Simulation du bilan hydrique des cultures pluviales. Présentation et utilisation du logiciel BIP

DE S C U L T U R E S P L U V I A L E S

P R E S E N T A T I 0 N E T DU L 0 G

c

E L

F. Forest

Division

Recherche-Développe~nt

Economie

-

Valorisation de

1 '

eau

U T L S A T I 0 N

B p

Pages

PARTIE I DESCRIPTION DU MODELE BIP

LE CONTEXTE CLIMATIQUE . . . .

l . PLUVIOMETRIE JOURNALIERE .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 3

1.1. Le seuil pluviométrique de semis et levée des cultures (PSEM) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 3

2. RUISSELLEMENT A LA PARCELLE (RUSS) . . . • . . . 6

3. RESSUYAGE DU SOL ( RESS) . . . . • . . . • . • . . . 11

4. DRAINAGE SOUS CULTURE (DR) . . . 12

5. EVAPOTRANSPIRATIDN REELLE SIMULEE (ETR) . . . ..•. 14

5.1. Evaporation sol nu avant semi-levée (ESNl ) . . . 15

5.2. Evaporation du couvert végétal (ETR) . . . • . . • . 16

5.3. Estimation de ETR de reprise après une période sèche . . . . . . . . • . . . . . . . . . . 22

5. 4. Evaporation du sol après récolte (ESN2) ₂₂ 6. RESULTATS.DU BILAN HYDRIQUE BIP (RES) La réserve en eau du sol 24 7. CRITERES APPRECIATION DU BILAN HYDRIQUE . . . 24

(SATIS - DEFI) 7.1. Découpage du cycle en périodes caractéristiques . •.. 25

8. LA RESERVE EN EAU UTILISABLE PAR PLANTE • . . . 26

1.1. Fichier pluviométrique "PLUIES" . . . .. . . 29

1 . 2 . F i ch i er E T P PL AN TE + 8 E S 0 I N S E N EAU " E T P E TM" . . . . . 30

2. INTRODUCTION DES PARAMETRES AGROCLIMATOLOGIQUES .. .. 35

2.1. Présentation des traitements - Choix des paramètres . ... .. . . .. . .. .. . . ... . . 35

2.2. L'organisation des traitements pour une p 1 ante donnée . . . . . . . . . . • . . . . . . 36

- Date de semis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

- Seuil pluviométrique optimal . . . 36

- Sensibilité réserve utile . . .. . . ... . 36

- Effet du ruissellement . . . . .. . . .. 40

- Influence d'un retard technique . .. . . ... . . .. 40

-Estimation de la dose d'i rrigation .. . . 40

2.3. Comparaison de situations agronomiques .. ... .. .. . .. 42

- 3, 4 du rées de cyc 1 e . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . 42

- Ret a rd au semis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . 42

- Cul ture derobee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 43

Cul ture de saison des pluies + saison sèche . . . . . 43

3. EVALUATION DES RESERVES UTILES PAR SIMULATIONS SUCCESSIVES ₄₄ 4. RESULTATS DE LA MODELISATION . . .•.. . . .. ... . . 47

4.1. Le fichier "SORTIE" . . . .•.. .. . . •. . . •. .. 47

4.2. Le fichier "SATIS ETR" .. .. .. ... .. . . • . . . 50

Choix variétal de l a culture arachidiere pour

t rois zones du Sénégal . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Cal age du soja au Moyen Ouest Malgache (st ation

de Kanjasoa) . ... . . ... .. . . ...••. 53

Identification du risque climatique sur cul ture

d 1 _{ar a chi de au Sénégal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53} Influence du travail du sol sur 1 1_{économie de l} 1_eau

sur culture d1

arachide au Sénégal .. . . .. . . . . . . .. . . 54

Rendement du maïs en fonction de l 1_alimentation hydrique et du rayonnement global en Côte d1_Ivoire

ANNEXES

I - BASE DE DONNEES - BESOINS EN EAU

Hi 1 - S o r g ho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arachide - Ni ebe - Soja . . . .. . . .. . . .. . Maïs - Riz pluvial

Cotonnier

II - BASE DE DONNEES - RESERVE UTILE

54

55

56

57 58

Topo séquence Sahélienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Toposéquence Soudanienne et Subhumide ₆₀

Toposéquence Soudano-sahélienne . . . . .. . . . . . . . . .. . . .. . . 61

DESCRIPTION DU MODELE B I P

BILAN HYDRIQUE DES CULTURES PLUVIALES

LE CONTEXTE CLIMATIQUE

Les conditions pluviométriques en régions t ropicales sont à plusieurs échelles détermi nantes. La t empérature, l'état hygrométrique de l 'air, le statut hydrique du sol varient au gré des séquences sèches ou pluvieuses. Les cultures réagi ssent différemment en fonction des conditions spéci-fiques de l'environnement, de l eurs aptitudes physi ologi-ques ...

Caractériser dans le temps et l 'espace ces variations du climat passe donc, dans ces régions, par une analyse pr é-cise du régime pluviométrique, étape préalable avant l 'ana -lyse et l 'explicat ion du rendement.

En agricult ure pluviale stri ct e, il est courant de se baser sur des mesures ponctuelles de la pluviométrie pour situer le caractère plus ou moins favorable, déficitaire ou excé-dentaire de la période de cul t ure. Si l 'on veut prendre en compte l a réal i té agricole, il convient cependant de pous-ser plus avant le diagnostic : intégrer l'état du sol, cultivé, nu ou en jachère, réaliser des expérimentations "in situ" visant à connaître les mécani smes de redistribu-tion de l 'eau. On citera notamment l es travaux de l ' IRAT et de 1' ISRA (1) au Sénégal (sols sableux ... ), travaux de

l'IDESSA (2) en Côte d'Ivoire sur sol s ferrugineux

gravil-lonnaires, actions de recherche de l'IRAT en République

Malgache sur sol s bruns-rouges, etc.

Ces opérations ont non seulement contribué à caractériser

le comportement hydrique des sol s (recherches menées avec

l'appui scientifique (3) de IMG Grenoble), mais aussi permis

de chiffrer en termes pratiques le concept de réserve utile

(RU) pour les plantes. Enfin, dans la plupart des cas, elles

ont abouti à la détermination des consommations maximales

en eau (ETM) des principales cultures tropicales.

On ci tera, en particulier, les mesures des coefficients

cul-turaux (*) Kc et K'c, respectivement indicateurs du rapport de consommation en eau de l a pl ant e, cultivée sous

restric-tian hydrique, rapporté soit à l'évapotranspiration poten -tiell e climatique sel on PENMANN (Kc), soit à l 'évaporation

d'un bac normal isé OMM type classe A.

Disposant de ces référentiels "in situ", il était réaliste de concevoir un modèle simple de simulation du bilan hydri-que, calé sur les mesures disponibles et intégrant, pour

son utilisation agronomique, un ensemble de paramètres

explicatifs des situations agricoles rencontrées.

(

* )

Kc

₌

ETM _ETP K'c

=

ETM

1. LA PLUVIOMETRIE JOURNALIERE (PJ)

Le modèle BIP exige pour fonctionner un fichier séquentiel

de pluviométrie journal ière (modèle service hydrologique

de l'ORSTOM). On notera que pour t raiter un cycle cultural,

il faut impérativement associer le fichier de l 'année

cor-respondante et celui de l'année suivante (tableau I). Ce fichier sera fictif si l'on veut traiter la dernière année de relevés disponibles . 1.1. Tableau I 4 .... t~ 'A .... ..;_ ~

..

\\.

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11

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Le seui l pluviométrique de semis suivi de la lev~e à l'échelle du champ (PSEM)

En conditions pluviales, l'agriculteur détermine sa décision de semer en fonction de nombreux critères. En l'absence de contrainte technique, deux objectifs semblent orienter son attitude.

