de la canne à sucre
j|a r tensiomètre
A u cours des deux dernières décennies,
la culture de la canne à sucre a été largem ent
développée en zone sem i-aride, à la suite de
la réalisation de grands aménagements
hydrauliques. La gestion optim ale
de l'irrig a tio n est un objectif m ajeur d'un
point de vue économ ique, pour la rentabilité
du système, et technique, pour l'obtention
durable de rendements élevés. Dans ce but,
le périm ètre sucrier de la SIRANALA,
à M adagascar, a expérim enté la conduite
de l'irrig a tio n p a r tensiomètres.
P. ORIOL CIRA D C A , station de Roujol, 9 7 1 7 0 Petit-Bourg, G ua delou pe M. RAPANOELINA BP 1 7 6 , M o ro n d a va , M a d a g a s c a r R. G AUDIN Laboratoire des radio-isotopes, } 3 3 8 3 , Antananarivo, M a d a g a s c a r
L
e p é r i m è t r e suc ri er d e la SIRANALA est sit ué s ur la c ô t e o u e s t d e M a d a g a s c a r , pr ès d e la ville d e M o r o n d a v a (figure 1 ). D a n s les a n n é e s 70, c et t e régi on a b én é f i c i é d ' u n a m é n a g e m e n t h y d r a u l i q u e p e r m e t t a n t l ' i r r i g a t i o n d ' e n v i r o n 2 0 0 0 0 h e c t a r e s . La S o c i é t é d ' a m é n a g e m e n t d e la v a l l é e d e la M o r o n d a v a ( S O D E M O ) , e n c o l l a b o r a t i o n a v e c le C e n t r e d e c o o p é r a t i o n i n t e r n at i on al e e n r e c h e r c h e a g r o n o m i q u e p o u r le d é v e l o p p e m e n t (CIRAD, France), le L a b o r a t o i r e d e s r a d i o - i s o t o p e s d ' A n t a n a n a r i v o e t le C e n t r e national d e la re c h e r c h e a p p l i q u é e au d é v e l o p p e m e n t r u r a l d e M a d a g a s c a r ( FOFI FA) , a c o n d u i t les é t u d e s a g r o n o m i q u e s et p é d o l o g i q u e s n é c e s sa i re s p o u r la mi s e e n c u l t u r e d e c e s terres ( S O D E M O , 1982) . D e n o m b r e u s e s Périmètre sucrier de la SIRANALA (à 20 km de la ville de Morondava) Morondava Antananarivo*
20°¡ r a t
W * * % Tolia 24»----1. f t r 4 8 ° | 5 0 ° l Figure 1. Le périmètre sucrier de la SIRANALA à Madagascar. d o n n é e s t e c h n i q u e s , r e l a t i v e s n o t a m m e n t a u x r es so u r c e s e n e a u et à l ' ap t i t u d e d e s sols à l ' i r r i g a t i o n , s o n t a i n s i d i s p o n i b l e s p o u r m e n e r à b i e n les p r o j e t s d e d é v e l o p p e m e n t d e c et t e r égion. Le c o m p l e x e a gr o- industr ie l s u c r i e r d e la SIRANALA a é t é m i s e n p l a c e d a n s les a n n é e s 8 0 e t y o c c u p e a u j o u r d ' h u i 2 4 0 0 h e c t a r e s , e n t i è r e m e n t i r r i g u é s e n a s pe r s i o n p a r r a m p e s pivot ant es.Les conditions naturelles
Le c l i m a t s e m i - a r i d e e t les s ol s p r o f o n d s e t f il tr an t s d e la r é g i o n s o n t g l o b a l e m e n t t r ès f av or a b l e s à la c u l t u r e d e la c a n n e à s uc re , à c o n d i t i o n d 'i rr i gu er p e n d a n t la s ai son s è ch e .
Un fort potentiel de rendement
mais des besoins en eau élevés
Le c l i m a t , d e t y p e t r o p i c a l s e m i - a r i d e , p r é s e n t e d e n o m b r e u x at ou ts p o u r la c r o i s s a n c e e t la m a t u r a t i o n d e la c a n n e à s u c r e : u n fort e n s o l e i l l e m e n t , d e s t e m p é r a t u r e s é l e v é e s , m a i s a u s s i d e s é c a r t s i m p o r t a n t s e n t r e les t e m p é r a t u r e s j o u r n al i èr es m a x i m a l e s e t m i n i m a l e s à la r éc ol te (figure 2). Le p o t e n t i e l d e r e n d e m e n t y e s t p a r t i c u l i è r e m e n t fort d a n s la m e s u r e o ù le déficit plu- v i o m é t r i q u e es t c o m b l é p a r l' ir ri gat i on . Les r e n d e m e n t s m o y e n s o b s e r v é s sur le p ér i m è t r e s u c r i e r d e la SIRANALA d é p a s s e n t e n effet 1 0 0 t o n n e s d e c a n n e à l ' h e c t a r e p o u r u n c y c l e d e d o u z e moi s, soit plus d e 8 ,5 t o n n e s d e c a n n e p a r h e c t a r e e t p a r m o i s d e v é g é t a t i o n . Le d é f i c i t h y d r i q u e e s t e s t i m é e n t r e I 0 0 0 e t 1 3 0 0 m i l l i m è t r e s d ' e a u s e l o n les c y c l e s d e cul t ur e. L'irrigation reste le f a c t eu r p r é p o n d é r a n t d u r e n d e m e n t e t d o i t êt re p r a t i q u é e p e n d a n t les huit mo i s d e s aison s è c h e (tabl eau 1).
