12 les besoins en eau de l`olivier sur la base de son taux

LES BESOINS EN EAU DE L’OLIVIER SUR LA BASE DE SON TAUX DE COUVERTURE DU
SOL DANS LA ZONE DE BÉNI MELLAL
A. BAMOUH, A. EZZAHOUANI ET S. ELHATMI
L’objectif de ce travail de recherche méthodologique est de mieux préciser les besoins en eau de l’olivier conduit en extensif dans la région de Béni Mellal. Le besoin
en eau d’une culture est fonction de la demande climatique (ETo) et de l’état de
développement du couvert végétal, caractérisé par le coefficient cultural (Kc). Pour
l’olivier, le Kc devrait être fonction du taux de couverture du sol et de l’indice foliaire eux même fonction de la densité et de l’âge de la plantation.
Les objectifs spécifiques de cette étude sont (i) d’estimer l’indice foliaire (LAI) et
le taux de couverture du sol (Cs) de l’olivier selon l’âge et la densité de plantation
; (ii) de rechercher une méthode simple pour estimer le taux de couverture du sol
pour l’olivier selon l’âge et la densité de plantation, facile à appliquer par les agriculteurs ; et (iii) d’estimer les besoins en eau de l’olivier sur la base de son indice
foliaire, son âge et sa densité de plantation dans le but d’affiner le calcul des besoins
en eau de l’olivier en établissant un lien entre Kc et le taux de couverture.
– Estimation du besoin en eau de l’olivier sur la base de
son indice foliaire (LAI), de son taux de couverture
du sol (Cs) en le comparant aux besoins déterminés à
l’aide de formules standards ;
INTRODUCTION
Au Maroc, l’agriculture est le secteur qui consomme le
plus d’eau du fait que l’irrigation utilise 86% des ressources en eau mobilisées. Par ailleurs, les ressources
en eau sont surexploitées et polluées et la plupart des
nappes connaissent une baisse sans précédent. Dans ce
contexte de ressources hydriques limitées, une meilleure
allocation et une valorisation de l’eau d’irrigation s’imposent.
– Développement d’une méthode simple pour estimer
les besoins en eau de l’olivier en utilisant une relation
entre le taux de couverture du sol (Cs) et le Kc. Le taux
de couverture du sol pour l’olivier sera estimé selon
l’âge et la densité de plantation, paramètres facilement
accessibles aux agriculteurs ;
La ressource en eau au niveau du bassin de Tadla est
partagée entre plusieurs secteurs, à savoir, l’agriculture,
l’eau potable, l’industrie et l’énergie. Ces secteurs expriment chacun une demande en eau pour leurs activités, ce
qui mène à une certaine concurrence pour les disponibilités limitées en eau de la région. De ce fait, une analyse
minutieuse des demandes des différents secteurs s’impose pour mieux cerner les problèmes complexes liés à
l’allocation efficiente de la ressource dans ce bassin.
MATÉRIEL ET MÉTHODES
Pour répondre aux objectifs de cette étude méthodologique, 32 parcelles ont été choisis aléatoirement au niveau
de deux périmètres, l’un en zone de PMH et l’autre en
zone de grande hydraulique. Le choix des parcelles a été
basé sur deux critères : l’âge et la densité de plantation.
Caractéristiques du site
L’étude a été menée dans deux sites, le premier site est
situé dans la Commune Rurale de Taghzirt appartenant
à la zone Dir de la province de Béni-Mellal de la région
de Tadla et le deuxième site est situé dans la Commune
Rurale de Oulad Zemmam.
L’évaluation des besoins en eau des cultures est basée
sur l’utilisation de l’évapotranspiration de référence
(ETo) et des coefficients culturaux (Kc). En arboriculture extensive, où l’espacement des arbres ou leur âge
s’écarte des conditions standards, des valeurs spécifiques et locales de Kc doivent être recherchées pour
mieux cerner les besoins réels en eau d’irrigation des
vergers. Les principaux objectifs de ce travail de recherche sont les suivants :
HTE N° 151 - Mars 2012
Le climat au niveau du périmètre de Taghzirt est de type
semi-aride à hiver tempéré. A la station d’expérimentation de Taghzirt, la température moyenne journalière
varie entre 3.5 oC en janvier et 39 oC en juillet. Les précipitations mensuelles enregistrées varient entre 1.5 mm
12
en juillet et 69 mm au mois de mars et la pluviométrie
annuelle est 470.7 mm pour la campagne 2009/2010.
estimer le taux de couverture du sol de l’olivier. La première méthode consiste à utiliser le LAI-Ceptometer
(AccuPAR LP80), la deuxième méthode consiste à mesurer la surface de l’ombre porté sous les arbres à midi
solaire.
