Gestion de l'arrosage sous Serre et Tunnel

Qui ne s'est pas demandé quand et quelle quantité d'eau il fallait pour réaliser un arrosage optimum des plants de tomates phoca thumb s arrosoirconduits sous serre. On entend tout et son contraire dès lors qu'il s'agit d'une question où de multiples facteurs rentrent en ligne de compte. En effet, les variables sont nombreuses: la qualité de la terre, l'ensoleillement, la température, l'hygrométrie, le stade de croissance des plants etc. Il n'y a pas de recette miracle mais des règles générales à suivre et à adapter selon ses besoins.
L'eau est un facteur limitant que ce soit par excès ou par manque. Le système racinaire des tomates supporte mieux le sec, ou l'alternance sec/humide que l'humidité stagnante qui peut entrainer une asphyxie racinaire. En règle générale il faut privilégier des arrosages réguliers plutôt que d'apporter une grosse quantité d'eau en une fois ce qui peut générer un lessivage du sol et l'éclatement des fruits. En culture Bio il est possible de sous arroser pour générer une situation de léger stress et ainsi stimuler l'exploration du sol par les racines. Il est même conseillé de ne couvrir que 80% des besoins du plant afin d'obtenir un pourcentage de matière sèche plus élevé, une meilleure conservation et une saveur supérieure.
Le bilan hydrique permet de mesurer la quantité d'eau échangée et ainsi d'évaluer la dose d'arrosage à apporter en tenant compte de la nature du sol qui est  aussi un facteur déterminant.

Le bilan Hydrique

Le bilan hydrique est un outil déterminant pour le calcul du dosage des arrosages, pour cela il se sert de données tels que l'ETP et le RU. En effet, les racines des plantes puisent l’eau dans la réserve utile (RU) du sol et la disperse dans l’atmosphère par évapotranspiration = ETP.

La teneur en eau est fonction de la porosité et de la perméabilité du sol. Le volume maximal d’eau qu’un sol peut retenir est la « capacité au champ » , ou capacité de rétention du sol qui dépend de sa granulométrie.

La circulation de l'eau dans le sol varie en fonction de plusieurs facteurs:
- du taux d'humidité rencontrée dans le sol : en sol sec, l’eau est fortement retenue par les particules de sol. L’eau se dirige des zones les plus humides vers les zones plus sèches, ce qui implique des mouvements multidirectionnels de l'eau (action de la tension superficielle sur la gravité). Cela explique des phénomènes de diffusion et de capillarité depuis les horizons profonds plus humides vers les horizons de surface plus secs. Par contre, en sol saturé d'eau, l'écoulement gravitaire prédomine.
- de la texture du sol : la granulométrie des particules minérales
- du tassement du sol et de sa porosité: l’eau est d’avantage retenue et circule lentement en sol tassé et/ou faiblement poreux. Cependant un compactage excessif entraîne une mauvaise circulation de l’eau et une humidité stagnante.

Quelques définitions:

 

L'ETP: L'évapotranspiration potentielle

Une partie de l’eau qui pénètre dans le sol est évaporée directement dans l’atmosphère et par l’intermédiaire des plantes, l’ensemble de ces pertes constitue l’évapotranspiration. Elle se fait surtout à la surface du sol. L’agent d’évaporation le plus actif est le vent, plus que la chaleur.

ETP = somme des quantités d’eau évaporées par le sol et par la plante. L’ETP est  toujours comprise entre 0 et 7 mm/jour Elle est fonction de la lumière (SRG), la température et de l'hygrométrie.

 

Relevé ETP PENMAN DECADAIRE à Clermont Ferrand Avril 2015 à Septembre 2015 (source MétéoFrance)

MOIS AVRIL MAI
JUIN JUIL. AOUT SEPT. OCTO.
Décade 1     30,3     36,6    54,2     69,8     45,4     29,9
Décade 2     31,7     47,4    44,3     60,6     38     28,2
Décade 3     33,4     47,4    53,7     52,7     53,3     21,9
Moy/deca     31,8     43,8    50,7     61     45,5     26,6
Moy/jour     3,1     4,4    5,1     6,1     4,5     2,7  

 

Relevé ETP PENMAN DECADAIRE à Clermont Ferrand Avril 2016 à Octobre 2016 (source MétéoFrance)

MOIS AVRIL MAI   JUIN  JUIL. AOUT SEPT. OCTO.
Décade 1    18,1    36,7    29    52,5    41,4    38,8    15,5
Décade 2    25,2    31,1    38,5    48,9    43,7    26,5     9,9
Décade 3    25,7    37,9    49,3    44,6    51,5    25,1     8,2
Moy/deca    20,7    35,2    38,9    48,6    45,5    30,1    11,2
Moy/jour    2,7    3,5    3,9    4,9     4,5     3    1,1

 

Les chiffres parlent d'eux mêmes, rappelons nous  en 2016 du printemps maussade et du début juin catastrophique...