Des sols profonds et filtrants
La c u l t u r e d e la c a n n e à s u c r e est i m p l a n t é e s u r u n e t e r r a s s e a l l u v i a l e a n c i e n n e c o n s t i t uée d e s ab l es r oux cl as sé s d a n s les sols fer r ugineux t r opicaux p eu lessivés (figures 3 et 4). Ce s sols p r o f o n d s s o n t limités pa r la p r é s e n c e d ' u n e n a p p e p h r é a t i q u e e n t r e 4 e t 6 m è t r e s d e p r o f o n d e u r . L e u r t e x t u r e e s t l i m o n o - s a b l e u s e à s a b l o - l i m o n e u s e s u r l ' e n s e m b l e d u p r o f i l . La g r a n u l o m é t r i e , c o n s t i t u é e d e 8 0 % d e sables, e t l ' a b s e n c e d e d i s c o n t i n u i t é l e u r c o n f è r e n t u n e f o rt e p e r m é a b i l i t é ( 3 5 0 à 4 0 0 m i l li mè tr es p a r heur e) e t u n e g r a n d e a p t i t u d e a u d r a i n a g e (MARINI e t à!., 1 9 7 6 ; RABOTS Y e t R A K O T O V A O , 1 9 7 6 ; LANGELLIER, 1986). La f a i b l e r é s e r v e u t i l e e n e a u , i n f é r i e u r e à 10 % e n v o l u m e d e sol, est c o m p e n s é e pa r u n e e x p l o r a t i o n r a c in ai r e d e n s e e t p r of o n d e . II n ' es t p as rare d ' o b s e r v e r d e gr osses r ac in es r a m i f i é e s j u s q u ' à p l u s d e d e u x m è t r e s d e p r o f o n d e u r . La c a p a c i t é d e s t o c k a g e e n e a u reste difficile à é v a l u e r e n raison d u f o n c t i o n n e m e n t h y d r o d y n a m i q u e p a r t i c u l i e r d e s
A griculture et développem ent ■ n° 6 - Juin 1995
Mois
Figure 2. Les données météorologiques moyennes et les périodes de récolte et d'irrigation de la canne à sucre (SIRANALA, 1987).
1 0 0
%
1. Argiles 4. Sables fins 2. Limons fins 5. Sables grossiers 3. Limons grossiers
Figure 3. Profil granulométrique typique des sables roux (données obtenues à Analaïva, d' après RABOTSY et RAKOTOKAO, 1976).
Tableau 1. Données météorologiques du périmètre sucrier de la SIRANALA (moyennes annuelles sur 15 ans).
Pluviométrie (millimètres) 895
Evaporation du bac 2 535
« classe A » (millimètres)
Température maximale (°C) 32,4
Température minim ale (°C) 18,2
Ecart journalier au mois
de ju ille t (°C) 17,9 Insolation (heures) 2 976 300 Une batterie de tensiomètres. C liché P. O rio l
— Courbe de sorption (mesurée au lysimètre) — Courbe de désorption (mesurée au lysimètre) “ " " Courbe de désorption (mesurée au champ)
■ Profondeur 15 cm » Profondeur 4 0 cm / cm d'eau = 1,008 hectoPascal 200
i
r
0,0 5 0 ,1 0 0 ,2 0 0,3 0Humidité volumique du sol en centimètres cubes d'eau par centimètre cube de sol
Figure 4. Caractéristiques hydrodynamiques des sables roux (données obtenues
in situ et sur sol remanié, d' après MARINI et al., 1976).
s a b l e s r o u x . J O U R D A N ( 1 9 8 3 ) a m o n t r é l'exi stence d e p er colat ions i mporta nte s q u el l e q u e soit la t e n e u r e n e a u d u sol ( h u mi di t é du sol), c o m p r i s e e n t r e les limites i n f ér i e u r e et s u p é r i e u r e d e la r é s e r v e e n e a u f a c i l e m e n t utilisable. Le flux d e p er c o l a t i o n , m e s u r é sur u n e t r a n c h e d e sol d e 1 0 0 c e n t im è tr e s, varie d e 4 m i l l i m è t r e s p a r j o u r e n sol r e s s u y é à I m i l l i m è t r e p a r j o u r à l ' é p u i s e m e n t d e la r é s e r v e f a c i l e m e n t u t i l i s a b l e (MARCESSE, 1 9 6 7 ) . Il a p p a r a î t a i n s i q u e la f o n c t i o n d e s t o c k a g e e n e a u d e c e s sols es t r é d u i t e p a r r ap p o r t à la f on ct i on d e transfert d ' e a u , qui se t r a d u i t p a r la p r é s e n c e d ' i m p o r t a n t s f l u x h y d r i q u e s à t o u s les n i v e a u x d ' h u m i d i t é d u sol j u s q u ' à l ' a p p r o c h e d u p o i n t d e f l é t r i s s e m e n t .
