L'irrigation Professionnelle en Maraîchage : Techniques, Conseils et Enjeux

Le maraîchage, désignant historiquement l'activité des jardiniers cultivant autour des grandes villes sur des marais, a évolué. Si aujourd'hui les fermes maraîchères se sont éloignées de ces zones humides, la gestion de l'eau demeure un facteur clé de réussite, particulièrement face aux conditions climatiques difficiles des dernières années, marquées par des étés très chauds et secs. L'irrigation est une pratique fondamentale qui assure la croissance optimale des végétaux et des rendements élevés. Depuis des siècles, les agriculteurs ont cherché des moyens efficaces pour garantir la survie de leurs cultures. Cet article explore les fondements de l'irrigation en maraîchage, des besoins en eau aux techniques modernes, en passant par la réglementation et les outils de pilotage.

Comprendre les Besoins en Eau des Cultures Maraîchères

L'eau est l'un des éléments de base pour toute vie végétale, essentielle au transport des nutriments et à la régulation de la température de la plante. Une plante pompe l'eau dans le sol pour chercher les nutriments essentiels à sa croissance. De plus, 98 % de l'eau qu'elle boit sert à la transpiration, un mécanisme de défense pour ne pas surchauffer, particulièrement important lors des journées chaudes. La transpiration est également reliée à l'intensité lumineuse. Par exemple, des plants de tomates matures en hiver transpirent peu et ont besoin d'environ 1 L/m² par jour, tandis qu'au printemps, ils transpirent davantage, nécessitant jusqu'à 3 L/m² par jour. Si les racines ne pompent pas suffisamment de nutriments, toute la croissance de la plante est affectée.

Évaluation des Besoins et Stratégie d'Approvisionnement

À l'installation, le maraîcher doit définir ses besoins en termes de volume annuel et de pic de besoin en période estivale. Ces éléments détermineront sa stratégie d'approvisionnement en eau et le dimensionnement de son réseau d'irrigation. Les besoins annuels en irrigation sont évalués entre 1500 et 3000 m³/ha/an, en comptabilisant une surface sous abris de 10%. Cela revient à une centaine de jours entre 15 et 30 m³, avec des pics pouvant atteindre 60 m³ par grosse sécheresse.

Pour une approche plus mathématique, l'irrigation des plantes peut être adaptée en fonction de leurs besoins, affinés au stade de développement, au type de sol, à la température, etc. Deux indicateurs clés sont l'ETP et le Kc :

• L'ETP (Évapotranspiration potentielle) : Elle représente la perte en eau d'un sol selon différents paramètres tels que le vent, la température, le rayonnement et l'humidité. On peut trouver sa valeur en cherchant "meteo60, etp, votre commune" sur un moteur de recherche. L'ETP est donnée en mm et est calculée pour un sol bien pourvu en eau.
• Kc (Coefficient cultural) : Ce coefficient est déterminé selon le stade et le type de culture, permettant d'affiner les besoins spécifiques de chaque plante.

La fréquence et les doses apportées dépendront également du volume de la Réserve en Eau Facilement Utilisable (RFU) du sol, c'est-à-dire l'eau qui est suffisamment peu liée aux particules de sol pour être facilement absorbée par les racines. En général, il est conseillé de choisir une dose correspondant aux deux tiers de la RFU. Un arrosage trop léger pénètre peu dans le sol et l'eau s'évapore rapidement.

En maraîchage diversifié, la multitude d'espèces cultivées et le nombre de séries différentes par espèce rendent l'application précise de ces méthodes extrêmement complexe, mais elles servent néanmoins de boussole.

Sources d'Eau et Réglementation

Choisir la source d'eau la plus abondante est crucial. Si une rivière avec un débit d'étiage conséquent ou un étang sont présents sur la parcelle, c'est une aubaine. Sinon, la réalisation d'un forage s'impose souvent. La réglementation concerne la quantité d'eau prélevée et la qualité de l'eau utilisée.

