Water-Smart : l'efficacité dont le monde a besoin

Water-Smart : l'efficacité dont le monde a besoin

Il s'agit d'une version d'un article paru dans le numéro de novembre 2019 d'Irrigazette, un magazine international de référence dans le domaine de l'irrigation.

Nous sommes confrontés à une crise hydrique sans précédent. Certaines régions d'Amérique du Sud déclarentl'état d'urgence agricole, les puits de Californies'assèchent et des pays comme la Belgique ou le Botswana sont confrontés àun stress hydrique important. Si rien ne change, ces problèmes ne feront que s'aggraver : « La pénurie d'eau devrait s'accentuer avec la hausse des températures mondiales due au changement climatique », indique l'objectif de développement durable n° 6.

Il ne s'agit pas seulement d'un problème agricole : la pénurie d'eau a des conséquences considérables, car elle oblige les populations à fuir les zones touchées par la sécheresse ou la salinisation. Un rapport de la Banque mondiale publié en 2018 estime que d'ici 2050, on pourrait compter jusqu'à 143 millions de « réfugiés climatiques ».

La gestion de l'eau dans l'agriculture irriguée peut donc avoir des répercussions humanitaires, économiques et sociétales lointaines et souvent négligées. Et comme l'agriculture représente plus de 70 % de la consommation mondiale d'eau douce, c'est là que l'innovation doit commencer.

Mais si l'histoire de l'agriculture nous enseigne quelque chose, c'est qu'elle fait toujours ressortir le meilleur de l'esprit d'innovation humain.

Et c'est exactement ce qui se passe partout dans le monde, avec d'énormes gains d'efficacité grâce à l'agriculture intelligente face au climat (AIC).

L'ASC repose entièrement sur les interdépendances entre les rendements, les impacts et les résultats liés au carbone, au sol, à l'utilisation de l'eau et à la biodiversité. Dirigée par l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture, elle consiste en « une approche qui aide à orienter les actions nécessaires pour transformer et réorienter les systèmes agricoles afin de soutenir efficacement le développement et d'assurer la sécurité alimentaire dans un climat en mutation ». Elle poursuit trois objectifs simultanés et interdépendants : accroître la productivité et les revenus, s'adapter et renforcer la résilience, et réduire les émissions liées à l'agriculture.

En tant que communauté d'irrigants, nous devons aller plus loin et définir une nouvelle Water-Smart (WSA), qui traite chacun de ces objectifs grâce à une meilleure efficacité hydrique.

Voyons comment chacun des objectifs de la CSA est directement lié à la gestion intelligente de l'eau et à une nouvelle ère Water-Smart .

Objectif 1 : Augmentation de la productivité

Faire plus avec moins est devenu le mot d'ordre d'une nouvelle dynamique de développement durable dans l'agriculture, et cela vaut autant pour l'utilisation de l'eau que pour tout autre domaine. De nouvelles innovations permettent de plus en plus d'atteindre cet objectif : augmenter les rendements (production) tout en utilisant moins de ressources (intrants), d'une manière qui aurait semblé mathématiquement impossible il y a seulement une génération.

Ag 4.0

L'agriculture 4.0va bien au-delà des méthodes traditionnelles d'essais et d'erreurs, des mesures manuelles et des hypothèses, pour s'orienter vers l'ultra-efficacité, les capteurs et le big data. « Sans mesures, nous ne savons pas réellement comment la plante réagit à toutes les conditions externes. C'est ce que nous voulons changer grâce au retour d'information en temps réel », explique Olivier Begerem, de la start-up belge 2Grow. En matière d'efficacité hydrique, cela signifie optimiser l'utilisation de l'eau existante en surveillant les stades végétatifs/génératifs d'une plante afin de voir l'effet exact des apports. Outre les capteurs, l'Ag 4.0 implique également l'utilisation de drones, d'images satellites et du big data pour surveiller l'impact exact des cycles d'irrigation.

Selon le cabinet de conseil Oliver Wyman, « l'agriculture 4.0 ne dépendra plus d'une irrigation uniforme de l'ensemble des champs. Les agriculteurs utiliseront plutôt les quantités minimales nécessaires et cibleront des zones très spécifiques » grâce à l'irrigation de précision.