Le suivi des mouvements
de l'eau dans le sol
Les é t u d e s p r él i mi na i re s o n t p e rm i s d ' e n v i s a g er un p il ot ag e d e l'irrigation à l ' a i d e d u bilan h y d r i q u e s i m u l é p a r le l o g i c i e l B I P O D E (FOREST, 1984). Ce rt a ins t e r m e s e n s o n t r el a t i v e m e n t b i e n c o n n u s : les d o n n é e s c l i m a t i q u e s et les coe ffi ci en ts c u l t u r a u x , c a l é s sur les m e s u r e s d u b a c d ' é v a p o r a t i o n c l a s s e A. En r e v a n c h e , le d r a i n a g e d e m e u r e u n e d o n n é e h y p o t h é t i q u e qu' il c o n v i e n t d e m i n im is e r p a r le c h o i x d ' u n e d o s e d ' a r r o s a g e a p p r o p r i é e . C e l l e - c i d o i t t o u t e f o i s ê t r e s uf fi s a n t e p o u r humi di fi er le sol, n o n s e u l e m e n t en s ur f a c e m a i s aus si e n p r o f o n d e u r , e t p o u r q u e l ' e n r a c i n e m e n t d e la c a n n e à s uc r e soit as s ez p r o f o n d ( BARAN e t a l., 1 9 7 4 ) . A c e t i t r e , c e r t a i n e s p a r c e l l e s o n t é t é é q u i p é e s d e t e n s i om è tr es p e r m e t t a n t d e suivre la p r o f o n d e u r d ' h u m e c t a t i o n (figure 5).
Les limites de la simulation
du bilan hydrique
II e s t a i n s i a p p a r u q u e , si la s i m u l a t i o n d u b i l a n h y d r i q u e r e p r é s e n t a i t b i e n la r é a l i t é
p o u r u n s ol e n p h a s e d ' h u m e c t a t i o n , u n d é c a l a g e s e p r o d u i s a i t r a p i d e m e n t p o u r un sol b ie n a l i m e n t é e n e a u o u e n c ou r s d ' a s s è c h e m e n t (figure 6). En effet, lor s qu e la r éserve e n e a u d u sol est p a r t i e l l e m e n t ou t o t a l e m e n t r e c o n s t i t u é e , le b i l a n h y d r i q u e s o u s - e s t i m e les v ar i at io ns d e l' état h y d r i q u e d u sol. D a n s la pr at i qu e, la ge stion d e l'irrigation pa r s i m u lation d u b il an h y d r i q u e p e u t p r o v o q u e r un fl ét ri sseme nt (cas d e la figure 6). I nv er semen t, el le p e u t c o n d u i r e a u n e irrigation exc es si ve, si l' on c h e r c h e à m a i n t e n i r la t r a n c h e d e sol c o n c e r n é e e n c o n d i t i o n h u m i d e p a r u n e c o m p e n s a t i o n « a v e u g l e » d e s p e r t e s p a r p er c ol at i on . Ai ns i, l ' i n t e n s i t é d e la c i r c u l a t i o n d e l ' e a u d a n s les s a b l e s r o u x c o n d u i t à c o n s i d é r e r l ' é t a t d e la r é s e r v e d u sol d e f a ç o n p l u t ô t d y n a m i q u e q u e s t a t i q u e . U n d i s p o s i t i f d ' é t u d e d e s m o u v e m e n t s d e l' ea u d a n s le sol p a r t e n s i o m é t r i e a d o n c é t é e n v i s a g é p a r le L a b o r a t o i r e d e s r a d i o - i s o t o p e s , d a n s le b u t d ' é t a b l i r d e s c a r t es d e p ote ntie l h y d r i q u e d u sol so us c u l t ur e d e c a n n e à sucre.
L'utilisation des tensiomètres
La t e n s i o m é t r i e p e r m e t d e d é t e r m i n e r les g r a di e nt s d e po te ntie l h y d r i q u e et ainsi d ' é v a l u e r le s e n s e t l ' i n t e n s i t é d e s flux d ' e a u d a n s les sols (loi d e DARCY gén ér al i sée ). Les ca rt es d e po te nt ie l h y d r i q u e o n t é t é o b t e n u e s à l ' ai d e d e c i n q b a t t e r i e s d e t e n s i o m è t r e s , d i s p o s é s p e r p e n d i c u l a i r e m e n t a u x l i g n e s d e p l a n t ation. Les pot ent ie ls h y d r i q u e s s o n t m e s u r é s à d e s p r o f o n d e u r s v a r ia n t d e 2 5 à 2 0 0 c e n t i mètr es, afin d e s uivr e les flux aussi b ie n d a n s la z o n e r a c i n a i r e q u e d a n s la r é g i o n s o u s - j a c e n t e ( GA U DI N, n o n publié). Les figures 7, 8 e t 9 m o n t r e n t d e s profils h y d r i q u e s c a r a c t é ristiques d ' u n sol irrigué et cul tivé e n c a n n e à s ucre, à différents st a de s d e d é v e l o p p e m e n t .
Descente du front d'hum ectation
et croissance racinaire
Aprè s la c o u p e r éa lisé e e n sol sec, l'irrigation a s s u r e le d é p a r t d e la j e u n e r e p o u s s e d e c a n n e . La figure 7 r e p r é s e n t e un sol e n c ou r s d ' h u m e c t a t i o n d ' u n e r e p o u s s e â g é e d ' u n
Figure 5. Schéma d'un tensiomètre.
— Profondeur d'humectation simulée par BIPODE — ■ Profondeur d'humectation observée par tensiomètres
M Irrigations + pluies t o Q_ Q -<
Figure 6. Suivi des réserves en eau du sol par simulation du bilan hydrique et par tensiomètres, du 2 7 novembre au 1 3 décembre 1 988 (périmètre de la SIRANALA).
Vue d'avion de quelques parcelles du périmètre sucrier de la SIRANALA.
