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« Eau et agriculture » (aspects quantitatifs)
Bernard Itier
INRA – UMR EGC
78850 Thiverval Grignon
Formaterre 2010:
« L’eau dans tous ses états » ENS Lyon 9-10 12 2010
2ème partie
Diapo à supprimer au montage
Segmentation : irrigation
Part de l’irrigation
du maïs grain
IRRIG_PART
2% - 5%
10%
15% - 20%
30%
40% - 45%
50%
80% - 90%
100%
0%
IRRIG_PART
2% - 5%
10%
15% - 20%
30%
40% - 45%
50%
80% - 90%
100%
0%
Source JP. Renoux
Limitation de la ressource primaire
en eau d’irrigation
pas ou peu de ressource exogène
et:
Soit une pluviométrie insuffisante sur le B.V. pour assurer une recharge des aquifères compatible avec le pompage ( Beauce en F., Castilla la Mancha en E.)
Soit: une pluviométrie suffisante, voire abondante, en hiver mais pas de nappes permettant le stockage de cette eau afin d’irriguer en été (Poitou-Charente en F.)
Aborder la question de l’irrigation à travers une
typologie des ressources en eau
Quelle est l’importance relative de l’amélioration des pratiques et du choix des systèmes de cultures, selon que :
1/ L’eau d’irrigation provient de grands aquifères appartenant (même partiellement) au bassin versant « logique de réservoir »: les prélèvements ne doivent pas excéder des valeurs permettant un recouvrement annuel du niveau de l’aquifère
2/ L’eau d’irrigation provient de rivières (alimentées ou non par des canaux) ou de petits aquifères associés à une rivière. logique de débit » : temporalité du besoin en eau – lien entre quantité d’eau prélevée, débit de la rivière et qualité des eaux
Temps de demi-décroissance par système d’aquifères ( en mois)
< 3 mois: 49 %
< 6 mois: 78 %
< 12 mois: 88 %
le paradoxe S.E / S.W en France
Sud-Ouest Sud-Est
- (MP, Aq, PC) - (PACA,LR+Sud RA)
- « Océanique dégradé » - Méditerranéen,
- (P-ETP) ~100 à 200mm - (P-ETP ~300mm)
- Irrigation ~150mm - Irrigation~ 400-500mm
- Surf. irr. ~ 7500km2 - Surf. irriguée~ 2500km2
- Total eau irr.~1km3 -Total eau irrigation ~1km3
- Ressource exogène faible - Forte ressource exogène
(inexistante en Poitou-C) (Rhône et Durance)
- Ressource endogène faible
( pas de nappes de stockage)
Les usages de l’eau
Eau potable :
24% des consommations
débit max: 1.5 m3/s
Irrigation : 68% des consommations
(90% en été dans Sud France) débit max: 30 m3/s
Industrie : 5% consommés (90% des prélèvements sont rejetés - pb qualité)
Production électrique : 3% consommés
débit max: variable Source D. Leenhardt
Cadre réglementaire français
Loi « Eau et milieux aquatiques 2006 »
- Nécessité de prendre en compte le changement climatique dans la
gestion équilibrée de l’eau
– Affichage en faveur de la création de ressource, avec des possibilités
d’aide
– Priorité des usages de l’eau à la santé, à la salubrité publique, à la
sécurité civile et à l’alimentation en eau potable des populations
– Possibilité pour les préfets de délimiter des périmètres à l’intérieur
desquels les autorisations de prélèvement d’eau pour l’irrigation sont
délivrées à un organisme unique pour le compte de l’ensemble des
préleveurs irrigants et autorisation, en zone de répartition des eaux, de
constituer d’office de cet organisme
– Harmonisation des redevances de prélèvements et fixation de taux
plafonds élevés Source A.P.C.A
pluriannuelles
annuelles annuelles
Hebdo ou
journalière annuelles
Source : B. Lacroix (Arvalis) modifié
La décision d’irrigation résulte d’une planification et d’un pilotage
Accès à la
ressource
en eau
Equipement d’irrigation
• Installation de pompage
• Canalisations
• Matériel de surface
Dimension
et équipement
du périmètre
irrigable
Choix de
l’assolement
sur la
sole irrigable
Disposition
du matériel
et réglages
Stratégie
de conduite
de l’irrigation
(plan
prévisionnel)
Pilotage
de l’irrigation
en cours
de campagne
Main d’œuvre irrigation
Stratégie Tactique
« IRRIPARC »
« IRMA » « LORA »
« MODERATO » « IRRINOV »
Evolution des Précipitations & Bilan Hydrique potentiel en France
P-ETo (mm)
(P-ETP)
P (mm)
1970-1999 (observée) 2020-2049 (simulée)
( Arpège-A1b-TT)
2070-2099 (simulée)
( Arpège-A1b-TT)
In:
Livre vert
Du projet
CLIMATOR
Les questions posées à l’agriculture Dépendance de l’eau - Incidence sur l’eau
Comment va s’opérer le partage
de la baisse de pluviométrie?
