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1 van 1 9/01/2008 16:50

La petite irrigation dans les zones arides

Principes et options

© FAO 1997

Préface

Sécurité alimentaire et irrigation

Les principes d'un développement approprié de l'irrigation

Améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau

Critères et options pour des méthodes d'irrigation appropriées

Estimation simple des besoins hydriques des plantes

Aspects écologiques du développement de l'irrigation

Aspects humains du développement de l'irrigation

Regard vers le passé

Regard vers l'avenir

Bibliographie

Produit par: Département dudéveloppement durable

Titre: La petite irrigation dans les zones arides: Principes et options... English Plus de détails

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1 van 2 9/01/2008 16:50

Préface

La présente publication tente de condenser les informations actuelles sur les méthodes d'irrigationappropriées et de donner quelques idées sur leurs possibilités d'adoption et d'adaptation par les petitspaysans dans les zones semi-arides de l'Afrique subsaharienne. Il s'agit d'une vaste région, où il estcrucial de renforcer et de stabiliser la production agricole. Pourtant le secteur irrigué y a jusqu'àprésent été insuffisamment développé. Les nombreux efforts déployés par le passé dans ce sens ontéchoué, la démarche adoptée n'étant peut-être pas adaptée aux conditions physiques etsocioéconomiques qui prévalent dans la région.

Il n'y a pas de recette universelle pour garantir la sécurité alimentaire en Afrique, ni pour y développerl'irrigation. Le polymorphisme du continent ne permet pas l'application d'une seule approche. Demultiples options sont possibles et les plus appropriées dépendent des conditions agronomiques,économiques et sociales spécifiques locales. Dans certains cas, l'installation de grands réseaux, àgestion centralisée (par des entreprises commerciales ou d'Etat), pourrait être le moyen le plus rapided'accroître la production. Mais l'irrigation devrait simultanément être développée sur les petitesexploitations gérées par des agriculteurs individuels ou par des associations d'agriculteurs. La présentepublication vise essentiellement à promouvoir cette dernière forme de développement.Il faut adopter une approche positive et réaliste, en étant conscient des problèmes réels sans pourautant se laisser décourager. L'objet de cette étude est de présenter des options pratiques compatiblesavec une nouvelle approche de ce type. Un effort a été fait pour simplifier le plus possible cet exposé,sans pour autant le rendre simpliste, afin qu'il puisse être utile à une vaste gamme de lecteurs, depuisles décideurs jusqu'aux vulgarisateurs de terrain; on a également veillé à ce que les options présentéessoient compatibles avec le Programme spécial de la FAO à l'appui de la sécurité alimentaire en Afrique.Le lecteur remarquera d'emblée que cet exposé n'est pas un manuel purement technique donnant desinstructions pour l'emploi des systèmes d'irrigation. Son objet est plutôt de définir, tout en lesexpliquant, les principes conceptuels fondamentaux de l'irrigation moderne qui devraient sous-tendreles prises de décisions relatives au développement de l'irrigation. Alors que les prescriptions toutesfaites tendent à être spécifiques et rigides, et sont donc rarement applicables lorsque de nouveauxproblèmes surgissent au fur et à mesure que les circonstances évoluent, une compréhension de base desprincipes devrait permettre aux spécialistes d'adapter leur mode de pensée et leurs actions auxsituations imprévues. Le but ultime est donc de donner des informations susceptibles de bien fairecomprendre les possibilités et les limites des méthodes d'irrigation modernes, pour guider le lecteurdans le choix et l'adaptation de technologies appropriées permettant d'accroître durablement laproduction et de mieux utiliser les ressources.En adoptant cette approche, je n'ai pas traité les méthodes d'irrigation de surface traditionnelles(notamment l'irrigation par planches, par submersion et par sillons) qui ont déjà été maintes foisdécrites dans le passé et sont généralement bien connues dans la région. Ces méthodes sont utiliséesdepuis longtemps pour arroser des cultures comme le riz, la canne à sucre et le coton. Or, cette étudese concentre sur le développement de l'irrigation de cultures vivrières comme les fruits, les céréales, leslégumineuses et les légumes (plantes racines comprises) qui peuvent pousser dans les zones semi-aridesou arides où l'eau est rare. C'est dans ces zones de l'Afrique subsaharienne que les petits systèmesd'irrigation peu coûteux, basés sur l'application fréquente d'un faible volume d'eau sur une surfacepartielle, semblent offrir des possibilités considérables encore inexploitées.



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Daniel Hillel

Remerciements

En tant qu'auteur du présent rapport, je tiens à exprimer ma gratitude en premier lieu à M. JacquesDiouf, Directeur général de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture,dont l'intérêt personnel et la détermination à rendre les activités de la FAO plus adaptées aux réalitésdu terrain, ont inspiré ce projet.Je remercie aussi pour leurs conseils et leurs encouragements précieux MM. Wim Sombroek, anciendirecteur de la Division de la mise en valeur des terres et des eaux, Robert Brinkman, directeuractuel et Hans Wolter, chef du Service de la gestion et de la mise en valeur des ressources en eaurelevant de cette division. D'autres membres de la division - en particulier MM. Lucien Vermeiren,Arum Kandiah et Bo Appelgren - nous ont aussi donné des renseignements et des conseils utiles. Lesillustrations ont été réalisées avec l'aimable assistance de M. Han Kamphuis, qui mérite desremerciements particuliers. Il en est de même pour Mme Cynthia Rosenzweig, qui nous a aidés lorsde la mise en page de cette publication.Enfin, je suis profondément reconnaissant à la Fondation Rockfeller de New York de son appuiinestimable.

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Chapitre I

Sécurité alimentaire et irrigation

Les perspectives de la sécurité alimentaire dans nombre de pays en développement suscitent de vivespréoccupations. L'appauvrissement généralisé du couvert végétal et l'accélération de l'érosion réduisentla productivité des terres non irriguées, qu'elles soient mises en culture ou utilisées comme pâturages.Les régions semi-arides, sujettes à des aléas climatiques et à de fréquentes sécheresses, sontparticulièrement vulnérables. Par ailleurs, l'épuisement et la pollution des ressources limitées en eaudouce et les pressions concurrentes exercées sur ces dernières - par des Etats limitrophes, mais aussipar différents secteurs dans chaque Etat - limitent les possibilités d'expansion de l'irrigation.

Le problème de la sécurité alimentaire est exacerbé par la croissance rapide de la population et,partant, de la demande d'aliments. En effet, les prix des denrées sur le marché mondial ont récemmentamorcé une hausse. En outre, on voit se profiler à l'horizon le spectre d'une modification profonde duclimat (dérivant de l'intensification de l'effet de serre), risquant d'aggraver les conditionsmétéorologiques et de les rendre plus aléatoires, ce qui désorganiserait les systèmes de productionétablis. Ce changement climatique pourrait obliger à investir de fortes sommes pour modifier lessystèmes existants et en établir de nouveaux.Tous ces problèmes se posent avec une acuité particulière sur le continent africain, dont certainesrégions sont déjà aux prises avec une grave crise démographique et environnementale. La populationde l'Afrique subsaharienne, sur le point d'atteindre les 600 millions d'habitants, devrait doubler d'ici àl'an 2020. C'est pourquoi la communauté internationale doit redoubler d'efforts pour aider les nationsafricaines à améliorer leurs perspectives de sécurité alimentaire (figure 1).




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FIGURE 1Disponibilités d'eau en Afrique

Source: Irrigation and water resources potential for Africa, FAO (1987).

Il est clair que l'irrigation peut et doit jouer un rôle important dans l'augmentation et la stabilisation dela production alimentaire, en particulier dans les régions les moins développées de l'Afrique, au sud duSahara. Cependant, de nombreux obstacles freinent l'expansion de l'irrigation. Dans de vastes zones decette région, les ressources en eau douce sont limitées. Dans d'autres, on ne connaît pas suffisammentles ressources potentielles pour faire des prévisions fiables. Même dans les endroits où l'on sait defaçon certaine que les ressources hydriques sont substantielles, il arrive que d'autres conditions nesoient pas propices au développement de l'irrigation. Ces conditions peuvent être les suivantes:topographie et sols défavorables, marchés distants, infrastructures inadéquates, mais aussi absence decrédit, de main-d'œuvre, d'informations et d'autres services destinés aux agriculteurs.Quoique réels, ces problèmes ne suffisent pas à expliquer l'échec des efforts déployés à travers l'histoirepour exploiter pleinement le potentiel d'irrigation de l'Afrique subsaharienne. D'après les donnéesdisponibles, ce potentiel est considérable (tableau 1). Selon certaines estimations, il atteindrait 30millions d'hectares, alors que d'autres l'évaluent à moins de 10 millions d'hectares. Il semble raisonnablede se baser sur un chiffre de l'ordre de 15 à 20 millions d'hectares qui, pleinement exploités et biengérés, pourraient contribuer à améliorer sensiblement la sécurité alimentaire du continent africain. Lesrésultats décevants des quelques initiatives mises en œuvre dans le passé pour développer l'irrigationsemblent davantage imputables à des défaillances aux niveaux de la stratégie et de la mise en œuvrequ'à des obstacles réellement insurmontables. Une nouvelle approche s'impose.

TABLE 1

Afrique subsaharienne: estimation des surfaces irriguées, en pourcentage du potentiel, 1991

Pays Potentiel irrigable (ha) Surface sous irrigation (ha)

Total en % du potentiel

Afrique du Sud 1 445 000 1 270 000 87,9

Angola 3 700 000 75 000 2,0

Bénin 300 000 10 236 3,4

Botswana 14 640 1 381 9,4

Burkina Faso 164 460 24 330 14,8

Burundi 185 000 14 400 7,8

Cameroun 290 000 20 970 7,2

Cap-Vert 2 990 2 779 92,9

Comores 300 130 43,3

Congo 340 000 217 0,0

Côte d'Ivoire 475 000 72 750 15,3

Djibouti 1 000 674 67,4

Erythrée 187 500 28 124 15,0

Ethiopie 3 637 300 189 556 5,2

Gabon 440 000 4 450 1,0

Gambie 80 000 1 670 2,1

Ghana 1 900 000 6 374 0,3

Guinée 340 000 15 541 4,6

Guinée-Bissau 281 290 17 115 6,1

Guinée équatoriale 30 000 - -

Kenya 353 060 66 610 18,9

Lesotho 12 500 2 722 21,8

Libéria 600 000 2 100 0,4

Madagascar 1 500 000 1 087 000 72,5

Malawi 161 900 28 000 17,3

Mali 566 000 78 620 13,9

Mauritanie 165 000 49 200 29,8


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Maurice 20 000 17 500 87,5

Mozambique 3 072 000 106 710 3,5

Namibie 47 300 6 142 13,0

Niger 270 000 66 480 24,6

Nigéria 2 330 510 232 821 10,0

Ouganda 202 000 9 120 4,5

Rwanda 159 000 4 000 2,5

São Tomé-et-Principe 10 700 9 700 90,7

Sénégal 340 000 71 400 21,0

Seychelles 1 000 - 0,0

Sierra Leone 807 000 29 360 3,6

Somalie 240 000 200 000 83,3

Soudan 2 784 000 1 946 200 69,9

Swaziland 93 220 67 400 72,3

République centrafricaine 1 900 000 135 0,0

République-Unie de Tanzanie 990 420 150 000 15,1

Tchad 835 000 14 020 1,7

Togo 180 000 7 008 3,9

Zaïre 7 000 000 10 500 0,2

Zambie 523 000 46 400 8,9

Zimbabwe 388 400 116 577 30,0

Afrique subsaharienne 39 366 490 6 181 422 15,7

Source: Irrigation in Africa - a basin approach. FAO. (sous presse)

L'irrigation consiste à approvisionner les cultures en eau par des moyens artificiels, en vue de permettrel'agriculture dans les zones arides et de compenser les effets de la sécheresse dans les zonessemi-arides. Même dans les zones où les précipitations saisonnières totales sont en moyenne adéquates,elles peuvent être inégalement réparties pendant l'année et variables d'une année sur l'autre. Là oùl'agriculture pluviale traditionnelle comporte de gros risques, l'irrigation peut contribuer à garantir uneproduction stable.L'irrigation joue depuis longtemps un rôle clé dans l'alimentation des populations en expansion et cerôle ne cessera de s'accroître. Non seulement l'irrigation augmente les rendements de certaines cultures,mais elle prolonge la période de végétation effective dans les régions où il y a des saisons sèches, cequi permet de pratiquer la pluriculture (deux ou trois, voire quatre cultures par an) là où, sans unapport d'eau, seule la monoculture aurait été possible. Grâce à la sécurité apportée par l'irrigation, lesintrants additionnels requis pour intensifier encore la production (protection phytosanitaire, engrais,variétés améliorées et façons culturales plus rationnelles) deviennent accessibles sur le planéconomique. L'irrigation réduit le risque que ces intrants coûteux soient gaspillés par suite d'unemauvaise récolte due au manque d'eau.La pratique de l'irrigation consiste à déverser de l'eau jusqu'à la partie du profil pédologique, appeléerhizosphère, où elle est absorbée instantanément et ultérieurement par la plante. Les systèmesd'irrigation bien gérés sont ceux qui contrôlent la distribution spatiale et temporelle de l'eau de façon àfavoriser la croissance et le rendement des cultures et à améliorer la rentabilité économique de laproduction végétale. Ces systèmes distribuent l'eau à raison de fréquences et de quantités calculées defaçon à satisfaire les besoins des cultures qui varient en fonction du temps. Le but n'est pas simplementd'optimiser les conditions de végétation sur une parcelle spécifique ou pendant une saison particulière,mais de protéger l'ensemble du milieu où est situé le champ contre la dégradation à long terme. Cen'est qu'ainsi que les ressources en terres et en eau seront utilisées efficacement et durablement. Aucontraire, les systèmes d'irrigation mal gérés gaspillent du temps et de l'énergie, épuisent ou polluentles ressources hydriques, n'améliorent pas les récoltes et/ou comportent un risque de dégradation dessols. La tâche essentielle d'amélioration et de stabilisation de la production agricole dans les régionsexposées à la sécheresse impose donc un effort concerté pour améliorer la gestion de l'eau sur lesexploitations. Quelques systèmes d'irrigation traditionnels


