Amélioration de l’efficience de l’arrosage en pépinière ornementale par des systèmes sans-fil (2019)
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Contexte du projet et présentation de la filière horticole
L’horticulture ornementale regroupe 4 branches d’activités spécialisées ; les fleurs et feuillages coupés, les plantes en pot et à massif, la pépinière et les bulbes. La région Auvergne-Rhône-Alpes est la 2ème région française en termes de surface de production (FranceAgriMer, 2016).
Cela représente 478 entreprises, 2481 emplois et une surface de 2783 hectares (FranceAgriMer, 2017). Pour accompagner cette filière, les professionnels de la région se sont dotés d’un pôle de ressource horticole, le RATHO.
Cette association accompagne les producteurs sur un plan technique avec l’appui d’une station d’expérimentation située à Brindas et des conseillers de terrain. Un des objectifs du RATHO est d’améliorer la compétitivité des entreprises en répondant par des expérimentations à des problématiques que les professionnels rencontrent dans leurs entreprises. On peut par exemple citer des thématiques concernant la baisse des intrants (chauffage, protection des plantes) mais également la valorisation des végétaux avec un travail important sur l’élargissement de la gamme horticole (plantes faciles à cultiver, résistantes au sec, indigènes, …).
Au niveau national, le RATHO fait partie de l’institut technique de l’horticulture ASTREDHOR, permettant ainsi une coordination des travaux avec les autres stations du territoire. Ces productions végétales sont dites spécialisées (horticulture et pépinière) car à la différence des grandes cultures, elles vont avoir une plus forte valeur ajoutée, avec notamment des itinéraires de cultures plus complexes, un besoin en outils de type serre, une irrigation et un important besoin en main d’œuvre. Toutes les cultures de plantes en hors sol sont irriguées et cette irrigation est le facteur primordial à la réussite d’une culture d’après les professionnels. Ce sujet a donc été régulièrement une source de réflexion et d’expérimentation au niveau des stations d’expérimentation en France. L’irrigation d’un pot en pépinière va faire appel à deux notions fondamentales, une notion de dose d’arrosage qui est un volume lié essentiellement à la capacité de rétention du substrat ; et la notion de fréquence qui va dépendre des conditions climatiques et du végétal.
De nombreux travaux ont été réalisés par l’institut ASTREDHOR, l’INRA et le CNIH, afin d’apporter la bonne quantité d’eau au bon moment et cela dans le but d’optimiser la qualité de la production mais également de réduire les pertes d’éléments nutritifs par lessivage. Sur ce point, l’intégration d’engrais à libération programmée couplé avec un déclenchement de précision de l’irrigation a permis de limiter le lessivage des engrais de 34 à 41% dans une production de pépinière (CATE, 2016). L’utilisation de ces engrais est maintenant largement répandue dans les entreprises de pépinière. Les systèmes d’irrigation ont également été comparés, entre notamment des systèmes d’arrosage par aspersion et des systèmes localisés. Les systèmes localisés permettent également une économie d’eau de 50% à 75% par rapport à une irrigation en aspersion.
La règle dans ce domaine est un arrosage à dose fixe mais à fréquence variable. Une méthode de calcul très opérationnelle de la dose d’arrosage a été définie par les acteurs de la recherche appliquée après plusieurs années d’expérimentation (LEMAIRE F. et al.2003). La dose d’arrosage idéale va correspondre à un apport d’un tiers de la disponibilité en eau du substrat. Cette valeur permet de limiter au maximum les lessivages tout en conservant les propriétés de re-humectation du substrat. Concernant la fréquence d’arrosage, de multiples solutions sont proposées, comme par exemple l’application de la formule de l’Evapotranspiration qui se base sur des données climatiques, comme la température, l’humidité, la pluviométrie, ou encore la vitesse du vent et qui montre de bons résultats. L’intérêt de cette méthode est que la fréquence de l’irrigation va être dynamique et adaptative en fonction des conditions climatiques. Par exemple, une journée estivale va permettre de déclencher 2 irrigations sur une parcelle alors qu’une journée ombragée uniquement un seul arrosage. Pour utiliser cette méthode, il est nécessaire que le producteur dispose d’une station météo sur site et d’un ordinateur de pilotage de l’irrigation. Une autre solution est l’utilisation de sondes d’humidités ou de tensiomètres qui vont donner des indications sur le niveau de saturation en eau du substrat (LACHURIE J., 2003).
Ces sondes sont réactives et ont l’avantage de donner un aperçu direct de l’état hydrique du substrat. Cependant, il faut calibrer les sondes en fonction du substrat utilisé (LACHURIE J., 2003). Bien que fonctionnelles, ces solutions demandent des équipements spécifiques, comme des arrivées électriques sur la parcelle, des stations météo, …qui limitent fortement le transfert de ces technologies en entreprise, surtout dans des entreprises de plusieurs hectares.
Objectifs du projet
Avec l’évolution et la vulgarisation de la technologie, de nouvelles perspectives semblent intéressantes à appliquer à une démarche globale d’optimisation de l’efficience de l’irrigation en pépinière. En effet, des protocoles de communication sans fils, comme le Lora, Sigfow, 3G, … ou encore de systèmes autonomes, permettent d’imaginer des systèmes plus facilement transférables en entreprise. En effet parmi les freins à l’utilisation de ce type de dispositif en entreprise, la première limite sera le prix d’achat et la seconde la facilité d’utilisation. C’est pourquoi le prix des différents dispositifs testés a été pris en compte dès le début de la démarche. De plus, concernant la facilité d’utilisation, les systèmes de communication sans-fil, peuvent atteindre des portées de plusieurs centaines de mètres, avec une information facile à récupérer pour le producteur qui dispose qu’un accès internet (ordinateur ou smartphone).
Un autre point facilitant le transfert est le bénéfice agronomique potentiel. Sur ce point, certaines productions, comme les plantes xérophytes, c’est-à-dire qui aiment les sols secs, sont très sensibles à l’arrosage. En effet, leur développement racinaire se fait en priorité dans le fond du pot, car elles sont habituées à aller chercher l’eau en profondeur dans leur milieu naturel. Le risque d’asphyxie est donc important si l’arrosage est trop fréquent. Cette gamme de végétaux est pourtant en augmentation, car elle est très demandée par les clients que cela soit en jardinerie, pour des amateurs qui cherchent des végétaux peu contraignants, ou dans le monde du paysage sur différents chantiers afin d’avoir des coûts de gestion plus faibles. La principale cause de pertes et de mauvaises productions est liée à un sur-arrosage de ces plantes. Ce sujet est une préoccupation d’intérêt pour les adhérents du RATHO qui ont des demandes mais qui n’arrivent pas à une qualité optimum de production.
Ce projet a donc un objectif qui est de tester différents outils d’aide à la décision sur le déclenchement de l’arrosage, afin d’améliorer l’efficience de l’irrigation en situation de production en pépinière.
De cet objectif découle deux intérêts majeurs :
- Limiter le prélèvement de la ressource en eau, en déclenchant un nombre d’irrigation suffisant pour la plante afin d’assurer une bonne qualité.
- Améliorer la qualité agronomique des végétaux. Un point également intéressant est que les résultats proposés ici seront adaptables pour l’ensemble des systèmes d’irrigations (aspersion, goutte à goutte, …)