1.1.1.

Le risque d'échec de la plante sera d'autant plus élevé que

la pluie sera faible et précoce. La tentation de réaliser

des semis tardifs est ainsi bien réaliste : économie de

semence (pas de risque de resemis), réduction de la

compé-tition de l'herbe si le semis est réalisé avec matériel de

culture modernisé, économie d'un sarclage, etc.

1.1.2.

Les études bioclimatologiques ont largement démontré l 'inté

-rêt du semis précoce sur le niveau du rendement potentiel.

Ainsi, avec l'appoint de l'irrigation, on cherchera les dates

de plantation l es plus précoces possibles, soit 10 à 15

jours avant la date "moyenne" couramment adoptée par les

paysans pratiquant le "pluvial strict" (si le décalage est

supérieur, on devra utiliser des variétés de durées de cycle

ral longées d' autant, pour éviter des dégradations importantes

attendues du développement des oiseaux, insectes, etc qui

se réalisera au détriment des couverts végétaux les plus

avancés.

Ainsi, tout retard du semis par rapport au régime énergéti-que (rayonnement) correspond à une perte de potentiel de

production, en raison d'une chute de l ' énergie (photosynthèse)

disponible. Cette perte est facilement indentifiable si l ' on

considère l es courbes décadaires (10 jours) du régime d' éva

-potranspiration potentielle (ETP). Le calage "énergétique"

idéal est celui qui donnera une valeur ETM élevée associée

à une alimentation hydrique satisfaisante.

Pour tenir compte de ces deux options, le modèle, à l'image

du paysan, intègre une fonction d'optimisation simple,

for-malisant une règle de décision représentative de l a réalité.

est ainsi introduit par l 'ut i l isateur. La valeur de ce

seuil décroît depuis un seuil plafond correspondant à la

date au plus tôt DEBUT (rappel tableau I) pour lequel il

est possible d'envisager un semi s "réussi" et une valeur

plancher correspondant au semis tardif, à la limite, réalisé

en sec lorsque les pluies n'arrivent pas (Fig. II).

La valeur du seuil "au plus tôt" à introduire sera d'autant

plus élevée que la date correspondante DEBUT (de simulati on)

sera située avant l es périodes "normales" d'arrivée des

pluies. On citera quelques val eurs (Tableau III) identifiées

à la suite d' enquêtes en milieu paysan.

Tableau III

Pays

Sénégal

Côte d'Ivoire

Haute Volta

etc

Seuils décisionnels de semis en fonction

de la pluviosi té

Lieu Culture Date début PSEM

Bambey Arachide 1er juin 70 mn

Mil ler juin 0 mn (en

Louga Arachide ler juil. 30 mn

Bouaké Riz pluvial 25 mai 20 mn

Saria Sorgho 10 JUln 40 mn

sec):

En terme de sécurité, on comprendra que la val eur de PSEM

dépend, dans une région donnée, de l a valeur de la

probabi-lité d'avoir dans les jours qui suivent l a réserve en eau

du sol alimentée par les pluies . Le seuil PSEM sera d'autant

plus él evé que le régime des pluies "à venir" sera aléatoire.

l'événement PSEM seraient d'ailleurs à réaliser, en étroite association avec des enquêtes "systèmes" à mener sur le terrain (voir au chapitre 11.2.1.2. pour certains cas de figure se rapportant à la valeur de PSEM).

2. LE RUISSELLEMENT A LA PARCELLE (RUSS)

Le modèle BIP intègre une fonction simple de ruissellement

malgré le peu d'informations connues sur ce phénomène

pour-tant fréquent sur les sols tropicaux cultivés. Toutefois,

on dispose de référentiels (4) sérieux (CTFT, ORSTOM, IRAT,

liTA, CIEH . . . ) réalisés ponctuellement en parcelle

d'obser-vat ion (cases de Wishmeyer ... ).

Cependant, les travaux de l'IRAT sur l es techniques c

ultu-rales, associées aux diverses observations qui y ont été

réalisées, ont permis d'avancer quelques hypothèses de

tra-vail uti lisables pratiquement.

Le modèle analyse le ruissel lement en fonction de deux cri

-tères : texture et technique culturale. L' util isation doit

identifier deux valeurs paramètres caractérisant

1. Le seuil de pluie au-delà duquel le phénomène de ruissel-lement se déclenche (PRUS)

2. Le coefficient d'écoulement , ou fract ion de la pluie

ruisselant au-delà de la parcelle (KRUS).

En règle générale, la texture sableuse est favorable à une

infil tration rapide de l 'eau. Pour cette raison, le modèle élimine cette catégorie de sol (Tableau IV).

Pour les autres types de sols, dont la pente est supérieure

à 3 %, on considère le modèle de ruissellement établ i sur

PSEM

5

Seuil Pluviometrique de levee de sem1s

+lSj +30j +45j DEBUT au + tot

Exemple d'utilisati on du Test PSEM et mise en évidence

du caractère bimodal du début de l a saison des pluies

au Vénézuél a.

~ N = 26 annees

N

Juillet

PREPARATION DE LA TERRE (PLUVIOMETRIE 30

<!> mm)

PRECOCE 15-31 Août

REPARTITION DES PERIODES

PEDREGAGA L-M 1 DE TAADjVE 15 Sept -15 Oct

...

Septembre _Octobre 79 _{= An,.. H~79}

Les effets des techniques culturales jouent à la fois sur la

valeur du seuil de déclenchement PRUS (le labour crée des mot tes plus résistantes que le sol émietté, et il faut une lame d'eau plus importante pour que les sillons lâchent sous

l ' effet destructeur de la pluie) et sur la valeur du

coeffi-cient de ruissellement KRUS (une partie du ruissellement ponctuel peut être récupérée sur un autre emplacement dans la parcelle, alors qu'en sol non travaill é on assiste à un

processus d'écoulement en nappe).

Tableau IV

Texture

Non travail

Critères de simulation du ruissellement à la

parcelle sol sabla/argileux argileux ou tra -v ail très superficiel : PRUS 20 mm 10 mm KRUS 30 ~ ~ 40 ~ ~ Sol labouré PRUS 30 mm 20 mm KRUS 10 ~ ₂₀ ~ ~ ~

Pour des sols à pentes élevées , "le modèle BIP est d'un

inté-rêt très mineur , et le diagnostic hydrique passe par une

toute autre approche, beaucoup plus orientée sur des métho-des d'hydrologie.

Lorsque l'utilisateur dispose d'un référentiel plus précis,

il peut redéfinir lui-même la grille de sélection des valeurs PRUS et KRUS en fonction des modalités texture et travail du

Pour tenir compte du phénomène réel, le déclenchement du

ruissellement est pondéré pour les valeurs de pluie

légère-ment supérieures au seuil PRUS, comme l'explicite la f

onc-tion du modèle BIP présentée à la Figure 5.

La décomposition du processus de ruissell ement pour une

hypo-t hèse de sol argileux, avec travai l t rès superficiel (tabl .VI)

permet d'identifier les différentes phases du mécanisme :

Tabl eau VI PJ Valeur RUSS brute 5 0 10 0 20 4 30 8 40 12 50 16 60 20 70 24

Sol argileux KRUSS

Travail superficiel PRUSS

40 ~0 (*) 10 mm Valeur RUSS Explication pondérée 0 Résistance de la macrostruc-0 ture du sol

1 Début de la destruction des

4 mottes

12 L'eau s'écoule

16 hors du champ

20 Ecoulement laminaire

28 de type hydrologique

(*)A partir de la phase de l'initiation florale, la valeur du coefficient de ruissellement est systématiquement

divi-sée par 2 (protection élevée du sol).