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doivent être modernisés de façon à améliorer les rendements des cultures et à mieux utiliser lesressources. De même, les nouveaux systèmes que l'on projette de mettre en place doivent être baséssur des principes et des techniques rationnels permettant une utilisation efficace de l'eau et uneoptimisation de l'irrigation par rapport à tous les autres intrants et opérations agricoles essentiels.Au cours des dernières décennies, des progrès révolutionnaires ont marqué la science et la techniquede l'irrigation. On a maintenant une vision plus globale du système sol-cultures-eau et des facteursclimatiques, physiologiques et pédologiques qui l'influencent. Ces nouvelles connaissances théoriquesont débouché sur des innovations techniques qui ont permis de mieux maîtriser l'écoulement et demaintenir la teneur en humidité et en nutriments du sol à des niveaux proches de l'optimum pendanttoute la période de végétation.Les plus importantes de ces innovations sont les techniques basées sur l'application fréquente d'unfaible volume d'eau et de nutriments sur une surface partielle, en ajustant le débit en fonction desbesoins des cultures. Ces méthodes sont aujourd'hui appliquées à grande échelle dans les paysindustrialisés, où elles tendent à être hautement mécanisées et à reposer sur des technologies à forteintensité d'énergie et à faible coefficient de main-d'œuvre. Elles ne sont cependant pas nécessairementliées à l'acquisition d'équipements industriels coûteux et à une forte consommation d'énergie. Ellespeuvent être simplifiées et adaptées aux conditions particulières des pays les moins avancés, disposantde capitaux réduits. En outre, elles sont suffisamment souples pour pouvoir être reproduites à uneéchelle réduite et adaptées aux besoins des petits paysans.Appliquées comme il convient, les nouvelles méthodes d'irrigation peuvent augmenter les rendementstout en minimisant le gaspillage (par ruissellement, par évaporation et par infiltration excessive), enréduisant les besoins de drainage et en favorisant l'intégration de l'irrigation avec des opérationsessentielles concomitantes (fertilisation, façons culturales et lutte phytosanitaire). L'utilisation de l'eausaumâtre pose désormais moins de problèmes, de même que la mise en culture de terres sableuses,pierreuses ou en pente, auparavant considérées comme non irrigables. Parmi les autres avantagespotentiels, on peut citer la diversification et l'intensification des cultures.Malgré tous les nouveaux progrès et les possibilités prometteuses, on adopte encore, dans denombreuses zones irriguées, des pratiques qui sont source de gaspillage. Dans certains endroits,l'inefficacité est perpétuée par des normes fixes, imposées par les institutions, qui encouragent àappliquer l'eau sans compter, si bien qu'elle est généralement distribuée en quantités excessives. Cessystèmes rigides n'incitent guère les agriculteurs à améliorer leur gestion de l'eau et les dissuade mêmed'entreprendre, de leur propre chef, des initiatives dans ce sens. Cependant, l'inertie institutionnelle etles systèmes rigides ne sont qu'un aspect du problème. Certains des nouveaux systèmes élaborés dansles pays industrialisés sont, en fait, trop complexes, trop «gourmands» en énergie, tributaires dematériels importés coûteux et trop grands pour être applicables tels quels dans les pays les moinsindustrialisés, caractérisés par de faibles capitaux et un bas niveau technologique, où l'agriculture estsouvent pratiquée à petite échelle et où les coûts relatifs du travail et du capital sont radicalementdifférents.Pour toutes ces raisons, les technologies modernes toutes prêtes sont souvent inefficaces lorsqu'ellessont introduites arbitrairement dans des pays en développement. Les systèmes perfectionnés et coûteux(comme les grandes rampes pivotantes et même les systèmes d'irrigation au goutte-à-goutte avecpompes électroniques, filtres, régulateurs de pression, valves doseuses et injecteurs d'engrais) , qui ontété importés et installés dans l'espoir d'obtenir une modernisation instantanée, ne fonctionnent pas,généralement à cause de l'absence de spécialistes pour assurer leur entretien et de pièces détachées.Ces installations peuvent très vite devenir des objets inutiles, symboles d'un progrès hâtif reposant surdes technologies inadaptées.Plutôt que d'introduire des systèmes électroniques prêts à l'emploi, les concepteurs devraient s'attacherà appliquer les meilleurs principes de l'irrigation efficace, en utilisant, dans la mesure du possible, lescompétences et le matériel locaux. Au lieu de se limiter à transférer la technologie occidentale, tellequelle, l'objectif devrait être d'adapter ou de reconcevoir des technologies suffisamment souples pourqu'elles puissent être ajustées aux conditions et aux besoins locaux.


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FIGURE 2Distribution des nappes d'eau souterraines en Afrique

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Chapitre 2

Les principes d'un développement approprié del'irrigation

Comment expliquer que, dans certaines zones, l'agriculture irriguée ne produise pas les avantagesescomptés? Ce n'est pas le principe de l'irrigation lui-même qui est en cause, mais sa mise en pratiquesouvent inappropriée. Le plus souvent, l'eau est apportée sans compter et la terre en reçoit une quantitéexcessive, sans que l'on se préoccupe du coût réel de l'extraction de l'eau de sa source et de sadistribution à la ferme, ou de la reconstitution des ressources hydriques, une fois qu'elles serontépuisées ou polluées. En maintenant délibérément un bas prix pour l'eau, les gouvernements perpétuentla fausse idée que l'eau douce est un bien gratuit, et non une ressource rare et précieuse. Tous les êtreshumains tendent à penser, à tort, que si une chose donnée en petite quantité est bénéfique, il vautencore mieux en donner plus. En irrigation (comme du reste dans de nombreuses autres activités), lemieux est de donner juste ce qu'il faut, c'est-à-dire une quantité d'eau calculée en quantité suffisantepour satisfaire les besoins des cultures et prévenir l'accumulation de sels dans le sol, ni plus ni moins.Appliquer trop peu d'eau c'est, sans conteste, la gaspiller, car elle ne produira pas l'effet souhaité. Al'inverse, la pratique consistant à déverser une quantité excessive d'eau sur la terre en l'inondant peutêtre encore plus nocive car elle sature le sol pendant trop longtemps, inhibe l'aération, lessive lesnutriments, accroît l'évaporation et la salinisation et, enfin, porte la nappe phréatique à un niveau quisupprime l'activité racinaire et microbienne normale et qui ne peut être drainé et lessivé qu'à grandsfrais.

Ainsi, non seulement l'irrigation excessive représente un gaspillage d'eau, mais elle contribue à sedesservir elle-même à travers le double fléau de l'engorgement et de la salinisation du sol. Dans cescirconstances, non seulement l'irrigation ne produit pas le résultat escompté qui est d'accroître et destabiliser la production alimentaire, mais sa viabilité risque d'être compromise. La conséquenceéconomique et environnementale ultime de la mauvaise gestion de l'irrigation est la destruction de labase productive d'une zone. Le coût de la remise en état de la terre, une fois qu'elle a été dégradée,peut être prohibitif.Du point de vue de l'utilisation de l'eau, quelques projets d'irrigation à grande échelle sont inefficacesde par leur mode de fonctionnement. Quand l'eau est distribuée aux agriculteurs selon un calendrierfixe et des tarifs déterminés indépendamment du volume effectivement consommé, les irrigateurstendent à utiliser autant d'eau qu'ils le peuvent. Cela entraîne généralement une surirrigation qui, nonseulement gaspille de l'eau, mais crée des problèmes liés à l'évacuation des eaux de retour et àl'élévation de la nappe qui compromettent l'exécution des projets. Il est particulièrement difficile demodifier les pratiques de gestion source de gaspillage, pas nécessairement parce que les difficultéstechniques sont insurmontables ou parce que l'on manque de connaissances, mais tout simplementparce qu'il semble plus pratique ou plus rentable à court terme de gaspiller l'eau plutôt que de laconserver. Ces situations se vérifient lorsque le prix de l'eau d'irrigation est plus bas que le coût de lamain-d'oeuvre ou de l'équipement requis pour éviter un arrosage excessif.La méthode d'irrigation classique, qui a été mise au point dans les principales vallées fluviales duProche-Orient, de l'Asie du Sud et de l'Est, consiste à inonder la terre jusqu'à une certaine profondeurde façon à saturer complètement le sol, puis à attendre quelques jours ou quelques semaines jusqu'à ce




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que l'humidité emmagasinée dans le sol soit pratiquement asséchée, avant de réinonder la terre. Dansce système d'irrigation, basé sur l'application peu fréquente d'un grand volume d'eau sur la totalité de lasurface cultivée, la terre traverse plusieurs cycles caractéristiques, consistant en une alternance depériodes où l'humidité du sol est excessive et de périodes où la teneur en eau est généralementinsuffisante. Les conditions ne sont optimales que pendant une brève période de transition entre deuxconditions extrêmes (figure 3).

FIGURE 3L'irrigation par surverse humidifie toute la rhizosphère jusqu'à saturation

En revanche, les méthodes d'irrigation plus récentes visent à déverser un volume limité d'eau, à desintervalles fréquents, là où sont concentrées les racines. Le but est de réduire les fluctuations de lateneur en eau de la rhizosphère, en maintenant en permanence le sol humide, sans le saturer, et enévitant que la culture soit privée d'oxygène (par excès d'eau) ou soumise à un stress hydrique (parmanque d'humidité). En outre, si l'on arrose plusieurs endroits délimités dans l'espace, et non toute lasurface, une grande partie de la surface du sol reste sèche permettant ainsi, non seulement de réduirel'évaporation, mais aussi d'éviter la prolifération des adventices (figures 4, 5, 6 et 7).

FIGURE 4Forme du mouillage avec l'irrigation par sillons; si les sillons sont peu espacés, toute la rhizosphère est mouillée pratiquement jusqu'à

saturation

FIGURE 5Forme du mouillage avec l'irrigation par aspersion: pour compenser la distribution inégale de l'eau autour de chaque arroseur, lesarroseurs sont suffisamment rapprochés pour que les jets se chevauchent (ce qui tend à uniformiser la distribution spatiale de l'eau)


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FIGURE 6Système mobile d'arrosage par aspersion

FIGURE 7 Mouillage d'une zone partielle autour des arbres d'un verger irrigué au goutte-à-goutte

Il est difficile d'optimiser la teneur en humidité des sols avec les méthodes traditionnelles d'irrigationpar surverse, qui prédominent encore dans de nombreuses vallées fluviales. C'est pourquoi la nouvelleapproche de la gestion de l'irrigation n'a pas encore été adoptée à une échelle significative dans les paysen développement. Bien qu'elle gagne progressivement du terrain, sa mise en place devrait êtreencouragée et accélérée partout où elle semble appropriée.Pour bien faire, les nouveaux systèmes d'irrigation devraient amener l'eau jusqu'au champ dans descanaux de béton étanches pour éviter les pertes par infiltration ou, de préférence, dans des conduitsfermés qui évitent la pollution et permettent de pressuriser l'eau distribuée. Dans le champ, l'eau peutêtre acheminée par des tuyaux de plastique peu coûteux résistant aux intempéries et déversée dans larhizosphère au moyen de goutteurs, de microasperseurs ou de dispositifs poreux posés à la surface ouenfouis dans le sol. On peut avoir recours à de la main-d'œuvre et à des matériaux locaux pourremplacer les dispositifs fabriqués industriellement s'ils ne sont pas disponibles ou s'ils sont tropcoûteux, sans renoncer aux principes d'une irrigation efficace.Plus la fréquence de l'irrigation augmente, plus la période d'infiltration tient une place importante dansle cycle d'irrigation. Avec de faibles applications quotidiennes (au lieu d'applications hebdomadaires oumensuelles massives), les impulsions de l'eau ajoutée sont amorties à quelques centimètres oudécimètres de la surface, si bien qu'en dessous de cette profondeur, le débit est dans l'ensemblerégulier. Un irrigateur expérimenté peut contrôler la teneur en humidité de la rhizosphère, ainsi que letaux de drainage interne, en ajustant la fréquence et le volume des applications d'eau à la capacitéd'infiltration du sol, à la concentration de la solution du sol et aux besoins d'évaporation imposés par leclimat. Ainsi, l'irrigateur peut gérer au mieux le système de façon à accroître les rendements tout enéconomisant l'eau (figures 6 et 7).Le concept classique, selon lequel la rhizosphère doit être complètement humidifiée à chaque


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irrigation, a été démenti par des expériences récentes prouvant qu'une culture peut se développer defaçon satisfaisante quand seule une fraction du volume du sol - 50 pour cent ou même moins - estmouillée. Cela suppose, bien entendu, que l'apport d'eau et de nutriments dans cette fraction du sol soitsuffisant pour satisfaire tous les besoins de la plante. Etant donné qu'un système d'irrigation basé sur des applications fréquentes peut être ajusté de façon àdonner à la plante pratiquement la dose exacte d'eau dont elle a besoin, l'irrigateur n'a plus à se soucierde la capacité de rétention d'eau du sol durant les longs intervalles entre les irrigations. Les propriétésde rétention d'eau, qui étaient jadis considérées comme essentielles, ne sont donc plus l'élément décisifqui détermine si un sol est irrigable. De nouvelles terres jugées, il y a peu de temps encore, impropres àl'irrigation, peuvent à présent être mises en culture. C'est le cas des sables grossiers ou graveleux, dontla capacité de rétention d'eau est très faible et où l'irrigation par inondation de la surface entraîneraitune infiltration excessive, durant le transport et l'épandage de l'eau. Ces sols peuvent désormais êtreirrigués, même s'ils sont en pente, au moyen de systèmes d'irrigation localisée (goutte-à-goutte,micro-aspersion ou émetteurs poreux enfouis dans le sol), qui distribuent fréquemment ou enpermanence la dose voulue d'eau à la rhizosphère.Si les systèmes basés sur l'irrigation fréquente d'un volume partiel du sol offrent de nombreuxavantages, ils ont aussi des inconvénients. Etant donné que seule une fraction de la rhizosphèrepotentielle est mouillée, la quantité d'eau emmagasinée dans le sol est moindre, si bien que la plante nepeut survivre que si le système fonctionne en permanence. Toute interruption , même brève, del'irrigation (due à la négligence, à une panne mécanique ou à une pénurie d'eau) peut très viteendommager gravement la culture. Il est pratiquement impossible que le système soit continuellementfonctionnel s'il dépend d'un matériel coûteux et fragile importé de l'étranger, d'où la nécessité de lesimplifier, pour que les agriculteurs locaux puissent l'entretenir eux-mêmes.En général, il est difficile de modifier un type de comportement humain déjà ancré et des normesinstitutionnelles préexistantes. Une infrastructure, conçue pour fonctionner d'une certaine manière, nese convertit pas facilement. Une fois établies, les habitudes et les traditions acquièrent une faced'inertie, par suite de l'intérêt de certaines personnes à maintenir le statu quo et de la résistance auchangement. C'est pourquoi il est si important que les nouveaux projets d'irrigation soient entreprisdans de bonnes conditions en instituant, dès le départ, des pratiques efficaces.

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Chapitre 3

Améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau

En général, le terme efficacité est utilisé pour quantifier la production (extrant) relative pouvant êtreobtenue d'un facteur (intrant) donné. S'agissant de l'utilisation de l'eau d'irrigation, l'efficacité peut êtredéfinie de différentes manières, suivant la nature des intrants et des extrants pris en considération. Onpeut, par exemple, prendre comme critère économique de l'efficacité la rentabilité financière del'irrigation par rapport à l'investissement réalisé pour apporter l'eau. Dans ce cas, le problème est queles coûts et les prix fluctuent d'une année sur l'autre et varient considérablement selon les endroits. Enoutre, certains coûts et certains avantages de l'irrigation sont difficilement quantifiables en termeséconomiques ou financiers, surtout dans les endroits où l'économie de marché n'est pas encorepleinement développée. Souvent, seuls les coûts et les avantages immédiats sont visibles alors que lesavantages et les inconvénients à long terme ne sont pas pleinement compris dès le départ. Commentdonner une valeur économique au fait de protéger la population d'une région des effets potentiels d'unesécheresse si l'on ne connaît pas les probabilités de sécheresse ni leur gravité? Un certain degréd'incertitude est donc inévitable.