Au niveau d’Oulad Zemmam, la moyenne annuelle des
précipitations est de 340 mm. Un record de 398 mm a
été enregistré durant la campagne agricole de 2010/2011
et le total des précipitations jusqu’à 10/05/2011 est de
l’ordre de 339 mm.
Pour évaluer le taux de couverture du sol, la méthode
géométrique consiste à estimer la surface de l’ombre des
arbres à midi-solaire, en assimilant la forme de l’ombre
à un disque.
L’évapotranspiration de référence pour la campagne
agricole 2009/2010, calculée par la formule de PenmanMonteith, est de 1290 mm. Elle est maximale en juillet
avec 197 mm, et minimale en décembre avec 36 mm.
Pour cela, on a mesuré à l’aide d’un mètre ruban la longueur de quatre diamètres de l’ombre pour un même arbre, perpendiculaires deux à deux, puis on a calculé le
diamètre moyen (D) de l’ombre pour estimer la surface
de l’ombre (S) à l’aide de la relation : S = πD2=4. Le taux
de couverture du sol est estimé par la formule suivante :
Les ressources en eau de la zone PMH proviennent
d’une multitude de sources qui sourdent au piémont de
la montagne. Certaines de ces sources se trouvent en
pleine montagne donnant naissance à des cours d’eau
dont les principaux sont : Aïn Talghomt et Aïn Grgour.
Pour le périmètre Oulad Zemmam, l’eau d’irrigation
provient du barrage Bin el Widane.
Csg = SDp/10000
Avec S : la surface de l’ombre en m2 et Dp : la densité de
plantation (arbres/ha).
Le choix des parcelles
Enquête culturale
Le matériel végétal considéré dans cette étude est composé des variétés Picholine Marocaine, Haouzia, Ménara, Picual et Arbequine. L’âge des plantations est
compris entre 5 ans (pour les jeunes plantations) et 66
ans (pour les plantations âgées). Les arbres âgés sont
généralement multi-troncs (2 à 5 tronc/arbre), alors que
les jeunes plantations sont mono-troncs. La densité de
plantation varie entre 70 et 400 arbres/ha.
Par ailleurs, une enquête parcelle a été réalisée avec les
agriculteurs propriétaires des parcelles objets de notre
échantillon. Les données collectées concernent l’identification de l’exploitant et de la parcelle, l’âge et densité
des parcelles, la gestion de l’irrigation et les apports annuels en eau.
Calcul des besoins annuels en eau de l’olivier
Les besoins en eau de l’olivier sont calculés par deux
méthodes, l’une est basée sur l’utilisation de l’évapotranspiration de référence (ET0) et du coefficient cultural (Kc) utilisé par la FAO dans des conditions standards,
dont la formule est :
TABLE 2 – L’échantillon de parcelles d’olivier réparties en 4 classes selon l’âge et la densité de plantation
Classes
1
2
3
4
Age
(ans)
Densité
(arbres/ha)
Inférieur à
20
Inférieure à 100
Nombre
de
parcelles
5
Supérieure à 100
11
Supérieur à 20 Inférieure à 100
Supérieure à 100
11
5
ETc = KcET0
Avec ETc : L’évapotranspiration maximale de la culture
en mm, ET0 : L’évapotranspiration de référence en mm
et Kc : Le coefficient cultural.
L’autre méthode consiste à multiplier l’évapotranspiration de référence (ET0) par le coefficient cultural (Kc)
de chaque culture et un facteur de correction (Kr). L’expression de calcul se présente comme suit :
ETc = KcKrET0
Mesures de taux de couverture du sol et de l’indice foliaire
Le coefficient cultural (Kc) est donné dans le bulletin
56 de la FAO (1998) sous forme de table pour les différentes espèces en fonction du stade de développement.
Ces valeurs ont été établies pour des pratiques culturales
moyennes et des conditions standards.
Pour chaque parcelle, nous avons choisi quatre arbres
représentatifs de la parcelle en vue d’estimer pour chaque arbre le taux de couverture du sol (Cs) par la mesure
de la surface de l’ombre porté de la frondaison au niveau
du sol, à midi solaire, l’indice foliaire de la parcelle (IF)
et le taux d’interception du rayonnement solaire.
