« Opérations Irrigation L'eau d'irrigation » : différence entre les versions
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Version du 2023-03-06 à 18:12:41
Les auteurs à l'origine du contenu de cette page sont :
Boivin, C., Taillon, P.-A., Deschênes, P., Méthé, A. et Brisset, M. (2022).
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Sources d’eau
L’eau d’irrigation peut provenir de plusieurs sources sur une ferme. Dans les sources les plus utilisées d’eau d’irrigation sur les fermes au Québec en 2003, on retrouvait les étangs de ferme pour 40,6 % des cas, les eaux de surface (rivières ou lacs) pour 35,4 % des cas et les puits de ferme dans 14,4 % des cas (Figure 1). Sur la plupart des fermes et pour plusieurs raisons, on a recours à plus d’une source d’eau pour l’irrigation, mais aussi pour les autres usages agricoles de l’eau.
Tiré de : BPR Groupe-Conseil (2003)
Chaque source d’eau a des avantages et des inconvénients, lesquels sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1. Les sources d'eau, le niveau de risque bactériologique, leurs avantages et inconvénients.
| Source d’eau | Niveau de risque bactériologique | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Eau municipale | Minimal |
|
|
| Eau de puits | Faible |
|
|
| Étang, bassin d’irrigation, bassin/réservoir alimenté par l'eau de pluie ou des eaux souterraines (sources naturelles ou un puits de surface) | Modéré |
|
|
| Lac | Moyen |
| |
| Étang, bassin ou réservoir alimenté par un ruisseau, une fosse ou de l’eau de ruissellement | Élevé |
| |
| Rivière, ruisseau, crique, canal, eau d’inondation | Maximal |
|
Source : Adapté de CANADA GAP (2021)
La plupart des fermes maraîchères diversifiées, pour ne pas dire toutes, doivent avoir accès à plusieurs sources d’eau pour l’irrigation et pour les autres usages. Une source d’eau potable et à faible niveau de risque de contamination bactériologique comme l’eau provenant d’un puits doit être utilisée pour des usages tels que le dernier lavage des fruits et légumes, les pulvérisations de produits phytosanitaires, la brumisation, l’eau à boire et pour l’irrigation par aspersion de certains produits agricoles spécifiques (p. ex. les micropousses).
Pour l’irrigation de la plupart des cultures, on peut utiliser une source d’eau ayant un niveau de risque bactériologique faible à modéré, comme c’est souvent le cas pour l’eau des étangs de ferme. C’est d’ailleurs pourquoi les étangs de ferme se trouvaient parmi les sources les plus utilisées d’eau d’irrigation sur les fermes au Québec en 2003, et c’est probablement encore la cas aujourd’hui.
Mentionnons aussi qu’il est courant d’utiliser une source d’eau accessible à l’année pour l’irrigation des cultures en serre puisque qu’il est difficile d’avoir accès à une source d’eau de surface pendant l’hiver. Donc, même si une entreprise a un étang de ferme pour alimenter en irrigation ses cultures en champ, elle utilisera l’eau provenant d’un puits pour irriguer les cultures en serre, à tout le moins pendant l’hiver.
Dans tous les cas, il est important de faire une analyse des risques à utiliser une source d’eau donnée, ce qui implique un échantillonnage de la source d’eau et une analyse en laboratoire.
Stockage de l’eau
Le stockage de l’eau est une bonne pratique à privilégier puisqu’elle permet de réduire la pression exercée sur une ressource d’eau de surface (p. ex. une rivière) pendant la période d’étiage, c'est-à-dire le moment où elle atteint son plus bas niveau. Par exemple, on peut voir sur la figure 2 qu’une entreprise qui stocke de l’eau provenant d’un cours d’eau dans des étangs ou dans des réservoirs étanches exercera une pression moindre sur la ressource. Le stockage aura comme effet de diminuer la quantité mensuelle d’eau à prélever (7 500 m3 au lieu de 10 000 m3) tout en étendant la période de prise d’eau (mai à septembre au lieu de juillet à août).
Adapté de : Capsules sur les prélèvements en eau du MELCCFP (2022).