D'un point de vue plus strictement technique, ce que les spécialistes de l'irrigation appellent efficacitédu transport de l'eau est le rapport entre le volume net d'eau distribué sur une exploitation et le volumeprélevé dans une source donnée. La différence entre les deux volumes représente les pertes parinfiltration et par évaporation subies en cours de route, de la source au champ. Généralement le risquede détérioration de la qualité de l'eau par la pollution d'origine animale ou humaine, par exemple si l'eaudes canaux est utilisée pour la lessive ou l'évacuation des déchets, n'est pas pris en compte dans lecalcul de l'efficacité du transport.Le terme efficacité de l'application sur l'exploitation ou efficacité de l'irrigation au champ se réfèregénéralement à la fraction du volume d'eau déversé dans une parcelle ou dans un champ, qui est«consommée» par la culture, par rapport au volume distribué. La quantité consommée est le volumed'eau effectivement absorbé par la plante, dont la plus grande partie est généralement «transpirée» dansl'atmosphère (seule une petite fraction, souvent moins de 1 pour cent, étant retenue dans la biomassevégétale). De nombreux éléments démontrent que, sous un climat donné, la croissance de nombreusesplantes cultivées est directement liée à la quantité d'eau qu'elles rejettent par transpiration. Cecis'explique par le fait que le CO2 servant à la photosynthèse et à la transpiration passe simultanémentpar les mêmes stomates des feuilles, si bien que les deux processus devraient être à peu prèsproportionnels.Cependant, dans la pratique, lorsque l'on parle du volume d'eau consommé au champ, on se réfère àl'évapotranspiration plutôt qu'à la transpiration à elle seule. L'évapotranspiration comprend, outre laquantité d'eau transpirée par les plantes, la quantité qui s'est évaporée directement de la surface du solsans avoir été absorbée par les végétaux. Elle comprend aussi souvent la quantité d'eau interceptée parle feuillage (par exemple, pour les cultures sous irrigation par aspersion) qui s'est évaporée sanspénétrer dans le sol ou dans la plante. Si l'on assimile l'évapotranspiration à la «consommation utile»c'est parce que, dans la pratique, il est difficile de mesurer l'évaporation directe séparément de latranspiration, si bien que l'on confond les deux termes pour simplifier.Il est cependant clair qu'une bonne partie de l'eau qui s'évapore sans pénétrer dans la plante est




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consommée inutilement. C'est pourquoi, toute méthode d'irrigation qui minimise l'évaporation (maispas la transpiration) est susceptible d'augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau par la plante. C'estprécisément ce que réussissent à faire quelques-unes des méthodes décrites dans cette publication: ellesintroduisent l'eau directement dans la zone des racines (rhizosphère) sans asperger le feuillage oumouiller toute la surface du sol. Ces méthodes d'irrigation d'une surface partielle ont aussi pouravantage de maintenir sèche la plus grande partie de la surface du sol (entre les rangs cultivés). Celaempêche la croissance des adventices qui, sans cela, feraient concurrence aux plantes cultivées pour lesnutriments et l'humidité dans la rhizo-sphère et pour la lumière au-dessus du sol, et gêneraient lestravaux des champs et la lutte contre les ravageurs.Même si l'évapotranspiration totale désigne la consommation utile, dans la plupart des périmètresd'irrigation traditionnels l'efficacité de l'application au champ reste très faible: généralement moins de50 pour cent et souvent à peine 30 pour cent. La surirrigation entraîne généralement des pertes car unepartie de l'eau déversée ruisselle à la surface du champ ou s'infiltre en profondeur en dessous de larhizosphère, dans le champ. Il est difficile de contrôler les pertes par ruissellement et par percolation enprofondeur avec les systèmes d'irrigation par surverse ou par sillons où l'on applique un volume d'eauimportant en une seule fois. Il est toutefois possible de les réduire au minimum en déversantdirectement dans la rhizosphère un volume limité d'eau, à un débit lent, pendant une période de tempsprolongée.Cependant, même avec les meilleures pratiques d'irrigation, les valeurs de l'efficacité de l'application auchamp n'atteignent jamais 100 pour cent. Cela ne devrait du reste pas être l'objectif visé car unecertaine fraction de l'eau appliquée doit pouvoir s'infiltrer vers le fond et lessiver les sels qui, sans cela,s'accumuleraient dans la rhizosphère1. Mais avec une gestion soigneuse, les valeurs de l'efficacité del'application de l'eau au champ peuvent approcher 90 pour cent et certaines des méthodes décrites danscette étude permettent d'atteindre des valeurs de 80 pour cent.Il convient ici de faire une réserve. Aucune méthode ou technologie d'irrigation ne garantit enelle-même une efficacité élevée. La gestion du système est primordiale. S'il est mal géré, même unsystème ultra perfectionné peut entraîner un gaspillage d'eau et être inefficace. Seule une gestion bieninformée, expérimentée et attentive peut garantir que les systèmes appropriés produisent tous leursavantages potentiels (figure 8).

FIGURE 8Schéma de la distribution des racines des plantes

L'indice physiologique, connu sous le nom d'efficacité de l'eau utilisée par les cultures est trèsdifférent des critères d'efficacité strictement techniques. En effet, il mesure la réponse de la culture àl'irrigation, non pas en pourcentage, mais d'après la biomasse totale produite (matière sèche recouvrantle sol) par masse unitaire d'eau absorbée par la culture. Etant donné que, comme on l'a mentionné plushaut, les plantes transpirent normalement bien plus de 90 pour cent de l'eau qu'elles absorbent dans le


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champ, l'efficacité de l'eau utilisée par les cultures est la réciproque de ce que l'on a longtemps appeléle ratio de transpiration, ou rapport entre la quantité d'eau transpirée et la quantité de matière sècheproduite (tonne/tonne). Il peut être de l'ordre de 1 000 ou plus dans un climat sec où le besoind'évaporation est élevé.L'efficacité de l'eau utilisée par les cultures peut aussi être mesurée par la production commercialisableobtenue par volume unitaire d'eau. Cette expression est égale à la biomasse se trouvant au-dessus dusol pour les cultures cultivées et récoltées à des fins fourragères, mais tout à fait différente lorsqueseuls le fruit, la graine ou la fibre peuvent être commercialisés. En général, à quelques exceptions près ,le rendement de ces produits est proportionnel à la croissance totale et donc aussi à la transpiration.

Encadré 1

Récapitulatif des mesures permettant d'améliorer l' efficacité de l'eau utilisée

Conservation de l'eau

Réduire les pertes pendant le transport en revêtant les canaux ou de préférence en utilisant des conduits fermés.Réduire l'évaporation directe pendant l'irrigation en évitant l'arrosage par aspersion à midi. Minimiser le volumed'eau intercepté par le feuillage, en plaçant les asperseurs sous la frondaison et non au-dessus.Réduire les pertes par ruissellement et par percolation dues à la surirrigation.Réduire le volume qui s'évapore du sol nu en le recouvrant de paille (mulch) et en veillant à ce que les bandesentre les rangs restent sèches.Réduire le volume transpiré par les adventices, en évitant de mouiller les bandes entre les rangs et en désherbantquand il le faut.

Renforcement de la croissance des cultures

Sélectionner les cultures commercialisables les plus adaptées à la région.Prévoir un calendrier optimal pour les semis et la récolte.Adopter des façons culturales optimales (éviter les labours excessifs).Adopter des méthodes appropriées pour lutter contre les insectes, les parasites et les ravageurs.Epandre, dans la mesure du possible, des engrais et des engrais verts et fertiliser efficacement (de préférence eninjectant les nutriments nécessaires dans l'eau d'irrigation).Adopter des mesures de conservation des sols pour garantir une production durable à long terme.Eviter la salinisation progressive du sol en surveillant la hauteur de la nappe d'eau et les premiers signesd'accumulation saline et en drainant comme il convient.Irriguer très souvent et en administrant juste la quantité qu'il faut pour prévenir les déficits hydriques, en tenantcompte des conditions météorologiques et du stade de croissance des cultures.

Pour maximiser l'efficacité de l'eau utilisée par les cultures, mesurée par l'un des deux critèresci-dessus, il faut à la fois conserver l'eau et encourager une croissance maximale. La première de cestâches impose de minimiser les pertes dues au ruissellement, à l'infiltration, à l'évaporation et à latranspiration des adventices. La deuxième commande de planter des cultures à haut rendement bienadaptées au sol et au climat locaux, mais aussi d'optimiser les conditions de végétation en effectuant,comme il convient et en temps opportun, les semis, la récolte, les travaux du sol, les opérations defertilisation et de lutte contre les ravageurs. Bref, pour élever le rendement de l'eau consommée, il fautadapter des pratiques de culture rationnelles du début à la fin.


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FIGURE 9Bilan hydrologique d'un champ

Enfin, tous les indices de l'efficacité qui précèdent peuvent être réunis en un seul concept, dit durendement agronomique global de l'eau utilisée, Fag:

où P est la production végétale (matière sèche totale ou produit commercialisable, selon le cas), et Uest le volume d'eau déversé.Etant donné que seule une fraction de l'eau déversée dans le champ est effectivement absorbée etutilisée par la culture, il faut prendre en considération les diverses composantes du dénominateur U:

U = R + D + Ep + Es + Tw + Tc (2)

où R est le volume d'eau perdu par ruissellement, D le volume drainé en dessous de la rhizosphère(percolation profonde), Ep le volume perdu par évaporation pendant le transport et l'application auchamp2, Es le volume évaporé de la surface du sol (principalement entre les rangs des plantescultivées), Tw le volume transpiré par les adventices et Tc le volume transpiré par les plantes cultivées.Tous ces volumes concernent la même surface unitaire.En conséquence,

Avec l'irrigation par surverse, telle qu'elle est communément pratiquée dans les systèmes de captagedes cours d'eau, l'épandage excessif d'eau entraîne souvent un ruissellement très important, uneévaporation des surfaces d'eau exposées à l'air et une transpiration par les adventices. L'auteur aconstaté que ces pertes atteignent couramment 20 pour cent, voire 30 pour cent du volume déversé.En outre, les pertes d'eau dues à la percolation en dessous de la rhizosphère peuvent être de l'ordre de30 pour cent ou même de 40 pour cent. En conséquence, la fraction effectivement absorbée par laplante est souvent inférieure à 50 pour cent et atteint parfois à peine 30 pour cent.En prévenant le ruissellement et l'évaporation directe de l'eau libre, en minimisant l'évaporation de lasurface du sol (par exemple avec le système d'irrigation d'une surface partielle évitant de mouiller laterre entre les rangs) et en luttant efficacement contre les adventices et, enfin, en dosant lesapplications en fonction des besoins des cultures de façon à éviter une percolation excessive, les pertestotales peuvent être réduites à moins de 20 pour cent du volume déversé. L'efficacité de l'irrigationpeut alors atteindre ou dépasser 80 pour cent.Enfin, et ce n'est pas le moins important, il est possible d'augmenter considérablement le numérateur del'équation (P, la production potentielle) en sélectionnant judicieusement les cultures et les variétés, enoptimisant les apports d'engrais et les façons culturales, et en effectuant les semis et la récolte en temps


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voulu. On le voit, avec les nouvelles techniques d'irrigation, le rendement agronomique de l'eau utiliséepeut être considérablement plus élevé qu'avec les méthodes traditionnelles, où il est faible.

1 Même si elle est de bonne qualité, l'eau d'irrigation contient toujours des sels, dont la plupart se déposent au fur et à mesure que les racinesabsorbent l'eau contenue dans le sol.2 L'eau peut s'évaporer des masses d'eau exposées à l'air dans le cas d'une irrigation de surface, ou parce qu'elle est dispersée par le vent etinterceptée, si l'on pratique l'irrigation par aspersion.

Le petite irrigation dans le zones arides - Critères et options pour des ... http://www.fao.org/docrep/W3094F/w3094f05.htm#TopOfPage

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Chapitre 4

Critères et options pour des méthodes d'irrigationappropriées

Le développement des techniques d'irrigation modernes doit avoir pour objectif d'utiliser au mieuxl'eau, en même temps que les terres, les ressources humaines et les autres intrants essentiels (énergie,machines, engrais et lutte phytosanitaire) de façon à renforcer durablement la production agricole. Lasélection d'une technologie d'irrigation appropriée à une combinaison de conditions physiques etsocioéconomiques, quelle qu'elle soit, dépend de facteurs complexes et parfois opposés. Là où lemanque d'eau est aigu, l'impératif dominant est à l'évidence d'augmenter l'efficacité de l'utilisation del'eau. Là où les capitaux sont insuffisants, la principale exigence pourrait être de trouver une méthoded'irrigation nécessitant un minimum d'apports en capital ou d'équipements coûteux. Dans d'autres cas,le facteur déterminant peut être la consommation d'énergie, la disponibilité de main-d'œuvre ou lescoûts d'entretien.

Etant donné que les considérations économiques, ainsi que les conditions physiques et les modes deculture, sont spécifiques à chaque zone, un système d'irrigation qui paraît très approprié dans un paysou dans une région, peut ne pas l'être ailleurs. C'est notamment une erreur de partir du principe qu'unsystème moderne, qui a fait ses preuves dans une économie commerciale industrialisée, sera forcémentefficace dans une économie qui commence seulement à se développer.

Encadré 2

Cinq moyens d'arroser les cultures

1. Irrigation superficielleLaisser couler l'eau à la surface, ou inonder le sol et le laisser saturer jusqu'à une certaine profondeur.2. Irrigation par aspersionPulvériser de l'eau dans l'air et la laisser retomber en pluie sur les plantes et sur le sol.3. Irrigation au goutte-à-goutteArroser goutte à goutte une fraction de la surface du sol de façon à ce qu'elle s'infiltre dans la rhizosphère.4. Exsudeurs souterrainsIntroduire l'eau directement dans la rhizosphère au moyen de réceptacles poreux.5. Irrigation souterraineElever la nappe d'eau par en dessous (dans les endroits où la nappe d'eau souterraine est peu profonde et contrôlable) defaçon à ce que la rhizosphère soit humidifiée par capillarité.

Les sections ci-après décrivent les diverses options et comparent leurs possibilités d'application dansles pays en développement, en particulier en Afrique. Les facteurs physiques qui entrent généralementen jeu dans la sélection des systèmes sont les sols, les cultures, le climat, la topographie, la qualité et




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les disponibilités d'eau, le drainage, les dimensions du champ et le rendement général du système. Lesfacteurs humains sont la main-d'œuvre et la gestion, la formation et les compétences. Les facteurséconomiques sont les coûts de la main d'œuvre, du capital et de l'énergie par rapport à la rentabilitéescomptée. Comme il est impossible de définir ou de pondérer quantitativement tous les facteurspertinents dans chaque cas, le choix du système se fonde souvent sur des préférences subjectives plutôtque sur une analyse explicite.Dans l'ensemble, il n'y a pas de «système idéal» pour les différents types de cultures, de sols et detailles d'exploitation. L'objectif ne doit pas être de trouver le système idéal, mais un éventail d'optionspouvant être appropriées aux circonstances locales. La recherche de méthodes appropriées estnécessairement guidée et limitée par les connaissances disponibles ainsi que par des expériencesempiriques sur le terrain.

