« Eau et agriculture » (aspects quantitatifs)

Bernard Itier

INRA – UMR EGC

78850 Thiverval Grignon

Formaterre 2010:

« L’eau dans tous ses états » ENS Lyon 9-10 12 2010

2ème partie

Diapo à supprimer au montage

Surface de maïs irrigué par région en 2007

pour une total de 916 000 ha

Segmentation : irrigation

Part de l’irrigation

du maïs grain

IRRIG_PART

2% - 5%

10%

15% - 20%

30%

40% - 45%

50%

80% - 90%

100%

0%

IRRIG_PART

2% - 5%

10%

15% - 20%

30%

40% - 45%

50%

80% - 90%

100%

0%

Source JP. Renoux

Limitation de la ressource primaire

en eau d’irrigation

pas ou peu de ressource exogène

et:

Soit une pluviométrie insuffisante sur le B.V. pour assurer une recharge des aquifères compatible avec le pompage ( Beauce en F., Castilla la Mancha en E.)

Soit: une pluviométrie suffisante, voire abondante, en hiver mais pas de nappes permettant le stockage de cette eau afin d’irriguer en été (Poitou-Charente en F.)

Aborder la question de l’irrigation à travers une

typologie des ressources en eau

Quelle est l’importance relative de l’amélioration des pratiques et du choix des systèmes de cultures, selon que :

1/ L’eau d’irrigation provient de grands aquifères appartenant (même partiellement) au bassin versant « logique de réservoir »: les prélèvements ne doivent pas excéder des valeurs permettant un recouvrement annuel du niveau de l’aquifère

2/ L’eau d’irrigation provient de rivières (alimentées ou non par des canaux) ou de petits aquifères associés à une rivière. logique de débit » : temporalité du besoin en eau – lien entre quantité d’eau prélevée, débit de la rivière et qualité des eaux

Temps de demi-décroissance par système d’aquifères ( en mois)

< 3 mois: 49 %

< 6 mois: 78 %

< 12 mois: 88 %

le paradoxe S.E / S.W en France

Sud-Ouest Sud-Est

- (MP, Aq, PC) - (PACA,LR+Sud RA)

- « Océanique dégradé » - Méditerranéen,

- (P-ETP) ~100 à 200mm - (P-ETP ~300mm)

- Irrigation ~150mm - Irrigation~ 400-500mm

- Surf. irr. ~ 7500km2 - Surf. irriguée~ 2500km2

- Total eau irr.~1km3 -Total eau irrigation ~1km3

- Ressource exogène faible - Forte ressource exogène

(inexistante en Poitou-C) (Rhône et Durance)

- Ressource endogène faible

( pas de nappes de stockage)

Source H. Tardieu

Un exemple de Société d’Aménagement Régional

la Compagnie d’Aménagement des Coteaux de Gascogne

Source H. Tardieu

Le canal de la Neste

Les usages de l’eau

Eau potable :

24% des consommations

débit max: 1.5 m3/s

Irrigation : 68% des consommations

(90% en été dans Sud France) débit max: 30 m3/s

Industrie : 5% consommés (90% des prélèvements sont rejetés - pb qualité)

Production électrique : 3% consommés

débit max: variable Source D. Leenhardt

Arrêtés préfectoraux de limitation des usages de

l’eau au mois d’août 2009

Source MEEDM

Cadre réglementaire français

Loi « Eau et milieux aquatiques 2006 »

- Nécessité de prendre en compte le changement climatique dans la

gestion équilibrée de l’eau

– Affichage en faveur de la création de ressource, avec des possibilités

d’aide

– Priorité des usages de l’eau à la santé, à la salubrité publique, à la

sécurité civile et à l’alimentation en eau potable des populations

– Possibilité pour les préfets de délimiter des périmètres à l’intérieur

desquels les autorisations de prélèvement d’eau pour l’irrigation sont

délivrées à un organisme unique pour le compte de l’ensemble des

préleveurs irrigants et autorisation, en zone de répartition des eaux, de

constituer d’office de cet organisme

– Harmonisation des redevances de prélèvements et fixation de taux

plafonds élevés Source A.P.C.A

pluriannuelles

annuelles annuelles

Hebdo ou

journalière annuelles

Source : B. Lacroix (Arvalis) modifié

La décision d’irrigation résulte d’une planification et d’un pilotage

Accès à la

ressource

en eau

Equipement d’irrigation

• Installation de pompage

• Canalisations

• Matériel de surface

Dimension

et équipement

du périmètre

irrigable

Choix de

l’assolement

sur la

sole irrigable

Disposition

du matériel

et réglages

Stratégie

de conduite

de l’irrigation

(plan

prévisionnel)

