Besoins en eau du blé et systèmes d’irrigation

Besoins en eau du blé et systèmes d’irrigation
Blé
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Besoins en eau du blé

Quand faut-il irriguer le blé ? 

La période de culture et la durée du cycle de développement varient considérablement en fonction de l’espèce/du cultivar de blé. De très nombreuses variétés de blé d’hiver et de blé de printemps existent. Les espèces de blé dur et de blé de force sont généralement cultivées en hiver, tandis que les espèces de blé panifiable (blé tendre) peuvent être cultivées en hiver ou au printemps. Le période à laquelle le blé est planté est très importante car elle détermine les besoins en irrigation.

Le blé d’hiver est généralement semé au début de l’automne et récolté à la fin du printemps, tandis que le blé de printemps est semé au printemps et récolté à la fin de l’été ou au début de l’automne.  De nombreux agriculteurs préfèrent cultiver des blés d’hiver parce qu’ils peuvent avoir un potentiel de rendement jusqu’à 30 % plus élevé que les blés de printemps, et que le besoin d’irrigation est plus limité (1). En général, la culture du blé est conduite en sec, mais l’irrigation permet aux plantes d’être plus performantes et de donner de meilleurs rendements. Par ailleurs, compte tenu des sécheresses et des canicules de plus en plus fréquentes dès la fin du printemps (ou au début de l’automne), qui coïncident parfois avec les stades de croissance pendant lesquels le besoin en eau des plantes est le plus élevée, les agriculteurs sont souvent contraints d’irriguer.

Comment irriguer le blé ?

Dans les cultures de blé, les agriculteurs procèdent souvent à des arrosages par aspersion (pluie artificielle) car la densité très élevée des pieds de blé ne permet pas la mise en œuvre d’une irrigation par sillon. Selon l’Université de Californie Davis, les systèmes d’irrigation par goutte-à-goutte et par aspersion apportent de plus petites quantités d’eau que les systèmes d’écoulement de surface. Avec ces systèmes, l’eau est donc moins susceptible d’atteindre les zones où l’absorption racinaire est plus intense. Une irrigation fréquente avec des systèmes d’arrosage par aspersion peut entraîner le développement rapide de maladies dans la culture du blé. Les systèmes d’écoulement de surface sont plus efficaces pour le lessivage des sels, ce qui est important si le niveau de salinité constitue un problème. L’irrigation par ruissellement naturel des cultures de blé est plus courante dans la Vallée centrale et les régions désertiques de Californie, tandis que l’arrosage par aspersion est plus répandu dans les régions situées entre les Montagnes rocheuses et la Sierra Nevada (Intermountain Region). Des travaux de recherche ont montré — dans l’hypothèse où la quantité optimale d’eau d’irrigation est disponible — que l’augmentation de la fréquence d’irrigation par goutte à goutte peut également augmenter la longueur et le poids des racines du blé et le stock de biomasse aérienne, améliorant ainsi le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau.

Attention : en cas d’arrosage par asperseurs, ces derniers doivent être ajustés pour éviter la verse des plantes. De plus, lorsque la température est favorable au développement des maladies fongiques, les agriculteurs doivent inspecter fréquemment leurs plantes afin d’appliquer, si nécessaire, des mesures de contrôle des maladies. 

Pour déterminer si une irrigation est nécessaire et, le cas échéant, à quelle fréquence, on prendra en compte les paramètres suivants :

  • La fréquence des précipitations ;
  • La variété ;
  • Le type de sol (les sols sableux nécessitent des arrosages moins copieux mais plus fréquents) ;
  • La température ;
  • La disponibilité en eau du sol et du système d’irrigation.

La quantité d’eau apportée à la plante est déterminante pour le rendement final et pour la qualité des grains. L’Université d’État du Montana propose une formule mathématique simple permettant de calculer le rendement en fonction des apports d’eau (et vice versa) (2).