Sur une entreprise maraîchère diversifiée, le stockage de l’eau peut se faire dans un ou des étangs d’irrigation ou dans des réservoirs en matériau imperméable (Figure 3). Cette dernière pratique est toutefois peu répandue chez les producteur·rices en champ alors qu’elle est très courante chez les producteur·rices en serre qui cultivent sur de petites superficies. Le coût élevé des réservoirs en plastique, combiné aux besoins en eau importants des cultures en champ rend l’utilisation des étangs d’irrigation plus intéressants que celui de réservoirs.
Mentionnons aussi que certains producteurs sont obligés de stocker de l’eau qui provient de différentes sources (p. ex. drains, précipitations) quand l’eau de leur puits est de trop mauvaise qualité.
L’équipe du chercheur Carl Boivin de l’IRDA travaille présentement (2023) sur un projet qui vise la valorisation de l’eau de pluie pour l’irrigation des cultures en utilisant des réservoirs pour stocker l’eau (figure 4). L’estimation des coûts de cette technique sera connue à l'issue du projet. Notons qu’un réservoir étanche coûte environ 1000 $/m3 à l’achat (Boivin?, communication personnelle). Ainsi, un réservoir étanche de 15 m3 (15 000 litres) vaut environ 15 000 $. Comme nous le verrons à la section 6.3.4, 15 m3 d’eau suffit pour irriguer par aspersion une superficie de seulement 0,75 hectares.
Tiré de : Boivin et al. (2020)
La plupart des producteur·rices qui cultivent dans des serres individuelles typiques de 280 m2 (9,1 m x 30,5 m) peuvent stocker leurs besoins journaliers en eau d’irrigation dans deux réservoirs de 1 m3 sur palettes ceinturées d’acier galvanisé (Figure 5). Cette pratique est intéressante pour les producteur·rices qui cultivent sous abris mais, pour les raisons évoquées précédemment, est beaucoup moins adaptée pour ceux qui cultivent seulement en plein champ.
Qualité de l’eau
Comme mentionné précédemment, il est important de prendre un échantillon d’une source d’eau donnée et de demander son analyse physico-chimique et bactériologique à un laboratoire accrédité. Les laboratoires fournissent habituellement une procédure pour l’échantillonnage. Selon l’usage prévu de l’eau d’irrigation, des normes différentes de qualité peuvent être utilisées, autant pour la qualité physico-chimique que pour la qualité bactériologique.
Un des problèmes majeurs rencontrés est la salinité de la source d’eau. Certaines cultures sont plus tolérantes à la salinité que d’autres. Ainsi, comme l’indique le tableau 2, l’asperge et la betterave à sucre sont très tolérantes à la salinité et le haricot pas du tout. Malheureusement, dans un contexte de maraîchage diversifié où le producteur doit cultiver une multitude de fruits et légumes dont plusieurs sont sensibles à la salinité, la source d’eau utilisée pour l’irrigation doit être de qualité acceptable pour toutes les cultures.
Tableau 2. Matières dissoutes totales (salinité) maximales recommandées par le Conseil canadien des ministres de l’environnement (CCME) dans l’eau d’irrigation
| Cultures | Concentration maximale recommandée (mg/l*) |
|---|---|
| Fraise, framboise, haricot, carotte | 500 |
| Mûre de Boysen, raisin de Corinthe, mûre sauvage, groseille à maquereau, prune, raisin, abricot, pêche, poire, cerise, pomme, oignon, panais sauvage, radis, pois, citrouille, laitue, poivron, melon brodé, patate douce, mais sucré, pomme de terre, céleri, chou, chou-rave, chou-fleur, haricot à oeil noir, féverole à gros grains, lin, tournesol, maïs | 500 - 800 |
| Épinard, cantaloup, concombre, tomate, courge, chou de Bruxelles, brocoli, navet, brome inerme, luzerne, trèfle, élyme triticoïde, vesce sauvage, phléole des prés, agropyre à crête | 800 - 1500 |
| Betterave, zucchini, navette, sorgho, foin d'avoine, foin de blé, brome caréné, fétuque élevée, mélilot, alpiste roseau, lotier des marais, ray-grass vivace | 1500 - 2500 |
| Asperge, soja, carthame, avoine, seigle, blé, betterave à sucre, orge, foin d'orge, agropyre élevé | 3500 |
Notes
* 640 mg/L de sel équivaut en moyenne à 1 mmho/cm ou 1 mS/cm ou 1 dS/m
Source : Boivin et al. (2018a), page 303
Le problème principal avec une eau riche en sodium est son effet négatif sur la perméabilité du sol et sur l’infiltration de l’eau qui résulte d’un phénomène de croûtage (battance) dans plusieurs sols. Le sodium remplace le calcium et le magnésium adsorbés sur les particules d’argile et provoque leur dispersion parce qu’il est monovalent. Il y a donc éclatement des agrégats, ce qui donne un sol dur et compact lorsqu’il est sec, et peu perméable à l’eau lorsqu’il pleut ou qu’on veut le mouiller. La perméabilité des sols sableux peut ne pas se détériorer aussi vite que celle des sols plus lourds avec une eau d’irrigation saline, mais il y a tout de même un problème potentiel.
