Chapitre 5 : Relation eau-plante

5.1. Généralités
5.2. Besoins en eau des cultures
5.3. L’eau dans le sol et sa
disponibilité pour les plantes
5.4. Lutte contre le manque d’eau
5.1. Généralités
• L’eau est un constituant essentiel de la matière vivante
(végétale comme animale). Elle représente plus de 80 %
de la matière fraîche des végétaux. Mais l’eau contenue
dans la plante ne représente que 2 % environ de la
quantité d’eau absorbée par la plante.
• L’eau joue plusieurs rôles dans la plante :
- elle assure la rigidité des tissus ;
- elle permet le transport des substances entre sol et la
plante et à l’intérieur de la plante ;
- elle régule la température à l’intérieur de la plante.
5.1. Généralités
• La principale source naturelle
d’approvisionnement en eau est la pluie qui n’est
pas toujours suffisante ni toujours bien répartie
dans le temps et dans l’espace, compromettant
parfois sérieusement les récoltes. La quantité de
pluie tombée est exprimée en hauteur d’eau par
unité de temps (mm/jour/décade/mois/an).
• Cycle de l’eau
5.2. Besoins en eau des cultures
• 5.2.1. Transpiration
• 5.2.2. Evapotranspiration
• 5.2.3. Stades critiques
• 5.2.4. Valeurs des besoins en eau de
quelques cultures
5.2.1. Transpiration
• La transpiration est l’émission d’eau sous forme de
vapeur par les stomates des feuilles. L’énergie nécessaire
à cette vaporisation, est fournie par :
- le rayonnement net (énergie radiative);
- l’advection (énergie advective).
• La transpiration est une fonction vitale chez la plante car
elle permet :
- l’absorption de l’eau et sa distribution dans la plante ;
- le transfert des éléments minéraux absorbés par les
racines vers les feuilles ;
- le refroidissement de la plante ;
5.2.1. Transpiration
• Les facteurs influençant la transpiration sont de deux
types :
- les facteurs internes liés à la densité de stomates ;
- les facteurs externes qui sont
- l’humidité du sol ;
- le vent ;
- l’hygrométrie ;
- la température ;
- la lumière qui permet l’ouverture des stomates.
5.2.2. Evapotranspiration
• L’évapotranspiration est la quantité d’eau
transpirée par un couvert végétal (culture) et
évaporée par le sol. Elle est exprimée en hauteur
d’eau par unité de temps comme la pluviométrie.
• L’ET dépend de :
- du climat qui définit l’énergie disponible. L’ET
est d’autant plus importantes que le climat est
chaud et sec ;
- l’importance de la surface des feuilles vertes ;
- du degré d’ouverture des stomates.
5.2.2. Evapotranspiration
Evapotranspiration potentielle (ETP)
• L’ETP est la quantité d’eau qui peut être
évaporée si toute l’énergie disponible était
utilisée. Elle dépend uniquement des
facteurs climatiques : rayonnement global,
le vent, l’humidité de l’air. L’ETP varie au
cours du temps à l’échelle de la journée et
de l’année.
5.2.2. Evapotranspiration
Evapotranspiration maximale (ETM)
• L’ETM est la quantité d’eau évaporée et transpirée par
une culture donnée, à un stade végétatif donné, la
fourniture d’eau étant suffisante.
• L’ETM représente donc les besoins eau d’une culture
donnée qui varient selon les espèces, suivant :
- le stade végétatif ;
- la densité de peuplement ;
- la fertilisation, azotée notamment.
• On peut déterminer l’ETM en utilisant la relation qui la
lie à l’ETP et le coefficient cultural (kc qui est <1). kc =
ETM/ETP
5.2.2. Evapotranspiration
Evapotranspiration réelle (ETR)
• Lorsque la disponibilité n’est pas suffisante, la plante
réduit sa transpiration en fermant peu à peu ses stomates.
La quantité d’eau réellement évaporé et transpirée (ETR)
est <à l’ETM.
• Le rôle de l’irrigation est de faire en sorte que l’ETR soit
le plus proche possible de l’ETM.
• D’autres facteurs pouvant expliquer que l’ETR<ETM
sont :
- trop faible densité ;
- attaques parasitaires des feuilles
- mauvais développement des racines à cause d’une
mauvaise structure du sol
- etc.
5.2.3. Stades critiques
• Un stade critique est la période à laquelle un
déficit en eau provoque une baisse des
rendements. Exemple chez les plantes à graines,
les légumineuses et les céréales notamment, la
période critique est située autour de la floraison
(pour le maïs c’est 15 à 20 jours avant et après la
floraison).
• Il existe cependant chez certaines plantes
(sorgho) des phénomènes de compensation
partielle.