Rendement estimé (en boisseaux/acre) = 5,8 (SM + R/I – 4.1) où :

SM = humidité du sol (pouces)

R = précipitation (pouces)

I = irrigation (pouces)

1 boisseau de blé = 27.216 kg

1 acre = 0,405 hectare

Besoins en eau aux différents stades de croissance du blé

Le blé a besoin en moyenne d’environ 350 à 600 mm d’eau pour atteindre sa maturité physiologique et son rendement potentiel. Dans de nombreuses régions, les précipitations hivernales couvrent ces besoins en quantité. Cependant, leur répartition est tout aussi importante pour l’obtention de rendements élevés. Un stress hydrique ou un excédent d’eau à un stade sensible entraîne inévitablement des pertes de rendement. Un stress hydrique modéré se produit lorsque le niveau d’épuisement du sol est supérieur à 70 %. Pour l’éviter, les agriculteurs doivent irriguer au moment opportun et apporter la quantité d’eau appropriée. Bien évidemment, les blés cultivés pour la production de grains sont ceux qui ont les besoins en eau les plus importants, suivis par les blés fourragers récoltés au stade pâteux mou (besoins en eau inférieurs de 28 %), ou au stade du gonflement (besoins en eau inférieurs de 60 %) (3).

Dans les régions où les précipitations ne sont pas suffisantes, il est recommandé d’arroser 4 à 6 fois pendant la période de culture, surtout pour les variétés de blé d’hiver à haut rendement. Ces arrosages visent à couvrir les besoins des plantes pendant les phases critiques de leur croissance : initiation des racines adventives, tallage, montaison, floraison, développements laiteux et pâteux (4). Pour les sols secs dépendant de l’irrigation, on peut arroser tous les 12-18 jours jusqu’au stade pâteux mou (3).

Au moment du semis et de la levée

Un manque d’eau au moment de la levée de la culture peut entraîner la perte de la récolte, tandis qu’un déficit hydrique à l’approche de la pollinisation peut diminuer considérablement le nombre et la qualité des grains de blé produits.

Pour le blé d’hiver, une irrigation précoce (en l’absence de précipitations) favorise la levée rapide et homogène ainsi que la bonne implantation des plantes et contribue à augmenter le nombre d’épis par m2. Un apport de 150 mm d’eau peut suffire. Cependant, dans certains cas, un semis profond peut être nécessaire pour éviter les fausses germinations. Les graines commencent à germer lorsque la couche des 10 cm supérieurs du sol est suffisamment humides. Que ce soit pour le blé d’hiver ou le blé de printemps, le développement racinaire est nettement favorisé lorsque l’humidité de la zone racinaire est en capacité au champ pendant la levée. Les racine des plantes de blé peuvent atteindre une profondeur de 1,2-2 m (47,2-78,7 in) mais 70 à 80 % de l’absorption totale d’eau se produit entre le sol et 0,6 m de profondeur, où se développe plus de 80 % du système racinaire de la plante (Cutforth et al., 2013, 5).  La quantité d’eau apportée par l’irrigation doit donc être suffisante pour maintenir cette couche de sol suffisamment humide.

Pendant la phase de croissance végétative (de la levée à la double ride)

Les besoins en eau augmentent au fur et à mesure que les plantes se développent et qu’elles produisent une plus grande surface foliaire active. Une irrigation appropriée garantit que les stomates restent toujours ouverts (potentiels hydriques foliaires supérieurs à -1,5 MPa) et ainsi que les plantes restent actives sur le plan photosynthétique (Palta et al., 1994).

De la double ride à la pollinisation : un stade critique

On considère que c’est la phase de croissance la plus critique du blé, et aussi celle pendant laquelle les besoins en eaux sont les plus élevés. Un stress hydrique à ce stade, même modéré, entraîne une limitation de la photosynthèse et un ralentissement de la croissance des cellules et des feuilles, avec des répercussions sur le rendement final des plantes (baisse du nombre de grains/m2). Jusqu’à 70 % des besoins totaux en eau de la plante se répartissent entre la fin du tallage et la floraison. Dans de nombreuses régions, ces besoins sont couverts par les précipitations. Même dans ces régions, il peut malgré tout s’avérer nécessaire d’apporter 90-150 mm d’eau pendant la phase de floraison. En revanche, en Méditerranée, dans les États du centre-sud des États-Unis ou dans le nord de l’Inde (pour le blé de printemps), plusieurs arrosages peuvent être nécessaire pendant cette période.