Heureusement, les précipitations jouent un rôle de lessivage du sodium dans le cas des cultures en champ. Ce n’est toutefois pas le cas pour les cultures abritées, puisqu’elles sont par définition protégées des précipitations. Il peut donc y avoir des effets cumulatifs sur la perméabilité du sol avec l’utilisation d’une eau d’irrigation saline dans ce contexte.
Comme l’indique la figure 6, l’eau d’irrigation utilisée pour l’irrigation des plantes en caissettes (petit volume de terreau) et pour l’irrigation par goutte-à-goutte (orifice de sortie de l’eau très petit) devra être de bonne qualité en ne dépassant pas les seuils maximums présentés pour chaque paramètre.
Tiré de : Boivin et al. (2018a), page 305
Une importance particulière doit être apportée à la qualité de l’eau lorsque de la micro-irrigation (goutte-à-goutte) est réalisée. Des valeurs inférieures à celles de la colonne “élevée” (figure 7) sont souhaitées afin de limiter l’incidence du colmatage.
Tiré de : Boivin et al. (2018a), page 306
On peut utiliser une source d’eau ayant un niveau de risque bactériologique faible ou modéré pour l’eau d’irrigation. La figure 8 présente des exemples de recommandations des gouvernements provinciaux canadiens et des exigences de programmes de salubrité à la ferme en coliformes totaux ou fécaux dans l’eau d’irrigation.
De tels critères, même s’ils sont sujets à révision, doivent être pris en compte pour réduire les risques de transmettre des pathogènes humains par les récoltes. Par exemple, un producteur qui irrigue aujourd’hui des légumes fruits qui seront récoltés dans quelques semaines avec un système goutte-à-goutte et une source d’eau dont le contenu en coliformes fécaux ou E. coli se situe à 150 UFC/100 ml court moins de risque d’avoir des produits insalubres pour la consommation humaine qu’un producteur qui irrigue par aspersion avec la même source d’eau des légumes feuilles destinés à être récoltés le lendemain.
Notes
1 Conseil canadien des ministres de l’environnement (CCME)
2 Alberta
3 Manitoba
4 Colombie-Britanique
5 Nouvelle-Écosse
6 Canada GAP
7 États-Unis
Tiré de : Boivin et al. (2018a), page 307
Notons qu’un producteur en régie biologique n’a pas en général de norme supplémentaire à rencontrer que celles concernant la qualité bactériologique. L'article 5.7 de la norme qui traite de l'irrigation mentionne que “l’irrigation de cultures biologiques est permise si l’exploitant documente les précautions prises pour prévenir la contamination de la terre et des produits par des substances qui ne sont pas répertoriées dans la norme CAN/CGSB-32.311.”
Il faut comprendre que la norme n’oblige pas à un résultat de qualité d’eau, mais bien de démontrer qu’on fait quelque chose pour réduire le risque de contamination des récoltes bio. Dans le cas de l’utilisation par un maraîcher bio d’une source d’eau de surface qui pourrait être contaminée avec des pesticides (p.ex. un ruisseau en zone d’agriculture intensive), un exemple de précaution prise pour réduire les risques de contamination serait la création d’un bassin de sédimentation avant le stockage de l’eau dans un étang de ferme. Les résidus de pesticides, fortement attachés aux particules de sol, se déposent dans le bassin de sédimentation.
