Science et technologies pour une utilisation efficace de l'eau en agriculture
La capacité de production alimentaire est étroitement liée à la disponibilité d’eau pour répondre aux besoins en eau des cultures. Dans la plupart des cas, il est associé à la quantité d'eau transpirée par les plantes. Au niveau mondial, l’agriculture doit relever le défi de satisfaire une forte augmentation de la demande alimentaire (de 60-80% à 2050), tandis que la superficie cultivée et les ressources en eau disponibles sont limitées et contraignantes (FAO, 2009). ). Pour remédier à cette situation, il sera nécessaire de promouvoir l'utilisation efficace de l'eau en agriculture.
Cette analyse, très pertinente dans le monde entier, acquiert une importance particulière au niveau des pays méditerranéens car, en général, la disponibilité de l’eau est rare et que le changement climatique aura une incidence négative sur les ressources disponibles. augmentation des températures, mais surtout en raison de l'irrégularité de la distribution temporelle des précipitations. Les périodes de sécheresse et les pluies torrentielles alterneront avec le résultat d’une réduction très considérable des ressources en eau pour tous les usages, et en particulier pour les usages agricoles. Dans ce scénario, l'efficacité avec la ressource en eau devient un besoin impératif auquel nous devons faire face immédiatement et de manière très rigoureuse, devenant un aspect stratégique de la durabilité de la disponibilité économique, environnementale et alimentaire pour notre société.
"Dans les décennies à venir, la gestion efficace de l'eau d'irrigation sera essentielle pour garantir la sécurité alimentaire de l'humanité"
L'amélioration de l'efficacité (productivité de l'eau) dans nos systèmes agricoles est un défi possible. Par exemple, sur la base des travaux de R & D et des observations de ce qui se passe dans les plantations productives irriguées de la région de Lleida au cours des dernières années 20, il est démontré que la technique de l’irrigation permet de réduire le volume d’eau il est nécessaire de produire une pomme (fig. 1). Selon les données d'empreinte sur l'eau (volume d'eau requis pour produire une unité de produit) fournies par la FAO, pour produire une pomme d'environ 200 g, 70 litres sont nécessaires. La figure 1 montre à quel point ces données sont très proches de celles observées dans les zones irriguées traditionnelles (69 litres), mais nous détectons en même temps que nous introduisons des systèmes d'irrigation localisés (63 litres) et nous apprenons à les gérer. correctement (hydraulique et agronomique) Ces besoins en eau diminuent jusqu'à atteindre 31 litres d'eau pour produire cette même pomme. Pour que, mettant en pratique technologie et connaissance (technification), ce chiffre diminue progressivement. Quelque chose de similaire se produit avec toutes les cultures. Par conséquent, la recherche sur l'utilisation de l'eau en agriculture poursuit l'objectif de produire plus avec moins d'eau.
Figure 1. Effet de la technique d'irrigation sur l'empreinte eau d'une pomme (Girona et al., 2012).
En raison de sa complexité, l’irrigation est probablement l’une des techniques culturelles qui inquiète le plus le producteur. Bien que certains irrigants avancés obtiennent déjà une application très efficace, il existe en général un large potentiel d’amélioration, étant donné que l’utilisateur / producteur capable de contrôler tous les paramètres impliqués. Dans ce contexte, il est intéressant de considérer le rôle de facilitation que certaines technologies peuvent jouer, parmi lesquels nous soulignons:
- Supervision de l'irrigation et systèmes d'automatisation.
- Modèles de simulation des relations entre l'eau et les cultures.
- Télédétection de l'état de l'eau des cultures.
Figure 2. Boucle entre le monde numérique et le monde réel dans l'optimisation de la gestion de l'irrigation.
Il convient de noter que, dans la pratique, les limites techniques auxquelles se heurte l'optimisation de l'irrigation ne se rencontrent généralement pas dans le monde numérique mais dans le monde réel. Par exemple, disposer de systèmes de surveillance à un coût acceptable ou disposer d'une installation d'irrigation permettant de prendre des décisions optimales.
Agronomie de l'irrigation
L'application correcte de la technification, dans les termes que nous avons utilisés auparavant, fait partie des connaissances permettant de déterminer les besoins en eau des cultures, et comment ceux-ci devraient être appliqués à travers les systèmes d’irrigation, ainsi que la sensibilité saisonnière au déficit en eau. Gérer l’eau pour couvrir les besoins des cultures et l’utiliser pour que la plante puisse l’utiliser serait le premier objectif d’une irrigation efficace. Dans le cas où nous n’avions pas toute l’eau requise par une culture, sachant à quel moment et dans quelles circonstances l’appliquer est indispensable, il est essentiel d’être efficace dans la gestion productive de l’eau.
