Domotiser son arrosage

Problématique

Nature-tree-plantation

Mettre en place un système permettant de piloter son système d’arrosage n’est pas très complexe. On peut le faire, par exemple, en utilisant des électrovannes 24v pilotées par une IPX800. La difficulté pour automatiser l’arrosage est plutôt de savoir quand et combien arroser. C’est justement l’objet de ce billet.

Réserve en eau du sol

Réserve Utile (RU) : quantité d’eau du sol utilisable par une plante.

La plante puise l’eau dont elle a besoin dans le sol considéré comme un réservoir.

Réserve Facilement Utilisable (RFU) : quantité d’eau qu’une plante peut trouver dans le sol sans « forcer ».

Pour fabriquer de la matière sèche au moyen de la photosynthèse, les plantes absorbent du gaz carbonique de l’air par les stomates des feuilles. En condition favorables d’alimentation hydrique, ces stomates sont ouverts. C’est le cas quand de la RFU est disponible.

Réserve Difficilement Utilisable (RDU) : quantité d’eau qu’une plante peut trouver dans le sol en « forçant ».

En condition de stress hydrique, les stomates se ferment (régulation stomatique). Il y a alors arrêt de l’absorption de gaz carbonique et donc de la photosynthèse. C’est ce qui se produit quand la RFU est consommée et que la plante est contrainte de puiser dans la RDU.

Enfin, lorsque la RDU est consommée, la plante atteint son point de flétrissement permanent. L’eau restante dans le sol n’est plus utilisable car la plante a atteint sa capacité maximale de succion (voisine de 15 bars). La plante flétrit puis meurt si ce taux d’humidité perdure.

Voici l’ordre de grandeur de la RU en mm pour 1 m de sol en fonction du type de sol.

  • Sableux : 70 mm
  • Argilo-Sableux : 120 mm
  • Sablo-argileux : 135 mm
  • Argile sableuse : 170 mm
  • Argile : 180 mm
  • Argile limoneuse : 180 mm
  • Limon sablo-argileux : 190 mm
  • Limon argileux : 220 mm
  • Tourbes : 350 mm

Les RU données ci-dessus le sont pour 1 mètre de terre. Cependant, la succion des racines et les différences d’humidité entre la surface et les horizons plus profonds occasionnent des remontées d’eau par capillarité. Ces remontées diffèrent selon la texture du sol et sa porosité :

  • en sols sableux, les remontées sont plus rapides mais elle n’interviennent que sur de faibles profondeurs (20 à 30 cm de sol)
  • en sols argileux et/ou compacts, les remontées sont bien plus lentes, mais elles interviennent sur des profondeurs plus importantes (80 à 100 cm)

La RFU est difficile à évaluer du fait qu’elle varie entre 30 et 60 % de la RU selon le type de sol rencontré. En première approximation, on considère généralement que RFU = 0,5 × RU. Mais la RFU accessible à la plante dépend bien entendu aussi de la profondeur d’enracinement de la plante :

  • 2/3 de la RU pour un sol bien enraciné ;
  • 1/2 de la RU pour unsol moyennement enraciné ;
  • 1/3 de la RU pour un sol moins bien enraciné.

Processus de l’évapotranspiration

L’évapotranspiration (ET) est la quantité d’eau transférée vers l’atmosphère, par l’évaporation au niveau du sol et par la transpiration des plantes. Une première approximation de l’ET est l’évapotranspiration potentielle (ETP) qui correspond à la quantité d’eau que perd par évapotranspiration une culture de végétation abondante, en pleine croissance, couvrant totalement un sol largement pourvu d’eau.

Voici l’ETP journalière moyenne (1970-2004) sur le bassin de la Seine : janvier = 0,51 ; février = 0,875 ; mars = 1,7 ; avril = 2,65 ; mai = 3,45 ; juin = 4,05 ; juillet = 4,3 ; août = 3,7 ; septembre = 2,41 ; octobre = 1,28 ; novembre = 0,6 ; décembre = 0,48.

L’arrosage

RU

Pour savoir quand et combien arroser, il faut :

  • Connaître la RU du sol à arroser (ex : RU = 120 mm pour un sol argilo-saleux)
  • Connaître l’ETP journalier moyen du mois en cours (ex : ETP = 4,3 mm en juillet dans le bassin de la seine)
  • Connaître la pluviométrie de la veille (ex : pluviométrie = 3mm de pluie la veille)
  • Connaître la quantité d’arrosage de la veille (ex : arrosage = 0mm d’arrosage la veille)
  • Actualiser quotidiennement la réserve utile courante comme suit.
    1. Actualisation quotidienne de la RUcourante :
      RUcourante = RUcourante – ETP + pluviométrie + arrosage
    2. La RUcourante ne peut pas dépasser la RU du sol :
      RUcourante = math.min(RUcourante, RU)
    3. La RUcourante ne peut devenir négative :
      RUcourante = math.max(RUcourante, 0)

Pour obtenir un rationnement, c’est-à-dire imposer à la plante un niveau de consommation en eau réduit, il est nécessaire que la réserve facilement utilisable du sol (RFU), soit épuisée

Pour favoriser un enracinement profond, il est également préférable d’épuiser la RFU (afin de forcer les racines à chercher de l’eau profondément) avant de procéder à un arrosage important (pour atteindre les racines profondes et ne pas favoriser le développement des racines à la surface).

Ainsi, on peut arroser, par exemple quand la plante est contrainte de puiser dans la réserve difficilement utilisable, soit pas avant que RUcourante < RU / 2. La quantité d’arrosage doit bien entendu être inférieure à RU – RUcourante comme, par exemple, RU / 4 mm afin de se ménager de la marge en cas de pluie à venir.

En résumer, arroser RU / 4 mm quand RUcourante < RU / 2.

Attention, la RU est donnée pour 1 mètre de sol. La plupart des cultures ont un enracinement compris entre 50 cm et 1 m. Il peut donc être opportun d’adapter la RU pour tenir de la profondeur de l’enracinement de la plante à arroser (même si de l’eau doit de toute façon remonter par capillarité). Cela doit être d’autant plus sensible pour le gazon dont l’enracinement est très faible.

Informations et sources

Shopping : Électrovannes 24v
Shopping : Guide pratique irrigation Paul Ruelle, éditeur Quae.

Évapotranspiration
Cour de base sur l’irrigation
L’eau et le sol
L’eau dans le sol
L’arrosage automatique : quelle quantité
Hydrologie souterraine Bassin de la Seine (Octobre 2012)

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