Dans les régions à risque pluviométrique élevé et comportant

des sols peu perméables, il est utile de prendre en compte

une fonction de ruissellement, même approximative, si l'on

FIGURE 5 FONCTION DE RUISSELLEMENT DU MODELE BIP RUSS 60 mm 50 40 30 20 10

/f:

<luviometrie

Seuil PRUSS · :/:' ·. ·,: .' : .. : · RUISSELLEMENT A LA PARCELLE

,/:

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Infiltration

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1

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__,-..

:

.

.

-~ 10 20 30 40 50 60 70 mm Pluviometrie

dans le premier mois du cycle de culture. On verra en effet

au chapitre 11_{Calcul de l 'ETR} 11

que le ruissellement réduit

sensiblement l'humectation du sol et, par conséquent, l a

réserve en eau au cours des premières semaines de culture

où l ' enracinement est encore superficiel.

Après calcul du drainage, on dispose d'une estimation de la

pluie efficace (PE) .

3. LE RESSUYAGE DU SOL (RESS)

Lorsque les conditions hydriques sont satisfaisantes pour

la culture, elles le sont aussi pour toutes les plantes et

animaux susceptibles de rentrer en compétition (herbes,

parasites, etc). Dans ces situations, il est impératif

d'in-tervenir pour assurer la protection de l a culture. Cette

intervention peut être faite à pied ou avec des machines

plus ou moins puissantes. La question qui se pose aux

res-ponsables agronomiques est de savoir s'ils peuvent rentrer

efficacement dans le champ pour assurer l'opération ; si

non, combien de jours ils devront attendre.

Ce problème, très important en agriculture intensifiée

(blocs de l' autorit é de la vallée du Bandama AVE en Côte

d'Ivoire), est dO au phénomène physique de ressuyage du

sol, dont l a durée varie en fonction de la texture du sol

et de l' intensité des pluies .

En l 'absence d'un référentiel technique complet, le modèle

estime, en nombre de demi-journées, la durée pendant laquelle

le sol est impraticable (tableau VII) pour l e travail

Tableau VII Estimation du nombre de jours impraticables QQUr le travail attelé en raison du ressuyage

Classe de p 1 u i e Nombre de jours impraticables pour l e travail attelé (RESS)

0 ( PJ _~ 10 0

10

_<

PJ _,\ 20 0,5

20 _/ PJ / _{40 1} (en général , ce sont des pluies

~ _{nocturnes le s 'ét end}

' ; ressuyage

du lendemain au jour suivant) 40 / ' PJ ,.

"

60 1 ' 5 Il 60 / PJ 2,0 Il '

Cet al gorithme de calcul est valable pour les sols à texture argile-sableuse. Pour l es sols plus compacts (vertisol ), il conviendra d' affiner la règl e d'estimation.

4. LE DRAINAGE SOUS CULTURE (DR)

Les travaux menés en Afrique et en République Malgache sur les parcelles (de type Wishmeyer) de mesure "in situ" du bilan hydrique dans tous ses termes ont montré que l ' écou-lement en profondeur après une averse se réalisait dans les 12 heures après la plui e, pour une structure de sol de type gravillonnaire ou sableux. En sol plus argileux, le méca -nisme de drainage est beaucoùp plus lent et son importance est secondaire par rapport au processus de ruissellement.

Le modèle BIP quantifi e la lame de drainage potentiel le DR. Celle-ci peut être redistribuée de différentes manières dans la toposéquence selon la position relative de la par -celle cul tivée. On citera les études morpho-pédol ogiques

de l'IRAT qui ont permis d'identifier l es axes de drainage

et les interfluves caractéristiques du paysage des blocs

de culture (5) de l'A.V.V. (4) en Haute-Volta .•.

Le mode de calcul est simple (FRANQUIN et FOREST, 1974) et

il a contribué à avoir une approche (6) précise de la

quan-tité d'eau échappant aux racines.

La pluviométrie efficace(*) (5J) ou (iOJ) considérée comme

l'offre en eau, est comparée à la valeur maximale de l a

ré-serve utilisable du sol (RU).

Si l'on considère le cas du modèle de calcul par 5 jours

des termes du bilan hydrique, la différence (PE - RU), si

elle positive, est immédiatement imputée au registre

drai-nage . Dans ce cas, l e solde, qui est égal à la valeur de la

réserve utile RU, constitue l'offre en eau à la plante.

Inversement, si la di fférence est négative, le registre

drainage est maintenu à O.

On notera que l e fait de calculer l e drainage avant de

cal-culer l'évapotranspiration réelle ETR de la culture corres

-pond mieux à la réalité : la cinéti que de drainage étant

nettement supérieure à celle de l'extraction racinaire, il

s'agit bien d'évaluer une quantité d'eau qui échappe au

système racinaire et ne sera pas disponible ultérieurement

lors de l'arrivée de la période sans pluie.

Dans un autre domaine, celui de l 'efficacité de fertilisation,

on notera l'importance de l'évaluation du drainage en début

de cycle sur l'estimation des pertes par lessivage des

élé-ments fertilisants, en particulier de l'azote.

A l'échelle du paysage, la val eur simulée du drainage (DR )

peut être considérée comme indicatrice de l'importance de

l'écoulement de l'eau (sols imperméables en profondeur) et

du remplissage du bas-fond par processus de drainage obl

i-que (remplissage des rizières de bas- fond au Nord Togo, etc) .

Des corrélations signi ficatives entre le drainage et le

niveau de la nappe superficielle peuvent être obtenues. Ainsi

au CNRA de Bambey (Fig . 8) , une estimat ion de la hauteur de

la nappe du Lutetien est obtenue à partir de la valeur cumu

-lée du drainage sous la culture d'arachide (10) .

6Z Campement-annexe cm 80 70 60 50 40 20 77 50 74 75 100 150 200

/

78 250 300 350 Drainage sous culture arachide

FIGURE 8 VARIATION NIVEAU DE LA NAPPE - BA~BEY

5. L'EVAPOTRANSPIRATION RELLE SIMULEE (ETR)

Au cours de son cycle de croissance et de développement,

la plante passe par une série de phases d'assèchement et

d'humidification du sol entrecoupées d'événements pluvio

-métriques (averse, ruissellement , drainage) dont les durées

cumulées pendant la période de végétatio~ sont infiniment

petites au regard du temps (semiS- récolte) pendant l equel

Le modèle BIP s ' intéresse donc au mécanisme de l 'évapotrans

-piration réelle ETR et propose un mode d'estimation propre

pour chaque phase du calendrier annuel cultural.

5. l . L'évaporation du sol nu avant le semi s ESNl

Par construction, le modèl e BIP analyse les termes du bilan

hydrique à partir de la date fixée DEBUT proposée par l ' uti

-lisateur (rappel Tableau I ). Pendant l a période qui s'étend

entre la date DEBUT et la période où le seuil pluviométrique

de semis PSEM est atteint, le modèle adopte une règl e de

calcul de l'ETR caractéristique du comportement d'un sol nu.

A partir des résultats de bilan hydrique "in si tu" obtenus

à Bambey (Sénégal ) et Bouaké (Côte d'Ivoire) , une méthode

simple d'estimation de ESNl est proposée par le modèl e BIP.

Si on admet l'hypothèse que le sol est soumis au processus

d'évaporation sous l'effet de deux mécanismes

d'une part l'effet "mèche" où, par des cheminements mult

i-ples à travers la porosité du sol, l'humidité résiduelle

en profondeur échappe vers l'atmosphère,

d'autre part l'effet "de surface", par lequel l 'eau infil

-trée en surface est directement soumise au processus

d'évaporation de type BAC d' eau l ibre,

la formule de calcul est alors décomposée en deux part ies

ESNl = EVA (lJ) + RESS x EVA (lJ)

(période) effet mèche· effet de surface

L_ __________________________________________ ~

avec EVA (lJ) : évaporation du bac classe A

ETP journalière corrigée, soit 0,2 EVA(5J)

sur la période d'analyse (5J)

RESS : nombre de journées , au cours de la période

En terme d'explication de la réalité, cette fonction

démon-tre que 5 pluies de 15 mm rechargent moins bien l e sol

(ESN(5J)

=

21 mm) qu 'une seule pluie de 50 mm (ESN(5J )

=

15 mm) pour une demande évaporative journalière de 6 mm

(soi t avec EVA(5J)

=

30 mm une mise en réserve de 9 mm à

comparer à 15 mm).