Source CLIMATOR
ΔRecharge vs ΔPluie:
proche de ¾ !!!!
y = 0.7803x - 6.1472
R2 = 0.8104
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
-300 -200 -100 0 100 200
D RR
DP
ER
CO
L
Avignon
Bordeaux
Clermont
Colmar
Dijon
Lusignan
Mirecourt
Mons
Rennes
StEtienne
Toulouse
Versailles
Série3
Linéaire
(Série3)Maïs (MI) -CNRM
y = 0.7627x - 16.985
R2 = 0.907
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
-300 -200 -100 0 100 200
D RR
DP
ER
CO
L
Avignon
Bordeaux
Clermont
Colmar
Dijon
Lusignan
Mirecourt
Mons
Rennes
StEtienne
Toulouse
Versailles
Série3
Linéaire(Série3)Vigne sec D6 sol 1-CNRM
Blé: α~ 0.93
Tournesol: α~ 0.62
Vigne α~ 0.93
Maïs irrigué: α~ 0.78
Evolution des besoins journaliers d’irrigation du maïs (en mm)
à Toulouse au cours du prochain siècle
(estimations au moyen de « Stics » - Brisson et al. -2008)
Source CLIMATOR
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Irrigation à 0.8 ETM
Conséquence de l’augmentation de température
sur les dates & la durée des stades phénologiques
( aujourd’hui - demain )
Cultures d’hiver Cultures de printemps
récolte récolte
floraison
floraison
semis
Impact du changement climatique sur la productivité
de deux cultures en C4
23
0
2
4
6
8
10
12
PR FP FL PR FP PR FP FL PR FP FL
Bordeaux Lusignan Toulouse Versailles
Rendement(T ha-1) sorgho pluvial
maïs irrigué
variété adaptéeclimat : TTsol 1
Baisse de rendement du maïs irrigué
Tendance moins marquée pour le sorgho Source: N. Brisson
Quelques idées pour améliorer la capacité de
recharge des aquifères
Accroître le % de surface en culture
pluviale
Sur la sole irriguée:
Accroître le % de surface en irrigation
de complément
Sur la sole pluviale:
Accroître le % de surface des
cultures d’hiver
Le double intérêt de la diversité des
systèmes de culture ( pluvial d’hiver et d’été – irrigué total et de complément)
• - Assurer à l’agriculteur une
« autoprotection » de la production
• - Permettre une gestion améliorée de
l’eau :
- diminution de la quantité totale d’eau
d’irrigation
- meilleure répartition temporelle des
prélèvements
Irrigation water demand (total amount and time of occurrence)
for irrigated Corn monoculture and a rotation ( iC, diW,rR,diW)
at 12 locations in France,(2020 – 2049, ARPEGE,TT,STICS )
MONOCULTURE
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Avignon
Toulouse
StEtienne
Lusignan
Colmar
Dijon
Bordeaux
Mons
Versailles
Rennes
Clermont
m3 per 1 ha august
july
april-june
FP
ROTATION
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Avignon
Toulouse
StEtienne
Dijon
Lusignan
Colmar
Mons
Versailles
Bordeaux
Rennes
Clermont
m3 per 3 ha august
july
april-june
FP
ROTATION
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Avignon
Toulouse
StEtienne
Dijon
Lusignan
Colmar
Mons
Versailles
Bordeaux
Rennes
Clermont
august
july
april-june
FP
MONOCULTURE
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Avignon
Toulouse
StEtienne
Lusignan
Colmar
Dijon
Bordeaux
Mons
Versailles
Rennes
Clermont
august
july
april-june
FP
