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La protection antigel

La protection antigel est un élément essentiel pour décider du choix de la culture dans de nombreuses régions du globe.

L’irrigation est une méthode très répandue pour se protéger du gel. Les calories perdues par la culture sont remplacées par celles provenant de la transformation de l’eau apportée en glace. Spécifiquement, le gel d’un gramme d’eau donne une énergie de 80 calories. Aussi longtemps que se forme la glace, cette chaleur latente de fusion produira des calories.

L’irrigation par aspersion, comme protection antigel, met en œuvre des asperseurs placés au-dessus ou en dessous de la canopée de la culture. Sous la canopée, généralement sous les arbres, l’irrigation par aspersion avec des micro-asperseurs fonctionne très bien.

Bien que ceci implique certains risques, les avantages liés à l’irrigation sont importants.

• Les coûts de fonctionnement sont moins élevés car l’eau est moins chère que le gasoil ou le gaz.

• Les systèmes d’irrigation sont prati­ques à utiliser car ils sont souvent gérés à partir d’une station centrale de pompage. De plus, l’installation peut être utilisée pour de nombreuses autres applications, par exemple, la lutte contre la poussière, le refroidissement par évaporation, les apports d’engrais et la possibilité de contrôler les pesticides.  

Il y a cependant quelques inconvénients.

• Le premier, le plus important, est que si le débit de l’irrigation n’est pas correct, les dommages encourus seront beau­coup plus importants que s’il n’y avait eu aucune protection. Avec un débit d’irrigation inadapté, les apports d’eau seront trop faibles pour que la chaleur produite par leur transfor­ma­tion en glace soit suffisante pour protéger la culture. 

• La situation est également compliquée par une autre propriété de l’eau, le rafraîchissement par évaporation ou la chaleur latente d’évaporation. Pour un gramme d’eau qui s’évapore, 560 calories d’énergie de chaleur sont puisées dans le voisinage immédiat comparé aux 80 calories fournis par le réchauf­fement de l’air au niveau de la culture. Ceci n’est pas aussi efficace que dans un gel avéré.

 

Principe de la protection anti-gel

Les asperseurs peuvent être positionnés au-dessus ou au-dessous des arbres. Lorsque les arbres sont relativement petits (palissés ou avec un rayon de 2 à 3 mètres), l’aspersion se fait généra­lement par en dessus. Le  minimum des apports d’eau à prévoir est générale­ment de 3 mm par heure. Dans les régions où la température chute à - 3 ou à - 4° C, cette quantité d’eau assure un dégagement d’énergie suffisant pour protéger les arbres. S’il est possible que la tempé­rature descende en dessous de ces valeurs, il est alors nécessaire de pré­voir des apports d’eau plus importants.

 

Les solutions existantes

Plusieurs méthodes pour apporter l’eau aux cultures ont été étudiées, chacune utilisant une ou plusieurs façons d’apporter de la chaleur, afin de maintenir la température au-dessus de la température critique des plan­tes. Bien choisir un  système de lutte antigel par aspersion est très important. En pre­mier lieu et avant toute chose, il y a une question économique. Le but est de protéger suffisamment la culture et d’assurer une récolte régulière en termes de qualité et de quantité, en tenant compte des caractéristiques de l’installation et des coûts inhérents à son fonctionnement par rapport aux bénéfices potentiels résultant des dommages évités.

Il existe trois méthodes principales :

• couverture intégrale par aspersion sur frondaison,

• irrigation localisée par aspersion sur frondaison, 

• couverture intégrale par aspersion sous frondaison.

Pour sélectionner le système antigel approprié, on doit prendre en considération les éléments suivants :

• la disponibilité en eau,

• la disponibilité en énergie,

• l’importance de la surface à protéger,

• les caractéristiques météorologiques du site,

• la topographie du site et zones avec un microclimat particulier,

• la fréquence possible des périodes de gel,

• la durée possible des périodes de gel,

• la distance entre les arbres, espace­ment entre les rangs et diamètre des arbres (pour une couverture localisée), 

• la température critique des plantes à chacune de leur phase de développement.

 

Couverture intégrale par aspersion sur frondaison

L’irrigation de la totalité de la surface pendant la période de gel a pour but de maintenir la chaleur de fusion sur toute la surface. 

• Ceci protège les bourgeons et les fleurs avec de la glace transparente.

• La formation continue de glace produit suffisamment de chaleur pour maintenir les bourgeons, les fleurs et les fruits à une température supérieure au seuil critique.

Propriétés :

• produit une atténuation efficace des gelées jusqu’à une température de - 5° C (23° F), avec une pluviométrie de 3 mm/h, 

• une atténuation jusqu’à -  8° C (17,6° F) peut être obtenue en augmentant la pluviométrie,

• l’approvisionnement en eau doit être suffisant, en relation avec les risques de gel et le stade de développement de la culture,

• l’eau est apportée sur l’ensemble de la surface protégée aussi uniformément que possible,

• nécessite une irrigation continue pendant toute la période de protection,

• une uniformité élevée est essentielle,

• il est indispensable de disposer d’asperseurs fiables, 

• une réserve en eau suffisante est nécessaire,

• une attention toute particulière doit être portée au refroidissement dû à l’évaporation,

• ne pas arrêter trop tôt les apports d’eau par aspersion.

 

Avantages :

• offre une protection maximale,

• couvre les parties sensibles de la plante,

• un fonctionnement intermittent permet une réduction importante de la consommation en eau.