Pour choisir une ou plusieurs méthodes d'irrigation modernes et les adapter aux besoins et auxsituations spécifiques des pays en développement d'Afrique, le premier critère est de réduire les apportsen capital associés à l'installation de tels systèmes. Dans les pays industrialisés, les systèmes vendusdans le commerce sont conçus pour réduire au minimum les besoins de main-d'œuvre: ils secaractérisent par leur consommation élevée en énergie, leur fonctionnement automatisé et leur grandetaille, qui permettent de réaliser des économies d'échelle. Dans de nombreuses nations endéveloppement, l'équation économique est inversée: la main-d'œuvre est plus facilement accessible quele capital et le combustible est plus rare. Les travaux agricoles sont normalement exécutés par despaysans individuels ou par des familles qui n'ont généralement pas les moyens d'investir des sommesimportantes dans l'achat de machines, surtout si ces machines doivent être importées de pays lointains.Les systèmes d'irrigation pouvant convenir à ces agriculteurs devraient, dans la mesure du possible,garantir leur autonomie - c'est-à-dire être basés sur l'utilisation de matériaux et de main-d'œuvrelocaux. Le processus d'adaptation passe aussi par la reproduction du système à une plus petite échelle,mieux adaptée à la taille d'une exploitation familiale, généralement comprise entre moins d'un hectareet quelques hectares.De nombreux types de systèmes peuvent être utilisés pour introduire des méthodes d'irrigationcompatibles avec les principes décrits. La gamme de possibilités comprend, à un extrême, des systèmesde transport, de distribution et de déversement de l'eau qui peuvent être fabriqués entièrement surplace et adoptés et entretenus même par les petits agriculteurs pratiquant l'agriculture de subsistance.Au niveau intermédiaire, il existe des systèmes reposant en partie sur des éléments manufacturés,pouvant de préférence être fabriqués dans des ateliers ou des usines situés dans le pays ou dans larégion. Les systèmes reposant entièrement sur du matériel importé ne sont justifiés que s'ils permettentde produire des cultures commerciales de haute valeur dans une économie de marché bien développée.On ne saurait accepter aveuglément une technologie ou une méthodologie entièrement conçues etintroduites par des pays étrangers. Des essais par tâtonnements (guidés, par sécurité, par des principesde base rationnels) doivent être effectués sur place car ce n'est qu'après avoir testé les systèmes enconditions réelles que l'on pourra les adapter aux conditions locales et aux préférences des utilisateursvisés. Les expériences se perfectionneront progressivement et il faudra du temps pour qu'elles donnentnaissance à des compétences locales. Les agriculteurs de la région seront impliqués dès le départ etencouragés à participer et à innover. Les entrepreneurs locaux pourront ensuite apprendre à fabriquerles composantes essentielles et à assurer l'entretien des systèmes d'irrigation.Le processus d'adoption et d'adaptation ne saurait être abrégé, il ne doit ni être bâclé ni être imposé parle haut. Au contraire, il doit être renforcé par des incitations positives. Les services de vulgarisationpeuvent donner aux paysans des informations et des conseils, avec démonstrations à l'appui, là où il lefaut, et des institutions financières peuvent leur offrir du crédit à des conditions favorables pourinvestir dans une technologie d'irrigation appropriée. Cette technologie ne sera acceptée que si elle estsuffisamment rentable, c'est-à-dire si ses avantages justifient clairement les coûts. Etant donné que lesavantages dépendent des débouchés commerciaux et d'autres facteurs locaux, ils ne peuvent pas êtreprédits à l'avance par des entités extérieures.


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Encadré 3

Définition de l'irrigation HELPFUL

H Haute fréquence E EfficaceL Faible volumeP Surface partielle IRRIGATIONF ExploitationU UnitaireL Faible coût

Les méthodes d'irrigation HELPFUL (High-frequency, Efficient, Low-volume, Partial-area, Farm-Unit, Low-cost [Méthodes d'irrigation efficaces et peu coûteuses, basées sur le déversementfréquent d'un faible volume d'eau sur une partie du champ]), décrites dans cette section peuvent êtreclassées en deux catégories: la première est celle des méthodes d'irrigation souterraine et ladeuxièmement est celle des méthodes d'irrigation superficielle.

MÉTHODES D'IRRIGATION SOUTERRAINES

Les méthodes rentrant dans cette catégorie consistent à déverser l'eau directement dans la rhizosphèrepar l'intermédiaire de réceptacles poreux ou perforés qui sont enfouis dans le sol à une certaineprofondeur (de 15 à 50 cm), et dont les ouvertures affleurent à la surface. Ces réceptacles, que l'onremplit périodiquement d'eau ou qui restent pleins en permanence, rejettent de l'eau à travers leursparois perméables dans le sol environnant. L'humidité qui s'en dégage nourrit les racines de la plante.Lorsqu'ils sont disposés en grille, ces applicateurs enterrés permettent d'optimiser la distribution del'eau par rapport à l'espacement et aux habitudes d'enracinement de la plante.

La vitesse d'infiltration et la distribution de l'humidité à l'intérieur de la rhizosphère dépendent aussi despropriétés du sol. Par exemple, dans un profil de sol uniforme à texture grossière (sableux), l'eau tendnormalement à s'écouler vers le bas, si bien que la zone mouillée a la forme d'une carotte. Au contraire,dans un profil à texture fine (argileux) ou étagé, une quantité d'eau plus abondante s'étend latéralementdans le sol, si bien que la zone mouillée a la forme d'un oignon. Si des containers poreux cylindriquessont mis bout à bout pour former un tuyau continu enfoui à l'horizontale dans le sol, ils peuventconstituer une source linéaire qui mouillera le sol dans le sens de la longueur. En injectant desnutriments solubles (engrais) dans les conduites d'eau, on renforcera à la fois l'efficacité de l'utilisationdes engrais et de l'eau par une culture en ligne.En théorie, ce type d'irrigation permet une distribution régulière de l'eau, à condition que lesréceptacles contiennent de l'eau. La fréquence à laquelle ils doivent être remplis dépend de leurcapacité (le volume d'eau qu'ils peuvent retenir) et de la vitesse à laquelle l'eau s'écoule dans le sol.Cette dernière est fonction de la perméabilité des parois des réceptacles et de la vitesse à laquelle lesystème racinaire environnant absorbe l'humidité du sol. Si l'eau déversée contient des matières enparticules (sédiments en suspension, de nature minérale ou organique) ou des produits chimiquesprécipitables (tels que des sels de calcium), ils peuvent finir par boucher les pores des réceptacles.Ceux-ci peuvent aussi être obstrués par des algues ou des bactéries. Pour remédier à ce problème, lesréceptacles doivent être régulièrement nettoyés avec une solution acide ou fongicide et remplacés aubout d'un certain temps (quelques années).Dans les zones arides, où la couche superficielle du sol n'est pas suffisamment lessivée par les pluies,l'irrigation souterraine peut provoquer une accumulation de sels à la surface, surtout si l'eau d'irrigationa une teneur élevée en sels. Lorsque cela se produit, il convient d'inonder le sol chaque saison avant lapériode des semis, pour lessiver la couche superficielle.


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Vases de céramique poreux

L'une des plus anciennes méthodes d'irrigation basée sur le déversement fréquent (ou continu) d'eau surune partie du volume du sol consiste à enfouir des vases poreux dans le sol. On ne dispose pasd'informations certaines sur l'origine et l'ancienneté de cette méthode, mais de nombreux rapportsattestent qu'elle était utilisée dans toute l'Afrique du Nord et le Proche-Orient (figures 10 et 11).

FIGURE 10Forme du mouillage du sol autour d'un vase d'argile poreux enfoui entre deux rangées de cultures

FIGURE 11Forme du mouillage du sol irrigué par une série de vases d'argile poreux enfouis entre deux rangées de cultures

La méthode consiste à placer des vases (ou des pots) d'argile poreux dans des fosses peu profondescreusées à cet effet. Le sol est ensuite damé autour des cols des vases de façon à ce que leurs bordsdépassent de quelques centimètres la surface du sol. L'eau est versée dans les vases à la main ou aumoyen d'un tuyau souple relié à une source d'eau. Les vases sont généralement fabriqués avec del'argile trouvée sur place, si bien que leur forme, leur taille, l'épaisseur de leurs parois ou leur porositésont variables.Pour obtenir les meilleurs résultats, les vases doivent être cuits à feu relativement modéré et sansglaçure pour rester perméables. Après plusieurs essais par tâtonnements, on devrait parvenir àfabriquer des vases dont la solidité (résistance à l'écrasement), la perméabilité (exsudation de l'eau dans le sol à un rythme relativement régulier) et la taille (capacité suffisante pour irriguer pendant unejournée) seront optimales.L'irrigation au moyen de vases d'argile est particulièrement appropriée pour les arbres fruitiers, maiselle peut aussi être employée pour arroser les cultures en ligne. Dans les plantations de jeunes arbres,un seul vase placé à côté de chaque plant devrait suffire au début. Par exemple, si une jarre de cinqlitres mouille un volume de sol ayant une section transversale effective de 1 m2, et si le taux d'exsudation est tel que le vase se vide en un jour, la dose à fournir sera équivalente à 5 litres par mètrecarré et par jour.Le mode de diffusion latérale et verticale de l'eau exsudée par chaque jarre dépend de la texture du solet de la stratification du profil pédologique. Il peut aussi dépendre de la forme des jarres (qui peuventêtre longues et étroites, ou larges et peu profondes).Au fur et à mesure que chaque arbre pousse, son feuillage couvre une plus grande surface et ses


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racines tendent à s'étendre latéralement et verticalement pour exploiter un volume de sol plusimportant. Un arbre fruitier arrivé à maturité dont le feuillage couvre une surface au sol d'environ 10m2 a besoin d'à peu près de 30 à 50 litres par jour en été (saison sèche). Pour fournir cette quantité,l'irrigateur peut disposer plusieurs jarres en cercle autour du tronc de chaque arbre. Cette méthoded'irrigation est suffisamment souple pour que l'on puisse ajouter peu à peu des jarres, à mesure que lesarbres poussent et ont besoin d'une quantité journalière d'eau et d'un volume de sol mouillé plusgrands.L'exemple qui précède est bien entendu hypothétique. La quantité et le rythme effectifs des applicationsd'eau doivent être déterminés cas par cas sur la base de l'expérience locale. Des observations et desessais minutieux sont nécessaires pour optimiser les variables du système sur lesquelles il est possiblede jouer.Les ouvertures des vases exposées à l'air libre peuvent attirer des animaux terrestres et des oiseauxassoiffés, qui risquent d'endommager les cultures. Pour éviter cela, mais aussi pour empêcher que desmottes de terre ne tombent dans les jarres et ne réduisent leur volume effectif, les irrigateurs devraientcouvrir les ouvertures entre deux remplissages. Il suffit pour cela de placer une pierre sur chacuned'elles.Les vases peuvent être remplis à la main, avec des godets munis d'un bec verseur, ce qui est le moyenle plus simple mais aussi le plus laborieux. Il est plus efficace de se servir d'un tuyau souple relié à unesource d'eau. On peut aussi opter pour un autre procédé nécessitant moins de main-d'œuvre etconsistant à laisser en place, pendant toute la saison d'irrigation, un tuyau étroit perforé au-dessus dechaque jarre. A des intervalles de temps appropriés (chaque jour ou chaque semaine, selon le cas), letuyau peut être raccordé à une source d'eau de façon à remplir simultanément toutes les jarres qui setrouvent sur la rangée.La durée de vie des jarres dépend de plusieurs facteurs, notamment de leur vitesse d'encrassement parde l'eau trouble (contenant de l'argile ou de la matière organique en suspension) ou par de l'eau saline.L'acidité de l'eau et du sol peut affecter la durabilité des jarres, surtout si elles sont fabriquées avec unmatériau contenant des fragments de calcaire. Si, par inadvertance, les jarres sont piétinées par des hommes ou par des animaux, elles peuvent aussiêtre écrasées ou se remplir de terre meuble. Le système d'irrigation par des vases poreux est trèssimple, mais il doit être surveillé en permanence si l'on veut qu'il continue à fonctionner de façonsatisfaisante.

Tuyaux poreux sectionnés

Cette variante de la méthode d'irrigation par jarres poreuses a pour but de répandre de l'eau dans le solle long d'une bande horizontale continue, plutôt qu'en des emplacements éloignés les uns des autres.De ce fait, la méthode des tuyaux poreux est plus adaptée pour les cultures en ligne peu espacées,disposées en planches, comme les cultures maraîchères. Pour permettre le remplissage, le tuyau estrecourbé à une extrémité et l'orifice dépasse du sol.

Cette méthode a été démontrée par le British Institute of Hydrology dans le sud-est du Zimbabwe, encoopération avec le Ministère zimbabwéen de l'agriculture et de la mise en valeur des ressources eneau. Ces organismes utilisent des tuyaux d'argile fabriqués sur place, d'environ 24 cm de long et 7,5 cmde diamètre interne, dont les parois ont une épaisseur de 2 cm (ces dimensions sont bien entenduarbitraires). Les tuyaux sont placés au fond d'une tranchée peu profonde (environ 25 cm deprofondeur), creusée au centre d'une planche d'un mètre de large, et disposés de façon à former untuyau horizontal continu de 3 m de long. La tranchée est ensuite à nouveau comblée de terre.Pour permettre le remplissage, une prise d'eau est fabriquée à une extrémité du tuyau, en recourbant lapremière section (dont l'extrémité inférieure avait été inclinée lors de la fabrication de façon à ce qu'elles'enclenche dans la deuxième section horizontale). Comme les sections sont simplement mises bout àbout sans être soudées, l'eau s'infiltre dans le sol au niveau des jointures ainsi qu'à travers les paroisporeuses de chaque section (figures 12 à 14).


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FIGURE 12Forme du mouillage d'un sol irrigué par des tuyaux souterrains d'argile poreux: les sections de tuyaux sont assemblées pour former des

sources linéaires horizontales parallèles destinées à irriguer des cultures en lignes

FIGURE 13Forme du mouillage d'un sol irrigué par un tuyau poreux enfoui à l'horizontale entre deux rangs parallèles de cultures

FIGURE 14Culture en lignes plantée juste au-dessus de tuyaux poreux horizontaux

L'expérience montre qu'un seule conduite, aménagée de cette façon, permet d'irriguer les deux rangéesd'une culture maraîchère plantées de part et d'autre du tuyau. La quantité déversée est de 6 à 8 mmd'eau par jour pendant la saison de végétation pour une culture de colza. Des cultures de gombo et detomate se sont aussi bien développées avec cette méthode d'irrigation (Murata et al., 1995).

Manchons de plastique perforés

Il existe une variante intéressante de la méthode d'irrigation par exsudation souterraine, qui consiste àutiliser une fine gaine de plastique pour former un boyau en forme de manchon. Le principal avantagede cette méthode est son faible coût, mais elle a aussi plusieurs inconvénients qui limitent son champd'application (figure 15).