Cette méthode de calcul correspond au fonctionnement hydri-que de sols sur lesquels aucune protection contre

l'évapora-tion n'est appliquée (pas d'effet Mulch). Il serait possible

d'introduire, par exemple, la modalité "paillage du sol" qui aurait pour effet de modifier les valeurs de la série

numé-rique des ESNl(lJ) pour les jours suivant l a pluie, en

rédui-sant notamment très sensiblement les valeurs de la cinétique

d'évaporation (discontinuité hydrique dans les 10 premiers

centimètres du sol et arrêt de l 'effet mèche) .

Ce type d'amélioration serai t à considérer à parti r de

résultats (7) mesurés sur le terrain (essais IRAT - IDESSA -AlEA menés à Bouaké).

5 . 2 . L'évaporation du couvert végétal du semis à la

récolte ETR

Lorsque l'événement PSEM (pluie de semi s) - démarrage de la

plante (levée) est identifié, le modèle BIP prend en compte

une procédure de calcul de l'évapotranspiration réelle de

la culture (ETR).

On rappellera les bases du calcul, qui sont fondées d'une

part sur l a démarche d'analyse développée par PENMANN,

d' autre part sur l'utilisation d'un algorithme simple (8) mis au point par EAGLEMANN, adopté tel quel par FRANQUIN et

FOREST (6) pour être utilisé dans l es modèles d'analyse fréquentielle du bilan hydrique, et enfin généralisé par

FOREST (9) à l'ensemble des cultures, cultivées en conditions

5. 2 .1. Définition et domaine de variation de ETR

Les besoins en eau des cultures sont exprimés par la formule

générale :

ETM(i)

=

K(stade) x ETP ( i)

avec ETP(i)

K(stade )

demande évaporative au cours de la période (i)

coefficient cultural , ou indice de consom

-mation de la culture au cours du stade

phénologique atteint au cours de la période(i).

Le modèle BIP utilise comme référentiel ETP une base de donnée

mise au point par l'IRAT et utilisant les valeurs de

l'évapo-ration du bac classe A. En référence aux recommandations de

l'OMM et de la FAO, on ·intitulera les coefficients par la

notation K'

ETM(i)

=

K' (stade) x EVA(i)

Lorsque les valeurs de l'évaporation du bac classe A ne sont

pas disponibles, le modèle BIP utilise les valeurs corrigées

de l'ETP PENMANN

ETM(i )

=

K'(stade) x ETP corrigée

Cette méthode permet de conserver la même base K' pour les coefficients culturaux quel que soit le référentiel évapora

-tion (FAO ou IRAT). En règle générale, en zone sou

dano-sahélienne, l'ETP corrigé est égale à la valeur de l'ETP

multiplié par 1,2 en saison des pluies, et 1,5 en saison

sèche (en zone équatoriale, l'ETP est supérieure à

l'évapo-ration du bac classe A). En période de plein développement,

il est fréquent que les coefficients culturaux dépassent la

valeur 1 ; par sui te, l'intervalle de variation est défini par :

0 ETR ETM

ou, si l'on considère le référentiel climatique régional

En termes agronomiques, on définira la période critique par

l' i ntervalle :

0 ~ ETR

<

MAX (K ' (stade)) x MAX EVA

'

où il y a coincidence entre l es exigences en eau maximales

de la plante (K ' élevé) et la demande évaporative maximale.

La fonction de l 'agronome est de trouver les solutions tech

-niques pour éviter cette situation critique.

En termes physiologiques, on rappellera la péri ode de se

nsi-bilité de la plante par :

0 ~ ETR ~MAX (K ' (stade )) x EVA

Le rôle de l'agronome consiste à t rouver les solutions per

-mettant de minimiser EVA (calage du cycle).

En considérant les bornes supérieures de l 'intervall e, il

est facile d'admettre que l'ETR puisse atteindre, à la limite, des valeurs supérieures à l 'ETP et EVA, étant donné les

valeurs maximales des coefficients K' (cf annexe 1).

5 . 2 . 2 .

En saison des pluies, la plante n'est que rarement en situa

-tion de consommation non limitée (ETM). Pour quantifier la

fonction de variation de ETR en régime variable d'alimenta

-tion hydrique, il fallait donc utiliser un mode de calcul

compatible avec la technique de simulation du bilan hydrique

(Fig. 9) . C'est à partir d'un algorithme expérimental, mis (8) au point par EAGLEMANN, que le modèle BIP estime d'une

MM

•

•

t

PREPARATION DU SOL PLANTATION

MM

RU

(mm)

SOL SEC

Relation entre l' évapotranspiration réelle journalière ETRJ et la demande ETMJ en fonctk:ln de l'humidité disponible

M'riO fN MlLY tf'~.J AC'f'tJ,U, IVAI'O'l'RANSPIAA110N AIID CLIIUFIC

tVAP<lTRANSPIIIA1101f rt'1fJ NUDS IN nJNCf'ION rd AVAJJ..,ULE ,;)tS'rutfC

" - ! -1 ·- - ! -1 1 .. - i ' - t 1 .. - 1 -1 1 -1- 1 ' 1 ' - 1 - 1

t

,...,1·-.. la44l ... CAGLl".JfANN nJNr.T lQN

--··-•n•t.,..cJç d-.otld FIGURE 10 PLUVIOMETRIE OFFRE EN EAU

5 . 2 . 3 .

Eaglemann s'est intéressé à l'ETR d'un gazon cultivé dans

les conditions expérimentales précisées par Penmann.

En régime limitant l 'alimentation hydrique, l 'ETR d'un gazon

est une fonction curvilinéaire de deux facteurs (F IGIO)

- la demande évaporative climatique (EVA)

- le taux d'humidité extractible par l'enracinement (HR).

La formule de calcul était établie comme suit : ETRJ = 0.7 - 0.05 J + HR ( 4. 9 ETPJ - 0.6

E

T

P~

)

- HR2(B. 6 _ETPJ - 1.6

E

TP~

)

3

ETPJ 0.9

ETP~

)

+ HR (4. 3

-Sur l e dispositif expérimental, l e t erme HR ét ait évalué

par mesures neutroniques ; dispositif non disponible en mi-l ieu rée 1 et i m p 1 i quant ; pars u i te, pour 1 a mo dé 1 i sa ti on, 1 a

mlse au point d'une formule généralisée, appl icable à toutes les cultures tropicales s 'avérait nécessaire.

5. 2. 4.

On peut admettre que l ' expérimentation d'Eaglemann portait

sur le gazon de référence décrit par Penmann. Cela revient

à admettre la rel ation :

ou

ETM (gazon)

=

K(stade) x ETP ETM (gazon) = K'(stade) x EVA

K'(stade) ou K(stade) égal à 1.

avec, par défini tion

Il est donc admissible de remplacer, dans l a formule d' Eagle -mann, le terme ETP par ETM (gazon) avec la série des coef

fi-c c

Concernant le second facteur HR, il fall ait trouver une

méthode simple d'estimation, à partir de la seule conn

ais-sance du régime pluviométrique d'une part, et de la réserve en eau utilisable d'autre part.

Principe de calcul de HR

Le modèle BIP est en fait un modèle d' humectation du profil

HUM calcul ée selon une loi de descente de type piston.