Cliché R. Fauconnier m o i s . Le sol e s t h u m i d i f i é d é f a ç o n h o m o g è n e j u s q u ' à 5 0 c e n t i m è t r e s d e p r o f o n d e u r . Le f r o n t d ' h u m e c t a t i o n e s t t r è s a c t i f à c e n i v e a u e t p r o g r e s s e e n p r o f o n d e u r a p r è s c h a q u e a r r o s a g e . C e t t e si t ua ti o n i d é a l e do it a u t a n t q u e p os si bl e êt re m a i n t e n u e e n faisant e n s or t e q u e la v i t es se d e d e s c e n t e d u front d ' h u m e c t a t i o n reste é q u i v a l e n t e à c e ll e d e la c r o i s s a n c e d u s y s t è m e r a c i n a i r e . T o u t a r r o s a g e e x c é d e n t a i r e se tr ad ui t e n effet p a r u n e d e s c e n t e s e n s ib le d e c e f ront et pa r u n e a u g m e n t a t i o n d e s r i s q u e s d e p e r c o l a t i o n . La r e c h a r g e e n e a u d u profil, p r a t i q u e c o u r a m m e n t p r é c o n i s é e , es t f o r t e m e n t d é c o n s e i l l é e d a n s ce s c o nd i t i o ns .
Pas d 'irrig a tio n excessive
La f i gur e 8 i n d i q u e u n e d e s c e n t e e x c e s s i v e d u front d ' h u m e c t a t i o n sur la p ar c e l l e d é cr i te p r é c é d e m m e n t , u n m o i s pl us tard. C e profil h y d r i q u e a é t é o b t e n u a p r è s p l u s i e u r s irri g a t io n s s u c c e s s i v e s d e s t i n é e s à a l i m e n t e r e n e a u l e s h o r i z o n s d e s u r f a c e . Le f r o n t d ' h u m e c t a t i o n , s i t u é à e n v i r o n 1 5 0 c e n t i m è t r e s d e p r o f o n d e u r , a l a r g e m e n t d é p a s s é la z o n e r a c i n a i r e et d e s p e r c o l a t i o n s a p p a r a i s s e n t . L ' i r r i g a t i o n a é t é e x c e s s i v e e t les p e r t e s e n e a u s o n t i m p o r t a n t e s . C e t t e s i t u a t i o n s u r v i e n t r a p i d e m e n t a p r è s u n e s u c c e s s i o n d ' a r r o s a g e s , l o r s q u ' a u c u n suivi d e l ' h u m i d i t é d u s o l n ' a é t é r é a l i s é . D e s t e n s i o m è t r e s inst all és a u x p r o f o n d e u r s a d é q u a t e s p e r m e t t r o n t d ' é v i t e r o u d e limiter les per tes e n e au.
La stabilisation du profil hydrique
D a n s le c a s d ' u n e c u l t u r e d e c a n n e plus âg ée, la p r é s e n c e d ' u n e i m p o r t a n t e v é g é t a t i o n a é r i e n n e e t d ' u n s y s t è m e r ac in ai r e f o rt e m e n t d é v e l o p p é m o d i f i e n t la d y n a m i q u e d e l ' ea u e n s u r f a c e e t e n p r o f o n d e u r . La f i g u r e 9 m o n t r e u n profil h y d r i q u e s t a b i l i s é o b t e n u s o u s u n e c u l t u r e d e c a n n e d e n e u f m o i s , a p r è s la s a i s o n d e s p l u i e s . Les c o u r b e s d e s p o t e n t i e l s h y d r i q u e s s o n t i n f l u e n c é e s p a r la p o s i t i o n d e la t i g e e t d u s y s t è m e r a c i n a i r e ( plant ati on e n lignes) et t r a d u i s e n t u n e h é t é r o g én é i t é latér ale d a n s le profil h yd r i q u e . Le f e u i l l a g e c o l l e c t e e n g r a n d e p a r t i e l ' e a u d ' a s p e r s i o n , qui s'infiltre alors d e p r é f é r e n c e a u n i v e a u d e s tiges, c ' e s t - à - d i r e sur la ligne d e p l a n t a t i o n . C e p h é n o m è n e e s t a c c e n t u é pa r la c u l t u r e e n c re ux , e f f ec t ué e e n f o nd d e sillon ( FAUCONNI ER, 1991). A c e s tade, les r i s q u e s d e p e r c o l a t i o n s o n t r é d u i t s à la fois p a r l ' a b s o r p t i o n r a c i n a i r e e t p a r l ' e x i s t e n c e d e t r a n s f e r t s h y d r i q u e s l a t é r a u x v e r s
Distance à la ligne de canne (centimètres)
N ote : tes potentiels hydriques, mesurés en hectoPascals,
ont p a r définition une valeur négative car il s'a git d'une succion.
Figure 7. Courbes des potentiels hydriques (mesurés en hectoPascals) sous repousse de canne à sucre âgé e d'un mois. Les flèches indiquent les zones de transfert hydriques intenses (SIRANALA, le 26 juillet 1988).
l'interl igne. Par ailleurs, d e fortes r e m o n t é e s c apill air es so n t o b s e r v é e s e n fin d e s aison d es pluies.