 

La RFU et  la RU: La Réserve d'Eau Facilement Utilisable et La Réserve d'Eau Utile

La Réserve d'Eau Utile (RU) correspond à la capacité de rétention du sol, c'est à dire au volume d'eau que celle-ci peut retenir, il dépend essentiellement de la nature, composition du sol

 
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Les plantes ne peuvent jamais extraire toute l’eau du sol, car la capacité de succion des racines diffère suivant le type de plantes et le volume d’enracinement. Les plantes n’utilisent qu’une partie de la réserve utile : la Réserve Facilement Utilisable. Elle correspond à la capacité de rétention du sol c'est à dire au volume d'eau que le sol peut absorber, il dépend donc directement de la nature du sol. 

La RFU en eau d'un sol s'exprime en millimètre d'eau, elle correspond à la fraction supérieure de la réserve utile (RU). Elle est difficile à évaluer et peut être estimée à 60% de la RU. Elle diminue lorsque la vitesse de déplacement de l'eau du sol devient plus petite que la vitesse de prise d'eau par la plante pour satisfaire le besoin en évapotranspiration (ETP).    
 
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  Variabilité de la RFU suivant diverses conditions météorologiques
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-Réserve Utile et texture du sol 

La texture du sol est l'élément majeur de la RU.

  -les sols sablonneux ont de par leur pouvoir drainant important une faible capacité de rétention d'eau, ce qui entraine une faible RU, celle-ci peut être corrigée par l'ajout de Bentonite (argile en poudre) qui a le pouvoir de retenir plusieurs fois sa masse en eau.
  -les sols limoneux argileux emmagasinent davantage d'eau du fait d'une forte proportion en particules fines dans leur composition.

Un sol contenant des éléments grossiers (cailloux, graviers tout éléments de plus de 2mm) aura une faible RU du fait de sa non capacité au stockage de l'eau. A contrario un sol riche en éléments organiques aura une capacité de rétention d'eau supérieure à l'argile, par contre ces éléments ne restituent qu'en partie l'eau qu'ils contiennent.

La RU d'un sol peut être évalué à partir de sa texture. Une analyse granulométrique du sol permettant de la déterminer. Le triangle de texture ci-dessous permet d'évaluer la RU suivant la nature du sol. La RU y est exprimée en millimètres d'eau par centimètre  de terre fine (particules inférieures à 2mm).

 
 
Triangle de texture
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Exemple d’estimation de la réserve d’un sol à partir du triangle de texture

Pour un sol peu caillouteux sur un horizon de 30 cm de profondeur composé de : - 90 % de terre fine : 28 % d'argiles, 55 % de limons et 17% de sables.

Calcul de la RU sur cet horizon :

- d'après le triangle de texture, cet horizon correspond à une terre argilo limono-sableuses : RU= 1,80 mm d'eau par cm de terre fine.

Ce sol est constitué de 90% de terre fine:

  • -  RU = 1,80 mm x 0,90 = 1,62 mm

  • -  RFU= 1,62 X0,60= 0,97 mm
    (RFU= 60% de la RU : chiffre moyen à adopter en l’absence d’analyse précise)

    - L’horizon est profond de 30 cm

  • -  RU de l'horizon=1,62mm x 30 = 48,8mm, soit 488m3 d'eau par hectare (1mm=10m3 /ha).

  • -  RFU de l’horizon = 0,97 X 30= 29,1mm

    Pour une plante moyenne à une profondeur d’enracinement de 20 cm , RFU= 0,97 X 20= 19mm Avec ETP= 4mm/jour, la réserve en eau du sol sera alors : 19 : 4 = 4,75 soit environ 5 jours Avec une correction de 80% en fourniture d’eau souhaitable: 4,75 X 0,80 = 5,94. Soit environ 5 jours de réserve pour une plante enracinée à 20 cm.

    A l’issue de ces 6 jours il faudra couvrir les besoins soit environ 19 mm.