Pilotage

de l’irrigation

en cours

de campagne

Main d’œuvre irrigation

Stratégie Tactique

« IRRIPARC »

« IRMA » « LORA »

« MODERATO » « IRRINOV »

Comment va évoluer tout ça dans le futur

avec le changement climatique??

Evolution des Précipitations & Bilan Hydrique potentiel en France

P-ETo (mm)

(P-ETP)

P (mm)

1970-1999 (observée) 2020-2049 (simulée)

( Arpège-A1b-TT)

2070-2099 (simulée)

( Arpège-A1b-TT)

In:

Livre vert

Du projet

CLIMATOR

Les questions posées à l’agriculture Dépendance de l’eau - Incidence sur l’eau

Comment va s’opérer le partage

de la baisse de pluviométrie?

Source CLIMATOR

ΔRecharge vs ΔPluie:

proche de ¾ !!!!

y = 0.7803x - 6.1472

R2 = 0.8104

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-300 -200 -100 0 100 200

D RR

DP

ER

CO

L

Avignon

Bordeaux

Clermont

Colmar

Dijon

Lusignan

Mirecourt

Mons

Rennes

StEtienne

Toulouse

Versailles

Série3

Linéaire

(Série3)Maïs (MI) -CNRM

y = 0.7627x - 16.985

R2 = 0.907

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-300 -200 -100 0 100 200

D RR

DP

ER

CO

L

Avignon

Bordeaux

Clermont

Colmar

Dijon

Lusignan

Mirecourt

Mons

Rennes

StEtienne

Toulouse

Versailles

Série3

Linéaire(Série3)Vigne sec D6 sol 1-CNRM

Blé: α~ 0.93

Tournesol: α~ 0.62

Vigne α~ 0.93

Maïs irrigué: α~ 0.78

Evolution des besoins journaliers d’irrigation du maïs (en mm)

à Toulouse au cours du prochain siècle

(estimations au moyen de « Stics » - Brisson et al. -2008)

Source CLIMATOR

1970-2000

2020-2050

2070-2100

Irrigation à 0.8 ETM

Conséquence de l’augmentation de température

sur les dates & la durée des stades phénologiques

( aujourd’hui - demain )

Cultures d’hiver Cultures de printemps

récolte récolte

floraison

floraison

semis

Impact du changement climatique sur la productivité

de deux cultures en C4

23

0

2

4

6

8

10

12

PR FP FL PR FP PR FP FL PR FP FL

Bordeaux Lusignan Toulouse Versailles

Rendement(T ha-1) sorgho pluvial

maïs irrigué

variété adaptéeclimat : TTsol 1

Baisse de rendement du maïs irrigué

Tendance moins marquée pour le sorgho Source: N. Brisson

Précoce ou tardif?

Charybde: Précoce

+ : Σ ETR - : Prod

Scylla : Tardif

+ : Prod - : Σ ETR

Quelques idées pour améliorer la capacité de

recharge des aquifères

Accroître le % de surface en culture

pluviale

Sur la sole irriguée:

Accroître le % de surface en irrigation

de complément

Sur la sole pluviale:

Accroître le % de surface des

cultures d’hiver

Le double intérêt de la diversité des

systèmes de culture ( pluvial d’hiver et d’été – irrigué total et de complément)

• - Assurer à l’agriculteur une

« autoprotection » de la production

• - Permettre une gestion améliorée de

l’eau :

- diminution de la quantité totale d’eau

d’irrigation

- meilleure répartition temporelle des

prélèvements

Irrigation water demand (total amount and time of occurrence)

for irrigated Corn monoculture and a rotation ( iC, diW,rR,diW)

at 12 locations in France,(2020 – 2049, ARPEGE,TT,STICS )