Lorsque, suite à une analyse, l’eau d’irrigation ne rencontre pas les critères de qualité, il est possible de mettre en place des traitements d’eau pour corriger le problème. Le tableau 3 recense quelques traitements disponibles pour corriger des problèmes microbiologiques.
Tableau 3. Comparaison de divers moyens de traitement de l’eau
| Types de traitements | Bandelettes réactives disponibles | rH-mètre | pH de l'eau | Concentration recommandée |
|---|---|---|---|---|
| Chlore | Oui | Fonctionne bien | 6,5 - 7,5 | 50 - 300 ppm |
| Dioxyde de chlore | Oui | Fonctionne bien | 6 - 10 | 5 ppm |
| Peroxyde d'hydrogène | Oui | Compliqué | 6 - 8 | 3 % |
| Acide peracétique | Oui | Compliqué | < 4 | 50-80 ppm |
| UV | Non | Inadéquat | s/o | s/o |
| Ozone | Non | Compliqué | 6 - 8 | 3 ppm |
Source : Boivin et al. (2018a), page 308
Plusieurs producteurs maraîchers diversifiés ont un système de traitement à l’ultra-violet (UV) pour désinfecter l’eau qui provient d’un puits. Cette eau est utilisée pour le lavage des fruits et légumes et les autres besoins en eau à usage agricole dont la source doit être potable (brumisation, eau pour les employés, etc.).
D’autres traitements, comme l’acidification ou l’osmose inverse, peuvent être envisagés pour corriger des problèmes physico-chimiques de l’eau d’irrigation (p. ex. salinité élevée, teneur en minéraux problématiques trop élevée, pH trop haut, eau dure, etc.)
Besoins en eau
Sur une ferme, les besoins en eau sont nombreux et il faut s’assurer d’avoir suffisamment d’eau à usage agricole pour combler tous les besoins. Par exemple, l’eau à usage agricole peut servir à :
- Irriguer des cultures;
- Laver des fruits et légumes;
- Nettoyer des installations, des équipements, des entrepôts et des véhicules;
- Assurer les besoins de base pour boire et cuisiner et pour les installations sanitaires;
- Assurer les besoins liés à l’hébergement des travailleurs sur l’entreprise;
- Pulvériser des produits agricoles (engrais foliaires, biopesticides, etc.);
- Abreuver et nettoyer des animaux domestiques.
Même s’il y a plusieurs besoins en eau à usage agricole sur une ferme, le besoin majeur en termes de volume d’eau reste de loin l’irrigation des cultures. Selon Beaulieu, Fric et Soulard, 2001), "92,4 % de la quantité totale d’eau utilisée par le secteur de l’agriculture [au Canada] ont servi à l’irrigation des cultures, tandis que 5,4 % ont été utilisés pour l’abreuvement des animaux".
Pour estimer les quantités en eau nécessaires à l’irrigation, le guide technique Gestion raisonnée de l’irrigation répertorie les besoins en eau de différentes cultures selon les systèmes culturaux, les sols et les systèmes d’irrigation utilisés. Le tableau 4 est une adaptation des tableaux de synthèse du guide.
Tableau 4. Besoins en eau annuels maximums pour l'irrigation
| Cultures
Système cultural |
Besoins en eau annuels maximums
(m3/ha par année) | |
|---|---|---|
| Type d’irrigation | ||
| Goutte-à-goutte | Aspersion | |
| Brocoli, fraise à jour neutre, oignon, tomates, etc.a
Cultures sur buttes avec paillis de sol |
425 à 1 360b | - |
| Arbres fruitiers matures
Cultures en rangs avec paillis de sol |
850b | - |
| Arbres fruitiers matures
Cultures en rangs sur sol nu ou végétalisé |
680b | - |
| Pommes de terre
Cultures sur buttes étroite sur sol nu |
- | 3000b |
| Chou, carotte, concombre, fraise d’été, etc.a
Cultures en rangs sur sol nu ou végétalisé |
510 à 1 360b | 800 à 3 000b |
| Oignon jaune conservation
Cultures sur lits sur sol nu ou végétalisé |
- | 2 400b |
| Bleuet naina
Cultures à plat sur sol nu |
- | 400b |
| Cultures tuteurées en serre
Cultures en plein sol ou en substrat, récolte de la mi-mai à la fin septembre |
6 835c | - |
Notes
a Pour certaines de ces cultures, il faut ajouter des besoins en eau pour la protection contre le gel. Au maximum, on prévoit 3 événements d’aspersion de 320 m3/ha par saison de culture, donc un besoin additionnel d’au maximum 960 m3/ha (4 mm/h (40 m3/h/ha) x 8 h/épisode).
b Adapté de : Boivin, C. et al. (2018a).
c Estimation réalisée à l’aide du modèle de Villele (1972).