Forages et Prélèvements

Chaque projet de création d'un forage pour prélever de l'eau souterraine doit faire l'objet d'une déclaration préalable (Cerfa n°13837*02) en mairie par lettre recommandée avec accusé de réception. Lorsque le dossier est constitué et jugé recevable, la Direction Départementale des Territoires (DDT) émet un récépissé de déclaration de forage. Le foreur effectue alors un pompage d'essai qui permet de vérifier la productivité du forage (débit d'eau pendant 12 heures). Quand les forages sont situés dans les périmètres rapprochés des captages pour eau potable, toute situation de prélèvement est soumise à déclaration.

Pour les prélèvements dans les eaux superficielles, le débit total est comparé au débit moyen du cours d'eau au plus bas niveau de l'année. La moyenne est faite sur 5 ans et fournie par la Direction Régionale de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement (DREAL). Le niveau de la demande dépend du débit de la pompe par rapport au débit moyen du cours d'eau. Il est obligatoire d'installer un compteur d'eau d'une capacité débimétrique suffisante, et la DDTM le contrôle, ainsi que le carnet de suivi lors des inspections des fermes.

Qualité de l'Eau

L'eau d'irrigation, qu'elle soit utilisée pour irriguer ou immerger les végétaux, doit être propre ou potable. Elle ne doit pas constituer un vecteur de contamination des produits. Seule l'eau d'irrigation en aspersion pour les légumes-feuilles et fruits est contrôlée. Pour l'eau de lavage, la dernière eau de lavage doit être de l'eau potable. Il est à noter que la réglementation n'oblige en aucun cas le lavage des légumes-feuilles avant la vente.

Conception et Équipement du Réseau d'Irrigation

Un système d'irrigation bien conçu est essentiel pour une gestion efficace de l'eau. Plusieurs critères sont à prendre en compte pour déterminer le lieu approprié du pompage et le dimensionnement du réseau.

Choix du Lieu de Pompage

Le lieu de pompage aura de préférence une position centrale sur la ferme pour éviter les conduites trop longues, qui peuvent occasionner des pertes de charge (baisse de pression). Si la parcelle présente un dénivelé très marqué, il est préférable de choisir un lieu de pompage en point haut. L'inverse occasionnerait des pertes de charge et potentiellement une pression d'eau insuffisante dans le système d'irrigation.

Pour alimenter la pompe, une alimentation électrique en mono ou triphasé est nécessaire. Dans le cas d'un forage, la pompe est immergée. Pour les prélèvements dans des eaux superficielles, une pompe de surface est utilisée.

Équipements Essentiels

• Filtres : Des filtres plus fins sont installés soit en tête de réseau entre la pompe et le ballon surpresseur, soit en tête des systèmes d'irrigation (à chaque entrée de serre par exemple).
• Ballon surpresseur : Indispensable pour maintenir une pression suffisante dans tout le réseau d'irrigation, il est également appelé "ballon-vessie" car l'eau est contenue dans une poche. Il garantit la durée de vie de la pompe ; si la pression d'air est insuffisante, la pompe se met en route et s'arrête très régulièrement, au point de pouvoir "griller".
• Conduites : Depuis le ballon-vessie, plusieurs conduites peuvent partir, chacune alimentant un secteur de la ferme. Le diamètre des tuyaux d'adduction d'eau détermine la quantité d'eau qui peut être transportée. Plus le diamètre du tuyau est faible, plus le débit et la pression dans le système d'irrigation seront faibles, voire insuffisants. Par exemple, pour arroser 2 serres en aspersion, un débit de 4 m³ est nécessaire. Si le réseau est monté en PE de 40, la perte de charge sera de 1,2 bar pour 100 mètres de tuyauterie. Si le réseau est monté en PE de 50, la perte de charge sera de 0,3 bar, ce qui est très minime.
• Vanne : Elle permet évidemment d'ouvrir et fermer l'arrivée d'eau.
• Régulateur de pression : Il est primordial car la pression n'est pas toujours régulière dans le réseau. Elle est plus forte quand le ballon surpresseur est plein et moins forte quand le ballon est presque vide, juste avant que la pompe ne se mette en route.

L'ensemble du réseau devra être maintenu hors-gel pour éviter la détérioration du matériel. Si les systèmes d'irrigation peuvent être facilement purgés, il est confortable de maintenir l'ensemble de la tête de réseau (filtre, compteur d'eau, ballon surpresseur et départs des conduites principales) en eau pour pouvoir alimenter un bâtiment.

