La Conduite et le pilotage de l’irrigation goutte à goutte en maraîchage

Pilotage de la ferti-irrigation

Le pilotage de la ferti-irrigation concernera la conduite et le contrôle de l’irrigation fertilisante réalisée par la technique de la fertigation. Dans ce qui suit, on considérera l’alimentation en eau et en éléments fertilisants des plants de tomate industrielle au stade de fructification sur une période de dix jours (60 à 69 jours après plantation) allant du 1er au 9/06.

Besoins en eau d’irrigation et en éléments fertilisants

Dans le cas de notre exemple, pour le stade de fructification considéré, Kc = 0,9 et ETo = 5,5 mm/jour (Evapotranspiration de référence Penman-Monteith). L’efficience de l’irrigation localisée est Ei = 0,90 et le coefficient d’uniformité du réseau CU = 0,95. Les besoins en eau d’irrigation (Bb) sont donnés ci-dessous:

ET culture = Kc ETo = 0,9 x 5,5 = 4,95 mm/jour

Bb = ET culture/(Ei x CU) = 4,95/(0,9×0,95) = 5,8 mm/jour = 58m3/ha par jour.

Les valeurs de l’ETo de référence Penman-Monteith sont déterminées à partir de moyennes d’une dizaine d’années de données recueillies à partir de stations météorologiques bien équipées (figure 5) (voir fichier pdf) qu’on rencontre au Maroc dans certaines stations d’avertissement agricole des institutions d’encadrement du Ministère de l’Agriculture (ex les ORMVA).

Les besoins de la culture de tomate industrielle en éléments fertilisants durant la même période, calculés en fonction des exigences de la culture, de la richesse de l’eau et du sol en éléments nutritifs, et selon l’équilibre 1-0,5-2 sont de 20 kg/ha d’azote (14 kg/ha sous forme de nitrate et 6 kg/ha sous forme ammoniacale), 10 kg/ha de P2O5 et 40 kg/ha de K2O. La conductivité électrique (CE) de la solution fille recommandée est de 2,4 dS/m (1 CE de 0,9 dS/m = 1g/l de sel).

La durée d’arrosage et le volume d’eau à apporter par secteur

Dans les conditions citées ci-dessus, le temps d’arrosage (T) d’un secteur d’irrigation (en heure par jour) durant la première décade du mois de juin (60 à 69 jours après plantation) est de T = Besoins en eau d’irrigation (en mm/jour)/Pluviométrie horaire d’un secteur (en mm/h) = 5,8/3,96 = 1,46 h/j = 1 h 28 min/jour.

Ce temps d’arrosage permet d’apporter au secteur d’irrigation le volume d’eau (V) = besoins (Bb) en eau d’irrigation (exprimés en m3/ha par jour) x surface (Ss) du secteur (exprimée en ha) = 58 x 1,2 = 69,6 m3/jour.

Préparation de la solution mère destinée à la fertigation

La fertigation, qui permet un apport direct des éléments nutritifs dans la zone racinaire, consiste en l’injection dans l’eau d’irrigation d’une solution mère concentrée pour obtenir une solution nutritive appelée solution fille qui sera absorbée par les racines.

La quantité de solution mère préparée est généralement pour satisfaire les besoins d’une période donnée de fertigation (par exemple une dizaine de jours). Elle est préparée dans un ou plusieurs bacs, sur la base de la connaissance des besoins en éléments nutritifs de la culture et la compatibilité des engrais à utiliser (éviter de mélanger dans un même bac les engrais phosphatés ou sulfatés avec les engrais à base de calcium). Dans la confection d’une solution mère, on doit veiller à une bonne dissolution de l’engrais, d’où l’importance de connaître le degré de solubilité de l’engrais (quantité d’engrais à solubiliser par 100 litres d’eau) en fonction de la température de dissolution.

Pour satisfaire les besoins en éléments nutritifs du stade de culture considéré dans notre exemple, les engrais disponibles qui seront utilisés pour la préparation de la solution mère sont: le Phosphate mono-ammonique (MAP), l’ammonitrate, le nitrate de potasse et le sulfate de potasse. Ces engrais sont compatible, donc un seul bac suffira.

