Besoins en eau du maïs et systèmes d’irrigation

Comment concevoir un programme d’irrigation pour le maïs ? Quels sont les différents systèmes d’irrigation ?

Pour éviter le stress hydrique de leurs cultures, les agriculteurs doivent concevoir un programme d’irrigation approprié qui couvre les besoins en eau du maïs aux différents stades de développement du cycle cultural. En effet, un stress hydrique prolongé affecte la croissance, la robustesse et la résistance de la culture à d’autres stress abiotiques et biotiques et entraîne une baisse de rendement.

Une culture irriguée nécessitera entre 5 et 7 tonnes d’eau par hectare pendant la saison sèche, les besoins totaux pour l’ensemble de la saison de croissance oscillant entre 6 et 9 tonnes d’eau par hectare.

Programmation de l’irrigation pour le maïs

La quantité d’eau à apporter aux plantes par le système d’irrigation dépend des paramètres suivants :

  • Type de sol (capacité de rétention en eau du sol, teneur en eau du sol)

Le type de sol est un paramètre à ne pas négliger lors du calcul des quantités d’eau nécessaires. Par exemple, les sols sablonneux peuvent nécessiter jusqu’à 8 fois plus d’eau que les autres types de sols (1)

  • Conditions environnementales et précipitations (elles affectent l’intensité de l’évaporation et peuvent compléter l’apport d’eau nécessaire par irrigation).
  • Variété et objectifs de rendement
  • Date de plantation (les cultures semées plus tôt auront besoin de moins d’irrigation)
  • Efficacité de l’irrigation. En général, il est préférable d’apporter des volumes d’eau faibles à moyens à chaque arrosage, surtout dans les sols légers. Plus précisément, dans les directives destinées aux producteurs de maïs, le gouvernement australien souligne que des apports de 25 mm sont plus efficaces qu’un arrosage intensif apportant plus de 33 mm d’eau. (2)

Pendant les mois où les températures sont élevées et les précipitations faibles ou nulles, les besoins en eau des plants de maïs bien développés peuvent atteindre 60 mm par semaine (environ 2 à 3 litres par jour). L’agriculteur peut utiliser la méthode du bilan hydrique pour déterminer le volume d’eau adéquat à apporter par l’irrigation et élaborer le programme le plus approprié pour un champ donné (pour en savoir plus) (2).

Pour confirmer et affiner les résultats obtenus à l’aide du bilan hydrique, l’agriculteur peut utiliser des capteurs d’humidité du sol. Les tensiomètres sont l’option la plus fiable et la moins chère (quelques centaines de dollars). Bien sûr, il faut ajouter au coût d’achat, les coûts d’installation et de maintenance des capteurs qui peuvent atteindre 110 euros par an (3).

Stades de croissance et besoins en eau du maïs

Il est très important pour l’agriculteur de savoir comment les besoins en eau de la plante évoluent au cours de la saison de croissance et quelles sont les périodes les plus cruciales pendant lesquelles ces besoins doivent être suffisamment couverts. Selon la disponibilité de l’eau d’irrigation, l’agriculteur peut effectuer 3 à 9 apports pendant la saison de croissance du maïs (et jusqu’à 11 pour les sols légers). La première irrigation doit être effectuée avant ou juste après le semis pour améliorer le taux d’humidité du sol et favoriser la germination des graines. Dans tous les cas, 1 à 3 apports supplémentaires devraient couvrir les besoins de la plante à la fin de la saison végétative et pendant la floraison, en maintenant le taux d’humidité du sol à 60 %. En général, on arrête l’irrigation après la phase de floraison. Il faut garder à l’esprit qu’un plan d’irrigation ne couvrant pas la totalité des besoins de la culture à chaque stade de croissance entraîne une perte de rendement (1).

Les besoins en eau des plantes évoluent au cours de la saison de croissance. Au fur et à mesure que les plantes développent une plus grande surface foliaire, les besoins en eau augmentent également, approchant leur niveau maximum quand le feuillage a atteint sa maturité (40-60 jours après la plantation). C’est pendant la floraison et le début du remplissage des grains (60-95 jours après la plantation) que les besoins en eau du maïs atteignent leur pic et que la plante est particulièrement sensible au stress hydrique. Un manque d’eau sévère à ce stade aura donc un effet négatif sur la fertilisation, le nombre de grains par épi et, par conséquent, sur le rendement final du maïs (4). Plus précisément, si l’humidité du sol pendant cette période reste au niveau du point de flétrissement pendant 1 à 2 jours ou 6 à 8 jours, la perte de rendement final induite peut respectivement atteindre 20 % et plus de 50 %. En revanche, le maïs supporte mieux le manque d’eau pendant les premiers stades de croissance végétative (jusqu’à 40 jours après le semis) et pendant les stades de remplissage tardif des grains et de maturation (au-delà de 110 jours après le semis).

L’excès d’eau (asphyxie radiculaire) peut également causer des problèmes importants et affecter négativement le rendement final du maïs. Il peut notamment réduire le rendement d’une plante de plus de 50 % s’il intervient pendant la floraison (4).