C ' e s t u n profil c a r a c t é r i s t i q u e i n d i q u a n t u n é q u i l i b r e e n t r e l e s a p p o r t s d ' e a u e t la c o n s o m m a t i o n d e la p l a n t e . C e t é q u i l i b r e d e m e u r e n é a n m o i n s f r a g i l e c a r t o u t e irri gat ion i n c o n t r ô l é e fait é v o l u e r le profil vers la s i t u a t i o n d e la f i g u r e 8 . U n te l f o n c t i o n n e m e n t , d u r é s e r v o i r e n e a u q u ' e s t le sol , p e u t d i f f i c i l e m e n t ê t r e pris e n c o m p t e d a n s l ' é q u a t i o n d u b i l a n h y d r i q u e e t p e u t e x p l i q u e r les i m p or ta n ts d é c a l a g e s c on s t a t é s e n t r e la s i mu la t io n e t la réalité.
La mise au point du
pilotage de l'irrigation
par tensiomètres
E q u i p é e s e n r a m p e s p i v o t a n t e s a u t o n o m e s , les p a r c e l l e s d u p é r i m è t r e d e la SIRANALA b é n é f i c i e n t d ' u n a r r o s a g e d' utili sat ion s o u p l e ( d é c l e n c h e m e n t à la d e m a n d e ) e t réguli er le l ong d e la r a m p e . Bien q u ' e l l e s s o i e n t é t e n d u e s (70 h e c t a re s ), c e s p a r c e l l e s p r é s e n t e n t u n e b o n n e h o m o g é n é i t é d u p o i n t d e v u e d e l eur f o n c t i o n n e m e n t h y d r o d y n a m i q u e e t d e o 5 0 -- 1 0 0 1 5 0 - -200-0 40 80 120Distance à la ligne de canne (centimètres)
Figure 8. Courbes des potentiels hydriques (mesurés en hectoPascals) sous la même repousse de canne à sucre â gé e de deux mois. Les flèches indiquent les percolations qui apparaissent en dessous de 1 mètre (SIRANALA, le 27 août 1988).
Figure 9. Courbes des potentiels hydriques (mesurés en hectoPascals)
sous repousse de canne à sucre âgé e de neuf mois, après la saison des pluies. Les gradients de potentiels hydriques indiquent des flux latéraux vers l'interligne, ainsi que des remontées capillaires à 2 mètres de profondeur (SIRANALA, le 4 avril 1989).
Irrigation par rampe pivotante sur jeune plantation de canne à sucre (périmètre de la SIRANALA).
C liché R. Fauconnier leur é t a t h y d r i q u e . L' un i fo r mi t é t e x t u r a l e d u s ol a i n s i q u e la q u a l i t é d e l ' a r r o s a g e p a r r a m p e p i v o t a n t e g a r a n t i s s e n t la fiabi lité d e s m e s u r e s ( G A U D I N e t R A P A N O E L I N A , 1 9 9 1 ) . D e pl us, les é t u d e s t e n s i o m é t r i q u e s p r é l i m i n a i r e s o n t p e r m i s d ' a c q u é r i r u n e b o n n e c o n n a i s s a n c e d u f o n c t i o n n e m e n t de s t e n s i o m è t r e s d a n s c e s s o l s . Les f a c i l i t é s d ' in st a ll a ti on et d ' e n t r e t i e n d e s t e ns io mè t re s, a s s o c i é e s à u n e o r g a n i s a t i o n e f f i c a c e d u p e r s o n n e l r e s p o n s a b l e d e l ' i r r i g a t i o n , o n t c o n d u i t à e x p é r i m e n t e r le p i l o t a g e d e l ' i r r i g a t i o n d e s p a r c e l l e s p a r t e n s i o m è t r e s (SIRANALA, 1987).
La profondeur de référence
P o u r l i mi te r la d e s c e n t e d u f r o n t d ' h u m e c t a t i o n a u d é b u t d u c y c l e d e c u l t u r e , la p r o f o n d e u r d e r é f é r e n c e est c h o i s i e e n f o n ct i on d u d é v e l o p p e m e n t r a c i n a i r e . Le c a l c u l d e l ' a r r o s a g e s ' a p p u i e ai ns i su r les v a l e u r s d u t e n s i o m è t r e situé à 25 c e n t i m è t r e s d e p r o f o n d e u r p e n d a n t les d e u x p r e m i e r s m o i s , p u i s s ur c e l l e s d u t e n s i o m è t r e p l a c é à 5 0 c e n t i m è t r e s d e p r o f o n d e u r l o r s q u e la p l a n t e es t b i e n d é v e l o p p é e . En p é r i o d e d e m a tu r a t i o n , les t e n s i o m è t r e s p r o f o n d s s o n t sollicités p o u r t e n i r c o m p t e d e s é v e n t u e l l e s r e m o n t é e s c a p i l l a i r e s o u p o u r r e c h e r c h e r u n p r o f i l p r o g r e s s i v e m e n t sec.Le déclenchement de l'arrosage