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FIGURE 15Forme de la zone mouillée par un manchon de plastique rempli de sable, perforé sur un côté et placé à la verticale dans la rhizosphère

Etant donné que le manchon est en matière plastique souple, il ne peut pas conserver sa forme et doitêtre rempli de sable avant d'être placé dans le sol, ce qui réduit sa capacité (le volume d'eau qu'il peutretenir) de quelque 50 à 60 pour cent. En outre, le sable lui-même tend à retenir un pourcentageimportant de l'humidité qui y pénètre et à empêcher l'eau de sortir, ce qui réduit encore la capacitéeffective.Enfin, comme le boyau de plastique est imperméable (à la différence de l'argile poreuse décriteprécédemment), il doit être perforé. La nécessité d'optimiser le diamètre et l'espacement entre lesperforations introduit une autre variable dans le système, et la solution la meilleure doit être déterminéepar des essais par tâtonnements. Si les perforations sont trop nombreuses, la gaine de plastique seramoins solide et s'usera plus rapidement (de toute façon, elle dure moins longtemps qu'une jarre ou untuyau d'argile). Il arrive aussi que les racines de la culture ou des mauvaises herbes pénètrent dans lesperforations. Pour toutes ces raisons, le manchon de plastique rempli de sable a une capacité limitée dediffusion de l'eau dans le sol environnant, tant du point de vue du volume que de la vitesse.Malgré ces imperfections potentielles, cette méthode a été appliquée, apparemment avec succès, aumanioc et à d'autres cultures dans les sols sableux du Sénégal. Cependant, pour mieux définir sesavantages comparatifs, elle devrait être essayée, de pair avec d'autres méthodes d'irrigation. Jusqu'ici,cela n'a pas été fait de façon systématique.

Goutte-à-goutte souterrain

Il existe une méthode d'irrigation souterraine beaucoup plus sophistiquée et donc plus coûteuse, baséesur l'utilisation de tubes de plastique étroits (environ 2 cm de diamètre). Ceux-ci sont enterrés dans lesol à une profondeur comprise entre 20 et 50 cm, et ce afin de ne pas gêner les façons culturalesnormales ou la circulation des engins. Les tubes sont entièrement poreux ou munis de goutteurs ou deperforations régulièrement espacés. S'ils sont poreux, ils exsudent de l'eau sur toute leur longueur. S'ilssont pourvus de goutteurs, ils ne libèrent de l'eau qu'à des points déterminés, à partir desquels elle serépand ou se diffuse ensuite dans le sol. La distribution du volume humecté dépend des propriétés dusol environnant, ainsi que de la longueur de l'intervalle entre deux goutteurs et de leurs débits (figure16).

FIGURE 16Source linéaire d'irrigation au goutte-à-goutte munie de perforations peu espacées

Des problèmes peuvent survenir si les orifices étroits des goutteurs sont obstrués par des racines, des


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particules, des algues ou des sels en précipitation. Or ce problème ne peut pas être détecté aussirapidement qu'avec un système d'irrigation superficielle au goutte-à-goutte, où les tubes sont placés surle sol. L'injection d'une solution acide ou herbicide dans les tuyaux peut, dans certains cas, aider àdéboucher les trous, mais le problème risque de se reproduire périodiquement. Les goutteurs peuventaussi être recouverts avec de fines sections de tubes de plastique de façon à empêcher leur obstructionpar des racines, sans réduire de façon significative leur débit de sortie.Dans le goutte-à-goutte souterrain, la distribution d'eau dans les canalisations d'amenée peut êtrecontinue ou intermittente. Pour garantir un écoulement uniforme, les tuyaux doivent être munis d'undispositif quelconque pour contrôler la pression. Lorsque les lignes sont longues ou la terre en pente, lapression hydraulique peut varier considérablement, ce qui altère le débit de sortie, sauf si l'on utilise desgoutteurs munis d'un dispositif de régularisation de la pression. Cependant ces goutteurs sontgénéralement coûteux.L'expérience en Israël, en Californie et dans d'autres endroits, a montré que cette méthode d'irrigationsouterraine peut être utilisée pour arroser des vergers d'arbres fruitiers et d'autres cultures pérennes enligne. Elle peut aussi être efficace pour des cultures annuelles disposées en planches régulières.

MÉTHODES D'IRRIGATION SUPERFICIELLE

Les méthodes décrites dans cette section sont basées sur l'arrosage continu ou régulier d'une fractionde la surface du sol. Pour ce faire, on distribue habituellement l'eau dans des conduites fermées (parexemple des tubes de plastique) en des points spécifiques, dont l'emplacement et l'espacementdépendent de la configuration de la plante cultivée. Au niveau de ces points, on laisse l'eau sortir à lasurface, en veillant à ce que le débit ne soit pas supérieur à la capacité d'infiltration du sol, pour quetoute l'eau pénètre dans la rhizosphère sans stagner ou s'écouler à la surface.

Les systèmes d'irrigation dans lesquels l'eau est distribuée par des conduites fermées (tuyaux)permettent généralement d'économiser de l'eau car ils accroissent l'uniformité des applications etévitent les pertes en quantité (dues à la percolation et à l'évaporation) et en qualité (dues à lacontamination de l'eau dans les canalisations à ciel ouvert). Mais comme ils nécessitent un dispositif depressurisation et des installations coûteuses, cette économie génère souvent une augmentation de laconsommation d'énergie et des investissements en capital. C'est pourquoi des méthodes minimisant cesdépenses de capital et d'énergie sont nécessaires.

Système complet de goutte-à-goutte

On appelle irrigation au goutte-à-goutte l'application lente et localisée d'eau, littéralement augoutte-à-goutte, au niveau d'un point ou d'une grille de points sur la surface du sol. Si l'eau s'écoule àune vitesse inférieure à la capacité d'absorption ou d'infiltration du sol, celui-ci n'est pas saturé et il nereste pas d'eau qui stagne ou ruisselle à la surface.

L'eau est amenée jusqu'aux orifices de gouttage par un assemblage de tuyaux en plastique,généralement en polyéthylène opaque ou en PVC résistant aux intempéries. Des canalisations latérales,alimentées par une conduite maîtresse, sont posées sur le sol. Ces canalisations, généralement d'undiamètre de 10 à 25 mm, sont perforées ou munies de goutteurs spéciaux. Chaque goutteur doitdéverser l'eau goutte à goutte sur le sol, à un débit prédéterminé, allant de 1 à 10 litres par heure.La pression de l'eau dans les tuyaux est ordinairement comprise entre 0,5 et 2,5 atmosphères. Cettepression s'atténue par frottement lorsque l'eau s'écoule à travers les étroits passages ou orifices dugoutteur, si bien que l'eau sort à une pression atmosphérique sous forme de gouttes et non en jet ouaspersion.Les goutteurs commercialisés sont soit internes (fixés à l'intérieur des tuyaux d'amenée latéraux) soitexternes (enfichés sur les tuyaux à travers des trous perforés dans la paroi de la conduite d'amenée). Ilssont conçus pour évacuer l'eau à un débit constant de 2, 4 ou 8 litres par heure. Le débit de sortie esttoujours altéré par des variations de la pression, mais dans une moindre mesure si les émetteurs sontmunis d'un régulateur de pression. La fréquence et la durée de chaque irrigation sont contrôlées par


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une vanne actionnée manuellement ou par une série de valves automatiques programmables. Desvalves doseuses interrompent automatiquement l'écoulement une fois qu'un volume prédéterminé a étéappliqué (figure 17).

FIGURE 17Schéma d'un système classique d'irrigation au goutte-à-goutte

L'eau tend à se répandre latéralement et verticalement dans le sol à partir du point où elle s'égoutte. Lafraction du volume total de sol qui est effectivement mouillée dépend de l'espacement des points degouttage (la grille), mais aussi du rythme auquel l'eau s'écoule des goutteurs et des propriétés dediffusion d'eau du sol. La zone humectée, et donc le volume d'enracinement actif, est ordinairementinférieure de 50 pour cent à ce qu'elle serait si tout le sol était mouillé uniformément.Si les applications au goutte-à-goutte sont fréquentes, la portion mouillée du sol reste en permanencehumide, mais le sol n'est pas saturé et reste donc bien aéré. Cela crée des conditions d'humidificationexceptionnellement favorables. L'irrigation au goutte-à-goutte présente donc un avantage certain parrapport à l'irrigation par surverse et même par rapport à l'irrigation par aspersion moins fréquente, enparticulier pour les sols sableux ayant une faible capacité de rétention d'eau et dans les climats aridesoù les pertes par évaporation sont élevées. En outre, contrairement à l'irrigation par aspersion,l'irrigation au goutte-à-goutte n'est pratiquement pas affectée par le vent. La texture du sol, latopographie ou la rugosité de la surface ont aussi une influence moins grande qu'avec l'irrigation desurface.Si la quantité d'eau déversée est supérieure aux besoins de la plante, la zone mouillée se trouvant endessous de chaque goutteur s'allonge vers le bas et peut finir par former une «cheminée» qui drainel'eau excédentaire hors d'atteinte des racines (figure 18).

FIGURE 18Forme du mouillage du sol sous un goutteur placé entre deux rangs peu espacés

Le système du goutte-à-goutte permet d'employer de l'eau légèrement saumâtre (ayant par exempleune teneur en sel d'environ 1 000 à 2 000 mg/litre) pour irriguer des cultures comme le coton, labetterave à sucre, les tomates ou les dattes qui ne sont pas trop sensibles à la salinité. L'eau saumâtre


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n'entre pas en contact direct avec le feuillage, qui risque donc moins d'être brûlé par le sel qu'avecl'irrigation par aspersion. Comme, dans la zone mouillée, le sol reste en permanence humide, les sels nese concentrent pas et la salinité de la solution du sol dans la rhizosphère n'est que lé-gèrementsupérieure à celle de l'eau d'irrigation.Cependant, si l'eau d'irrigation est saumâtre, une fraction des sels transportés par l'eau tend à seconcentrer à la périphérie des cercles mouillés, et à former des anneaux de sel visibles autour dechaque point de gouttage. Dans les zones où les pluies saisonnières sont suffisantes, ces anneaux sonthabituellement lessivés chaque année.Les réseaux complets de goutte-à-goutte permettent de réduire considérablement les frais demain-d'œuvre, mais leur bon fonctionnement ne peut être assuré que s'ils sont supervisés enpermanence par des techniciens qualifiés et si les pièces de rechange peuvent être fournies rapidement.Ce n'est assurément pas un système qui, une fois installé, peut continuer à fonctionner tout seul sansproblèmes. Les goutteurs doivent être inspectés régulièrement et nettoyés ou remplacés dès qu'ilscessent de fonctionner, soit parce qu'ils sont obstrués, soit à cause d'une défaillance mécanique.Bien que les tuyaux de plastique utilisés pour l'irrigation au goutte-à-goutte soient résistants auxintempéries et souples, ils risquent de former des noeuds ou de se fissurer à force d'être pliés etpiétinés, et perforés par des outils aratoires, des rongeurs et des oiseaux. On peut les ensevelir dans lesol pour qu'ils durent plus longtemps, mais, dans ce cas, il est plus difficile de les inspecter et de lesréparer lorsqu'ils s'abîment.L'aspect le plus important de l'entretien d'un système d'irrigation au goutte-à-goutte est la préventionde l'obstruction des goutteurs par des particules en suspension (limon), des organismes biologiques ouleurs produits, et par la précipitation chimique des sels. On peut empêcher la formation d'algues etautres dépôts biologiques en injectant du chlore dans l'eau. Des précautions particulières doivent êtreprises lorsque l'eau d'irrigation provient de réservoirs ouverts dont l'eau est troublée par du limon ouverdie par des plantes aquatiques. Il est possible de prévenir la précipitation de sels, comme lecarbonate de calcium, en acidifiant périodiquement l'eau.Diverses sortes de particules en suspension peuvent être enlevées de l'eau d'irrigation au moyen defiltres à grille, de filtres à gravier, à sable ou à tripoli, et de séparateurs centrifuges. Quelle que soit leurforme, les filtres sont indispensables et doivent être installés dans tous les systèmes d'irrigation augoutte-à-goutte. Les filtres à grille sont assez délicats et nécessitent des inspections et des nettoyagesfréquents. Les filtres à gravier et à sable sont moins coûteux, mais tendent à s'encrasser et à entraînerune baisse considérable de la pression. A mesure que les pores du gravier ou du sable sont obstrués parles matières solides ou les pellicules qui s'y déposent, la pression diminue et le débit se ralentit, ce quinécessite un nettoyage fréquent des filtres et leur remplacement périodique.L'espacement entre les canalisations latérales est déterminé par l'espacement entre les rangs cultivés,étant donné qu'elles sont généralement placées le long de chaque rang. Dans les cultures plantées enrangs serrés, il est souvent possible d'utiliser moins de tuyaux en sautant un certain nombre de rangs ouen plaçant une seule canalisation latérale entre deux rangées serrées cultivées en planches. Ce procédéest évidemment exclu pour arroser des cultures arbustives ou arborées très espacées. En principe, lesystème du goutte-à-goutte est particulièrement approprié pour arroser des vergers ou des culturesmaraîchères disposées en lignes et en planches; en revanche, il se prête moins bien aux cultures de pleinchamp plantées serré nécessitant un mouillage uniforme de tout le volume du sol (figure 19).


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FIGURE 19Forme du mouillage du sol sous des goutteurs placés de part et d'autre d'un arbre

Les systèmes d'irrigation au goutte-à-goutte requièrent des investissements relativement élevés, car ilfaut une grande quantité de tuyaux, de tubes, de goutteurs et de dispositifs auxiliaires pour parvenir àdélivrer le volume d'eau voulu en des points spécifiques du champ. En outre, comme les orificesstandard des goutteurs sont étroits, des dispositifs de filtrage onéreux doivent être installés pourprévenir leur obstruction. De ce fait, les systèmes d'irrigation au goutte-à-goutte tendent à être pluschers, au moins au départ, que les systèmes d'irrigation superficielle. Ils peuvent se révéler rentables àlong terme s'ils parviennent effectivement à prévenir le gaspillage d'eau et la dégradation des terres, sifréquents avec les méthodes traditionnelles. Cependant, pour qu'ils soient plus facilement applicablesen Afrique, il faut trouver des moyens de les simplifier et de réduire leurs coûts d'installation et defonctionnement.

Goutte-à-goutte simplifié

L'équipement extrêmement sophistiqué, mis au point pour les systèmes d'irrigation au goutte-à-gouttedans les pays industrialisés, leur a fait perdre la simplicité qui était à la base de leur conception. Laprincipale justification de ces systèmes qui nécessitent des capitaux importants et consommentgénéralement beaucoup d'énergie est l'économie de main-d'œuvre. Etant donné que l'importancerelative des coûts des facteurs entrant en jeu dans les pays en développement d'Afrique est souventinversée par rapport aux pays industrialisés, il est indispensable de simplifier ces systèmes. Laconception des systèmes d'irrigation au goutte-à-goutte doit être revue de façon à faciliter leurinstallation et leur entretien, tout en conservant les principes de base, à savoir l'application fréquented'un faible volume d'eau, et la maximisation de l'efficacité de l'irrigation (figures 20 à 24).