Bassins Tampons

En cas de forage ayant un débit inférieur aux besoins pour l'irrigation, le bassin tampon constitue une réserve d'eau assurant une alimentation en eau suffisante. L'arrosage avec une eau à température ambiante est préférable, surtout en été sur les cultures appréciant la chaleur. Ce bassin peut cependant présenter un inconvénient : selon la teneur de l'eau en éléments minéraux tels que nitrates et phosphates, il peut y avoir un développement important d'algues et de végétation aquatique.

Un bassin tampon peut être une mare naturelle ou un trou creusé à la pelle mécanique et étanchéifié avec une bâche EPDM (caoutchouc synthétique). Une bâche EPDM d'1 mm d'épaisseur coûte entre 12 et 17 €/m². Il faut aussi prévoir un géotextile qui protégera la bâche des éventuels cailloux pouvant la perforer. Une bâche à ensilage est meilleur marché, mais les rongeurs la percent très facilement ! La mise en place d'un bassin tampon nécessite deux pompes.

Techniques d'Irrigation : Tradition et Innovation

Les techniques d'irrigation en maraîchage ont évolué au fil des siècles, permettant d'augmenter considérablement les rendements des cultures.

Techniques Traditionnelles

• Irrigation par gravité (ou à la raie) : Cette technique relativement simple est adaptée aux terrains en légère pente. Elle consiste en un réseau de rigoles raccordées à une tranchée principale dans laquelle est déversée l'eau à destination des cultures. Elle permet notamment de valoriser des eaux turbides, habituellement bannies des systèmes d'irrigation pour les dommages qu'elles peuvent causer aux tuyaux (bouchages, etc.).
• Irrigation par aspersion : Elle pulvérise de l'eau sur les cultures à l'aide de buses, projetant l'eau en l'air afin qu'elle retombe en cercle autour de l'asperseur. Utilisée sur des terrains en pente ou lorsque la gravité est impossible, cette technique est largement répandue en maraîchage. Sa mise en place est plus simple, adaptée à davantage de milieux (en serre et en plein champ), et elle permet d'ajuster les quantités d'eau et les fréquences d'arrosage plus précisément. L'irrigation par aspersion fournit également de l'eau aux plantes sans les mouiller, réduisant ainsi les risques de maladies fongiques pour certaines cultures. Cependant, l'eau peut se contaminer avec des pesticides et des engrais présents dans le sol, entraînant la pollution des eaux souterraines et de surface. En France, elle est couramment utilisée dans les régions chaudes et sèches, comme le Sud de la France.
• Irrigation par submersion : Elle inonde le champ avec de l'eau, permettant une irrigation uniforme.
• Irrigation goutte à goutte (GAG) : C'est un système d'irrigation traditionnel qui consiste en l'apport contrôlé de l'eau directement à la racine de la plante à l'aide de tuyaux perforés. Particulièrement adapté aux cultures maraîchères qui ont besoin d'un arrosage régulier et précis, ce dispositif est le plus économe en eau. Il est privilégié pour les cultures sensibles aux maladies cryptogamiques des parties aériennes (laitues, tomates, etc.) car il évite d'humidifier ces dernières. Cependant, il s'accompagne souvent d'une vigilance accrue sur la turbidité de l'eau et nécessite un bon système de filtration afin que les goutteurs ne soient pas bouchés par des impuretés. En France, il est couramment utilisé pour des légumes comme les tomates, les concombres, les poivrons et les aubergines.
• Micro-aspersion : Consiste à pulvériser de l'eau sur les cultures à l'aide de buses à faible débit.
• Irrigation souterraine : Très efficace pour les cultures en serre ou les sols peu perméables, elle utilise des tuyaux enterrés pour acheminer l'eau directement aux racines des plantes. Son principal avantage est de réduire les pertes d'eau par évaporation. Cependant, elle est plus coûteuse à mettre en place. Les agriculteurs français l'utilisent de plus en plus pour les légumes racines tels que les carottes, les navets ou les pommes de terre.
• Irrigation par capillarité : Cette méthode utilise des matériaux poreux pour transporter l'eau directement aux racines des plantes, exploitant les forces de tension superficielle et d'adhésion qui retiennent l'eau dans les espaces interstitiels du sol. Elle convient particulièrement aux sols légers et sableux. Cependant, il peut être compliqué de contrôler précisément la quantité d'eau apportée, ce qui peut entraîner un surarrosage ou un sous-arrosage.