Adéquation offre-demande
B/ Diminution de la demande
- Cultures d’hiver / cultures de printemps
- Esquive – Evitement - Tolérance
Cultures d’hiver/de printemps
Première piste:
• Mettre le cycle végétatif en phase avec le cycle
hydrologique … si les conditions thermiques le
permettent
• En France, la saison froide est généralement la
plus pluvieuse
les cultures d’hiver sont moins affectées
par la sécheresse que les cultures de
printemps
(leur cycle est « bouclé » avant la sécheresse)
Esquive: effectuer le cycle végétatif plus tôt en saison
variétés précoces vs variétés tardives
réduction du risque de sécheresse en
échange d’une moindre production potentielle
▲: Futur lointain ♦: Futur proche ■: Passé récent
Source CLIMATOR
tardif précoce
panoramix_avec_co2 BB ble_tendre arminda cult_2
cer1_a1b
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
-600 -400 -200 0 200
P-et0
ET
R/E
TM
avi
bor
cle
col
dij
lus
mir
mon
ren
ste
tou
ver
Arminda : tardif
panoramix_avec_co2 BB ble_tendre soissons cult_2
cer1_a1b
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
-600 -400 -200 0 200
P-et0
ET
R/E
TM
avi
bor
cle
col
dij
lus
mir
mon
ren
ste
tou
ver
Soissons: précoce
Evitement : soit génétique, soit agronomique
fait, lui aussi, baisser le rendement potentiel
1/ Mettre la demande atmosphérique en phase avec l’offre biologique:
- Diminution de la surface foliaire
( densité, taille, chute précoce des feuilles,...)
2/ Mettre l’offre biologique en phase avec la demande atmosphérique :
- Augmentation de la profondeur ou de la densité racinaire
(espèces mieux enracinées, conduite agronomique)
Un exemple extrême d’évitement agronomique
Aridoculture: la « Forêt » de Sfax en Tunisie
.
Pluie: Nord tunisien 500mm, Sousse 380mm, Sfax 250mm/an
Distance entre les oliviers: North 8m, Sousse 12m, Sfax 24m
Source Ennabli 93
Pour un olivier:
24x24= 576m2
Soit ~ 18 oliviers/ha
Tolérance:
1/ Naturelle ou 2/à améliorer??
1/ Différences entre espèces
(ex: sorgho vs maïs on cultive le sorgho sur les sols plus pauvres et on ne lui procure que de l’irrigation de complémént)
2/ Attention: de quoi parle-t-on?:
Survie ou maintien de la production??
Beaucoup de « scoop » sur la survie,
Mais peu de choses sur la production car
(retour sur la 1ère diapo) Eau Carbone!!
Conclusion
• La localisation géographique conduit à de fortes inégalités en termes de disponibilité de l’eau ( même à l’échelle du territoire français)
- 1/ dans certaines régions l’agriculture pourra se développer sans problèmes hydriques particuliers (eau verte abondante)
- 2/ Dans d’autres, on pourra encore demain s’appuyer sur une offre exogène (eau bleue abondante)
- 3/ Dans une troisième catégorie, on sera amener à se poser plus fortement qu’aujourd’hui la question de l’adéquation de la demande à l’offre. (eau verte et eau bleue limitantes)
systèmes de cultures adaptés
C’est sur cette troisième situation que doit porter l’effort de la recherche agronomique en matière de relation « eau – agriculture »