FIGURE 20Emetteur externe à un seul goutteur, constituant une source localisée


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FIGURE 21Emetteur externe, muni de goutteurs multiples

FIGURE 22Coupe d'un émetteur interne avec trajectoire de l'écoulement capillaire en spirale, et d'un goutteur externe (enfiché) à orifice étroit

FIGURE 23Schémas de la diffusion de l'humidité dans des sols argileux, limoneux et sableux irrigués au goutte-à-goutte

FIGURE 24Méthode visant à faciliter la pénétration de l'eau dans un sol en pente raide irrigué au goutte-à-goutte, au moyen d'un anneau rempli de

gravier enfoncé dans le sol à une profondeur de plusieurs centimètres

Les goutteurs ne doivent pas nécessairement être des dispositifs de précision. Ils peuvent êtreimprovisés en perçant des trous à la main dans les canalisations latérales. Pour que ces perforationssoient aussi uniformes que possible, il est conseillé d'utiliser des poinçons arrondis comme ceuxemployés pour faire des trous dans les ceintures de cuir. Pour empêcher un écoulement trop importantou l'obstruction des orifices, les utilisateurs peuvent recouvrir les trous avec des «colliers» bien ajustés,faits en découpant de petites sections du tuyau utilisé pour les canalisations latérales et en les faisantglisser sur les trous. En procédant par tâtonnements, un utilisateur peut fabriquer des goutteursadéquats pour une fraction infime du prix auquel ils sont vendus dans le commerce. En outre, cesgoutteurs sont faciles à entretenir, c'est-à-dire à nettoyer ou à déboucher quand il le faut. Pourfabriquer les goutteurs, on peut aussi couper des petits bouts de tuyau (microtubes) et les insérer dansdes trous pratiqués dans les parois des canalisations latérales; on ajustera ensuite la longueur desmicrotubes pour obtenir le débit souhaité (figures 25 et 26).


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FIGURE 25Fabrication d'un système simple d'arrosage au goutte-à-goutte en perforant un tuyau de plastique et en recouvrant les orifices avec un

manchon découpé dans le même tuyau

FIGURE 26Fabrication d'un système simple d'arrosage au goutte-à-goutte, en insérant un microtube, de longueur réglable, dans un tuyau latéral

La pression hydraulique dans les conduites d'amenée ne doit pas nécessairement être créée par despompes mécaniques. Il suffit d'installer le réservoir quelques mètres plus haut que la terre à arroserpour créer une pression de gravité suffisante pour irriguer au goutte-à-goutte une petite surface. Enélargissant le diamètre des tubes et les orifices des goutteurs, et en augmentant la durée des arrosages,on peut compenser la faiblesse de la pression. On évitera ainsi de devoir placer des régulateurs depression de précision, surtout si le terrain est relativement plat et si les canalisations latérales ne sontpas trop longues ou trop étroites.

Le filtrage peut être assuré en interposant un simple récipient rempli de sable entre la source d'eau etles conduites d'irrigation. L'eau (trouble) qui arrive entrera au fond du récipient et se répandra vers lehaut à travers les couches de sable, dont elle sortira filtrée, pour se déverser dans les conduitesd'irrigation. Un filtre de ce type peut être fabriqué sur place, avec un récipient de métal ou de plastiquede la taille que l'on jugera appropriée, compte tenu de la vitesse d'écoulement et de la turbidité de l'eau.Le sable utilisé à cette fin sera lavé au préalable pour retirer les particules plus fines et devra êtrenettoyé ou remplacé régulièrement à mesure qu'il s'encrassera.

La mesure du débit est fondamentale pour garantir une utilisation efficace de l'eau. Si un système n'estpas équipé de débitmètres ou de valves doseuses, le débit doit être contrôlé en enregistrant la durée dechaque irrigation. Le volume de l'écoulement par unité de temps devrait être contrôlé et recontrôlépériodiquement, de même que l'uniformité (ou la variabilité) du débit des goutteurs dans chaquecanalisation latérale et dans les conduites qui se trouvent dans le champ. Pour ce faire, on peutenregistrer le temps qu'il faut pour que l'eau qui s'écoule remplisse une cuve d'un volume donné. Levolume d'eau déversé au cours de chaque période d'irrigation doit correspondre aux besoins estimés dela culture, compte tenu de son stade de croissance et des conditions météorologiques (pluviométrie etévapotranspiration depuis l'irrigation précédente).

Microaspersion

L'irrigation au moyen de micropulvérisateurs, également appelés mini-asperseurs ou gicleurs, se fondesur le même principe que l'irrigation au goutte-à-goutte, en ce sens que seule une fraction de la surfacedu sol est arrosée. Cependant, l'eau ne sort pas goutte à goutte par les orifices étroits des goutteurs,mais est éjectée en jets fins par une série de gicleurs d'où elle tombe en pluie. Chaque gicleur peut


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arroser plusieurs mètres carrés, soit une surface bien plus grande que celle que mouille un goutteur. Lesystème de la microaspersion permet donc d'augmenter le volume de sol mouillé dans lequel les racinesdes plantes absorbent l'eau et les éléments nutritifs (sans avoir à installer de multiples goutteurs), ce quiest particulièrement intéressant pour les gros arbres (figure 27).

FIGURE 27Forme du mouillage du sol, sous microaspersion.

La microaspersion a un autre gros avantage par rapport au goutte-à-goutte. En effet, comme lesorifices des gicleurs sont plus larges et le taux d'écoulement supérieur, le risque d'obstruction est réduitet le filtrage n'est pas une nécessité aussi impérative qu'avec l'irrigation au goutte-à-goutte. Celapermet de réduire quelque peu les coûts d'installation. La pression requise reste cependant de l'ordre de1 à 2 atmosphères - niveau plus faible qu'avec des asperseurs ordinaires, mais qui oblige à installer unsystème de pompage ou à surélever le réservoir d'alimentation d'au moins 10 m.A d'autres égards, l'irrigation par microaspersion présente les mêmes avantages potentiels quel'irrigation au goutte-à-goutte, car elle permet l'application fréquente d'un faible volume d'eau etl'injection de fertilisants dans l'eau. En outre, il est facile d'adapter les systèmes de microaspersion auxconditions des pays en développement, en réduisant leur taille, pour la rendre plus conforme auxparcelles à irriguer, généralement de petites dimensions.La microaspersion a aussi des inconvénients par rapport au goutte-à-goutte. La composanteévaporation du bilan hydrique est accrue, à la fois parce que la surface mouillée est plus grande, quel'eau est pulvérisée dans l'air sec et que les feuilles les plus basses sont mouillées. Comme le feuillageest mouillé, l'utilisation d'eau saumâtre et l'incidence des maladies fongiques posent plus de problèmesqu'avec l'irrigation au goutte-à-goutte.Dans les systèmes de microaspersion, les canalisations d'amenée sont les mêmes qu'avec les systèmesde goutte-à-goutte. On trouve à présent dans le commerce divers types d'arroseurs, généralement enplastique résistant. Il est cependant difficile de fabriquer des gicleurs improvisés, si bien que l'irrigateurest davantage tributaire d'éléments manufacturés qu'il ne le serait en optant pour le système dugoutte-à-goutte simplifié, décrit plus haut.

Barboteur de basse chute

L'irrigation par barboteur est une méthode d'application fréquente d'un faible volume d'eau sur unesurface partielle, dans laquelle l'eau est distribuée dans des conduites fermées. Elle est conçuespécifiquement pour réduire les besoins en investissement et la consommation d'énergie, grâce àl'utilisation de tuyaux à parois fines et peu coûteux, en plastique cannelé et d'un diamètre assez largepour que la pression limitée fournie par un réservoir de surface de basse chute soit suffisante.L'irrigation par barboteur est une variante de l'irrigation au goutte-à-goutte visant à réduire ladépendance du système à l'égard d'éléments manufacturés (figure 28).


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FIGURE 28Forme du mouillage du sol irrigué par un barboteur, avec coude souterrain

Dans l'irrigation par barboteur, les goutteurs manufacturés ne sont pas utilisés et l'eau sort librement«en gargouillant» de tuyaux verticaux ouverts. Cela permet d'éviter le filtrage qui est un gros problèmedans l'irrigation au goutte-à-goutte. Les tubes verticaux (appelés hampe ou tube allonge vertical), ontun diamètre d'environ 1 à 3 cm, et sont raccordés à des tuyaux d'irrigation latéraux, ayant un diamètreminimal de 10 cm, enfouis dans le sol. Les barboteurs sont fixés à des perches ou à des bornes et leurhauteur est ajustée vers le haut et vers le bas, après un calcul ou des essais par tâtonnements, de façonà distribuer l'eau au débit voulu.Ces systèmes sont particulièrement adaptés pour arroser des cultures très espacées, comme lesplantations d'arbres fruitiers ou d'arbustes, dans lesquelles un asperseur monté sur une hampe peut êtreinstallé le long de chaque arbre ou groupe d'arbustes. Pour assurer une distribution uniforme de l'eauqui s'écoule des barboteurs, on remplit des petits bassins, entourés de petits billons, d'une quantitéégale d'eau. Ces bassins peuvent être construits manuellement et avoir une forme circulaire ourectangulaire. Grâce à ces moyens simples, les principes d'une irrigation efficace peuvent être mis enpratique.Ce système, dont la conception est simple et ne nécessite aucun élément manufacturé normalisé (telsque gicleurs, raccords, régulateurs de pression et filtres), n'a pas été promu dans le commerce par lesvendeurs d'équipement. C'est sans doute pour cela que tant d'utilisateurs potentiels ne sont pasconscients de ses avantages, qui sont, entre autres, son faible coût et sa facilité d'installation et defonctionnement.Il y a 20 ans, une procédure pour l'installation et l'étalonnage de ces systèmes d'irrigation a été décritepar Rawlins (1977). Depuis lors, les expériences de l'auteur du présent document et d'autres personnesont démontré que ces systèmes étaient valables. Ces derniers, ou leurs variantes, peuvent êtreintéressants pour les cultures arborées, en particulier sur des terrains relativement plats où l'onpratiquait antérieurement l'agriculture pluviale ou des méthodes d'irrigation de surface traditionnelles.

Encadré 4

Récapitulatif des méthodes d'irrigation à petite éc helle

Méthodes nécessitant uniquement de la main-d'œuvre et des matériaux locaux

Des pots de céramique poreux cuits à chaleur modérée sont posés à la surface ou enfouis dansle sol à l'intérieur de la rhizosphère. Lorsqu'ils sont remplis d'eau et d'engrais dissous, lesréceptacles d'argile perméable exsudent de l'eau et des éléments nutritifs dans le sol.Des tuyaux de céramique sectionnés constituent des sources linéaires qui humidifient un volumede sol de forme allongée.Méthodes basées sur des matériaux importés, mais assemblés sur placeDes tuyaux de plastique moulé ou des canalisations de plastique extrudé sont perforés à la mainet posés sur le sol pour simuler une irrigation au goutte-à-goutte.Des sections verticales de tuyaux de plastique (ou même des récipients de plastique mis au


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rebut, bouteilles, etc.) sont enfouies dans le sol.Des récipients de plastique à parois minces sont remplies de sable ou de gravier pour fournirune résistance mécanique à l'écrasement.Des manchons de plastique recouvrent les sections perforées des tuyaux pour empêcher lesracines de pénétrer dans les orifices d'évacuation.Des filtres à sable empêchent les particules en suspension ou les algues d'obstruer les orifices desortie.Des récipients auxiliaires sont utilisés pour dissoudre et injecter l'engrais dans l'eau d'irrigation.Des tubes allonge verticaux ou hampes sont utilisés pour déverser l'eau amenée par uneconduite souterraine dans de petits bassins.

Méthodes basées sur des éléments importés*

Les assemblages de goutteurs et de microasperseurs fabriqués industriellement sontsoigneusement supervisés et entretenus.Des équipements accessoires, tels que filtres à grille et filtres remplis de matières diverses,valves doseuses, régulateurs de pression et injecteurs d'engrais sont utilisés dans diversassemblages.

* Ces options ne sont justifiées que pour l'arrosage des cultures commerciales dans une économie de marché stable.

Fertirrigation

De nombreux sols d'Afrique sont, par définition, peu fertiles. Dans les zones tropicales humides, ilstendent à être fortement lessivés et, dans certains endroits, ils sont acidifiés ou contiennent del'aluminium ou des sulfates toxiques. Les sols des zones subtropicales arides se caractérisent par leurtexture grossière et leur faible teneur en matière organique. L'amélioration de la productivité de cessols, indispensable pour assurer la sécurité alimentaire, nécessite souvent des apports de produitschimiques, de fumier ou d'engrais.

Les méthodes de fertilisation classiques - épandage uniforme sur la surface ou semis en sillons d'unebande continue d'engrais tout au long de la rangée cultivée - ne sont pas compatibles avec l'irrigationd'une surface ou d'un volume partiel. L'efficacité de l'application est maximisée si la distributionspatiale de l'engrais dans le sol correspond à celle de l'eau. Lorsque seule une fraction du volume du sol reçoit de l'eau, les racines des plantes se concentrent dansla portion humide du sol. Il est donc important d'apporter à cette zone racinaire restreinte lesnutriments essentiels à la croissance de la plante. Si l'on épand des engrais secs à la surface du sol, onne peut pas être sûr qu'ils pénétreront au bon endroit, d'autant plus si des méthodes d'irrigationsouterraine sont pratiquées. L'expérience a montré que l'efficacité de l'engrais et de l'eau est renforcéesi les éléments nutritifs sont ajoutés à l'eau d'irrigation.Le déversement simultané d'eau et d'engrais est aujourd'hui connu sous le nom de fertirrigation. Cetteméthode est une variante particulière de la notion plus générale d'irrigation fertilisante, qui consiste àintroduire différents produits agrochimiques en solution dans la rhizosphère, par le canal du systèmed'irrigation. D'autres types de produits chimiques sont appliqués selon ce procédé, notamment desherbicides sélectifs pour supprimer les mauvaises herbes, des fongicides pour lutter contre les maladiesfongiques, et des nématocides pour protéger les racines des plantes cultivées contre les nématodesphytopathogènes.


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FIGURE 29Réservoir de mélange de l'engrais pour l'injection de nutriments solubles (fertirrigation) dans un système d'irrigation à conduites fermées

Dans les systèmes d'irrigation par canalisations fermées, le meilleur procédé consiste à raccorder à laconduite principale un réservoir où l'on injecte l'engrais (figure 29). Le montage d'un système defertirrigation est relativement simple. Aucun équipement spécialisé n'est nécessaire; il suffit d'une cuved'une capacité appropriée (20 à 100 litres), de préférence en matériau non corrosif, à travers laquelleon laisse l'eau s'écouler. La cuve devrait avoir une large ouverture munie d'un joint étanche pourpouvoir verser l'engrais et le mélanger. Dans les systèmes nécessitant un dispositif de filtrage, commele goutte-à-goutte ou la microaspersion, le réservoir d'engrais doit être placé avant le filtre pour que lesparticules insolubles provenant de ce réservoir n'obstruent pas les goutteurs. De tous les nutriments essentiels des végétaux, celui que l'on trouve le plus souvent en concentrationinsuffisante dans le sol est l'azote, dont les formes minérales (sulfate d'ammonium, nitrate d'ammonium,nitrate de potassium et urée) sont généralement facilement solubles. Les applications d'azote entraînentsouvent une croissance et un reverdissement spectaculaires des feuilles, surtout lorsque les plantespoussent sur des sols lessivés à faible teneur en matière organique. Cependant, si l'on n'apporte que del'azote, les plantes risquent de présenter rapidement des carences en d'autres nutriments principaux(phosphore et potassium), ainsi qu'en plusieurs autres éléments nutritifs secon-daires.En cas de besoin, la potasse est aussi disponible en formules concentrées solubles, contenant duchlorure, du sulfate ou du nitrate de potassium. Il est parfois nécessaire d'acidifier les engrais contenantdu phosphore pour qu'ils se dissolvent plus facilement. Dans les sols tropicaux très peu fertiles, lescarences en éléments nutritifs secondaires peuvent nécessiter des pulvérisations foliaires.