Puisque la nature même d’une ferme maraîchère diversifiée est d’avoir plusieurs cultures en même temps sur l’entreprise, on peut estimer les besoins en eau maximaux annuels à l’aide du tableau 5. Ainsi, les besoins pour les cultures en champ seront au maximum de 1 360 m3/ha/année si l’irrigation se fait uniquement à l’aide de systèmes d’irrigation goutte-à-goutte. Si l’irrigation se fait à l’aide de systèmes d’irrigation par aspersion dans des conditions de grande demande en eau (sol léger, zone climatique chaude, etc.) on peut estimer les besoins à un maximum de 3 000 m3/ha/année. Si on utilise à la fois des systèmes d’irrigation par goutte-à-goutte et des systèmes d’irrigation par aspersion en proportion similaire, on peut estimer que le besoin sera entre 1 500 et 2 000 m3/ha/année (1750 en moyenne).
À cela, il faut ajouter des besoins en eau si des cultures sous abris (serres, grands tunnels, tunnels) sont présentes sur l’entreprise. Par exemple, elles sont d’environ 6 835 m3/ha pour des cultures tuteurées récoltées de la mi-mai à la fin septembre.
Avec les données précédentes, on peut estimer le besoin en eau pour l’irrigation d’une ferme qui cultive 2 hectares de fruits et légumes en champs (la moitié à l’aide d’un système goutte-à goutte et l’autre moitié par aspersion) et 840 m2 de fruits et légumes en serre à l’aide d’un système goutte-à goutte (tableau 5). Ainsi, le besoin total varierait entre 4 075 et 4 935 m3/année pour cette ferme selon qu’on prend une valeur moyenne pour les besoins (méthode 2) ou des valeurs différentes pour l’aspersion et le goutte-à-goutte (méthode 1).
Tableau 5. Estimation des besoins en eau pour l’irrigation d’une ferme fictive de 2 ha avec 840 m2 de serre.
| Méthode d’estimation | Besoins pour les cultures en champs (m3/année) | Besoins pour les cultures en serres (m3/année) | Besoins totaux (m3/année) | |
|---|---|---|---|---|
| Irrigation par goutte-à-goutte | Irrigation par aspersion | Irrigation par goutte-à-goutte | ||
| 1 | 1 360 | 3 000 | 575 | 4 935 |
| 2 | 1 750 | 1 750 | 575 | 4 075 |
L’estimation des besoins annuels en eau d’irrigation servira principalement à dimensionner les étangs d’irrigation et les systèmes d’irrigation, dont les pompes et le puits.
De la même façon qu’on prévoit les besoins annuels en eau d’irrigation, il faut prévoir les besoins maximaux journaliers. Ce besoin journalier est surtout utilisé pour dimensionner les réservoirs pour les cultures en serres. Pour les cultures en serre tuteurées cultivées en plein sol, il faut prévoir un besoin maximal d’environ 8 litres/m2/jour. C’est pourquoi on mentionnait à la section 6.3.2. que les producteurs qui cultivent dans une serre d’environ 280 m2 peuvent stocker presque tout leur besoin journalier en eau d’irrigation dans deux réservoirs de 1 000 litres sur palettes ceinturées d’acier galvanisé.
Enfin, encore une fois pour les cultures tuteurées cultivées en plein sol en serre, il faut estimer le besoin horaire maximal. Celui-ci sert surtout à dimensionner la puissance du système de chauffage de l’eau d’irrigation, mais aussi à estimer si la source d’eau pourra fournir en débit dans le cas où la capacité de stockage de l’eau d’irrigation est insuffisante. Des besoins horaires aussi élevés que 1,1 litre/m2/heure peuvent être nécessaires pour irriguer ce type de culture dans un environnement de serre.
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