HUM(i )

=

VALEUR MAX (PLUIE + RESERVE )

=

HUM(k)

au cours de la période (i)

observée depuis le début du cycle avec k

<

i

'0:

Le taux d'humidité extractible est alors cal culé par l e

rapport

HR(i)

=

offre en _HUMea_(i) u période ( i )

₌

N

_D

avec l'intervalle de variation suivant 0 -~ HR ~ 1

Lorsque l' humectation du profil atteint la valeur maximale

utilisable par les racines, soit la valeur RU, le rapport

s ' écrit

HR(j)

=

offre en _RU eau ( j ) = Pj + _RU RSJ-1

Par suite, jusqu'à la récolte, le dénominateur reste à la

valeur RU.

Signification agronomique

Le modèle considère que l es racines descendent en profondeur

et suivent l a limite du front d'humectation. Par suite, l e

rapport de calcul de l'humidité extractible HR peut être expl icité en termes agronomiques :

HR

=

fraction du système racinaire humect ée totalité de l' enracinement

Ce rapport exprime bien d'une part l'importance du régime pluviométrique, en tant que ressource en eau irrégulière

sur le régime d'extraction racinaire de la plante, et d'autre part l'importance (Fig 11) de la réserve utile (RU) qui, en fait, conditionne la profondeur réellement exploitable par les racines (Fig 12). On notera, par extension, les effets attendus du travail du sol sur la réserve utile et, par

suite, sur les val eurs Rttendues de HR.

5. 3. Estimation de l 'ETR "de reprise" après une .Q_friode sèche

Lorsque, après plusieurs jours consécutifs sans pluie, avec

en corollaire un épuisement de la réserve en eau du sol, l es conditions redeviennent favorables, la plante ne redé-marre pas instantanément. Le modèle tient compte de ce déc a-lage physiologique, en pondérant négativement la valeur calculée théorique de HR.

Suite à divers tests de calage, il s ' est avéré qu' une pon-dération de - 30 % était justifiable

Ex : HR théorique : 90 ~~

HR - 30 % retenue 60 ~é calcul de ETR pondéré ou ETR de reprise

5. 4. Calcul de ETR du sol après récolte (ESN2)

Lorsque la période de récolte est atteinte, l e modèle BIP prend à nouveau en compte la fonction de cal cul de l'ETR du sol nu (rappel 51).

Au cours de la période sèche, la formule de calcul de ESN2 est réduite à l ' expression

ESN2

=

(l + RESS) EVA(lJ)

soit un "effet mèche" correspondant, pour chaque période

POSITION Ê 10 " ... E lS " ' ,

-.gr:. 20 ~~ _e

..

25 )0 35 sol ~1930-1979)

a) POSITION LIMITE DU F'RON'!' D'HUMECTATION SANS .i.RR1GA1'ION '...? -~ l.iffr1t poslt~on of the dt.•pth of n:oisccn~~d sc1l ('lo.•Jthout zrn'I•Jtjon)

SABLEt! X (1,2) s,ndy BRUN {3) Brown HYORC»KlRPilE 141 llydromorph è ~~ " _~ ~ 10 ?0 JO "0 ·,o (•0 ·o "" "" lOO !10 J,'O Do !-lO 1;o

bJ PŒJTIOO LIMITE OU FRan' D'flt:)o!Ec-T'ATl~-?JI:IIlS JRAIC'.ATl<»> tS_- IS Ao!lt)

LJnllC. fJOSJ~ ("Il Of rhc:' dPpth Ul RIOlS!t.•ntd .'iùl} fWJt/JOUC

!1'i0R!»~QR,_0HE '1 Uq_::-omO!"!'f: ~·~. ,.,., !:'MiLJ::i.!X l,..') .),Hlrll/

Extrait de LEGOUPIL-FOREST-CHARROY

50

:oo

150

- Evolution du front racinaire du mil Souna

-0 15 Timoin Loboor JO 6IJ tnfrt 15 ' ' 90j 1 : 85 ,lltn t -}09 n :S' r1 : 0, 955 F ,1()81) fflfrl 15 If JB j 1: J, JJt -lJ, 11 h:/a r r O,iSO tnlrt H tl 90j l< 1,111• 66,9 n •16 r • O. 150

Extrait de CHOPART (these IRAT).

90 IIOiflbt'l d# jours

aprh Slllis

...

_.

Cette procédure de calcul permet d'une part de prendre en compte une l ente vidange de l a réserve, d'autre part

d'esti-mer d'éventuels reports de réserve d'une campagne à l'autre.

NOTA : on constatera que la cinétique d'évaporation "après

cycl e" est la moitié de celle proposée "avant semis". Cette

différence est justifiée par l e fait qu'après culture l 'eau

en réserve est en général stockée en profondeur, et donc échappe mieux à la reprise par capill ari té .

6. ESTIMATION DES RESULTATS DU BILAN HYDRIQUE

LA RESERVE EN EAU DU SOL UTILISABLE (RS)

Disposant de l'évaluation de l'ETR, du ruissellement et du drainage, le modèle évalue le stock d'eau résiduel en fin

de période :

RS (i)

=

P(i) - RUSS(i) + DR(i) - ETR(i ) + RS(i-1) )

Compte tenu du mode de cal cul du bilan hydrique, l 'intervalle

de variation du t erme RS est borné à droite par la limite

RU - ETM :

0 ~ RS ( RU - ETM

Cette limite est due au fait que l' offre en eau maximale

à la plante est l imitée à la val eur RU (l e drainage étant calculé avant l'ETR), et d'autre part au fait que la valeur

maximale de RS est atteinte lorsque la plante est dans l es

condit ions de l'ETM.

7. ESTIMATION DES CRITERES D'APPRECIATION DU BILAN HYDR.IQUE

En agronomie, l'intérêt du bilan hydrique est de produire

des indices de satisfaction des besoins en eau (ISSE)

expli-catifs de la production.

suivants : SATIS

_*

DEFI

_*

ETR(i)

ETM(i) Indice de satisfaction des besoins en

eau au cours de la période (i)

ETM(i ) - ETR (i ) Déficit hydrique de la culture

au cours de l a période (i)

7 .1. Intérêt du découpage du cycl e pour l'amélioration

du diagnostic hydrique

Les plantes passent, au cours de la période de végét ation,

par des stades de développement différents, correspondant

à des comportements physiologiques caractéristiques ( initia-tion paniculaire, floraison, épiaison, etc) .

Pour répondre au souci d'amélioration des connaissances sur

l es relations entre production et alimentation hydrique ,

ou sur l es aptitudes de telle plante à résister à la séche

-resse, le modèle propose un découpage (Tableau 13) du cycle

en 4 périodes.