Le facteur de correction Kr est utilisé lorsque le pourcentage de couverture du sol par la végétation est inférieur à 60%, comme préconisé par le Conseil Oléicole
International (1997).
Deux types de mesures indirectes ont été appliqués pour
13
HTE N° 151 - Mars 2012
général, LAI est plus élevé dans les vergers ayant l’âge
entre 30 et 55 ans. Ce LAI augmente avec l’augmentation de l’âge et de la densité de plantations sauf pour
quelques vergers où l’on trouve un LAI faible même si
l’âge et la densité sont élevés.
FIGURE 11 – Valeurs de Kr
Taux de couverture du
sol par la végétation
Plus de 50 % 1.00
40 - 50 %
35 - 40 %
30 - 35 %
Inférieure à 30 %
Kr
L’effet moyen de l’âge, toute densité confondue, montre
un indice foliaire supérieur pour les plantations âgées
avec une augmentation de 31%. Concernant l’effet
moyen de la densité, tout âge confondu, montre un indice foliaire supérieur pour les fortes plantations avec
une augmentation de 17 %.
0.90
0.80
0.75
0.70
(COI, 1997)
On constate que la relation entre LAI d’une part et l’âge
des oliviers ou leur densité dans les parcelles étudiées,
d’autre part, n’est pas significative (Figure 12). Il en est
de même lorsque les deux variables, âge et densité, ont
été prises en compte pour rendre compte des variations
du LAI.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Effets de l’âge et de la densité de plantation sur l’indice foliaire de l’olivier
La non signification de ces relations recherchées est due
à la présence dans l’échantillon de parcelles composées
soit d’arbres très jeunes ou d’arbres trop vieux, deux cas
de figure qui sortent du domaine des vergers productifs
d’olivier.
L’indice foliaire moyen le plus élevé (2.58) est observé
chez les oliveraies dépassant vingt ans et dont la densité
est supérieure à 100 arbres/ha alors que l’indice minimum a été enregistré dans les oliveraies ayant moins de
vingt ans et dont la densité dépasse 100 arbres/ha. En
TABLE 3 – Effet de l’âge et de la densité de plantation sur l’indice foliaire de l’olivier
Classes
Age
(ans)
Densité
(arbres/ha)
LAI
moyen
Ecart-type
moyen
Coefficient de
variation (CV ) %
1
≤20
≤100
1.8
0.48
27
3
≥20
≤100
1.56
0.67
43
Effet moyen
≤20
2
4
≥20
≥100
1.36
≥100
2.58
≤100
≥100
0.41
0.71
1.58
31
29
2.07
1.68
1.97
FIGURE 12 – Relation entre l’âge, la densité de plantation et LAI des parcelles d’olivier étudiées
HTE N° 151 - Mars 2012
14
laire (Cs) (Figure 13). Le calcul du taux de couverture
du sol par la méthode géométrique tend à surestimer le
taux de couverture du sol réel par 21% (Cs = 1.21Gsg).
Cette surestimation peut s’expliquer par le fait que la
méthode géométrique ne prend pas en considération les
trous existants à l’intérieur des arbres.
Estimation du taux de couverture du sol par la méthode géométrique
Une relation linéaire et significative a été observée entre le taux de couverture du sol estimé par la méthode
géométrique (Csg) et le taux de couverture du sol réel
mesuré par le taux d’interception du rayonnement so-
FIGURE 13 – Relation entre le taux de couverture du sol estimé à partir de l’interception du rayonnement(Cs) et
par la méthode géométrique (Csg)
Les besoins en eau d’olivier en conditions standard
Le Kc pour l’olivier est de l’ordre de 0.65-0.7 selon le
stade physiologique de l’arbre.
Le besoin en eau (BE) d’une culture durant une période
donnée est la hauteur d’eau (mm) nécessaire pour compenser les pertes par évapotranspiration pendant cette
période. Ce besoin est fonction de l’évapotranspiration
de référence (ETo) qui traduit la demande climatique et
des caractéristiques de la culture. Ces caractéristiques
dépendent de l’espèce, de la variété, de l’âge, du stade
phénologique et du mode de conduite et sont représentés
par un coefficient cultural (Kc). Les valeurs de Kc préconisées pour l’olivier (FAO 56, 1998) ont été établies
pour des pratiques culturales moyennes et des conditions
standards (conditions non limitantes de la croissance ou
de l’évapotranspiration de l’eau du sol et du stress de
la salinité, absence des ravageurs et des maladies, des
infestations de mauvaises herbes ou de fertilité faible).