MONOCULTURE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Avignon

Toulouse

StEtienne

Lusignan

Colmar

Dijon

Bordeaux

Mons

Versailles

Rennes

Clermont

m3 per 1 ha august

july

april-june

FP

ROTATION

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Avignon

Toulouse

StEtienne

Dijon

Lusignan

Colmar

Mons

Versailles

Bordeaux

Rennes

Clermont

m3 per 3 ha august

july

april-june

FP

ROTATION

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Avignon

Toulouse

StEtienne

Dijon

Lusignan

Colmar

Mons

Versailles

Bordeaux

Rennes

Clermont

august

july

april-june

FP

MONOCULTURE

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Avignon

Toulouse

StEtienne

Lusignan

Colmar

Dijon

Bordeaux

Mons

Versailles

Rennes

Clermont

august

july

april-june

FP

Adéquation offre-demande

B/ Diminution de la demande

- Cultures d’hiver / cultures de printemps

- Esquive – Evitement - Tolérance

Cultures d’hiver/de printemps

Première piste:

• Mettre le cycle végétatif en phase avec le cycle

hydrologique … si les conditions thermiques le

permettent

• En France, la saison froide est généralement la

plus pluvieuse

les cultures d’hiver sont moins affectées

par la sécheresse que les cultures de

printemps

(leur cycle est « bouclé » avant la sécheresse)

Esquive: effectuer le cycle végétatif plus tôt en saison

variétés précoces vs variétés tardives

réduction du risque de sécheresse en

échange d’une moindre production potentielle

▲: Futur lointain ♦: Futur proche ■: Passé récent

Source CLIMATOR

tardif précoce

panoramix_avec_co2 BB ble_tendre arminda cult_2

cer1_a1b

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

-600 -400 -200 0 200

P-et0

ET

R/E

TM

avi

bor

cle

col

dij

lus

mir

mon

ren

ste

tou

ver

Arminda : tardif

panoramix_avec_co2 BB ble_tendre soissons cult_2

cer1_a1b

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

-600 -400 -200 0 200

P-et0

ET

R/E

TM

avi

bor

cle

col

dij

lus

mir

mon

ren

ste

tou

ver

Soissons: précoce

Evitement : soit génétique, soit agronomique

fait, lui aussi, baisser le rendement potentiel

1/ Mettre la demande atmosphérique en phase avec l’offre biologique:

- Diminution de la surface foliaire

( densité, taille, chute précoce des feuilles,...)

2/ Mettre l’offre biologique en phase avec la demande atmosphérique :

- Augmentation de la profondeur ou de la densité racinaire

(espèces mieux enracinées, conduite agronomique)

Un exemple extrême d’évitement agronomique

Aridoculture: la « Forêt » de Sfax en Tunisie

.

Pluie: Nord tunisien 500mm, Sousse 380mm, Sfax 250mm/an

Distance entre les oliviers: North 8m, Sousse 12m, Sfax 24m

Source Ennabli 93

Pour un olivier:

24x24= 576m2

Soit ~ 18 oliviers/ha

Tolérance:

1/ Naturelle ou 2/à améliorer??

1/ Différences entre espèces

(ex: sorgho vs maïs on cultive le sorgho sur les sols plus pauvres et on ne lui procure que de l’irrigation de complémént)

2/ Attention: de quoi parle-t-on?:

Survie ou maintien de la production??

Beaucoup de « scoop » sur la survie,

Mais peu de choses sur la production car

(retour sur la 1ère diapo) Eau Carbone!!

Conclusion

• La localisation géographique conduit à de fortes inégalités en termes de disponibilité de l’eau ( même à l’échelle du territoire français)

- 1/ dans certaines régions l’agriculture pourra se développer sans problèmes hydriques particuliers (eau verte abondante)

- 2/ Dans d’autres, on pourra encore demain s’appuyer sur une offre exogène (eau bleue abondante)

- 3/ Dans une troisième catégorie, on sera amener à se poser plus fortement qu’aujourd’hui la question de l’adéquation de la demande à l’offre. (eau verte et eau bleue limitantes)

systèmes de cultures adaptés

C’est sur cette troisième situation que doit porter l’effort de la recherche agronomique en matière de relation « eau – agriculture »

Merci pour votre attention