Calcul des quantités d’engrais pour fertiliser les tomates d’un secteur

Par rapport aux besoins en éléments fertilisants pour un hectare de tomate industrielle, les quantités de fertilisants à apporter par secteur d’irrigation (1,2 ha) sont de: 24 kg d’azote (16,8 kg sous forme de nitrate N-NO3- et 7,2 kg sous forme ammoniacale N-NH4+), 12 kg de P2O5, et 48 kg de K2O.

Pour accomplir les besoins en P2O5 d’un secteur d’irrigation de tomate industrielle (12 kg de P2O5), la quantité de MAP (12% NH4+ + 60% P2O5) à apporter est de 12 x 100/60 = 20 kg de MAP. Cette quantité de MAP fournit 20 x 0,12 = 2,4 kg de N-NH4+ (Tableau 1)(voir fichier pdf). Pour apporter le reste des besoins en azote ammoniacal N-NH4+ (7,2 – 2,4 = 4,8 kg), on utilisera l’ammonitrate (16,5% N-NO3- – 16,5% N-NH4+). La quantité d’ammonitrate à apporter est égale à 4,8 x 100/16,5 = 29,1 kg. Cette quantité d’ammonitrate apporte 29,1 x 0,165 = 4,8 kg d’azote sous forme de nitrate N-NO3-.

Pour combler les besoins en nitrate N-NO3- (16,8 – 4,8 = 12 kg), on apporte une quantité de nitrate de potassium (13%N-NO3- – 46%K2O) = 12 x 100/13 = 92,3 kg. Cette quantité de nitrate de potassium apporte 92,3 x 0,46 = 42,5 kg de K2O. Pour compléter les besoins en potasse soit 48 – 42,5 = 5,5 kg, on apportera une quantité de sulfate de potassium (50% K2O) égale à 5,5 x 100/50 = 11 kg.

La quantité totale d’engrais utilisée pour la confection d’une solution mère en vue de ferti-irriguer un secteur de tomate industrielle de 1,2 ha pendant dix jours est de 152,4 kg (Tableau 1).

Calcul des quantités d’eau pour dissoudre les engrais utilisés

La quantité totale d’eau nécessaire pour bien dissoudre les 152,4 kg d’engrais nécessaire pour la confection de la solution mère est donnée dans le Tableau 2 (voir fichier pdf). Le volume de la solution mère qui sera injectée durant les dix jours sera de 700 litres. Une quantité (Q) égale à 70 litres de solution mère sera injectée chaque jour dans l’eau d’irrigation.

Pour confectionner la solution mère (Figure 6) (voir fichier pdf), on versera 50 litres d’eau (si possible à 20-25°C) dans un bac de 1000 litres, suivi par le surnageant de chacun des engrais dissous auparavant, puis on complète avec de l’eau à 700 litres.

Taux, débit et durée d’injection

Le taux d’injection est égal à:
r = Cf/Cm = 2,7/217,7 = 0,0124 = 12,4 %o
avec Cf = concentration de la solution fille = 2,4/0,9 = 2,67 = 2,7 g/l et Cm = concentration de la solution mère = 152400/700 = 217,7 g/l.

Le débit d’injection (Di) est la quantité de solution mère (litres) injectée avec l’eau d’irrigation par heure de fonctionnement en vue d’atteindre une concentration de la solution fille exigée par la culture. Il dépend de la concentration (en gr/l) des solutions mère (Cm) et fille (Cf) et du débit d’eau de la source Qs (en l/h) envoyé vers un secteur d’irrigation.

Di = Qs x Cf/Cm = 48000 x 0,0124 = 595,2 l/h
(avec Qs = débit de la source d’eau = 48000 l/h et Cf/Cm = 2,7/217,7 = 0,0124).

La durée d’injection (Dinj) est:
Dinj = Q /Di = 70/595,2 = 0,118 h = 0,118 x 60 min = 7 minutes
[avec Q = quantité de solution mère à injecter dans l’eau d’irrigation chaque jour = 70 l/j et Di = débit d’injection (l/h)].