Irrigation souterraine par contrôle des nappes phré atiques

L'irrigation souterraine consiste à amener de l'eau jusqu'à la zone racinaire des plantes en régularisant,par des moyens artificiels, la hauteur de la nappe souterraine. Cette méthode peut être appliquée dansles endroits où la nappe est naturellement haute, ce qui est souvent le cas le long des vallées fluvialesou dans les plaines recouvrant des strates imperméables (figure 30).

FIGURE 30Elévation ou abaissement de la nappe phréatique pour l'irrigation souterraine, en contrôlant le niveau de l'eau dans des fossés parallèles

On creuse habituellement des tranchées ouvertes jusqu'à une profondeur inférieure à la nappe, et le


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niveau de l'eau est contrôlé par des barrages régulateurs ou des vannes. De cette manière, les tranchéespeuvent servir soit à drainer l'excédent d'eau et, partant, à abaisser la nappe phréatique pendant lessaisons humides, soit à élever la nappe en période sèche et, de ce fait, à humidifier la rhizosphère paren dessous. Les tranchées ouvertes ont pour inconvénient de «couper» le champ et de gêner lestravaux de labour, de plantation et de récolte. Elles diminuent aussi sensiblement la surface cultivable.On peut les éviter en plaçant en dessous de la nappe des tuyaux poreux ou perforés (généralement enplastique ondulé), munis de prises d'eau de distribution réglables. Ouvertes, les prises d'eau font officede drains; fermées, elles permettent à la nappe d'eau de s'élever. Les conduites souterraines sontcependant plus coûteuses à installer et plus difficiles à entretenir, car elles tendent à être bouchées parde la terre ou de l'oxyde de fer précipité.L'irrigation souterraine peut être utilisée pour arroser les cultures de plein champ, les pâturages et lesvergers. Elle convient particulièrement bien aux plantes hydrophiles, telles que la canne à sucre et lesdattes. L'uniformité de l'irrigation dépend de la régularité de la surface et de l'uniformité du sol.Le contrôle précis du niveau d'une nappe d'eau souterraine peu profonde est une tâche délicate etdifficile comportant de grands risques. La profondeur idéale de la nappe d'eau devrait être de 30 à 60cm en dessous de la rhizosphère. Si elle est plus élevée, elle tend à engorger le sol , à limiter l'aérationet à provoquer une ascension capillaire et une évaporation à la surface, où les sels risquent des'accumuler. Par ailleurs, si elle est maintenue à un niveau trop bas, la plante risque d'être privée del'humidité dont elle a besoin. En poussant, la plante absorbe plus d'humidité et son système racinaires'étend vers le bas, si bien que la nappe tend à baisser, sauf si on la maintient à dessein à un niveauélevé.Etant donné que la source d'eau se trouve en dessous de la zone racinaire, celle-ci est approvisionnéeen eau par capillarité. Le fonctionnement du système dépend donc des caractéristiques de sorption dusol. Un sol à texture fine (argileux) tend à s'engorger d'eau et à limiter l'aération. Dans un sol argileux,l'eau d'irrigation souterraine ou de drainage s'écoule aussi plus lentement. Dans ce type de sol, lestranchées ou les conduites souterraines doivent être moins espacées. En revanche, un sol à texturegrossière (sableux) a une capacité de rétention hydrique trop faible et tend à s'assécher trop vite.Comme avec les autres méthodes d'irrigation, rien ne saurait remplacer l'expérience locale en matièrede maîtrise de l'eau, basée sur la connaissance des caractéristiques spécifiques du sol et des besoins desplantes.

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Chapitre 5

Estimation simple des besoins hydriques des plantes

L'expression programmation de l'irrigation décrit la procédure par laquelle un irrigateur détermine lapériodicité et le dosage des applications d'eau. Lorsque l'on programme l'irrigation, on se pose les deuxquestions suivantes: quand faut-il irriguer? et quelle quantité d'eau faut-il appliquer?

Lorsque l'on pratique une méthode d'irrigation traditionnelle par surverse ou par aspersion, basée surdes applications peu fréquentes, la réponse à la première question est généralement la suivante: quandla réserve d'humidité disponible dans la rhizosphère est sur le point d'être épuisée. Concrètement, celasignifie: quand la plante est sur le point de souffrir du manque d'eau. En revanche, l'agriculteur qui aopté pour une méthode d'irrigation basée sur des applications fréquentes n'a plus à se demander quandl'humidité du sol sera épuisée ou quand les plantes sont sur le point de souffrir de la soif. En effet, cessituations peuvent être totalement évitées. A la question, quand faut-il irriguer?, l'irrigateur peut àprésent répondre: aussi souvent que possible, même quotidiennement. A la seconde question: quellequantité d'eau faut-il appliquer?, la réponse est: suffisamment pour compenser les pertes parévaporation et pour prévenir la salinisation de la rhizosphère.Les pertes par évaporation dépendent des conditions météorologiques, qui varient au fil du temps.Pour les déterminer, on peut observer les variables météorologiques pertinentes (température, vent,humidité atmosphérique et ensoleillement), puis appliquer l'une des nombreuses équationsfonctionnelles ou formules permettant de calculer l'évapotranspiration potentielle (figures 31 et 32).

FIGURE 31Variables météorologiques ayant une incidence sur l'évaporation, la transpiration et l'absorption de l'humidité du sol par les racines




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FIGURE 32 Bilans radiatif et hydrologique d'une plante sous irrigation localisée

Une autre méthode, plus simple, consiste à estimer les pertes par évaporation en mesurant directementle taux d'évaporation à l'aide d'un évaporimètre standard. L'un des dispositifs les plus simples et les plusutiles est le bac évaporatoire. Il s'agit d'un récipient peu profond rempli d'eau, que l'on pose sur le sol àl'intérieur de la zone irriguée. On peut calculer facilement la quantité d'eau qui s'évapore chaque jour enmesurant le volume d'eau qui, dans chaque bac, doit être ajouté pour ramener la surface d'eau à unniveau déterminé. L'évaporimètre donne une indication de l'effet conjugué des rayonnements solaires,du vent, de la température et de l'humidité sur l'évapotranspiration dans un champ (figure 33).

FIGURE 33L'évaporimètre, ou bac évaporatoire, standard de classe A, mis au point par le US Weather Bureau

Il existe divers bacs normalisés, dont le plus couramment utilisé est le bac de classe A, introduit par leUnited States Weather Bureau. Il s'agit d'un récipient circulaire, d'un diamètre de 121 cm et d'uneprofondeur de 25,5 cm, placé sur un cadre de bois à claire-voie posé à même le sol. Le bac est remplid'eau jusqu'à environ 5 cm du bord. Ce modèle standard est relativement facile à fabriquer, mais il n'estpas nécessaire de le suivre à la lettre. L'auteur estime que l'on peut obtenir pratiquement les mêmesrésultats avec n'importe quel dispositif ayant une configuration plus ou moins similaire à celle du bac declasse A. Cependant, bien qu'ils soient peu coûteux et faciles à installer, à entretenir et à contrôler, lesbacs évaporatoires ont plusieurs inconvénients.Même si un champ cultivé est soumis aux mêmes variables climatiques que l'eau qui se trouve dans unbac, il ne réagit pas nécessairement de la même manière. Une surface recouverte de végétation diffèred'une surface d'eau libre, à bien des points de vue: pouvoir réfléchissant, propriétés thermiques(accumulation thermique), fluctuation des températures entre la nuit et le jour, coefficient detransmission de l'eau et rugosité aérodynamique du couvert végétal. Des facteurs comme la couleur dubac, la profondeur et la turbidité de l'eau, et l'ombrage fourni par les plantes voisines, peuvent tous


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altérer jusqu'à un certain point la mesure.L'évaporation de l'eau du bac dépend de son emplacement exact par rapport à l'exposition au vent. Lesbacs entourés de hautes herbes ont un pouvoir d'évaporation inférieur de 20 à 30 pour cent à ceux quisont placés sur une terre inculte. Des pluies peuvent tomber pendant la saison d'irrigation et s'ajouter àl'eau du bac, ou des animaux assoiffés errant en liberté peuvent venir s'y abreuver, si bien que le bac estdétourné de son utilité. Pour éviter que les animaux ne viennent boire l'eau (en particulier des oiseaux),on recouvre souvent les bacs de grilles. Cela peut réduire de 10 à 20 pour cent le taux d'évaporation et,de ce fait, imposer le recours à un coefficient de correction.Malgré tous ces inconvénients, placés et entretenus comme il convient, les bacs évaporatoires peuventêtre utiles, dans la mesure où ils sont mis en corrélation avec d'autres mesures de l'évapotranspirationpotentielle (ETP)3. Le problème est de parvenir à traduire l'évaporation du bac en une estimation del'ETP de la plante cultivée, dont on déduira les besoins d'irrigation effectifs.Dans un premier temps, on applique un coefficient de correction pour tenir compte du fait que l'eaulibre a généralement un pouvoir d'évaporation plus grand qu'une culture sur pied, même si celle-ci estplantée «serré» sur une sol bien humidifié et transpire à son taux potentiel maximal. D'après denombreuses expériences, le coefficient de correction approprié varie entre 0,5 et 0,85. L'auteur apersonnellement constaté, sur la base de mesures directes et d'une étude des documents existants, quele coefficient type est d'environ les deux tiers (disons 0,66):

ETPcouvert total = 0,66 Ebac (4)

Dans un deuxième temps, il faut prendre en compte le stade de croissance de la plante, attesté par lafraction de sol qu'elle recouvre. Il peut être estimé à partir d'observations de la surface ombragée par laculture. Etant donné que l'évapotranspiration potentielle est fonction de la surface couverte par laculture, mais ne lui est pas simplement proportionnelle, il est proposé d'utiliser la relation empiriquesuivante:

ETPcouvert partiel = 0,33 (1 + C) Ebac (5)

où C est la fraction de sol couverte par la plante, qui varie de 0 (quand la culture vient d'être semée ouplantée) à 1 (quand la parcelle cultivée est complètement couverte). Dans le dernier cas, l'équation (5)devient l'équation (4).

La troisième étape consiste à estimer les besoins d'irrigation (I), comprenant les besoins en eau effectifsde la plante (W), plus une fraction correspondant au lessivage (L), moins les pluies tombées depuis ladernière irrigation (R). Si le besoin en eau effectif de la plante est d'environ 80 pour cent de l'ETP et sila fraction correspondant au lessivage souhaitée est de 10 pour cent de l'ETP (soit W = 0,8 ETP, L =0,1 ETP), on obtient:

I = (0,33 x (W + L) Ebac(1 + C) - R = (0,33 x 0,9) Ebac (1 + C) - R (6) = 0,3 Ebac (1 + C) - R

Ces relations doivent uniquement être considérées comme des estimations préliminaires. Des mesuresen champ des réponses d'une culture spécifique à des quantités variables d'eau d'irrigation, dans lesconditions locales, devraient fournir des orientations plus fiables sur les quantités optimales à déverser.En outre, les estimations ci-dessus se réfèrent seulement aux stades de croissance active de la plante.Lorsqu'un végétal arrive à maturité et que ses tissus deviennent sénescents, ses besoins en eaudiminuent naturellement. L'irrigation est interrompue quand sa contribution future au rendement nejustifie plus son coût additionnel.

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Chapitre 6

Aspects écologiques du développement de l'irrigatio n

Le développement de l'irrigation peut avoir des effets positifs et négatifs sur l'environnement. Unsystème d'irrigation est viable s'il évite les impacts négatifs.

L'aspect positif de l'irrigation découle de l'intensification de la production des cultures vivrières etfourragères sur les terres les plus fertiles, permettant à un pays d'atténuer la pression sur les terresmarginales actuellement sous cultures pluviales ou pâturages. Ces terres sont d'ores et déjà soumises àun processus de dégradation (appelé, dans les zones semi-arides, désertification). Pour les populationsqui, pendant des générations, ont assuré leur subsistance en cultivant des terres non irriguées, lepassage à l'agriculture irriguée risque de poser des problèmes d'ordre social. Cependant, cechangement sera de toute façon inévitable dans les zones où la dégradation des terres devient aiguë. Làoù l'expansion de l'irrigation est possible, elle peut représenter une option constructive pour prévenir lafamine ou une migration massive.Le développement de l'irrigation peut avoir des impacts négatifs sur l'environ-nement tant hors du siteque sur le site. Les effets hors site peuvent se produire en amont de la terre qui doit être mise envaleur, par exemple s'il faut construire un barrage sur un fleuve pour l'approvisionner en eaud'irrigation. En aval de la zone irriguée, l'environnement peut être endommagé par l'eau excédentairequi s'y déverse, si elle contient des concentrations nocives de sels, de déchets organiques, d'organismespathogènes et de résidus agrochimiques. Les effets potentiels sur le site sont ceux qui nous intéressent le plus directement. Les terres irriguées,en particulier dans les vallées fluviales où les nappes d'eau tendent à être élevées, doivent, d'unemanière générale, être drainées, faute de quoi elles sont exposées au double fléau de l'engorgement etde la salinisation. Le drainage de l'eau souterraine étant une opération complexe, astreignante etcoûteuse (souvent plus onéreuse que l'installation du système d'irrigation lui-même), il est tentant demettre en route les nouveaux projets d'irrigation, sans se préoccuper du drainage, ou en remettant cetteopération au moment où la nécessité s'en fera effectivement sentir. Le problème est que, si l'on attendle dernier moment, le coût de l'installation des drains peut être prohibitif.Il ne nous appartient pas dans cette publication de faire une étude approfondie du drainage. Nous nouscontenterons de dire ici que ceux qui conçoivent des systèmes d'irrigation doivent être conscients del'éventuelle nécessité de drainer et d'en tenir compte dans leurs plans. Tout au moins, les irrigateursdoivent, dans chaque zone, surveiller la hauteur de la nappe phréatique, au moyen de puitsd'observation (piézomètres). En prélevant des échantillons de l'eau qui se trouve dans ces puits, onpeut surveiller la qualité de la nappe souterraine vers laquelle la fraction de l'eau d'irrigation qui alessivé le sol s'infiltre. Ce système de contrôle permettra d'être averti à temps d'un risque éventuel desalinisation, et d'adapter les pratiques d'irrigation en conséquence. Même si avec les petits systèmesd'irrigation le risque d'engorgement et de salinisation est moindre qu'avec les grands, le risque dedégradation du sol ne doit jamais être ignoré.