Ces valeurs sont recommandées pour les oliviers adultes
ayant un taux de couverture du sol supérieure à 60%).
Les besoins en eau de l’olivier, calculés en utilisant le kc
standard sont présentés au tableau 4.
TABLE 4 – Effet de l’âge et de la densité de plantation sur l’indice foliaire de l’olivier
ET0 (mm)
Kc
1293.5
0.7
ETc (mm)
(Besoin en
eau)
905.5
Les besoins en eau d’olivier en utilisant le facteur de
correction Kr
Afin de tenir compte des variations du taux de couverture du sol liées à l’âge et à la densité de plantation, l’utilisation d’un facteur de correction (Kr) est proposée, dans
15
HTE N° 151 - Mars 2012
ce cas l’évapotranspiration est exprimée par l’équation
suivante :
raux donnés par la FAO, dans des conditions standards
(Tableau 5). Ces résultats montrent que les besoins en
eau de l’olivier, calculés à l’aide de Kc standards, surestiment en moyenne les besoins en eau réels de l’olivier
dans le Tadla de 8.5% à 16%.
ETc = Kc . Kr . ET0
Les coefficients culturaux corrigés (Kc . Kr) par un facteur de correction sont inférieurs aux coefficients cultu-
TABLE 5 – Les besoins en eau moyens de l’olivier, par classe d’âge et de densité, ajustés en utilisant le facteur
correctif (Kr ) basé sur le taux de couverture du sol
Classes
1
2
3
4
Effet
moyen
Age
(ans)
≤20
≥20
≤20
≥20
Densité
(arbres/ha)
ET0
(mm)
Kc . Kr
≤100
1293.5
0.64
0.60
0.62
0.64
≥100
≤100
≥100
≤100
≥100
Estimation du coefficient cultural corrigé (Kc . Kr) à
partir du taux de couverture du sol
(mm)
834
778
803
824
806
813
818
801
Degré de
surestimation
(%)
8.5
16
13
10
Bilan apport-besoin en eau
La principale ressource en eau pour l’irrigation au niveau des périmètres irrigués du Dir de Béni Mellal provient des sources qui y affleurent. Les apports annuels
en irrigation à l’olivier ont étés estimés à partir de l’enquête réalisée auprès des agriculteurs. Les quantités de
pluie tombées pour la campagne 2010-2011 ont été de
398.5 mm.
Sur la base des résultats de cette étude, on a pu établir
la relation qui lie le taux de couverture du sol (Cs) de
l’olivier à son coefficient cultural (Kc = 0.0039 . Cs +
0.4348, R2 = 0.83). Cette relation indique que le coefficient cultural de l’olivier augmente avec l’augmentation du taux de couverture du sol pour se stabiliser à la
valeur recommandée de Kc pour les conditions standard
de culture.
Les quantités d’eau apportées par irrigation varient d’un
verger à l’autre, selon le mode d’irrigation, le nombre
d’irrigation par an et le débit d’irrigation. Ils ont couvert
et dépassent les besoins en eau de l’olivier pour la majorité des vergers lorsqu’on y additionne les pluies reçues.
L’excès des apports en eau varie d’environ 50 à 64% des
besoins stricts des vergers d’olivier (Tableau 6).
On constate ainsi que les valeurs de Kc recommandées
par la FAO ne s’appliquent qu’à partir d’un taux de couverture supérieur à 50%. Ceci est indiqué par la relation
polynomiale qui a un coefficient de régression plus important et qui a un plafonnement du coefficient cultural
(Figure 14).
