Détermination Des Besoins en Eau Des Cultures

Détermination des besoins en eau des cultures : mesure et formules de calcul

Encadré par : Pr. BOUAZIZ A.

Sommaire 

Définitions

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Mesure de l’ETM par évapotranspiration

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Mesure de l’ETM par parcelle expérimentale e xpérimentale

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Mesure de l’ETM à partir de bac

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Formules de calcul de l’ET0

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Exactitude et variabilité de l’ETP

Définitions : 

Besoin en eau : Quantité d’eau nécessaire pour répondre aux pertes d’eau par évapotranspiration à partir d’un végétal sain, en pleine croissance, placé dans des condition conditionss du sol non limitantes et exprimant la totalité de ses potentialit potentialités. és.

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ETM : L'évapotranspiration d'un couvert donné indemne de maladies et se développan développantt dans des conditions non limitantes en disponibilité disponibilit é en eau et en e n fertilisation.

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ETP : L'ET de la culture dans des conditions de saturation totale des surfaces évaporantes et de l'air environnant. Ce sont des conditions théoriques qu'on n'atteint n'atteint pas dans la réalité. Ce terme est abusivement utilisé pour désigner des ET calculées ou mesurées ce qui conduit à une certaine ambiguïté.

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Kc : Coefficient cultural - Il caractérise caractérise le végétal végétal dans une région région - Il dépend de la culture, l’espèce, la variété, le porte -greffe, le stade de développement, développement, le cycle de culture, de la date de plantation

Mesure de l’ETM par évapotranspiration : Principe : 

Choisir un volume de terre dont la culture doit bénéficier d’une alimentation alimentatio n optimum en eau et en éléments fertilisants

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Assurer des arrosages fréquents pour maintenir le taux d’humidité du sol au voisinage de Hcc

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Les besoins d’eau de la plante sont déterminées à partir de l’eau apportée et de l’eau drainée

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Les mesures d’évapotranspiration se font par périodes (journalières de préférence) préf érence) à partir des données suivantes suivantes : ETM = ΔR – D + P + I ΔR = Variation du volume du réservoir

D = drainage P = Pluie

Mesure de l’ETM en parcelle expérimentale

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Conduite en parcelle expérimentale irriguée pour maintenir l’humidité à la capacité au champs.

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On mesure l’humidi l’humidité té dans les différents horizons du sol pour établir les profils hydriques.

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Ces profils permettent de déterminer la quantité d’eau évapotranspirée par le sol.

Mesure de l’ETM en parcelle expérimentale Méthodes de mesures de l’humidité du sol: 

Méthode gravimétrique: consiste à sécher à 105 °C un échantillon de sol et connaître ensuite par pesée finale le poids d’eau contenu par l’échantillon. Méthode de référence, mais n’est pas précise.

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Sonde à neutrons: Une source de Radium – Baryum placé dans le sol, émis des neutrons rapides dont le ralentissement est proportionnel à la quantité de noyaux d’hydrogènes constituant l’eau l’eau du sol.

Mesure de l’ETM en parcelle expérimentale

Tensiomètre:

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Le tensiomètre transporte par effet capillaire de l'eau de l'intérieur vers l'extérieur, de sorte qu'une dépression apparaisse dans le tube fermé. Cette dépression est une mesure de de l'humidité l'humidité . Méthode TDR

•

Le principe de cette mesure est basé sur la déterminatio détermination n du temps de propagation d’un pulse électromagnétique le long d’une électrode introduite dans le sol. Le temps de propagation de ce pulse dépend étroitement de l’humidité du sol

Bacs d’évaporation: d’évaporation: 1) Le bac d'évaporation classe A 

permet de mesurer l’importance l’importance normalisée de la vitesse d’ d’évapor évaporation ation d'un volume d'eau donné (exprimée en mm par jour, par mois ou par an). Cette donnée dépend exclusivement du pouvoir évaporant de l’air et des précipitations.

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Il est important de placer le bac d'évaporation d'évaporation sur une palette (en général 10 cm) surélevan surélevantt le bac bac du sol (en général 10 cm) car le contact contact du fond fond du bac avec le sol perturbe la mesure. En effet, l'air doit pouvoir circuler sous le bac.

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Pour obtenir le degré d’évaporation en mm, on mesure la hausse ou la baisse du niveau de l’eau libre dans le bac à l’aide de la jauge à crochet .

L’Evaporation est donnée par l’équation suivante : 

− ++ = 

R: Recharge effectuées (mm)

Eb : Evaporation du bac (mm)

Différence érence de niveau entre deux mesures successives (mm). N2-N1: Diff P: Pluviométrie (mm)

La mesure de l’évaporation potentielle s’effectue en divisant la mesure directe lue sur le bac de l’évaporation (EBAC) par un coefficient local dépendant des différents facteurs du climat et du bac. Le coefficient K est fonction du bac, l’humidité relative, et d’autres paramètres fonction du lieu. 

=  / 

2) Le bac Colorado : Le bac Colorado se présente sous la forme d’un parallélépipède, dont la section droite est un carré de 0.914 m de côté; sa profondeur est de 0.462 m; il est enterré dans le sol de manière que ses arêtes supérieures supérieures soient à 0.10 m audessus de la surface de celui- ci. Le plan d’eau dans le bac est maintenu à peu près au niveau du sol.