Innovations et Technologies Modernes

Les systèmes de gestion de l'eau modernes utilisent des technologies avancées pour optimiser l'utilisation de l'eau. L'irrigation de précision et la fertigation donnent le contrôle nécessaire pour s'assurer que chaque plante reçoit toujours exactement la quantité d'eau et de nutriments dont elle a besoin, permettant de gérer finement les apports en eau et en engrais au fil de la saison. Cela conduit à de meilleures récoltes en consommant moins de ressources (eau, engrais, énergie) et à une augmentation des marges.

• Hydroponie et aéroponie : Ces techniques innovantes permettent de cultiver des plantes sans sol. Dans l'hydroponie, les plantes poussent dans une solution nutritive acheminée directement à leurs racines. Ces techniques réduisent considérablement les besoins en eau et en engrais tout en produisant des rendements élevés.
• Capteurs d'humidité du sol et sondes tensiométriques : Ces outils mesurent les niveaux d'humidité du sol et sa disponibilité en eau de manière précise (manuellement ou automatique). Par exemple, en 2022, AgroBio Périgord a installé sur 3 fermes maraîchères des sondes pour piloter l'irrigation de la tomate sous abri, avec des relevés toutes les 6 heures. La corrélation entre température, sol et fractionnement de l'irrigation permet à chacun de définir la meilleure approche pour sa ferme.
• Systèmes d'irrigation contrôlés par ordinateur et automatisation : L'automatisation peut prendre plusieurs formes selon le projet et le budget, de la simple minuterie aux systèmes plus poussés. Des électrovannes programmables, fonctionnant avec une pile 9V et permettant jusqu'à 8 départs par jour, sont très pratiques. L'automatisation est une stratégie d'irrigation efficace pour réduire la charge mentale quotidienne et optimiser le temps.
• Systèmes de récupération de l'eau de pluie : Ils collectent et stockent l'eau de pluie en vue de son utilisation ultérieure pour l'irrigation des cultures.

Pilotage et Optimisation de l'Irrigation

Une gestion efficace de l'eau est cruciale pour obtenir des rendements élevés tout en minimisant la consommation d'eau. Il est essentiel d'observer son sol et ses cultures pour évaluer ses pratiques et prendre les bonnes décisions.

L'Observation du Sol et des Cultures

• Réserve Utile (RU) : C'est la quantité d'eau que le sol peut absorber et restituer à la plante (exprimée en mm). Elle dépend de la texture du sol (argile, limon, sable), de sa structure (sol meuble, tassé), du pourcentage de cailloux et du pourcentage de matière organique. La RU varie en fonction de la culture et de son stade de développement (utilisation du coefficient cultural Kc), mais aussi des conditions climatiques.
• Gouge : Pour réaliser des prélèvements à environ 20 cm d'un goutteur (pour l'irrigation en goutte à goutte) ou entre 2 asperseurs. De façon très visuelle, on observe l'humidité du sol sur l'horizon exploré par les racines.

Souvent, le pilotage de l'irrigation se fait "au doigt mouillé" en gratouillant le sol sur 5-10 cm, surtout sous abris où les apports excessifs sont les plus courants. Tant que cela fonctionne et que la ressource en eau est suffisante, on ne se pose pas trop de questions.