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Le SRG: Rayonnement solaire globale
 
le rayonnement solaire globale est l'énergie rayonnante totale du soleil. Il est la somme de trois types de rayonnement: le rayonnement direct, le rayonnement diffus et le rayonnement réfléchi. Il s'exprime en J/cm² (joule par centimètre carré) ou en KWh/m² (kilowatt heure par mètre carré). Il est en moyenne sur un an de 1100 kwh/m²/an à Lille pour 1900 kwh/m²/an à Marseille. Il est estimé à 2000 J/cm² (5500 kwh/m²)  pour une journée ensoleillée en début d'été.
 
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  Kc: le coefficient cultural

 
Le coefficient cultural d'une plante varie en fonction de son stade de culture. Celui-ci est faible au début augmentant progressivement avec l'âge du plant et atteignant une valeur maximale en début de récolte.
Quelques valeurs moyennes de Kc suivant le stade de culture:
-Plantation à reprise: 0,2
-Reprise à floraison du bouquet 3: 0,6 à 0,75
-Floraison bouquet 4 à floraison bouquet 6: 0,8 à 0,9
-Floraison bouquet 6 à récolte: 0,9 à 1
-Mi-récolte à fin de récolte: 0,8 à 0,7
-Récolte tardive: 0,6 à 0,5

         

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Besoins en eau de la tomate

 
Les besoins en eau après la plantation
 
Il faut considérer de façon particulière les besoins en eau à ce stade. En effet d'un bon enracinement dépendra des plantes robustes et une bonne production. À la plantation l'apport d'eau doit permettre le bornage, liaison du plant avec le sol, il se fait par un arrosage copieux directement au tuyau. Au préalable on aura fait tremper les mottes des plants dans de l'eau tiède pour une meilleure humectation.
 
plant chevelu 17 avril 2016 2Il faut aider les plants à développer des racines profondément. Une alternance entre le matin "mouillé" et la fin de journée au "sec" stimule un bon enracinement. En s'asséchant la motte permet à l'oxygène de pénétrer et le besoin en oxygène des racines pour se développer est important, c'est la RFU (réserve d'eau facilement utilisable) qui va servir à alimenter les plants pendant cette phase. Cette période est très importante pour favoriser un bon enracinement. Par conséquent arroser à "minima" toujours le matin et jamais après midi. Un singularité : l'arrosage par aspersion à ce stade est préconisé car bénéfique aux plants!
Les 15 jours suivant la plantation l'arrosage doit être particulièrement surveillé, ce qui permettra d'éviter des problèmes futurs comme le "cul noir".
 
L'université du Michigan a lancé une étude sur la qualité et le rendement lors de réduction des apports d'eau d'irrigation. Cette étude montre que l'irrigation retenue immédiatement après la plantation des plants de tomates peut faire économiser d'importantes quantités d'eau tout en augmentant les récoltes. Pendant de nombreuses années, certains producteurs de tomates sous abris plastique ont retenu l'irrigation pendant quelques temps après le repiquage afin de réduire l'apport d'irrigation et le lessivage des éléments nutritifs et de promouvoir le développement des racines en profondeur. Des racines profondes sont censées aider à amélioration du rendement par une meilleure utilisation des nutriments et une capacité d’absorption d'eau supérieure. Les résultats obtenus après un retard d'irrigation effectué jusqu'au stade végétatif ont mis en évidence qu'il n'y avait aucunes pénalités au niveau du rendement et qu'une économie d'eau substantielle, environ 20%, a été effectué.

 

 Les besoins en eau de la tomate après reprise du plant
 
 Ils sont définis en fonction de:
- ETR: EvapoTranspiration Réelle=KEPT
-ETM: Evapo Transpiration Maximale
- ETP: EvapoTranspiration Potentielle exprimée en mm d'eau évaporé/jour (ETP = K x SRG)
Le taux de transpiration des plants de tomates est fortement relié à la SRG.
- Kc: Coefficient cultural variant suivant le stade du plant. Les besoins font fonction du cycle du plant. En effet selon son stade cultural le plant de tomate n'a pas les mêmes besoins.
Les apports d'eau doivent couvrir 80% des données ETP.
 