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ETo o La mesure de l’évaporation ET

est effectuée par la lecture de la différence de niveau entre le jour i et le jour i+1.

La formule de PENMAN – MONTEITH ()

  − +..  ET=  +.(1+ ) Rn : rayonnement net (W.m-2) G : flux de chaleur du sol (W.m2) ρa : densité moyenne de l’air cp : chaleur spécifique d’air λ : chaleur latente de changement d’état (2450 kJ.kgkJ.kg1)

e : tension de vapeur à la température t (kPa) ew : tension de vapeur saturante à la température  ∆ : la pente de la courbe de tension de vapeur saturante (kPa.°C-1) ra : la résistance aérodynamique rs : la résistance du couvert végétal γ : la constante psychrométrique (kPa.°C -1)

La formule de PENMAN – MONTEITH La résistance aérodynamique

zm : la hauteur de la mesure du vent (m) d : hauteur initiale de déplacement (m) zom : hauteur initiale de transfert du vent (m) zh : la hauteur la mesure de l’humidité (m) zoh : hauteur initiale de transfert de la chaleur et de la vapeur (m) k = 0,41 : constante de von Karman’s

La formule de PENMAN – MONTEITH La résistance aérodynamique En considérant le vent, l’humidité et la vitesse du vent mesurés à 2m par rapport au sol et une végétation de 0,12 m de hauteur, cette expression se simplifie:

v : la vitesse du vent mesurée à 2m

La formule de PENMAN – MONTEITH La résistance du couvert végétal

rl : la résistance stomacale de la feuille bien illuminée (s.m -1) LAI active : indice foliaire de la feuille

Pour Pour un gazon bien irrigué de hauteur 12 cm, on aboutit à : rs ≈ 70 (s.m-1) le jour et 700 (s.m-1) la nuit lorsque la radiation

Formule horaire de PENMAN – MONTEITH 

Pour une échelle de temps horaire

d : longueur du pas de temps en k secondes (d=3.6 10-3 ks) : température moyenne horaire de l’air (°C) (°C)

Formule horaire de PENMAN – MONTEITH Hypothèses :

La végétation est un gazon bien irrigué et couvrant à une hauteur de 0,12m 0,12m,, de résistance extérieure de rs=70 m.s-1 et un albédo de 0,23. 0,23.  Le flux de la chaleur dans le sol G n’est pas négligeable pour des calculs ca lculs horaires de l’ETP. l’ETP.  Les données météorologiques exigées sont : la température 

horaire moyenne de l’air, l’humidité relative horaire moyenne, vitesse horaire moyenne mesurée à 2m et le rayonnement net horaire.

Formule de Penman – Monteith-FAO pour le calcul de l’ETP journalier Lorsqu’on ne dispose que de données journalières

Formule de Penman – Monteit Monteith-F h-FAO AO pour le calcul de l’ETP journalier Hypothèses  La végétation est un gazon bien irrigué et couvrant à une hauteur de 0,12m, de résistance extérieure de 70 m.s -1 et un albédo de 0,23.  Le flux de la chaleur quotidien dans le sol est considéré comme négligeable devant le rayonnement net à ce pas de temps (G ≈ 0)  Les paramètres climatiques exigés : les températures

journalières moyenne, maximale et minimale ; la vitesse journalière moyenne de l’air à 2m et le rayonnement net total journal journalier ier

Formule de Bouchet ETP = K.α0.Ep(1 + .) Ep : nombre de mm d’eau évaporée dans le Pic iche he en 24h 24h α0 = 0,37 dans dans le cas où le Piche Piche est placé dans dans un abri à 2m auaudessus du sol : coefficient fonction de la température : température moyenne entre la température de l’air et la température du point de rosée

Formule de Bouchet Propriétés simplificatrices :

1. La mesure se faisant sous abri, le rayonnement net peut être considéré comme nul. 2. La mesure évaporompétriq évaporompétrique ue intègre intègre en elle-même un certain nombre nombre de paramètres : température, déficit de saturation et vent. Avantage : L’ évaporomèt omètre re Piche iche est prati pratique que et robust robuste. e. L’évapor l’ environnement : aération de l’abri, Inconvénient : Il est très sensible à l’environnement radiation réfléchie par le sol, etc. . Ne pas employer cette formule en pays sec ou en saison sèche, sèche , car elle surestime beaucoup l’évapotranspiration par effet d’oasis.

Formule de Turc Elle est basée sur l’analyse statistique des bilans hydrologiques des bassins versants et la mise en corrélation des résultats obtenus avec les principaux facteurs de l’évaporation. •

Formule annuelle :

 =

 0, 9 

ETP : en mm par par an. T : température moyenne moyenne sur 1 an en °C. P : pluie en mm par an. L = 300 + 25*T + 0,05*T3

² ²

Formule de Turc 

Formule mensuelle

Pour une une humidité humidité relative Hr >= 50% : Pourr une Pou une hum humidit idité é Hr