Stratégies d'Irrigation Spécifiques

• Semis directs et repiquage : Une attention toute particulière est portée sur les semis directs (carotte…), le repiquage et les légumes sensibles (radis, navet, épinard, salade…).
• Voile d'hivernage P17 : La pose de voile d'hivernage P17 sur un semis de carotte permet de maintenir l'humidité au sol et diminue ainsi les interventions.
• Plantations tardives : Certains privilégient des plantations de choux plus tardifs en saison avec des cycles plus courts.
• Irrigation sous abri : L'irrigation en serre est une tâche facile en apparence, mais plus complexe que de donner occasionnellement de l'eau à ses cultures. Établir une bonne stratégie d'irrigation en serre fait toute la différence pour obtenir des rendements abondants. Les cultures ne bénéficient plus des précipitations naturelles. Les dispositifs goutte-à-goutte et aspersion y sont les plus souvent rencontrés, avec une spécificité pour l'aspersion : des rampes micro-asperseurs aériennes, suspendues à la structure de la serre, sont parfois utilisées.
• Température de l'eau d'irrigation : Une eau trop froide choque les racines de la plante, alors qu'une eau trop chaude augmente la possibilité de maladies racinaires. L'arrosage avec une eau à température ambiante est préférable, surtout en été sur les cultures appréciant la chaleur.
• Oxygénation des racines : Pour bien croître, les plantes ont aussi besoin d'oxygéner leurs racines. Donner trop d'eau à vos plants peut nuire à leur croissance, mais vos cultures flétriront sous la sécheresse si vous ne donnez pas assez d'eau. Visez un sol presque sec à la tombée du jour pour oxygéner les racines. Durant la nuit, les plantes ne transpirent presque pas puisqu'elles ne reçoivent pas de lumière, c'est donc un bon moment pour laisser sécher le sol et permettre aux racines de s'oxygéner.
• Durée d'une irrigation : La durée maximale d'une irrigation se détermine en fonction de votre sol. En maraîchage en serre, la durée d'une irrigation varie entre 2 à 10 minutes, tout dépendant de la capacité de votre sol à retenir l'eau et les nutriments. Plus votre sol est sablonneux, moins vous pouvez irriguer longtemps, car irriguer trop longtemps un sol sablonneux ne fera que lessiver les nutriments de votre engrais dans la nappe phréatique. Un sol argileux peut emmagasiner plus d'eau qu'un sol sablonneux.
• Fréquence d'irrigation : Il est difficile de calculer précisément la quantité d'eau donnée lors d'une irrigation. Pour mesurer le nombre de fois nécessaire pour répéter une durée d'irrigation, fiez-vous à la lumière du soleil reçue par vos cultures. Les besoins des cultures en irrigation changent chaque jour en fonction de la lumière. Les besoins en eau sont aussi proportionnels au nombre de feuilles de chaque plant.

Partenariats et Accompagnement

La gestion de l'eau est une composante de plus en plus importante pour la conduite d'un atelier en maraîchage bio. Des initiatives comme le GIEE AGIR ("Association pour une Gestion de l'Irrigation Responsable") en Lorraine, réunissant sept fermes maraîchères, favorisent l'échange de pratiques et la résolution de problématiques liées à la ressource en eau. Ces groupes permettent de trouver des astuces et de prioriser les cultures irriguées.

Des organisations comme Agro-Bio Périgord accompagnent les maraîchers dans l'optimisation de leur irrigation, notamment par la mise en place de sondes tensiométriques et des journées techniques. Cette action permet de donner les bases pour savoir dimensionner son réseau d'irrigation, définir une stratégie d'irrigation en tenant compte du type de sol, des cultures, du climat et des objectifs de production.

Des entreprises comme NETAFIM, pionnier et leader mondial en micro-irrigation, offrent un accompagnement complet : définition des besoins, design hydraulique, sélection des produits, installation et suivi après-vente, conseils agronomiques pour l'optimisation de l'irrigation. Leurs agronomes travaillent avec les maraîchers, offrant un soutien personnalisé et les meilleures pratiques.

Aides Financières

En fonction de votre localisation, des aides financières octroyées par le conseil départemental, le conseil régional ou l'État peuvent être mobilisées pour financer votre projet d'achat de matériel ou de forage.

L'énergie la plus courante pour le pompage de l'eau dans les parcelles non raccordées en électricité est issue du pétrole. Cependant, d'autres solutions existent, comme les pompes solaires. Des fermes ont investi dans des kits de pompage solaire composés de 6 panneaux solaires, d'une pompe d'un débit de 5 à 7 m³/h et d'un système de gestion de la pompe. Il est aussi possible de prévoir un raccordement sur un groupe électrogène en cas d'absence d'énergie solaire. L'investissement dans ce kit solaire se chiffre autour de 5000 à 5500 €. Ces pompes servent pour le moment au pompage dans la nappe pour remplir des bassins de rétention. Il est toujours nécessaire d'investir dans une motopompe pour atteindre le débit nécessaire à la distribution dans le réseau d'irrigation.

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