La d o s e d ' a r r o s a g e d é p e n d d u s ta d e d e d é v e l o p p e m e n t d e la c ul tur e, p a s s a n t d e 15 milli mè t r e s a u d é b u t d u c y c l e (levée et tallage) à 2 0 m i l l i m è t r e s à la p l e i n e c r o i s s a n c e ( c a n - naison), puis r éd ui t e à 10 mi llimètr es lors d e la m a t u r a t i o n . Le d é c l e n c h e m e n t d e l ' a r r o s a g e es t al or s d é t e r m i n é p a r u n e b a t t er i e d e c i n q t e n s i o m è t r e s p l a c é s pr ès d e la ligne d e c a n n e , a u x p r o f o n d e u r s d e 25, 50, 1 00 , 1 5 0 e t 2 0 0 c e n t i m è t r e s . C e d i sp os i t i f p e r m e t d e c o n t r ô l e r l ' h u m i d i t é d u sol d a n s la z o n e r ac i n a i r e e t d ' o b s e r v e r les transferts d ' e a u ver ti c a u x m i s e n é v i d e n c e p a r le g r a d i e n t d e p ote ntie l h y d r i q u e (figure 10).Le seuil d e d é c l e n c h e m e n t d e l' ar r os ag e a ét é choi si à priori a u p ote ntie l h y d r i q u e total d e 5 0 0 h e c t oP a sc a ls , m e s u r é p a r le t e n s i o m è t r e s i t u é à la p r o f o n d e u r d e r é f é r e n c e . C e t t e v a l e u r , c o r r e s p o n d a n t a u p o i n t d ' i n f l e x i o n d e s c o u r b e s d ' é v o l u t i o n d u p o t e n t i e l h y d r i q u e e n p é r i o d e d ' a s s è c h e m e n t , a n n o n c e r a i t l ' a m o r c e d ' u n e b a i s s e d e la c o n s o m m a t i o n e n e a u pa r u ni t é d e t e m p s e t d o n c le
Levée début tallage
—---- :---- r
Pleine croissance
“i---- 1---- i---- i---- i---- P“
Maturation
-i---- 1----r~
Dose d'arrosage = 15 mm Dose d'arrosage = 20 mm Dose d 'arrosage = 10 r
Seuil : H = - 5 0 0 hPa à 25 cm 25 cm 5 0 cm 100 cm 150 cm 2 0 0 cm Profondeur du tensiomètre Seuil : H = - 5 0 0 hPa à 5 0 cm Seuil : H = - 6 0 0 hPa à 5 0 cm H = - 4 0 0 hPa à 150 cm
H : potentiel hydrique, en hectoPascal.
Figure 10. Consignes de pilotage de l'irrigation par tensiomètres (périmètre de la SIRANALA).
— ■ Valeurs tensiométriques
' I I I I I I I I I I I I I I T I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I p
3 1 /8 0 6 /9 1 2 /9 1 8 /9 2 4 /9 3 0 /9 6 /1 0 Date (année 1988)
Figure 11. Séquences d' arrosage et potentiel hydrique à 25 centimètres de profondeur, du 31 août au 6 octobre 1988 (SIRANALA, 1988).
d é b u t d ' u n s t r e s s h y d r i q u e ( f i g u r e 11). Le p oi n t d' in fl e xi on a p p a r a î t e n effet c o m m e un b o n i n d i c a t e u r d e d é b u t d e str es s h y d r i q u e ( GA UD IN et al., 1990). O n o b s e r v e aussi u n e var ia ti on r a p i d e d u p ote ntie l h yd r i q u e , parti- c u l i è r e m e n t e n t r e - 4 0 0 e t - 6 0 0 h e c t o P a s c a l s , l i ée à la f a i b l e s s e d e la r é s e r v e e n e a u f a c i l e m e n t ut i li sa b le d u sol et à la f orte c o n s o m m a t i o n e n e a u d e la c a n n e à s u c r e . Les m e s u r e s t e n s i o m é t r i q u e s , r éalisées q u o t i d i e n n e m e n t in s itu , p e r m e t t e n t d ' a j u s t e r à t o u t m o m e n t les irrigations s e lo n les d o n n é e s o b t e n u e s .
Un meilleur ajustement
des arrosages
C e dispositif a é t é testé d e p u i s 1 9 8 8 sur d e u x pa rc e l l e s d e 7 0 h ec ta re s, é q u i p é e c h a c u n e d e d e u x bat ter ies d e t e n si om è tr es . Le r e n d e m e n t d e s p a r c e l l e s c o n t r ô l é e s p a r t e n s i o m è t r e s a ét é m a i n t e n u à un n i v e au é l evé , d e l' o rd r e d e 9 t o n n e s d e c a n n e s pa r h e c t a r e e t p a r mo i s d e vé gé t at io n, p o u r un a r r o s a g e r éduit d e 2 0 % p a r r a p p o r t a u x p ar c el l es d o n t les b e s o i n s e n e a u o n t é t é e s t i m é s p a r s i m u l a t i o n d u b il an h y d r i q u e ( tabl ea u 2). L ' é c o n o m i e e n e a u ainsi r é a li sé e es t d u e e n p ar ti e à un m e il l eu r c o n t r ô l e d e s p e r c ol a ti o ns e n p r o f o n d e u r g r â c e a u x t e n s i o m è t r e s , e n pa rti culi er a u d é b u t du c y c l e d e la c u l t u r e o u a p r è s la sa ison d e s plui es. D e plus, les é v e n t u e l l e s r e m o n t é e s c a p i l l a i r e s s o n t pr i se s e n c o m p t e e t c o n t r i b u e n t , à un n i v e au difficile à é v a l u e r p r é c i s é m e n t , à a m o i n d r i r les a p p o r t s e n e a u d ' irr igation (KATERJI e t al., 1984). La r é d u c t i o n d e s p e r c o l a t i o n s a au ss i u n effet b é n é f i q u e sur la fertilité d u sol e n d i m i n u a n t le lessivage d e s é l é m e n t s mi n é r a u x .