Tableau 13 Découpage du cycl e pour le diagnostic hydrique

PHASE Levée- Initiation Pleine Matur ation

croissance fleur (épi) fleur

TITRE IDV Fll Fl2 MATU

DUREE Dl D2 D3 D4

(jours) Paramètre

à

Pour chacune de ces phases , les indices de satisfaction des

besoins en eau

~~~

ou ISBE sont calculés. Le modèle BIP pro

-pose d'ailleurs un tableau de synthèse "SATISETR" reprenant

uniquement les val eurs par phase, à l a différence du fichier

"SORTIE" qui donne l 'ensemble des résultats chronologiques

du bilan (cf tableau 21).

NOTA : si le PAS est de ) jours, le découpage accepté est

valable pour les valeurs multiples de 5 ; si le PAS est de

10 jours, le découpage accepté est valabl e pour l es valeurs

multipl es de 10.

A des fins d'une meilleure compréhension de l 'efficacité de

la fertilisation, le paramètre Drainage au cours des phases

EDV et Fll est aussi donné comme information dans "SATISETR".

On rappellera que ce terme DR(IDV,Fll) est indicat eur

d 'une part d' un excès d 'eau, mais aussi, ce qui est le cas

en milieu tropical, d'une forte chute possible du rayonnement.

Lex expériences IN SITU , notamment en Côte d ' Ivoire, ont

montré que les rendements moyens étaient souvent obtenus

malgré des valeurs ISBE très élevées (sup. à 0.90), les

années où l e terme DR était élevé pour les 40 à 50 premi ers

jours du cycle.

8. L'ESTIMATION DE LA RESERVE EN EAU UTILISABLE

PAR LA PLANTE - RU (en mm)

Le modèle BIP prend en compte, sous la forme d'un seul

para-mètre (RU) , le rôle du sol dans la contribution au stockage

de l 'eau et à l 'alimentation hydrique de la plante.

Cette simplification, au premier abord simpliste, a montré

son efficacité. Le point important étant en fait de définir

la réserve utile représentative de l'ensemble de la parcelle

-sition des données pédologiques ou, l'idéal, des résultats

de bilans hydriques in situ.

L'expérience de l'IRAT en matière d'hydropédologie tropi

-cale nous a permis d'identifier les grands domaines de variation de la réserve utile. A partir de la description de la texture, de l ' évaluation de la profondeur

enraci-nable, il est possible, à partir des tableaux hydropédolo

-giques (annexe II·), de choisir les valeurs de RU pour la simula tion.

On notera le mode d'estimation du paramètre RU

RU profondeur enracinable x RUR* x

1

~

0

(en cm)

* RU de référence donnée pour un sol théorique de lOO cm

de profondeur utilisable.

Quelques exemples pratiques mettent en évidence le "poids" de la composante Profondeur enracinable dans l'estimation de

la RU. Dans la réalité, les agriculteurs préfèrent aussi

des terres sableuses profondes à fort enracinement aux terres plus lourdes et peu profondes. De plus, pour des raisons

d'ordre morphogéologique, les sols les plus argileux pour

lesquels la valeur de la RUR est élevée sont en général

peu profonds, avec un horizon compact à 40-50 cm. La

valeur de RU est donc souvent inférieure à celle observée

sur une parcelle plus sableuse et plus profonde.

Ainsi, en année pluvieuse, il est fort possible que les agriculteurs, conscients empiriquement de ces différences, portent plus d'attention à leurs cultures de dunes, pl utôt qu'à l eurs activités de bas de pente, voir de bas-fond. L'évolution récente de la pluviométrie à la baisse devrait modifier ce comport ement, avec un effort accru de l'investis-sement sur le bas-fond. A moins que l es pluies ne reprennent.

Simuler à 3 niveaux de RU

En l 'absence de données précises sur l a pédologie et l a RU, l ' utilisateur aura intérê t à étudier une fourchette de 3

val eurs de la réserve utile, ce qui (tableau 13.1) permettra

de bien encadrer la réalité et donner des résultats

représen-tatifs de l 'hétérogénéité de la parcelle.

Tableau 13.1

Bouaké - Sol ferrugineux gravillonnaire

RUR : 80 mm (lOO cm)

Hor izon compact variant entre 50 et 70 cm Parcelle de plateau

Hypothèses de simulation pour l e riz pluvial

RUl RU2 RU3 RUR 35 mm 45 mm 80 mm ENRACINEMENT 50 cm 70 cm lOO cm

PARTIE II

~

MODE D'UTILISATION DU MODELE

BIP

1. INTRODUCTION - LA PREPARATION DES FICHIERS

Vous allez entrer dans l'univers simulé des relations

eau - sol - plante. Celui-ci est informatisé, donc nouveau

pour certains, et rigoureux pour les initiés. Aussi, avant

toute tentative de manipulation du logciel , i l sera

néces-saire de bien préparer le programme de travail et rassembler

les él ements nécessaires.

l . l . Le fichier pluviométrique "PLUIES"

Les données de pluviométries journalières proviennent en

général des services météorologiques, sous la forme de

bor-dereaux mensuels . Un premier logiciel "SAISIE" vous permettra

de monter vos fich.iers "PLUIES" (Tab. 14) qui seront utilisés

pour l a modélisation et stockés dans l a base de données.

Le format d' écriture est conforme au modèle ORSTOM mis au

point pour l'établissement de l a base de données

pluviomé-triques du CIEH pour les Etats d'Afrique de l ' Ouest.

Lors des exécutions, le fichier utilisé pour la simulation

aura toujours le nom standard "PLUIES". L'ut ilisateur aura

donc à transférer l es données de son fichier "NOM STATION"

dans l e fichier "PLUIES" préalablement vidé :

soit en CP/M avec la fonction PIP

Exemple STATION A TRAITER ANCIEN TRAITEMENT BAMAKO VILLE FICHIER "PLUIES" 1 ) ou ERASE PLUIES DELETE PLUIES (CP/M) (CROMIX) 2) PTP PllJIES = BAMAKO. V (CP/M)

COPY BAMAKO PLUIES (CROMIX)

Cette procédure réalisée, le modèle est prêt à utiliser les données pluviométriques journalières de BAMAKO.

1.2. Le fichier Evapotranspiration potentielle maximale ETM des cultures "ETP ETM"

En première ligne, le fichier "ETP ETM" indique le nom du

lieu, l 'identification de la plante et le découpage du cycle en 4 périodes (tab. 15 ).

Cette première ligne est purement i ndicative, el le n'est pas prise en compte par le modèle BIP. Elle sert à iden ti-fier dans la base de données "ETP ETM".

Ligne 1

Format

NOM LIEU, PLANTE, DECOUPAGE

4A4 4( I2,1X)

La structure du fichier "PLUIES" est établie comme l'indique le tableau 16, page suivante :

LES FICHIERS D'ENTREE DES DONNEES FICHIER PLUIES

G Q t: .: IJ (; (; C ü i i G u G ,, ·.; G n ._ ,; ü :~ 0 0 0 0 ü 0 ... ·J :: i • ;: 0 0 0 u 0 G 0 0 0 Q 0 u G G ~ J G G 0 0 0 0 ü 0 n :_1 ;:

_n

c

o o o

o

o

o

0 G J G 0 G 0 G 0 ü 0 0 0 u u 33 0 û ~ 11 2J~ 0 0 0 0

_c

_{452 0 ü} 0 J JJS 3 ~ 0 u G J 0 n 0 0 D 44 ₀ 2[ 0

c

0 20 0 1 252 :) :J _ï

_n