Perte de rendement liée à un excès d’eau

Pendant cette période de sa croissance, le blé est tout aussi sensible à la pénurie qu’à l’excès d’eau. Selon des données scientifiques, des pertes de rendement allant jusqu’à 92 % ont été enregistrées du fait d’une asphyxie radiculaire survenue pendant la période allant du stade « 7 feuilles » jusqu’au celui de la pollinisation (de San Celedonio et al., 2014).

Si l’excès d’eau, que l’on peut facilement détecter, doit être évité, l’agriculteur doit également prendre des mesures pour éviter la hausse du niveau de la nappe phréatique. Des conditions anaérobiques prolongées dans le système racinaire (élévation du niveau de la nappe phréatique de 0,5 m ou 19,7 in) et la verse des plantes peuvent entraîner une baisse du rendement de 20 à 40 %. (52). Le risque de verse est plus élevé chez les variétés de blé de printemps de grande taille.

Jusqu’à la maturité et la récolte

Juste après la floraison, le déficit hydrique reste problématique car il peut entraîner un raccourcissement de la phase de remplissage des grains et une baisse de leur nombre et de leur poids (6). Après la floraison, la phase de remplissage des grains est considérée comme faisant partie des trois phases pendant lesquelles la plante est le plus sensible au stress hydrique, lequel peut alors entraîner une baisse considérable du rendement. Toutefois, des résultats expérimentaux ont également montré qu’un déficit en eau pouvait augmenter la teneur en protéines des grains (gluténine) et la qualité de la farine panifiable produite (Zhou et al., 2018). Il faut noter cependant que d’autres données scientifiques suggèrent que le stress hydrique pendant les stades laiteux et pâteux fait baisser l’absorption d’azote et que l’accumulation de protéines dans les grains affecte négativement la qualité finale du produit (Ali and Akmal, 2022).

Conseil :

Quelle que soit la région et indépendamment de la période de culture, la réserve en eau du sol a plus d’incidence sur les gains de productivité des plantes que l’irrigation saisonnière. Il est donc essentiel de s’efforcer d’améliorer la fertilité du sol et sa capacité de rétention en eau.

Références

  1. https://www.ers.usda.gov/webdocs/publications/43783/39923_eib116.pdf
  2. https://waterquality.montana.edu/farm-ranch/irrigation/wheat/wheat-irrigation.html
  3. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf
  4. https://iiwbr.icar.gov.in/wp-content/uploads/2018/02/EB-52-Wheat-Cultivation-in-India-Pocket-Guide.pdf
  5. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/wheat/en/
  6. https://www.fao.org/3/Y4011E/y4011e06.htm
  7. https://www.nature.com/articles/s41598-021-84208-7#:~:text=We%20found%20that%20with%20the,yield%20and%20water%20use%20efficiency.
  8. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf

Ali, N., & Akmal, M. (2022). Wheat Growth, Yield, and Quality Under Water Deficit and Reduced Nitrogen Supply. A Review. Gesunde Pflanzen, 1-13. 

Cutforth, H. W., Angadi, S. V., McConkey, B. G., Miller, P. R., Ulrich, D., Gulden, R., … & Brandt, S. A. (2013). Comparing rooting characteristics and soil water withdrawal patterns of wheat with alternative oilseed and pulse crops grown in the semiarid Canadian prairie. Canadian Journal of Soil Science93(2), 147-160. 

de San Celedonio, R. P., Abeledo, L. G., & Miralles, D. J. (2014). Identifying the critical period for waterlogging on yield and its components in wheat and barley. Plant and Soil378(1), 265-277.

Palta, J.A., Kobata, T., Turner, N.C. & Fillery, I.R. 1994. Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by post-anthesis water deficits. Crop Sci., 34: 118-124.

Zhou, J., Liu, D., Deng, X., Zhen, S., Wang, Z., & Yan, Y. (2018). Effects of water deficit on breadmaking quality and storage protein compositions in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(11), 4357-4368.

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