C e r ésultat n e p e r m e t tout ef ois p as d' af fi rmer q u e le p o t e n t i e l d e r e n d e m e n t a é t é s a u v e g a r d é . U n e é t u d e e n c o u r s d e s c o n d i t i o n s p r é c is es d e l ' ap p a r i t i o n d ' u n stress h y d r i q u e et d e s e s ef fets s u r la p r o d u c t i o n d e c a n n e à s u c r e d e v r a i t c o m p l é t e r c e s t r a v a u x (RAPANOELINA, 1992).
Conclusion
C e t t e e x p é r i m e n t a t i o n e n t r e p r i s e p a r le c o m p l e x e s u c r i e r d e la SIRANALA e s t u n e i l l u s t r a t i o n d e s a p p l i c a t i o n s p o s s i b l e s d e s r e c h e r c h e s a g r o n o m i q u e s m e n é e s d a n s le c a d r e d ' u n p r o j e t d ' a m é n a g e m e n t d e la v a l l é e d e la M o r o n d a v a à M a d a g a s c a r .Tableau 2. Comparaison des résultats de l'irrigation pilotée par tensiomètres et par la simulation du bilan hydrique (périmètre sucrier de la SIRANALA, résultats 1989).
Mode de pilotage Nombre de parcelles
Surface (hectares)
Rendement en canne (tonnes par hectare
et par mois) Arrosage (millimètres) Tensiomètres 2 140 9,0 847 Bilan hydrique 21 1 470 8,1 1 083 Les d o n n é e s s c i e n t i f i q u e s d i s p o n i b l e s o n t c o n t r i b u é à la mi s e a u p o i n t d ' u n e t e c h n i q u e a d a p t é e à la c o n d u i t e d e l ' i r r i g a t i o n d e la c a n n e à s u c r e d a n s c e tt e z o n e . D e n o m b r e u x f ac teur s c o n c o u r r e n t à la mi se e n a p p l i c a t i o n d e la t e c h n i q u e du pi l ot age d e l ' ir ri g at i on p a r t e n s i o m è t r e s s u r l ' e n s e m b l e d u p é r i m è t r e : l ' h o m o g é n é i t é d e s c a r a c t é r i s t i q u e s p h y s i c o - c h i m i q u e s d e s s o l s ( s a b l e s roux), la facilité d ' i n s ta l la t io n et d' ut il i sat i on d e s t e n s i o m è t r e s d a n s c e t y p e d e sols, la s o u p l e s se d e f o n c t i o n n e m e n t d e s r a m p e s p i v o t a n t e s a u t o n o m e s , la p r é s e n c e d ' u n s e r v i c e d e m a i n t e n a n c e t e c h n i q u e d e l ' i r r i g a t i o n per for mant .
Le d é v e l o p p e m e n t d u s y s t è m e d ' i r r i g a t i o n p a r r a m p e s p i v o t a n t e s d a n s d i f f é r e n t e s r é g i o n s d u m o n d e , n o t a m m e n t su r les sols f e r r u g i n e u x a f r i c a i n s , p o u r r a i t ju st i fi er u n e e x t e n s i o n a d a p t é e d e c et t e d é m a r c h e .
Bibliographie
B A R A N R., BASSEREAU D ., C ILLET N ., 1 9 7 4 . Measurement o f available water and root development on an irrigated sugar cane crop in Ivory Coast. Proc. Int. Soc. Sugar Cane Technol. 15 : 726-735.FAUCO NNIER R., 1991. La canne à sucre. Paris, France, éditions Maisonneuve et Larose, 165 p.
FOREST F., 1984. Présentation et utilisation du logi ciel BIPODE. M ontpellier, France, CIRAD-IRAT, 63 p.
C A U D IN R., RAPANOELINA M., ORIOL P., 1990. Rapport scie n tifiq ue des études tensiométriques pour l'irrig a tio n à la SIRANALA. M orondava, Madagascar, SIRANALA ; Antananarivo, Madagascar, Laboratoire des radio-isotopes, 42 p.
G A U D IN R., RAPANOELINA M., 1991. Oscillations de potentiel hydrique et irrigation : une mine de rensei gnements en sols légers. Exposé présenté aux q u in zièmes journées du GFHN à Aix-en-Provence (France). M ontpellier, France, CIRAD-CA, 6 p.
JO U RD AN O ., 1983. C o n tribution à l'étude de la capacité de rétention des sols. Cas de deux sols m al gaches. Thèse de doctorat, université des sciences et techniques du Languedoc, M ontpellier, France,136 p.
KATERJI N., DAUDET F., VALANCOGNE C., 1984. C o n trib u tio n des réserves profondes du sol au b ilan h y d riq u e des cultures, d é te rm in a tio n et im p orta n ce. Agronomie 4 (8) : 779-787.
LANGELLIER P., 1 9 8 6. C o m p le x e s u c rie r de la SIRANALA, session de formation à l'irrigation, éléments de base nécessaires à la com préhension de l'a lim e n t a tio n h y d r iq u e des p la n te s . M o n t p e ll i e r , France, CIRAD-IRAT, 22 p.
MARCESSE J., 1 967. D é te m in a tio n in s itu de la ca p a c ité de réte n tio n au m oyen de l'h u m id im è tre à neutrons. In comptes rendus du Colloque d'Istambul de l'AlEASM 9414, p. 137-146. Vienne, Autriche, AIEA.