D 0 SC D 0 0 D ~ n 0 0 Q 0 0 0 ü 52 2GO ~6 0 12 320 0 0 G û 0 0 0 G 0 5 0 0 0 ü 0 0 3 155 0 1.30 0 !} ;j ·- G G 12Q .1 ,-. '.! \t- .; _{~ ., ~ Q}

a

_{~ D 0 D J 0 0} ~ : Q - G C

u

0 0 0 0 0 v ._, 0 0 n 0 0 ~ 0 0 0 D 0 0 0 C C 0 0 0 Q D 0 0 0 0 0 0 0 'J - ü ~ :""\ 'J ::f ;J !) '1 :J 0 0 0 0 ü 0 0 0 38012 1980

boucle sur 24 QUINZAINES

38012 1981 idem

ligne blanche

fin de fichier.

FICHIER ETPETM

CAf.CCY ARACI:IO[ 30/20/20n5

0300?20?10?10?710510211110110?1121101141031040?7092092

0330770710~/0~105305705305~0~50~~07107~03303007103007~ ETP

TABLEAU 15

0.230.n0.~10.HO.G50.GSO. 930. 931.0{,1.0G1.041.040.

no

.

no.

950.950.

no. n

COEFFICIENTS CULTURAUX .

O.?OO.?OO.?OO.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO.OOG.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO.OO

00000.000.000.000.000.000,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 K (STADE)

o

.

ooo

.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.ooo.oo

Tableau 16 Con figuration du fichier •• PL U I ES ••

,---

--

---

---

----

---,

1 1ère ligne NOM STATION (4A4)

x 2ème ligne CODE STATION, ANNEE (lX, I2, I4, lX I4)

mois 3ème ligne

1 4ème ligne

5ème ligne 2 _{6ème ligne}

avec code pays

code station

PLUIE 1ère quinzaine

PLUIE 2ème quinzaine

PLUIE 1ère quinzaine

PLUIE 2ème quinzaine

(l4X,l6 F4.1) idem idem idem 12 25ème ligne 26ème ligne

27ème ligne CODE STATION, ANNEE (idem ligne 2)

24 lignes correspondant aux 12 mois de l 'année

(format identique ligne 3)

CODE STATION, ANNEE (idem ligne 2)

24 lignes

ligne blanche - fin de fichier

CTRL 2 (ou équivalent) jours 1 à" 15 jours 16 à 29,30,31 jours 1 à 15 jours 16 à 29,30,31 etc

En phase opérationnelle, il sera possible de ne pas répéter systématiquement les codes stations pour chaque ligne

d' enregistrement (tableau 14).

L'utilisateur notera que les enregistrements pour l a pre

-mière quinzaine de chaque mois sont limités à 15 jours.

La dernière pos ition (n° 16) est toujours blanche ou nulle.

Par contre, concernant la seconde quinzaine, le r10mbre d'enregistrements varie selon le mois :

Février 13

Janv . , mars, mai ... 16 Avril, juin.. . 15

Les données EVA ou ETP COR sont présentées selon deux lignes

correspondant chacune à 1 semestre :

Ligne 2 Ligne 3

18 v a 1 eu r s déc ad aires ( l 0 j ) de EV A (mm) (18 I3) sem .1

18 Il Il Il Il Il Il _{(18 13) sem.2}

Les données K' (stade) sont présentées en mode "pas 5 jours"

ou "10 jours" selon le choix de l'utilisateur.

En mode "PAS 5 JOURS" (recommandé en zone tropicale et

les cultures saisonnières)

ligne 4 18 valeurs K'(stade) (18 F4.2) ler trim. (90 jours)

Il _{5 18} Il Il Il _2ème Il Il

Il _{6 18} Il Il Il _3ème Il Il

Il _{7 18} Il Il Il _4ème Il Il

En mode "PAS 10 JOURS", seules les lignes 4 et 5 sont à remplir, les 2 dernières étant systématiquement écrites mais remplies avec les valeurs 0.00 :

ligne 4 18 valeurs K'(stade) (18 F4.2) ler sem. 180 j Il ₅ Il Il Il Il _2ème Il ₁₈₀ j Il _{6 18 valeurs (0.00)} Il _{7 18 valeurs (0.00)} Remarque importante

1) Les données EVA sont exprimées en valeurs décadaires propres (10 j ). Le modèle BIP interprète automatiquement

ces valeurs pour resti tuer les valeurs caractéristiques des fins de chaque mois

Décade (3) janvier 11 jours

février 8 Il

mars 10 Il

etc.

2) L'utilisateur aura intérêt à contrôler le fichier ETP ETM

avant toute simulation et à vérifier que les valeurs de

K' (stade) sont bien présentées selon le mode Pas 5 jours ou 10 jours choisi.

En prati que, disposant de l a base de données K'(stade) de

10 jours (cf annexe I), le passage en mode 5 jours se fait

~ar interpolation entre l es valeurs (LIDON, FOREST, Etude

2. L'INTRODUCTION DES PARAMETRES AGRO-CLIMATOLOGIQUES

Les fichiers "PLUIES" et "ETP ETM" étant préparés et véri

-fiés , l'utilisateur peut lancer le modèle BIP4.

2.1. La fiche de présentation des traitements

La fonction du modèle BIP est l'aide au di~ynostic

agrono-mique grâce à l 'établissement d'un bilan hydrique de réfé

-rence explicatif, à divers degrés, du rendement. Pour

réaliser ce diagnostic et tenir compte de la variabilité

des situations, l'utilisateur doit préparer un programme

d'analyse systématique répondant à ses objectifs recherchés.

Le modèle BIP permet de combiner, pour une pl ante cultivée

en un lieu donné, 3 types d'informations et d' en analyser

(Tab. 17) l es interactions en terme de bilan hydrique.

Tabl eau 17 Caractérisation des situations susceptibl es

d'être simulées

LE PAS D'ANALYSE : (5 ou 10 J)

I. LA SITUATION AGROCLIMATIQUE - l e lieu - la culture . durée du cycl e . découpage du cycle (PLUIES) (ETP ETM) (jours) (jours)

II. LE CALAGE DE LA CULTURE par rapport au

des pluies

la date de sBmis envisagé au + tôt

l e seuil pluviométrique de semis l e décalage du semis par rapport

à l ' événement pluie de semis

III . LE COMPORTEMENT HYDRIQUE DU SOL

l e seuil pluviométri que

rui

ssel~

. le coefficient de ruissel lement

. la réserve util e pour l a plante

IV. LE RECOURS A L' IRRIGATION

dose au semis . dose au cours du cycle de culture régime DEBUT (mm) PSEM Il IDE CAL ( j ) PRUSS (mm) KRUSS (?0) RU (mm) IDOSEM (mm) ID OSE (mm)

2 . 2 . L'organisation des traitements "à plante constante"

Le modèle permet l'introduction des paramètres selon le mode

conversationnel. Pour utiliser au mieux le temps machine, le modèle prévoit en outre une boucle de travail sur un

nom-bre n de simulations. Cette possibilité sera à exploiter

pour les analyses de sensibilité (tab. 18) .

2. 2 .1. _{~~~~~~~~~-~~-!~-~~~~-~e~~~~!~-~~-~~~~~}

pour un seuil pluviométrique donné :

l'utilisateur définit une valeur de la pluie de semis

PSEM

la boucle de calcul se fait sur une série chronologique

des valeurs de DEBUT

- les autres valeurs étant introduites et conservées au

cours des simulations

la valeur de DEBUT optimale sera celle qui donne les

ISSE les plus élevées.

2 . 2 . 2 . _{~~~~~~~~~r_e~~~-~~~-~~~~-~~~~!-~e~~~~!~r-~~-~~~~!}

minimum de pluviométrie de semis, qui soit

compa-tible avec la satisfaction des besoins en eau ISSE

(début de cycle)

Dans ce cas, l'utilisat eur introduit la val eur optimale

DEBUT et réalise une boucl e sur une série de valeurs PSEM •

. Ces deux simulations, systématiques, permettent de carac

-tériser la situation (plante x sol x climat) étudiée et de définir les conditions d'une mise en culture optimale.

2 . 2 . 3 . Influence de la réserve utile en eau (RU) sur les