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Chapitre 7

Aspects humains du développement de l'irrigation

L'irrigation n'est pas simplement une opération mécanique visant à distribuer de l'eau aux cultures.C'est aussi une activité humaine et une entreprise sociale. On ne peut s'intéresser au développement del'irrigation sans noter que, en fin de compte, le succès de tout projet est fonction de la qualité de l'efforthumain qui a été investi. En outre, un projet d'irrigation n'est pas seulement un système destiné àaccroître la production agricole, c'est aussi, et peut-être même avant tout, un lieu où une communautéd'individus et de familles peuvent vivre en bonne santé, tout en travaillant ensemble et en contribuant àla sécurité alimentaire de leur nation (figure 34).

FIGURE 34Les conséquences de l'irrigation

Comme dans toute autre activité humaine, la première condition de succès est que les travailleurs




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participant à l'installation du système soient fortement motivés et prennent leur tâche à cœur. Laseconde est qu'ils soient informés comme il convient; il ne suffit pas qu'ils aient reçu une formationpour exécuter les opérations de routine, il faut aussi qu'ils puissent comprendre les principesfondamentaux de la gestion rationnelle de l'irrigation. A cet égard, les investissements dans larecherche et dans la formation du personnel sont encore plus cruciaux que les investissements dans lestuyaux et les pompes. La troisième exigence est, bien entendu, que les agents d'irrigation puissentaccéder (de préférence, en les achetant) aux intrants matériels dont ils ont besoin pour obtenir unrendement maximal de leur travail.L'une des plus graves erreurs que puissent commettre les ingénieurs ou les gestionnaires en irrigationest d'adopter une attitude autoritaire, et de partir du principe que les travailleurs doivent obéir auxinstructions qui leur sont données «d'en haut», sans discuter. Priver des êtres humains intelligents detout intérêt personnel pour leur propre travail, et des motivations qui les inciteraient à mettre enpratique leur capacité créative, c'est gaspiller une ressource plus précieuse encore que le sol et l'eau.Les travailleurs à qui l'on donne le sentiment de participer, et qui reçoivent des récompensesproportionnelles à leur initiative et à leur contribution, sont beaucoup plus intéressés par leur travail etse consacrent beaucoup plus à sa réussite. On peut leur offrir des incitations d'ordre social,administratif, économique ou - mieux encore - une combinaison des trois.La meilleure incitation consiste à autoriser, et même à encourager, les individus et les familles àtravailler pour eux-mêmes, en bonne intelligence avec leurs voisins, sur leurs propres parcelles, tout enleur garantissant l'accès à l'eau et aux autres facteurs de production essentiels. Pour atteindre cetobjectif, les décideurs et les organismes administratifs doivent résoudre un ensemble de problèmescomplexes: ils doivent notamment introduire une réforme agraire, garantir la sécurité de jouissance desterres et les droits à l'eau des agriculteurs, et coordonner l'allocation et l'utilisation des ressources entreles différents secteurs en concurrence; mais toutes ces questions dépassent largement le cadre limité decette étude.Un programme d'irrigation permet non seulement de donner des incitations aux travailleurs, mais ausside contribuer au bien-être humain dans un sens plus large. Dans les pays en développement, beaucoupde systèmes d'irrigation, sinon la plupart, servent aussi d'autres objectifs que la production agricole:besoins en eau des ménages, évacuation des eaux usées, production d'énergie électrique, transports,pêche et loisirs. Quelques-uns de ces besoins peuvent entrer en concurrence ou en conflit avec lesobjectifs de base pour lesquels le projet d'irrigation a été conçu, particulièrement s'ils n'ont pas étéidentifiés dès le départ et inclus dès les premiers stades de la planification.Les projets d'irrigation peuvent comporter un risque grave pour la santé si l'eau transportée dans descanalisations à ciel ouvert est utilisée pour boire, se baigner, faire la lessive et si des déchets d'originehumaine et animale y sont évacués. Quelqu'un a dit «Là où va l'eau, la maladie suit». Malheureusement,les structures d'entreposage et de transport de l'eau sont des terrains favorables à la reproduction desvecteurs de maladies (tels que les moustiques et les escargots) et des pathogènes responsables decertaines des maladies les plus débilitantes qui se propagent dans le monde en développement. Parmicelles-ci, on peut citer la schistosomiase (bilharziose), l'onchocercose (cécité des rivières), la malaria, lecholéra, la dysenterie et d'autres maladies intestinales. C'est pourquoi des spécialistes de la santépublique devraient intervenir dans la planification et le fonctionnement de tous les réseaux d'irrigation,ainsi que dans la remise en état ou la modernisation des systèmes existants.Certaines précautions peuvent contribuer au contrôle de la propagation des maladies d'originehydrique. Il faudrait, notamment:

prévoir des canaux d'adduction et de drainage revêtus de béton et d'une forme appropriée pourempêcher la stagnation de l'eau le long des bords (et, accessoirement, pour réduire les pertes parinfiltration);prévenir la prolifération de végétaux aquatiques à l'intérieur des canaux, pour éviter leurencrassement, la stagnation de l'eau et la propagation de maladies;protéger les canalisations contre les animaux errants qui pourraient casser les bords et polluerl'eau;


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contrôler l'évacuation des déchets humains en leur donnant des installations sanitaires sansdanger pour l'environnement;traiter l'eau utilisée directement pour les besoins humains (filtrage et, le cas échéant, utilisationde produits chimiques pour lutter contre les parasites).

Toutes ces précautions sont particulièrement efficaces dans les systèmes où l'eau est transportée dansdes canalisations fermées et où l'accès aux réservoirs d'irrigation est limité. Ces systèmes d'adductionpeuvent aussi faciliter l'adoption des méthodes d'irrigation HELPFUL (méthodes d'irrigation peucoûteuses et efficaces, basées sur des applications fréquentes d'un faible volume d'eau sur un partie duchamp), décrites dans ce document.Comme on peut le voir, le développement et la gestion rationnels de l'irrigation représentent uneentreprise complexe qui recouvre de nombreux aspects, allant bien au-delà de l'hydraulique et del'agronomie. Chaque projet d'irrigation est bien entendu conçu et géré d'une façon spécifique, qui n'estpas seulement dictée par les conditions physiques et agronomiques qui prévalent sur le site. Unecombinaison spécifique de facteurs humains et économiques entre en jeu dans chaque cas et touteinitiative visant à promouvoir ou à améliorer la pratique de l'irrigation doit en tenir compte.

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Chapitre 8

Regard vers le passé

Il fut un temps où les experts des pays industrialisés étaient convaincus d'avoir des solutions toutesprêtes pour remédier aux problèmes du sous-développement dans le tiers monde. Il suffisait,pensaient-ils, de transférer le savoir-faire et l'équipement disponibles pour que le développement et lamodernisation suivent automatiquement. Malheureusement, ce fut une erreur coûteuse qui, tropsouvent, a débouché sur l'introduction hâtive, voire l'imposition, de systèmes qui étaient encontradiction ou en conflit avec le contexte environnemental, culturel ou socioéconomique local. Defaux départs et des initiatives malencontreuses ont nui aux tentatives de transfert de technologie. Biensouvent, les ressources considérables, qui ont été investies, n'ont engendré que déception et désillusion.

La plupart des capitaux qui ont été investis dans l'irrigation dans les pays en développement ontconcerné des projets de grande envergure, dans l'espoir d'obtenir des augmentations de productionmassives et rapides. En général, une institution nationale ou internationale bien intentionnée concevaitet finançait un projet de prestige, fondé sur des technologies élaborées. Des experts étaient recrutés àl'étranger pour concevoir le système, puis on faisait appel à des entreprises de sous-traitance oud'amont pour exécuter le plan. Ensuite, la merveille de la technologie moderne était assemblée etdémontrée, à grands coups de publicité. Le fossé des siècles avait été comblé, semblait-il, d'un simplecoup de maître. Ensuite, une fois qu'elles avaient fait leur travail et récolté les fruits, les sociétésétrangères s'éclipsaient. Peu après, le système sophistiqué tombait en panne par suite de la défaillanced'un rouage ou de l'inexpérience et de l'incurie du personnel chargé de le faire fonctionner . L'absencede ressources locales et la difficulté de faire venir des pièces de rechange et des experts de l'étranger,exacerbées par la présence d'une main-d'œuvre sous-payée et indifférente car privée d'incitations, seconjuguaient pour retarder les réparations requises, si bien que la panne n'était jamais réparée. Tout lesystème coûteux qui avait été installé restait alors inutilisé, tel un monument muet au transfert detechnologie inappropriée.Les grands systèmes d'irrigation par aspersion à têtes d'arroseurs rotatives, préfabriqués à l'étranger etassemblés dans divers pays d'Afrique où la taille traditionnelle des exploitations, le coût de l'énergie etles équipements et services techniques disponibles ne sont pas du tout les mêmes que dans les paysindustrialisés, en sont un exemple. Dans de nombreux endroits, ces machines imposantes sont devenuesdes objets inutiles.Comme la plupart des organisations chargées de la conception des projets d'irrigation sont spécialiséesdans le génie civil, elles ont tendu à privilégier la conception et la construction des grands systèmesd'adduction d'eau et à se désintéresser des aspects de la gestion des petits systèmes d'irrigation sur lesexploitations. Dans certains pays, il existe encore une dichotomie entre l'organisme chargé de la miseen valeur des ressources en eau et de l'allocation et de la distribution de l'eau par les canaux, etl'organisme chargé de superviser l'utilisation de l'eau dans les champs par les paysans locaux. Souventl'organisme de mise en valeur des ressources en eau a plus de pouvoirs, de moyens financiers et deprestige que celui chargé de la gestion sur les exploitations, aussi le premier est-il peu enclin à accepterles conseils du second sur les options d'allocation de l'eau.Les principaux décideurs ont tendu à favoriser les projets d'investissement de grande envergurecomportant des travaux gigantesques et à se désintéresser des besoins plus modestes des unitésagricoles indigènes, et des questions concernant la formation et l'entretien qui intéressent le personnel



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subalterne privé de pouvoir décisionnel. Les décideurs de haut niveau pensaient que le développementde l'irrigation demanderait moins de temps et étaient contrariés par les contraintes d'ordre technique ouhumaines. Certains n'ont pas été suffisamment conscients du fait que la technologie qu'ils tentaient detransférer des pays industrialisés s'était développée dans une économie de marché à fort coefficient decapital, basée sur la fourniture immédiate de services techniques et une infrastructure économiquecomplexe. En outre, les institutions de financement et les sociétés de sous-traitance ont naturellementeu tendance à préférer les grands projets qui leur permettaient de vendre des équipements et desservices coûteux, alors, qu'en réalité, ce sont souvent les petits projets pilotes, où les compétenceshumaines et la main-d'œuvre locale revêtent une plus grande importance, qui offrent le plus depossibilités d'obtenir des progrès durables.

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Chapitre 9

Regard vers l'avenir

La présente publication vise principalement à mieux faire connaître les concepts et les pratiquesfondamentaux de l'utilisation efficace de l'eau. Le but est d'appliquer ces principes pour améliorer lapetite agriculture et, par voie de conséquence, la sécurité alimentaire en Afrique. La manière dont cesprincipes seront appliqués dans les divers endroits dépend des conditions locales qui ont une influencesur l'économie de la terre, de l'eau, de la main-d'oeuvre, des machines, de l'énergie et sur le choix descultures à planter. Elle dépend aussi de facteurs sociaux et des effets à long terme sur l'environnement.Il n'existe pas de recette universelle pour concevoir et mettre en oeuvre des systèmes d'irrigationsusceptibles à la fois d'être efficaces, de procurer des avantages sociaux et de garantir la conservationdes ressources. Aucune des technologies dont on dispose ne garantit le succès en tout lieu: chacunepeut être plus ou moins efficace et être vouée à l'échec si elle n'est pas gérée comme il convient.

Pour que l'utilisation efficace de la terre et de l'eau ne soit pas seulement un concept abstrait, elle doitdevenir l'objectif explicite des institutions ou des gouvernements bailleurs de fonds, mais aussi de ceuxqui travaillent dans les champs. Les systèmes d'irrigation doivent être ajustés dès le départ afin queceux qui en sont propriétaires et les gèrent soient motivés, informés, se sentent responsables, aient lapossibilité d'improviser et puissent accéder au crédit.Dans les pays en développement, les unités d'irrigation sont très variables, tant par leur taille que parleur organisation, et il continuera certainement à en être ainsi. D'une part, on trouve des projets publicsou commerciaux de très grande envergure, d'une taille allant de quelques centaines à des dizaines demilliers d'hectares. A l'autre extrémité, on trouve les nombreuses petites exploitations familiales d'unedimension allant de 0,1 à 10 ha. Parmi ces dernières, quelques-unes bénéficient d'un accès direct à unesource d'eau indépendante (puits ordinaire), alors que d'autres font partie d'associations (coopérativesvillageoises) qui se partagent l'accès à une source d'eau commune.Il va de soi que des méthodes d'irrigation convenant à des opérations d'une certaine ampleur peuventêtre tout à fait inappropriées pour d'autres. Ainsi, les systèmes d'aspersion à haute pression peuventêtre intéressants pour des producteurs commerciaux de cultures industrielles, mais sont trop onéreuxpour les petites exploitations agricoles. La technologie sélectionnée doit être celle adaptée à la taille dechaque type d'opération.S'agissant du développement de l'irrigation, ce qui importe, ce n'est pas tant le transfert de technologieen soi que la prise de conscience de la nécessité d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de la terre et del'eau et des principes qui sous-tendent ce concept. L'utilisation inefficace de ces ressources vitales n'estpas le fait d'un seul groupe de pays: la maladie est universelle. Aucune technologie n'offre une garantiede succès, même si certaines ont plus de chances de réussir que d'autres. Enfin, la tâche doit êtreaccomplie par des personnes travaillant dans des endroits distincts, bénéficiant des incitations, desconnaissances et des moyens requis. Au lieu de voir le développement de l'irrigation comme unproblème qui dépend uniquement de l'offre, le moment est venu de mettre l'accent sur l'importance dela demande. Plus spécifiquement, le problème consiste à parvenir à gérer la demande d'eau de façon àgarantir l'efficacité et la durabilité de son utilisation. On obtiendra davantage de bonne eau enconservant la ressource et en préservant sa qualité et on accroîtra les recettes économiques enaméliorant son utilisation.Globalement, les systèmes qui transportent l'eau dans des conduites fermées pour arroser des cultures à



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rendement potentiel élevé, sont ceux qui offrent les meilleures chances d'améliorer l'efficacité del'utilisation de l'eau dans les petites exploitations agricoles. Logiquement, ces systèmes devraientfournir l'eau à la demande, selon un dosage calculé pour satisfaire en permanence les besoins desplantes tout en prévenant le gaspillage, la salinisation et l'élévation de la nappe d'eau. Les méthodes peucoûteuses décrites dans cet ouvrage, basées sur l'application fréquente d'un faible volume d'eau sur unepartie du champ, ne sont que quelques exemples pertinents.

Le petite irrigation dans le zones arides - Bibliographie http://www.fao.org/docrep/W3094F/w3094f11.htm#TopOfPage

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Bibliographie

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