Quelques généralités: durant la phase végétative l'hygrométrie est maintenue autour de 70-80%, au-delà de ce seuil il y a risque de développement du "Botrytis". Au moment de la floraison, il est souhaitable de descendre le pourcentage d'humidité aux alentours de 60-70% afin de faciliter la dissémination du pollen. Au cours du grossissement des fruits et leur maturation une hygrométrie élevée la nuit augmente l’absorption de calcium et réduit par conséquent l'apparition de la nécrose apicale. Durant le jour elle restreint les craquelures et corrige les défauts de coloration. Contrairement aux idées reçues, il faut arroser lorsque les plantes sont actives c'est à dire de 1 à 2 heures après le lever du soleil et au plus tard 2 heures avant son coucher. En effet un arrosage nocturne peut entrainer une asphyxie racinaire.

 

Ils existent plusieurs méthodes scientifiques du calcul des besoins suivant les variables sur lesquelles on s’appuie. Elles sont essentiellement adaptées à la gestion de l'arrosage assistée par ordinateur. Elles ne sont citées qu'à titre informatif, au niveau des amateurs il existe des formules simplifiées, moins précises certes, qui sont la synthèse des différentes méthodes, elles seront moins nébuleuses et plus compréhensives pour le jardinier lambda.

 

 Méthode de calcul des besoins en eau sur la base du rayonnement global

 

 ETPserre= SRG x t  avec t= (0,67xKp)/L

où: ETPserre est l'évapotranspiration sous abris en mm, RG est le rayonnement global (en Joules/cm²), 0,67 est le est l'énergie active pour l'évapotranspiration par rapport au total reçu (environ 67%), Kp étant le coefficient de transmission de la paroi pour un plastique simple il est de 70% pour une double paroi il est de 65%, L est égal à  251 Joules/cm² ce qui correspond à la chaleur de vaporisation de l'eau. On obtient ainsi

ETM = ETPserre x Kc  où ETM est l'évapotranspiration maximale en mm et Kc le coefficient cultural

Exemple: évapotranspiration sous un abri à parois simple (Kp =70%) avec un rayonnement global est de 2000 Joules/cm² et T= 0,00187 = ((0,67x0,70)/251)

ETPserre= 0,00187 x 2000 = 3,73 l/m²

ETM au stade cultural Kc = 0,85  donne  ETM= ETPserre x Kc  soit 3,73 x 0,85 = 3,17L/m²

 

Méthode simplifiée

 

1: Sous serre ou abri, en absence de vent et pour une plage de température et d'humidité optimale, l'ETP dépend essentiellement du SRG. Elle peut s'établir comme suit:

                                                              ETP = K x SRG 

(K désignant le stade et la vigueur du plant variant de 0,5 à 2, au stade mature K=1,6)

par une belle journée ensoleillée ( SRG = 2000J/cm²), un plant mature (k=1,6)

ETP = 1,6 x 2000 =3200 ml/m² d'où un besoin de 3,2 L/m²

 

2: En règle générale pour évaluer les besoins d'une culture mature en été on peut utiliser la règle suivante dite du  "pouce": 1 joule/ cm² = 2ml/m² :                      Consommation (ml/m²) = 2,0 à 2,5 X SRG

où le facteur 2,0 s'applique aux abris plastique et 2,5 aux serres vitrées.

Par exemple, pour une journée dont le SRG est égal à 1000J/cm² il faudra donner de 2 à 2,5ml/m² pour combler le besoin en transpiration. Ce facteur est à ajuster aussi fonction de la vigueur des plants. À partir cette règle  de base, il est possible d'établir une règle d'arrosage basée sur la lumière

 

Des exemples:

-l'évolution du besoin quotidien en eau pour une culture de  tomates sous abris plastique au Missouri

 

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-Influence de la SRG  sur la stratégie d'arrosage de tomates

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Dans l'idéal un cycle d'arrosage devrait se décomposer en 3 phases:
-1 r cycle: humectation du sol: le remouillage
-2 e cycle: phase active: comblement du déficit RFU et ETP
-3 e cycle: Ressuyage: aération

 

-Période de remouillage
elle vise surtout à réalimenter le substrat afin de lui redonner l'eau perdue pendant la pèriode de ressuyage et la nuit. Ce cycle est déclenché environ 2 heures après le lever du soleil.

 

-Période active
De manière générale celle-ci débute entre 9/10 heure et s'achève vers 14/15 heures. Pendant cette phase les plantes ne doivent pas manquer d'eau. L'arrosage se fait en fonction de l'ensoleillement.

 

-Période de ressuyage
Elle doit débuter au moins 2 heures avant le coucher du soleil afin d'enclencher le processus avant la nuit. Cette étape vise à amorcer un asséchement du milieu d'enracinement dans l'objectif de l'aérer et de faciliter l'apport d'oxygène. . En effet le taux de respiration des racines en croissance est élevée et il est essentiel que l'apport d'oxygène ne soit pas limité.