 

Inconvénients :

• mise en route et arrêt aux températures critiques,

• consommation importante en eau,

• risques d’engorgement des sols,

• ruissellement et impact sur les racines,

• dégradation de la structure du sol par érosion ou par excès d’eau,

• lessivage des produits de traitement et des éléments fertilisants,

• risque de casse des branches.

 

Note : le succès de la protection antigel, par une couverture totale par aspersion sur frondaison, des cultures contre les dommages dus au froid, dépend essentiellement de deux facteurs ; la pluviométrie et  l’uniformité.

 

Irrigation localisée par aspersion sur frondaison 

• L’irrigation localisée durant une période de gel avec des asperseurs sur frondaison maintient seulement la chaleur de fusion prévue pour la culture.

• Économies d’eau.

• Protection des bourgeons et des fleurs avec de la glace transparente. 

• La formation continue de glace produit suffisamment de chaleur pour maintenir les bourgeons, les fleurs et les fruits à une température supérieure au seuil critique.

• Protège seulement la culture et laisse les passages secs. 

• Limitation des problèmes dus aux excès d’eau dans les sols qui peuvent être nuisibles à certaines cultures.

• Nécessité d’une irrigation permanente.

Propriétés: 

• produit une atténuation efficace des gelés, sur la surface arrosée,  jusqu’à une température de - 5° C (23° F), avec une pluviométrie de 3 mm/h, 

• une atténuation jusqu’à - 8° C (17,6° F) peut être obtenue en augmentant la pluviométrie,

• l’approvisionnement en eau doit être suffisant en relation avec les risques de gel et le stade de développement de la culture,

• l’irrigation ne cible que la culture,

• nécessite une aspersion continue pendant toute la période de protection,

• il est indispensable de disposer d’asperseurs fiables, 

• une attention toute particulière doit être portée au refroidissement dû à l’évaporation,

• ne pas arrêter trop tôt les arrosages.

 

Avantages :

• réduction des apports d’eau (de 30 à 70 %) par rapport à une couverture totale par aspersion sur frondaison,

• meilleure distribution de l’eau concentrée uniquement sur la culture,

• faible consommation d’eau,

• faible consommation d’énergie,

• plus d’eau par zone protégée – plus grande protection,

• protège les parties sensibles de la culture,

• les besoins, concernant la réserve en eau, sont plus faibles que ceux nécessités par une couverture totale par aspersion sur frondaison.

 

Inconvénients :

• risques d’évaporation (dans le cas de faible humidité ou de vent), 

• un timing très précis du début et de la fin des irrigations est indispensable,

• l’installation doit fonctionner de façon continue pendant plusieurs heures,

• efficacité limitée en conditions ventées,

• nécessite une filtration fine (130 mi­crons/120 mesh).

 

Couverture intégrale par aspersion sous frondaison

Contrairement à l’aspersion sur frondaison, l’aspersion sous frondaison ne couvre pas les bourgeons et les fleurs de glace trans­parente mais elle forme de la glace, sur le sol, sous le feuillage des arbres. En gelant, l’eau libère de l’énergie qui réchauffe l’air. 

Propriétés :

• produit une atténuation efficace des gelées, jusqu’à -3°C, avec une pluviométrie de 3 mm/h, 

• le niveau d’atténuation du gel est directement proportionnel à la quantité et à la température de l’eau apportée,

• la pluviométrie dépend de la hauteur et du type de culture.

 

Avantages :

• réduction importante de la consommation en eau,

• faible impact sur l’environnement,

• faible coût (automatisation),

• plus grande est la surface couverte en glace et meilleure est la protection,

• fonctionnement séquentiel ou par pulse,

• faible risques d’erreur,

• la même installation peut être utilisée pour la lutte antigel et pour l’irrigation,

• le fonctionnement intermittent permet une réduction importante de la consommation en eau,

• diminution des risques  de maladie.

 

Inconvénients :

• atténuation limitée des gelées à - 3° C,

• effets limités en conditions ventées,

• nécessité d’avoir un sol couvert (enher­­bement).

 

La lutte antigel par aspersion sous frondaison doit respecter les conditions suivantes :

• toute la surface doit être arrosée,

• tout le terrain doit être enherbé,

• plus l’enherbement et la surface sont importants et plus la chaleur de transfert est importante,

• l’installation peut être entièrement auto­matisée par un programmateur pilotant les vannes électriques et commandant l’arrosage alternatif des secteurs,

• un capteur électronique peut être placé à une hauteur n’excédant pas 50 cm (1,65 pied) au-dessus de la surface du sol pour mesurer la température de l’air.

 

Conclusion

Les conséquences économiques des dommages dus au froid varient selon les régions, les cultures ou la localisation des parcelles. La protection antigel par aspersion apporte une solution intéressante et reconnue. Comme les investis­se­ments ne sont pas négligeables et les solutions possibles nombreuses, il ne faut pas, au niveau de la préparation du projet, négliger les choix des technologies comme ceux des équipements. Les choix technologiques seront basés sur les cultures et l’environnement (densité de plantation, type de culture, enherbement ou sol nu, disponibilité de la ressource en eau, présence ou absence de filets anti-grêle, etc.). Le choix du type d’asperseur est également important car il détermine le débit et la pluviométrie.

Finalement le but actuel de la lutte antigel est d’assurer un bon niveau de protection tout en réduisant le coût de l’installation (pompage, canalisations, filtration) et celui de l’énergie, les dommages sur le sol et la consommation en eau en fonction de la surface à protéger.