"Pour réduire l'écart entre les connaissances scientifiques et techniques et leur application, des technologies telles que l'IoT seront d'une grande aide"
Depuis le programme IRTA "Utilisation efficace de l'eau en agriculture", nous travaillons depuis plus de 35 pour déterminer les besoins en eau des cultures à l'aide des technologies les plus pertinentes., dans le développement de méthodologies et de systèmes qui le permettent, dans la caractérisation de la sensibilité saisonnière des cultures au déficit en eau, dans la réponse des cultures à différentes contributions en eau, et dans la gestion de cultures ligneuses en périodes de la sécheresse Dans tous ces travaux, les aspects productifs et qualitatifs ont été évalués, dans lesquels le vignoble viticole devrait être mis en avant comme exemple de référence. Tout cela nous a permis de concevoir des stratégies d’irrigation efficaces, souvent fondées même sur l’application de déficits modérés en eau (en intensité et en durée), connus sous le nom générique de stratégies d’irrigation avec déficit contrôlé (RDC), qui représentent de manière très évidente le concept de stratégies d'irrigation intelligentes. Cependant, cette connaissance ne serait d'aucune utilité si nous n'étions pas en mesure de la standardiser et si nous passions du résultat ponctuel d'un essai à la globalisation d'un concept, C'est pourquoi, depuis plus de 20, nous travaillons à la mise au point de modèles permettant de prédire la réponse des cultures à différents scénarios relatifs à l'eau et à l'agronomie. La disponibilité des modèles est un élément fondamental de la technification de l'irrigation.
L’agronomie en irrigation ne doit pas seulement prendre en compte les aspects liés à l’eau que nous gérons, mais aussi comment cette application de l’irrigation est liée à une gestion efficace, l’application de nutriments minéraux (engrais) doit être étroitement liée à la gestion de l’eau. l'irrigation, la complémentarité de l'irrigation et des engrais étant telle qu'il est impossible de ne pas y penser ensemble, pourquoi la fertirrigation est un domaine de travail très important dans notre groupe de recherche.
"L'IRTA travaille à l'élaboration de modèles qui prédisent la réponse des cultures à différents scénarios hydriques et agronomiques"
Outils d'aide à l'irrigation numérique
L'adaptation précise des doses d'irrigation aux besoins quotidiens de chaque parcelle implique une chaîne d'opérations qu'il serait impossible de traiter manuellement. De la collecte de données sur le terrain à la communication avec les automates d’irrigation installés sur le terrain, en passant par leur traitement et leur intégration dans la météorologie et avec une stratégie cohérente pour l’ensemble de la campagne. IRRIX est une plate-forme Web, développée par IRTA, qui exécute toutes ces opérations de manière automatisée, ce qui permet d'appliquer des stratégies d'irrigation efficaces presque sans assistance. Le système a été testé sur une large gamme de cultures, notamment la tomate, le poivron, la pomme, la prune, la nectarine, l'amande et l'olive.
Figure 3. IRRIX, outil Web pour la programmation automatisée d'irrigation à l'aide de capteurs.
Télédétection appliquée à l'irrigation de précision
L'application d'une irrigation uniforme, basée sur des estimations générales des besoins en eau des cultures, peut entraîner une irrigation excessive de certaines parcelles -Ou une partie- tandis que, avec les mêmes doses, d'autres peuvent être en déficit d'eau. La télédétection fournit une méthode de surveillance rapide et complète pour toute la longueur d'une culture, ce qui nous permet également de connaître sa variabilité intra-parcelle. Parmi les paramètres qu’il fournit pour la gestion de l’irrigation, l’Indice de stress hydrique des cultures (CWSI) se démarque en fonction de la température de la couverture végétale, ce qui permet de cartographier quantitativement l’état de l’eau et d’en appliquer une irrigation différentielle. En outre, en combinant la télédétection multispectrale et thermique, il est possible de surveiller l’évapotranspiration des cultures, paramètre clé pour la planification et la gestion de l’irrigation. En ce sens, l'équipe IRTA participe au développement du produit sur l'évapotranspiration de l'Agence spatiale européenne (ESA), à l'aide d'images provenant des satellites Sentinel 2 et Sentinel 3.
Figure 4. Carte d'évapotranspiration instantanée de la région de Lleida, le jour 13 / 07 / 2018 à midi, calculée à l'aide de modèles de bilan thermique à partir d'images de satellites Sentinel 2 et Sentinel 3.
prochain article
Bulletin 2019 Julio Fruit fraisARTICLES SIMILAIRES