 

 

 

 NB: tous ces résultats sont issus de formules visant à un rendement optimal. En culture biologique on pourra les minorer de 20%, car on privilégie plus la qualité que la quantité , et cela sans nuire à l'état de santé du plant.      

                            

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Le matériel d'Irrigation

Il existe divers moyens de pourvoir aux besoins de la plante, on intéressera uniquement à l'irrigation au goutte à goutte, méthode donnant les meilleures résultats pour la culture de la tomate et les légumes fruits en général.

-Le goutte à goutte ou les tuyaux perforés (de type dripline de Rainbird)

Ce sont des systèmes économes en eau et qui n'augmentent pas l'hygrométrie sous abris/serres. Ils nécessitent un système de filtration performant afin d'éviter le passage d'impuretés entrainant le bouchage des goutteurs. Il est important d'étalonner le débit à plusieurs endroits de l'installation afin de contrôler l'uniformité de l'irrigation, le cas échéant il faudra mettre en place un régulateur de pression en bout de peigne afin d'avoir une régularité sur toute l'installation. le débit moyen par goutteur est d'environ 2L/h sous une pression de +/- 1,1 bar. L'espacement courant est de 0,33 et 0,50 m à adapter selon le type de sol. Les atouts de ce moyen d’irrigation sont nombreux mis à part la mise en place qui requiert du temps et de la méthode. En effet ce système limite les problèmes sanitaires des parties aériennes comme le mildiou, l'oïdium ou la septoriose, il évite le tassement du terrain, il limite le lessivage des nutriments et il est très économe en eau.

Il y a quelques règles à observer lors de la mise en place des lignes de goutteurs. Il faut savoir que les 10 cm autour du goutteur sont très humide, ce bol de lessivage est soumis donc au lessivage et surtout il est une niche pour pathogène (danger pour le collet). Si de la plantation et jusqu'à la reprise cela ne pose pas de problème il faut éviter que le plant ne soit à une distance inférieur de 10 à 15 cm d'un goutteur. Ce type d'arrosage doit bien géré sous peine d'apparition de champignons et/ou de nécroses des racines.

 

Calcul du débit en fonction de la surface de la culture et des goutteurs :
Il existe une relation directe entre l’espace occupée par une culture et l’arrosage=densité/m2. Le goutte à goutte a un débit de 2 litres par heure environ.
Par exemple : 2 lignes de tomates, nécessiteront 2 lignes de goutteurs à une densité de 0,50m Ainsi sur une planche de 2m sur 1,50m de large = 3m2, on placera les goutteurs à 50cm

On obtient alors : 8 goutteurs X 2 L/heure= 16L/ H / 3 m2

= 5,3 L /H/m2 = 5,3 mm d’arrosage /Heure
En fonction de l’ETP, il faudra arroser entre 30 minutes et 1 heure par jour

 

En conclusion
Les points essentiels qu'il faut retenir.
-Limiter le plus possible l'arrosage les 15/20 jours suivant la plantation afin de favoriser un enracinement profond.
-Toujours arroser lorsque les plantes sont actives, c'est à dire 2 heures après le lever du soleil et jamais trop tard dans l'après-midi afin de permettre un début de ressuyage avant la nuit, pour éviter une asphyxie racinaire et permettre une aération du sol, cela favorisant "la vie du sol" d'où un impact sur la vie des plantes.
-Dans la mesure du possible toujours effectuer un remouillage avant un arrosage, cela évitera un lessivage et trop important drainage.
-Toujours privilégier un arrosage régulier plutôt qu'un gros apport d'eau en une seule fois.
-Les facteurs essentiels à considérer pour déterminer les besoins en eau sont: le coefficient cultural du plant (KC), le rayonnement global (SRG) et l'évapotranspiration (ETP), on pourra dès lors appliquer l'une des 2 formules suivantes pour évaluer le niveau d'irrigation: 
   besoin = ETP = SRG x Kc  à appliquer de la reprise  jusqu'à la mise à fruit
   besoin = SRG x 2  à appliquer pendant la récolte
on peut minorer les résultats obtenus de 20% afin d'augmenter le poids de matière séche et la teneur en sucre du fruit et cela sans danger pour le plant.

 

 

 

 

Bibliographie
 

 

 

 

 

 

 

 

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