Méthodes d’irrigation utilisées pour le maïs

  • Irrigation par sillons et bassins

Ces deux méthodes sont utilisées dans les zones où les ressources en eau sont abondantes mais uniquement dans les champs dont la pente est inférieure à 0,5 %. Ces méthodes sont à éviter s’il existe un risque élevé de dégradation du sol et d’érosion. Elles sont à utiliser avec précaution si les sols sont lourds et mal drainés ou si ils ont une forte teneur en sel (le maïs y est très sensible). Enfin, la perte d’eau due à l’évaporation est importante pendant les mois les plus chauds de l’année.

  • Irrigation par aspersion (rampe d’arrosage-canon)

C’est l’une des méthodes d’irrigation les plus utilisées pour le maïs, en particulier dans les champs de grande taille. Ces systèmes nécessitent des tuyaux supportant une pression assez élevée (plus de 8 bars). Le débit d’eau moyen des arroseurs est compris entre 18 et 30 m3 (30 000 litres) par heure. L’irrigation par aspersion modifie les conditions microclimatiques autour du feuillage de la plante et peut diminuer la transpiration et la température des feuilles (Cavero, 2016). Selon des résultats expérimentaux, la mise en œuvre d’un système d’irrigation par aspersion pendant la nuit peut augmenter de 10 % le rendement final des plantes (Cavero, 2018).

Ce type d’irrigation présente trois inconvénients. Premièrement, les pertes d’eau sont élevées à cause de la dispersion par le vent et de l’évaporation. Deuxièmement, lorsque les plants de maïs se développent, il devient de plus en plus difficile de déplacer le matériel dans les champs sans endommager les plants, si celui-ci n’est pas installé au sol de manière permanente. Il faut préciser que le coût d’une installation permanente est assez élevé et doit être pris en considération avant de choisir cette option. Enfin, l’augmentation de l’eau et de l’humidité dans le feuillage des plants de maïs crée des conditions favorables à l’apparition d’infections causées par des champignons.

Par ailleurs, lorsque l’arrosage par aspersion est effectué pendant la période de floraison (la période la plus cruciale et celle où les besoins en eau sont les plus élevés), il peut causer des perturbations de la pollinisation et de la fertilisation. Afin d’éviter ce risque, les producteurs ont la possibilité de combiner cette méthode avec une irrigation par bassin. Dans ce cas, ils utilisent des arroseurs lors des premiers stades de développement, lorsque les plants sont encore jeunes, puis passent à l’irrigation par bassin au moment de la floraison.

  • Irrigation par goutte à goutte

De plus en plus d’agriculteurs choisissent d’arroser leurs champs de maïs en optant pour une irrigation par goutte à goutte de surface car cette solution a de nombreux avantages. Elle permet de réaliser une économie d’eau substantielle (25-55 %), d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’eau par le maïs et d’augmenter les rendements (de 10 à 50 %) (52, Lamm & Trooien, 2003). Le goutte-à-goutte présente un avantage supplémentaire par rapport à l’arrosage par aspersion : il ne mouille pas les feuilles des plantes, ce qui réduit le risque de maladies fongiques. Le système a été testé et utilisé avec succès pendant plus d’une décennie sous différents climats (zones tempérées et subhumides).

En outre, l’irrigation par goutte à goutte offre aux agriculteurs la possibilité d’effectuer une fertigation (apport d’engrais par le biais du système d’irrigation). Les goutteurs utilisés ont généralement un débit de 1 litre par heure. Les gaines d’irrigation sont généralement placées entre les rangs de maïs, un rang sur deux, et les goutteurs sont espacés de 1,4 à 1,6 mètre. Dans certaines régions d’Italie, les agriculteurs utilisent avec succès une version du système conventionnel d’irrigation par goutte-à-goutte appelé LPS (Low-Pressure System) qui permet d’irriguer des champs plus vastes (30 hectares). Le débit des goutteurs du système LPS est 0,6 l par heure (6).

Il faut prendre en compte l’efficacité, la durabilité mais aussi le coût de chaque système d’irrigation afin de prendre la bonne décision. Dans tous les cas, il peut être utile de consulter un agronome agréé et de tenir un registre pour enregistrer des informations sur l’efficacité du plan d’irrigation appliqué chaque année. Il est important de garder à l’esprit qu’il n’y a pas de règle d’or ni de recette magique valable pour tous les champs. C’est souvent en faisant des essais et des tests que l’on trouve ce qui convient le mieux à son champ et à sa culture.

Références

  1. https://www.nature.com/articles/s41598-019-41447-z
  2. https://industry.nt.gov.au/data/assets/pdf_file/0016/233413/tb326.pdf
  3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frwa.2021.627551/full
  4. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/maize/en/
  5. https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2095311917618331?token=F1966E1077C2EA9878013C02E8B0280162EA4494CDD736C3EFC81D008A7849E2B728BB0B3E1D7248B1109B9614770EC2&originRegion=eu-west-1&originCreation=20220405075809
  6. https://irrigazette.com/en/news/drip-irrigation-maize-corn-france-and-italy

Lamm F R, Trooien T P. 2003. Subsurface drip irrigation for corn production: A review of 10 years of research in Kansas. Irrigation Science, 22, 195–200

Cavero Campo, J., Faci González, J. M., & Martínez-Cob, A. (2016). Relevance of sprinkler irrigation time of the day on alfalfa forage production.

Cavero, J., Medina, E. T., & Montoya, F. (2018). Sprinkler irrigation frequency affects maize yield depending on irrigation time. Agronomy Journal110(5), 1862-1873.

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