les récents progrès dans la gestion de l’irrigation de surface permettent également, pour cette méthode, d’améliorer la précision des apports.

Mais passer à une irrigation à apports à taux variables est beaucoup plus complexe que d’apporter l’eau avec précision. Dans un système d’irrigation à apports à taux variables, des quantités d’eau différentes doivent être apportées précisément sur différentes parties du champ. Ceci entraîne un nouveau degré de complexité pour les systèmes d’irrigation existants. Actuellement, pour les sys­tèmes d’irrigation de surface, il n’existe pas de solution technologique permettant d’ap­porter de façon variable des quantités d’eau déterminées. D’une manière similaire, il est théoriquement possible de mettre en place une installation d’irrigation goutte-à-goutte avec des distributeurs de différents débits caractéris­tiques, chaque distributeur étant contrôlé séparément afin d’obtenir des pluvio­métries différentes dans la parcelle.

Par conséquent, aux USA le travail sur les systèmes d’irri­gation à apport à taux variables s’est orien­té vers les pivots et les rampes frontales car non seule­ment le distributeur peut être contrôlé de façon indivi­duelle, mais la machine se déplaçant également dans la parcelle modifie la surface sur laquelle ces distributeurs apportent l’eau et permet une véritable irrigation à pluviométrie à taux variable.

 

Application des systèmes VRI

Aux Etats-Unis, l’application des systèmes d’irrigation à apports à taux variables s’est orientée vers deux directions. En premier lieu, dans de nombreuses fermes, particulièrement dans les états du sud-est où les parcelles cultivées ne sont pas homogènes. Pour cette raison, il n’est pas rare de voir des pivots passer au-dessus des routes, des étangs, des marécages, des ruisseaux, des affleurements rocheux et d’autres surfaces non cultivées. Fournir un système diminuant ou interdisant l’apport d’eau sur ces zones permet des économies sur la quantité d’eau utilisée.

Deuxièmement, des mesures précises sur les besoins en eau de la culture offrent la possibilité d’apports d’eau d’irrigation variables pour satisfaire précisément les besoins des plantes sur les différentes parties du champ, et de façon ultime pour satisfaire très précisément les besoins de chaque plante.

La première étape des chercheurs aux USA pour répondre à ces objectifs a été de concevoir une méthode pour faire varier les apports d’eau. Cet objectif a été atteint de deux façons car différents chercheurs en plusieurs endroits du pays essayaient de trouver une solution.

Une des méthodes utilisées par des chercheurs tels que le Dr. John Sadler et Dr. Carl Camp de l’USDA-ARS en Caroline du Sud, consiste à utiliser des tuyaux placés sous la machine pour apporter différents débits. Dans ce système, chaque travée est divisée en tronçons par des manifolds si bien que la plus petite surface qui peut être irriguée de façon individuelle fait approximativement 6 mètres de large. Cette configuration donne un système qui apporte constamment de l’eau, bien que la quantité d’eau provenant de chaque série de distributeur puisse être différente.

En revanche, le système perfectionné à l’université de Georgia à Tifton utilise des solénoïdes à chaque sortie. Ainsi, la quantité d’eau apportée par chaque distributeur est contrôlée par la réduction du temps d’apport de l’eau plutôt que par celle du taux. Pour apporter 50 % du débit nominal, il faut fermer le solénoïde pendant 50 % du temps, par exemple, fermer une minute toutes les deux minutes.

Réalité commerciale

Alors que le système avec manifold, qui on le voit est très complexe, est actuellement utilisé pour la recherche sur seulement quelques parcelles, le système élaboré en Georgie a été breveté pour un usage commercial et installé en Georgie sur 23 pivots. Quinze autres machines ont été mises en place dans des états voisins.

À ce jour, toutes les installations commercialisées dans ces régions ont pour but de diminuer les quantités d’eau utilisées sur les zones non cultivées. Pour atteindre ce but, les installations sont tout à fait simples et la méthode de contrôle consiste en une application cartographique préprogrammée qui réduit ou empêche l’arrosage sur les parties du champ qui n’en ont pas besoin.

Cependant, des chercheurs au Texas, au Colorado et au Missouri ont fait progresser ce système. Au lieu de séquences préprogrammées, ils s’orientent maintenant vers la détection des besoins en eau de la plante afin que le système VRI apporte automatiquement les quantités d’eau demandées par les cultures.

 

Optimisation des apports d’eau

Dans leurs recherches, le Dr. Troy Peter et le Dr Paul Colaizzi de l’USDA-ARS de Bushland, Texas, ont utilisé des thermocouples infrarouges (IRT) montés sur leur pivot VRI pour mesurer la température de la canopée de la culture afin d’estimer le stress hydrique de la culture. Les sections de leur pivot sont maintenant totalement automatisées. La température est enregistrée et la quantité d’eau d’irrigation pour chaque zone est automatiquement déterminée et apportée. La figure 2 montre les variations de température de la canopée à travers leur champ. Chacun des points colorés indique une zone de contrôle séparée qui signifie que l’irrigation peut être vraiment adaptée aux besoins de zones assez petites.

 

Mode de fonctionnement

Vous pouvez définir des zones d’irrigation personnalisées grâce à un logiciel cartographique simple à utiliser. Les zones peuvent être définies selon le type de sol, la topographie, le type de culture ou la présence d’obstacles. Le programme, pluviométrie variable, est alors chargé dans le programmateur Précision VRI qui commande chaque asperseur par des liaisons sans fil. Les asperseurs fonctionneront ou non selon les zones de contrôle ou arroseront selon une fréquence précise pour atteindre la valeur de la pluviométrie requise.

 

Contrôle individuel des asperseurs

Chaque asperseur est programmé pour s’arrêter ou fonctionner selon un rapport particulier dépendant du terrain, de la culture ou des obstacles.

 

Avantages des systèmes VRI

• Économies d’eau. Les asperseurs sont utilisés de manière plus efficace et peuvent être arrêtés au niveau des pistes, des canaux de drainage ou des constructions. La pluviométrie sur les zones humides peut être diminuée.

• Diminution de la consommation d’énergie. Il n’y a pas de gaspillage d’énergie car le système ne fonctionne qu’aux endroits et aux moments où il est programmé (avec l’utilisation d’un moteur à fréquence variable).

• Changement de la valeur de la pluviométrie pour différentes cultures ou types de sol. Plutôt que d’adapter les cultures aux limites de l’installation d’irrigation existante, les cultures qui demandent des quantités différentes d’eau peuvent se développer sous un tel système grâce à sa totale flexibilité.

• Réduit le sur-arrosage des bordures ou des secteurs circulaires en exécutant différents plans de déplacement.

• Moins d’entretien des pistes. Dans les zones où il existe des pistes, Précision VRI peut être programmé pour ne pas fonctionner, ce qui limite les érosions et diminue la quantité d’eau utilisée.

• Réduit le ruissellement et le lessivage. Sur certaines surfaces, une pluviométrie plus faible diminue les excès d’arrosage.

• Diminue le coût de l’irrigation fertilisante et des traitements. Les produits chimiques sont apportés de façon plus efficace.

• Diminue et élimine l’arrosage des zones basses ou inondées.

• Fournit les rapports et les enregistrements de l’irrigation sur le Web. Toutes les données sont stockées de façon sécurisée. Informations sur le fonctionnement réel et sur la position avec des graphiques reprenant l’historique.