M A R IN I P., VIL L E M IN P., J O U R D A N O ., 1 976. D é fin itio n des propriétés h yd ro d y n a m iq u e s des sols du p é r im è t r e s u c r ie r d 'A n a la ï v a . A n t a n a n a r iv o , Madagascar, Laboratoires des radio-isotopes, FOFIFA, 14 p.
RABOTSY N., RAKOTOVAOJ., 1976. Etude pédolo g iq u e p o u r l'im p la n t a t io n d 'u n c o m p le x e s u c rie r à A n a la ïv a -M o ro n d a v a . A n t a n a n a r iv o , M a d a g a sca r, F O F IFA /C E N R A D E R U , d é p a rte m e n t de re c h e rch es agronomiques, 42 p.
RAPANOELINA M., 1992. Etude du comportement hydrique d'un couvert de canne à sucre cultivé en zone semi-aride par radiothermométrie, application à l'étude du stress hydrique. Projet de thèse en h yd ra u liq u e et c lim a t o lo g ie a g ric o le . Rennes, France, ENSA, 15 p
+ annexes.
SIRANALA, 1987. Rapport de campagne sucrière 1986. Morondava, Madagascar, SIRANALA, direction de l'exploitation agricole, 53 p.
S O D E M O , 1982. Synthèse de l'e x p é rim e n ta tio n agronomique de 1973 à 1978. Analaïva, Madagascar, station de recherches agronomiques d'Analaïva, 96 p. + annexes.
Début de tallage après levée de la canne à sucre (périm ètre de la SIRANALA).
Cliché R. Fauconnier
Résumé... Abstract... Resumen
P. ORIOL, M. RAPANOELINA, R. GAUDIN — Le pilotage de l'irrigation de la canne à sucre par tensiomètres.
Dons la zone semi-aride de la côte ouest de Madagascar, la conduite de l'irrig a tio n sur le périmètre de culture de canne à sucre de la SIRANALA doit satisfaire un double objectif — garantir un potentiel de production élevé tout en m inim isa nt les apports d'eau — par une gestion o p tim a le des m oyens d 'a rro s a g e . Le p ilo ta g e de l'irrigation par tensiomètres est comparé à la méthode classique du bilan hydrique. Il perm et une économie d'environ 20 % des apports d'eau, du fait de la prise en compte des importants transferts hydriques qui ont lieu dans les sols du périmètre, du type des sables roux. Le pilotage par tensiomètres permet aussi d'éviter les excès d'arrosage en contrôlant la descente du front d'humectation, notam ment au début du cycle de culture. Les réserves profondes en eau du sol sont mobilisées par la culture en fin de saison des pluies et les conditions de la maturation de la canne à sucre sont a in si m ie u x m a îtris ée s. L'aspersion par rampes pivotantes se prête bien à ce type de pilotage en raison de sa grande souplesse de fonctionnement.
Mots-clés : canne à sucre, irrigation, tensiomètre, bilan h ydriqu e, drainage, sol fe rru g in e u x trop ica l, région semi-aride, Madagascar.
P. ORIOL, M. RAPANOELINA, R. GAUDIN — Management of sugarcane irrigation using tensiometers.
In the semi-arid area on the west coast of Madagascar, irrigation of the SIRANALA sugarcane perimeter must both ensure a high production potential and keep water use to a m in im u m by o p tim isin g w a te rin g method management. Management of sugarcane irrigation using tensiometers is compared to the classic water balance method. It enables a saving of some 20% by taking into account the substantial water transfers in the red sand soils of the perimeter. Use of tensiometers also avoids over-watering by m onitoring the descent of the moist zone, especially at the start of the cropping cycle. Deep water reserves are used by the crop at the end of the rainy season and sugarcane ripening conditions are thus controlled better. Sprinkling with pivot apparatus is a fle x ib le w a te rin g m etho d suited to th is ty p e of m anagement.
Keywords: sugarcane, irrig a tio n , tensiom eter, water balance, drainage, little-leached ferruginous tropical soil, semi-arid region, Madagascar.
P. ORIOL, M. RAPANOELINA, R. GAUDIN — El control del riego de la caña de azúcar por tensiómetros. En la zona s e m iá rid a de la costa o ccid en ta l de M adagascar, la conducción de la irrig a c ió n en el perímetro de cultivo de caña de azúcar de la SIRANALA debe cum plir con un objetivo doble - g arantizar un po te n c ia l de p roducción eleva do m in im iz a n d o las aportaciones de agua - mediante una gestión óptima de los medios de riego. Comparado con el método clásico del balance h id rá u lic o , el co n tro l del rie g o m e d ian te tensiómetros permite un ahorro aproximado del 20% de los aportes de agua, ya que se toman en cuenta las grandes transferencias hidricas que tienen lugar en los suelos del perímetro, del tipo de arenas rojas. El control por tensiómetros también permite evitar los excesos de riego verificando el descenso del frente de humectación, especialm ente al p rin cip io del ciclo de cu ltivo . Las reservas profundas de agua en el suelo son movilizadas por el cultivo al fin al de la estación de lluvias y las condiciones de maduración de la caña de azúcar se controlan mejor de esta manera. La aspersión mediante rampas giratorias se presta muy bien a este tipo de control debido a su gran flexibilidad de funcionamiento. Palabras clave: caña de azúcar, irrigación, tensiómetro, balance hídrico, drenaje, suelo ferruginoso tropical poco lixiviado, región semiárida, Madagascar.
Périmètre de SIRANALA. Drains de ceinture pour éviter l'entrée des bovins. Cliché R. Fauconnier