termes du bilan hydrique

Cette sensibil i té réelle peut être testée en prenant en

compte la série chronol ogi que disponible et en réalisant

biP4

Ll CO

till

fW

O

U f

lCI:lU\ I'LUIL~; l~-1

IL COf\f\LC"I

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REfU~~.SI ~OH CO~SULfEl

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CO~BIEH D~ SifUAfiO~S PEOOCLI~AffQUES

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RUlGSllll~[NT:

3 SIMULATIONS DEMANDEES

RU

Rappel du fichier ETPETM

[lf' DLCAOAlRl 1[~ SlMCSl~ll1ùUALlU~~~ :

DO ~2 9~ ~1 ~~ 10~ 102 111 101 10~ 112 110 114 lOC 104 ~7 ~2 ~2

ET? OECAOAIR~ 2E~~ SE~ESTREI13VALEURSl :

C3 ~7 71 6~ G1 50 5~ ~3 ~6 65 GG ~1 ~6 03 CO ~7 CO 7G

LES COEFFICIENTS CULTURAUX SONf :

.23 .23 .41 .41 .65 .65 .93 .93 1.06 1.06 1.04 1.04 .93 .93 .~5 .95 .92 .~2

.?0 .?0 .?0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

DOS[ OlRRIGAllON rOSSICll AU Sl~IS? I>=Ol :

UAllUf! 0[ LA DOSL f·OSSil\L[ U~ COUf\S 0[ CULTUf\[ :

NOUVCLLl ANNll DlCUl,flN:

1 ']i 31 '7i?

LLS l\l~OWS SOt:l DOtale~ SCLOt: Ll f'AS 5 OU 10

RM'PEL OU f'AS :

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OUR[[ OlS f·I:AClS I'I:YSYIOLOGIQU[S :

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OUf\[[ r·I:AS[ Slr.IC Cf\OISCANCl u: JOUf:S :

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OUf\[( l[f\l f'Af\Tl[ 0[ LA fLOf\AISOt: :

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25

OUf\L[ 2Cr.l f'ARli l 0[ LA fLORA 1 SOt: :

25

OUR[[ f·I:AC[ 0[ r.A 1 UI\A li Ot: :

25

Ll CYCLl lSi IL Ll f'Rlr.IU\ A Slr.li\,Sl OUI lAfU\ 0

SINON TAPER DUREE DU DECALAGE EN JOURS :

~~jours

OOIU:ΠL[ t:Or.CRl 0[ f'U\1 OOlS f'OUf\ L[CQU[LL[S

LE DETAIL OU BILAN ESf UTILE IMINI :&,MAXI :72

/2

IDOSE

IDOSEM

SUITE POUR LANCEMENT DES SIMULATIONS 2 3 •• • etc;;. .

Atl:IE~ :1 ?/J

Am:ll :1~77

AIHIE~ :1 ?7'7

At:Nll : 1~00

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VOUS ALLlZ UlRS LA SilUAllON NO: 2 0[ :senegal baibey a

LE PAS E5f DE: SJOURS

LA CULlURL lSl :arachide 105

LA DUREE OU CYCLE ~Sf DE :1QSJOURS

U. DlCUl LSl A LA f'[RIOO[ t:O :jl

DONNER LE NOUVEAU OE3UT :

-:·!

36

OONN[~ LA RU NOUVLLLL : 0?0

t:OUU[LLl f'LUll AU Slr.IS f'filCOCl : 030

~OUVlAU COlff RUlSSlLLlr.l ~:::7.

DOS[ DlfifilGAllON f'OSSlCLl AU Slr.IS ? 0=0) : :·} ~iltil

VALLUR 0[ LA DOS[ rOSSICLl lN COURS 0[ CULTURl :

NOUV[Lll AHN[l O[CUl,flN :

1 ??31 ?/?

LlS ClSOlNS SOtn OO~NlS S[LON Ll l'AS 5 OU 10 RAPPEL DU :)AS :

SJOU!iS

Ll CYCLl lSl IL Ll I'Rlr.lUi A S[r.lR,SI OUI lArtri 0

SltiOtl fAPER DUREE OU DECALAGE EN JOURS : TEST D'UN DECALAGE DE 20 JOURS

Dans ce cas, on i ntroduira une val eur de DEBUT très précoce

avec un seuil PSEM élevé, ce pour tenir compte de possibles

années où le démarrage de la saison a été très précoce.

2. 2. 4 . Influence du ruissellement RUSS sur l es termes

---

-

---

--

-

--du bilan hydrique

Même mode de travail qu'en 2.2 .3. , mais avec la boucle sur PRUSS ou KRUSS .

On notera l 'i ntérêt de cette simulation, en particulier sur

la valeur du seuil KRUSS, pour approfondir le vaste problème

du "rôle du travail du sol sur l 'économie de l 'eau" .

Ainsi, quelques simulations bien choisies et complètes valent

peut-être mieux que des années d'expérimentation coûteuses

et incertaines.

2 . 2 . 5 . _{!~~!~~~~~-~~~~-~~~~~~-~~~~~~~9~~~-~~-~~~~~ (par}

rapport à l'événement "PSEM") sur le bilan hydrique

En agronomie et étude des syst èmes, cette simulation est

fondamentale puisqu'elle intègre la complexe réalité de

l 'exploitation agricole, à savoi r la capacité technique

d'optimiser ou pas le bilan hydri que, donc la val orisation

par la plante de l a ressource pluviométrique (tabl. 19).

2. 2. 6.

Dans cette hypothèse, l' utilisateur fixe le démarrage des

cultures à une date fixée DEBUT

=

constante. En général,

cette période correspond à l 'époque où la plupart des agri

-culteurs "pluviaux stricts" sont prêts à semer ... (éviter

~n DEBUT trop précoce, sinon effet d'oasis, attaques d'oi-seaux, etc, votre culture ayant le grand défaut d'êt re la

Situation 1

Situation 2

Situation 3

lA PLUIE DE LEVEE GENERALE DE LA VEGETATION ET

LE CALAGE VARIETAL SELON LE SYSTEME DE CULTURE

PSEM ETM

- - 2- _{!ITM _3 Dernière pluie}

_utile ...

...

DPU

'·

...

Semis en sec et attente de la pluie d'humectation pour la levée générale.

levée en masse des semis en sec

-semis dans les heures, ou jour suivant la pluie. -décalage inférieur A 5 jours.

Semis 15 jours apiês la pluie d'humectation profonde PLG1

• risque compétition enherbement

• perte de la ressource en eau ( 15 jours d'évapora ti on· sol nu)

.risque déficit en fin de cycle.

RElATION ENTRE LES TERMES DU BILAN HYDRIQUE ETR/ETM CALCULES

POUR 4 PERIODES DE VIE ET LES CœPOSAtrrES DU RENDEMENT

TOTALE

PLG _{Nombre de plants}

sur 10 1/ floraison 2/ grenaison

Critères explicatifs OR/RU

du rendement

fL _

___

ET_R/_E_™ _ __ __Jti-_E_T_R/_E_TM_l~-E-T_R/_ET_M_...;!L.--E-TR/_E_TM _ _ _...1 _ _ _

3/ stade laiteux

levée croissance Début Epiaison maturation

floraison fructificatioQ

Ayant fixé DEBUT, la simulation se fait pour une valeur

donnée de l'irrigat ion de semis IDSEM et une série de "doses de complément". Le modèle BIP considère en effet la valeur de "dose" introduite et indiquée par l'utilisateur comme

une consigne répétitive. Seule la fréquence , en fonction des pluies, variera d'une année à l'autre.

Remarque : l es tests de recherche du seuil PSEM (2. 2.1. ) sont

parfois réalisés par défaut. Le modèle prenant en effet en compte une fracti on de la réserve en eau du sol , au cas où des pluies interviennent au cours das jours précédant l 'arri-vée de la pluie identifiée comme pluie de semis.

2.3. Comparaison de plusi eurs situations agronomiques

L'utilisateur prépare 3 fichiers ETP ETM caractéristiques

de chaque durée de cycl e : ETP ETM 1

ETP ETM 2

ETP ETM 3

cycle de durée 1 plante ident ique

Il Il Il Il 2 3 Il Il Il Il

La simulation est alors réalisée pour une combinaison cons-tante des autres paramètres.

2 . 3 . 2 . Effet d'un retard du semis par rapport à la date

optimale de démarrage des cultures sur la satis-faction des besoins en eau

L'utilisateur s 'intéresse au problème du retard du semis, lequel peut être dû à des facteurs impondérables (pas de

lJ:' .

semence, pi~ de paire de boeufs , pas de charrue, semoir,

etc) ou à une décision volontaire due à des contraintes d'organisation du travail.