5.2.4. Valeurs des besoins en eau
globaux de quelques espèces
• Maïs 400- 700 mm
• Sorgho 300- 650 mm
• Riz 500-800 mm
• Canne à sucre 1000-1500 mm
• Bananier 700-1700 mm
• Cotonnier 550-950 mm
• Pomme de terre 350-700 mm
• Manioc 750-1500 mm
• Igname 1000-1500 mm
5.3. L’eau dans le sol et sa
disponibilité pour les plantes
• 5.3.1. Etats de l’eau dans le sol
• 5.3.2. Réserve en eau du sol utilisable par
les plantes
5.3.1. Etats de l’eau dans le sol
• L’eau du sol est soumise à différentes forces qui
la lient plus ou moins fortement aux particules
solides ou au contraire, la laissent passer. L’état
de l’eau est lié à la nature de la porosité qu’elle
occupe.
• La force de rétention de l’eau dans les pores peut
être mesurée comme la pression P (g/cm2) qu’il
faut exercer sur un sol, à une humidité donnée,
pour extraire cette eau.
• Dans la pratique on mesure cette pression par le
potentiel hydrique noté pH = logP.
5.3.1. Etats de l’eau dans le sol
• Le pF à capacité au champ varie en fonction de la texture
des sols de 1,8 (sableux) à 3,1 (argileux). Mais on prend
généralement une valeur moyenne de 2,5 pour tous les
types de sol. Dans la pratique on utilise l’humidité
équivalente (He) qui est une approximation plus facile à
mesurer. He correspond à une humidité à pF 3.
• Le pF au point de flétrissement permanent correspond à
un pF constant qui est de 4,2 quel que soit le type sol.
• Dans la pratique on admet que :
• HCC = He
• Hf = He/1,84
5.3.2. Réserve en eau du sol
utilisable par les plantes
• L’alimentation en eau de la plante dépendra des
caractéristiques de la réserve définie à partir des deux
niveaux d’humidité (Hcc et Hf).
• Hcc représente la limite supérieure de stockage d’eau du
sol. Mais la totalité de l’eau stockée n’est pas disponible
pour les plantes car lorsque le réservoir se vide, l’eau qui
reste est de plus en plus fortement retenue par le sol. A Hf
, la plupart des végétaux ne peuvent plus extraire l’eau du
sol.
• Il se dégage donc une réserve utile (RU) qui est la
quantité maximale d’eau retenue par le sol et qui est
utilisable par les plantes. La RU est calculée pour chaque
horizon homogène par la formule
• RU = (Hcc-Hf)xDaxZxS
5.3.2. Réserve en eau du sol
utilisable par les plantes
• Exemple de calcul de la RU
• Un sol de densité apparente de 1,2 avec une profondeur
de 0,4m a une Hcc de 40 g d’eau pour 100 g de sol et une
Hf de 10 g d’eau pour 100 g de sol. Calculer la RU (144
mm).
• La plante n’utilise pas toute l’eau de la RU pour des
raisons diverses (conditions climatiques défavorables).
On définit la réserve facilement utilisable (RFU) comme
la quantité d’eau de RU que les plantes peuvent absorber
sans effort particulier.
• RFU = 2/3xRU
5.4. Lutte contre le manque d’eau
pour les plantes
• 5.4.1. Augmentation de quantité disponible
pour les plantes
• 5.4.2. Limitation de l’évapotranspiration
maximale
5.4.1. Augmentation de la quantité
d’eau disponible
Limiter le ruissellement
• Pour limiter le ruissellement il améliorer l’infiltration de
l’eau, donc la perméabilité du sol. Pour cela il faut :
- améliorer l’état structural du sol par des amendements
organiques et calco-magnésiens et par le travail du sol ;
- diminuer la pente du terrain par des aménagement de
surface (billons, rigoles, diguettes, etc.).
Augmenter la réserve utile
• Pour améliorer la capacité de rétention en eau du sol, il
faut :
- faire des amendements humifères car l’humus augmente
la capacité de rétention en eau ;
- - favoriser un enracinement dense et profond en éliminant
les obstacles aux racines par le travail du sol (labour, sous
solage)
5.4.2. Limitation de
l’évapotranspiration maximale
Choisir des espèces et des dates de semis adaptées
• Il faut choisir des espèces ou des variétés dont le cycle de
développement correspond aux périodes de disponibilité
en eau
Lutter contre les mauvaises herbes
• Les mauvaises herbes consomment l’eau et donc
réduisent la quantité disponible pour la culture. Il faut
donc éliminer les mauvaises herbes le plus tôt possible
(sarclage, désherbage chimique)
5.4.2. Limitation de
l’évapotranspiration maximale
Limiter l’évaporation à la surface du sol
• On peut limiter l’évaporation à la surface du sol en :
- protégeant le sol du rayonnement solaire par la
couverture du sol avec des débris organiques, ou des
pierres ;
- pratiquant le binage qui en cassant l’horizon de surface,
provoque son dessèchement rapide et la rupture des films
d’eau
Limiter l’action du vent
• Le vent augmente la demande évaporative par un
dessèchement de l’air. L’augmentation de l’ET peut
entraîner une fermeture des stomates, donc une limitation
de la photosynthèse et partant une baisse de rendement.
• Pour lutter contre les vents on peut construire des brises
vents