Les différentes définitions de l’évapotranspiration

L’évapotranspiration peut être définie de plusieurs manières. Les différentes descriptions représentent plusieurs réalités physiques. Les trois premières sont associées à la même description du continuum sol- plante-atmosphère, mais dans des cas d’application théorique différents.

Ces trois premières représentations se basent sur la description des transferts d’eau de la plante vers l’atmosphère sur la base d’une analogie électrique. Le flux d’eau transféré peut être calculé à partir d’une différence de potentiel hydrique. Ce flux est limité par une résistance au transfert.

Dans le cas du continuum sol-plante-atmosphère, on peut distinguer 4 résistances, qui s’expriment en

sm−1 :

— La résistance atmosphérique ou aérodynamique, qui correspond à la résistance au transfert de la vapeur d’eau dans la couche limite atmosphérique. Sa valeur va dépendre du profil de vent et de la turbulence dans la couche limite de l’atmosphère.

— La résistance de la canopée, qui correspond à la résistance au transfert de vapeur d’eau dans le couvert — La résistance stomatique. Elle est associée aux stomates de la plante et constitue la résistance la plus importante de la plante. Elle joue un rôle majeur dans le processus d’évapotranspiration, car l’ouverture ou la fermeture des stomates va faire varier sa valeur et le taux d’évapotranspiration.

— La résistance de la plante. Elle correspond à la résistance totale du transfert d’eau dans la plante, c’est à dire des racines aux stomates. Elle peut elle même être décomposée suivant les différentes parties de la plante. On parle alors de résistance racinaire, de résistance des tiges et de résistance foliaire. Pour les trois premières résistances considérées, l’eau est transférée sous forme de vapeur, tandis que pour la dernière ainsi que sa décomposition, l’eau est sous forme liquide.

L’évapotranspiration potentielle théorique (EP*) est la valeur de l’évapotranspiration dans le cas où la plante n’offre aucune résistance au transfert de l’eau.Dans ce cas la résistance de la canopée est aussi négligée. Elle peut être assimilé au flux d’évaporation d’une étendue d’eau. Sa valeur ne dépend que des grandeurs climatiques. Cette grandeur peut être calculée en utilisant des formules climatiques comme la formule de Penman-Monteith.

L’évapotranspiration potentielle (EP) correspond à un cas d’évapotranspiration limite. Il s’agit du cas où l’ensemble des surfaces de la plante sont recouvertes d’eau. Dans cette situation, seules les résistances atmosphériques et de la canopée sont utilisées.

L’évapotranspiration réelle (ETR) correspond à la vraie valeur du flux d’eau passant du sol vers l’atmo- sphère. Il s’agit de la grandeur que l’on cherche généralement à déterminer. Elle prend en compte l’ensemble des résistances du continuum sol-plante-atmosphère. Sa valeur est cependant la plus difficile à obtenir, à cause des variations de conditions de transpiration. Elle dépend de la demande climatique : rayonnement, température, pression, et humidité, de l’accès à la ressource en eau, qui va moduler la résistance stomatique. Et enfin des caractéristiques du couvert : hauteur, port des feuilles et surface foliaire. Ces dernières propriétés vont limiter le flux maximal d’évapotranspiration (Figure 1.12).

L’évapotranspiration maximale correspond à un cas spécifique d’évapotranspiration réelle. Il s’agit de la situation où la plante a accès à de l’eau en quantité suffisante pour que la résistance stomatique soit minimale.

A ces grandeurs décrivant le transfert de l’eau des racines vers l’atmosphère il faut aussi ajouter les gran- deurs associées au transfert de l’eau du sol vers les racines. Le lien entre les particules d’eau et la matrice de sol est défini en utilisant le potentiel hydrique. Cette grandeur correspond à l’énergie à fournir pour extraire l’eau de la matrice de sol. Sa valeur va dépendre de la composition du sol, ou texture, ainsi que du contenu en eau.

Le sol constitue un réservoir d’eau mobilisable par la plante. Plusieurs grandeurs permettent de définir différentes situations pour ce réservoir :

— L’humidité à la capacité au champ. Il s’agit du contenu en eau du sol dans le cas où tout écoulement gravitaire a cessé, c’est à dire qu’il n’y plus d’écoulement d’eau en surface de la parcelle. Cette valeur correspond donc à la valeur maximale d’humidité que l’on pourra trouver dans une parcelle agricole. Elle varie fortement en fonction de la texture.

— Le point de flétrissement permanent. Il correspond au potentiel hydrique pour lequel les racines des plantes ne peuvent plus extraire l’eau du sol. Sa valeur est donnée par le pF 4.2

Figure 1.12 – Différence entre évapotranspiration potentielle climatique calculée à partir de données météo et évapotranspiration réelle mesurée sur un site instrumenté

Ces deux grandeurs permettent de définir la réserve d’eau du sol, en fonction de la profondeur de ce dernier. On parle alors de réserve utile. Deux grandeurs sont aussi définies :

— La réserve utile (RU). Il s’agit de la quantité d’eau totale disponible aux plantes dans le sol. Elle est définie comme la quantité d’eau entre le point de flétrissement et la capacité au champ. Il ne s’agit cependant pas de la quantité totale d’eau dans le sol.

— La réserve facilement utilisable(RFU). Il s’agit de la portion de la réserve utile accessible sans que les mécanismes de régulation soient mis en œuvre. De manière générale elle est fixée aux 2/3 de la réserve utile.