HTE N° 151 - Mars 2012
ETc
Cependant, si l’on suppose que l’efficience d’apport de
l’irrigation gravitaire est de 50% et que pour l’irrigation
en goutte à goutte elle est de 95%, on aura les résultats
présentés dans le tableau 7 :
16
FIGURE 14 – Relation entre le taux de couverture du sol de l’olivier et son coefficient cultural
TABLE 6 – Bilan apport-besoin en eau des vergers d’olivier en fonction de leur âge et leur densité de plantation
Classes
1
2
3
4
Effet moyen
Age
(ans)
≤20
≥20
≤20
≥20
Densité
(arbres/ha)
≤100
≥100
≤100
≥100
≤100
≥100
Apport annuel
moyen (irrigation
+ précipitations
en mm)
2278
1752
1428
1608
Besoin en
eau
(en mm)
834
778
803
824
2015
1518
1853
1680
17
Déficit
ou Excès
(en mm)
1454
974
625
784
Excès en
(%)
64
56
44
49
HTE N° 151 - Mars 2012
TABLE 7 – Comparaison des apports en eau en utilisant l’efficience de l’irrigation gravitaire et l’irrigation en
goutte à goutte
Classes
Age
(ans)
Densité
(arbres/ha)
Apport annuel
moyen (irrigation
+ précipitations)
(mm)
1
2
3
4
≤20
≤100
≥20
≤100
≥100
≥100
2278
1752
1428
1608
En tenant compte du mode d’irrigation gravitaire dominant dans la région du Tadla, on note un excès des
apports en eau allant d’environ 200 à 600 mm pour les
jeunes plantations (Classe 1 et 2) et un léger déficit de
40 à 180 mm pour les oliviers âgés (Classe 3 et 4).
d’irrigation (mm)
Irrigation gravitaire
Irrigation en goutte à
goutte (Efficience d’apport
(Efficience d’apport
95%)
50%)
610
1402
196
935
-178
584
-40
743
Les résultats montrent que les besoins en eau d’olivier
donnés par la FAO surestiment les besoins en eau réels
dans la province de Béni Mellal. De ce fait, on a utilisé un facteur correctif (Kr) pour estimer le besoin en
eau réel lorsque le pourcentage de couverture du sol par
la végétation est inférieur à 50%. Cette étude a permis
d’aboutir à une relation linéaire entre le coefficient cultural (Kc) et le taux de couverture du sol (Cs) (Kc = 0.0039
. Cs + 0.4348). Par ailleurs, une relation entre le taux
de couverture du sol et les paramètres géométriques de
l’arbre de l’olivier, notamment son ombre projeté sur le
sol à midi, a été déterminée. Cette corrélation permet de
préciser les besoins en eau réels dans la région de Tadla
en se basant sur le taux de couverture du sol.
Ces excès apparents des apports en eau d’irrigation pour
les deux classes (1,2) est du essentiellement à la présence des cultures intercalaires, dont on n’a pas tenu
compte dans cette étude ; et du fait que certains agriculteurs utilisent leur tour d’eau en irrigation même en
période d’hiver.
Par ailleurs, on constate qu’il y a un potentiel important
d’économie d’eau à réaliser en irrigation si l’on adopte
l’irrigation localisée goutte à goutte. Cette économie
d’eau qui est de l’ordre de 600 à 1400 mm peut être utilisée pour répondre aux besoins en eau d’autres cultures
ou élargir la surface irriguée.
Le bilan des apports d’eau aux vergers d’olivier par rapport aux besoins montre un léger excès d’apport pour
les jeunes plantations et un léger déficit pour les arbres
âgés. En adoptant la reconversion au système d’irrigation goutte à goutte, une importante économie de l’eau
de l’ordre de 900 mm peut être réalisée. A la lumière des
résultats de ce travail de recherche, nous recommandons
de continuer cette étude d’affinement des besoins en eau
de l’olivier dans les zones de PMH en vue de mieux préciser les paramètres des vergers (dont l’âge et densité)
qui agissent sur le coefficient cultural.
CONCLUSION
L’étude a permis d’analyser les pratiques d’irrigation des
vergers d’olivier et d’affiner leurs besoins en eau dans la
PMH de Béni Mellal, en se basant sur un échantillon de
parcelles ayant des âges et des densités différentes.
Le travail avait pour objectifs d’une part d’estimer l’indice foliaire selon l’âge et la densité de plantation et
d’autre part d’estimer les besoins en eau de l’olivier sur
la base de son indice foliaire, son âge et sa densité de
plantation. Afin de corriger les besoins en eau d’olivier
par rapport à ceux donnés par la FAO dans des conditions optimales et lorsque le taux de couverture est inférieur à 50%, on a cherché un lien entre Kc et le taux de
couverture du sol.
HTE N° 151 - Mars 2012
Excès ou déficit selon le mode
18
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HTE N° 151 - Mars 2012