Irrigation de précision

Une précision accrue est indispensable pour améliorer l'efficacité globale de l'utilisation de l'eau (WUE), « le rapport entre l'utilisation effective de l'eau et le prélèvement réel ». Cela est le plus souvent associé à l'irrigation goutte à goutte, mais englobe également l'application à débit variable, la surveillance du débit et les solutions de traitement de précision qui modifient l'eau au niveau structurel . Eric Valette, PDG d'Aqua4D et expert dans le domaine du traitement de l'eau, déclare : « L'augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'eau des systèmes d'irrigation grâce à l'irrigation de précision est absolument essentielle pour faire face au stress hydrique et devenir un water-smart . Les nouvelles technologies de traitement permettent de tirer le meilleur parti de chaque goutte, en maximisant le potentiel des systèmes d'irrigation tout en garantissant des rendements accrus et une production optimisée. »

Étude Aqua4D en cours dans une serre suisse, mi-2019

Mais optimiser les apports en eau n'est qu'une partie de la solution. Il est tout aussi important de veiller à ce que cette humidité reste suffisamment longtemps dans le sol pour que les plantes puissent en profiter. Les agriculteurs qui disposent de solutions d'irrigation optimisant à la fois l'eau elle-même et son comportement dans le sol bénéficieront d'un avantage concurrentiel supplémentaire à l'avenir.

Sols plus humides

En termes simples, si les sols peuvent rester humides plus longtemps, la durée et la fréquence des irrigations peuvent être considérablement réduites. De nombreuses recherches sont en cours pour maintenir cette humidité du sol là où elle est le plus nécessaire. Cela inclut tout, de l'utilisation de mousse de tourbe,de perlite(un verre volcanique),de membraneset plus encore, pour augmenter les propriétés d'absorption. Les innovations Ag 4.0 telles que les capteurs Spiio ou Sentekpermettent de suivre l'humidité du sol en temps réel, ce qui permet d'économiser de l'eau en maintenant des conditions optimales. Mais se concentrer sur l'eau plutôt que sur le sol peut avoir toute une série d'impacts : des technologies telles que Aqua4D ciblent l'eau d'irrigation elle-même, en modifiant subtilement sa structure afin qu'elle pénètre dans les pores du sol, qui reste ainsi humide plus longtemps.

L'hydroponie, en particulier, pourrait devenir le symbole de Water-Smart , car à son niveau d'efficacité maximal, elle n'utilise que 10 % de l'eau nécessaire aux cultures traditionnelles en pleine terre. Associées à d'autres technologies, les plantes cultivées en hydroponie absorbent plus rapidement les nutriments, peuvent pousser jusqu'à deux fois plus vite et offrent des rendements plus élevés.

Objectif 2 : Renforcement de la résilience

Avec un climat de plus en plus imprévisible, la gestion water-smart doit tenir compte des fluctuations importantes et de l'augmentation des phénomènes extrêmes. Par exemple, le cycle ENSO, responsable des effets El Niño et La Niña, varie de manière imprévisible en durée, ce qui perturbe considérablement la planification de l'irrigation.

Dans un article publié en 2018, Gelcer et al. ont présenté en détail un outil AgroClimate innovant développé au Mozambique qui suit en temps réel les phases ENSO (El Niño et La Niña) afin d'aider à déterminer le moment opportun pour l'irrigation et de minimiser le stress hydrique.

Lutter contre l'électroconductivité du sol grâce à un lessivage durable

Le problème de l'accumulation de sel dans les sols est aussi vieux que l'agriculture elle-même, et les « crises de salinité » ont entraîné l'effondrement de civilisations anciennes. Avec l'augmentation exponentielle de la salinisation des sols à travers le monde, les impacts sont de plus en plus importants et la nécessité de trouver une solution est de plus en plus urgente. Selon les chiffres actuels, jusqu'à 20 % de toutes les terres cultivées et 33 % des terres agricoles irriguées dans le monde sont menacées par la salinité.

La question a pris de l'importance au cours des dernières décennies, tout comme une série de solutions possibles. Mais le lessivage chimique et la vaporisation ne sont que des solutions à court terme et posent leurs propres problèmes. Il y a près de 30 ans, la FAO posait la question suivante : « L'agriculture peut-elle utiliser des eaux de qualité marginale, telles que les eaux salines, d'une manière techniquement viable, économiquement rentable et non nuisible à l'environnement ? » Des solutions durables de lixiviation répondent désormais à cette demande et se généralisent, notamment une gestion plus durable des terres, un traitement de l'eau sans produits chimiques et une modification des pratiques d'utilisation des engrais. Une solution durable et à long terme au problème de la salinité des sols aurait un impact considérable sur des millions de personnes dans le monde, car une bonne gestion de l'eau est étroitement liée à une bonne gestion des terres.

Objectif 3 : Réduction des émissions

Xiaoxia Zou, de l'Académie chinoise des sciences agricoles (CAAS), écrit que les émissions liées aux activités d'irrigation (y compris le pompage et le transport de l'eau) représentent 50 à 70 % des émissions totales du secteur agricole. « L'intensité des émissions de GES liées à l'irrigation dépend en grande partie de l'efficacité de l'utilisation de l'eau », explique M. Zou. « L'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'eau (tant sur le plan technique que sur le plan de la gestion) peut donc être un moyen efficace de réduire les émissions ».

De petits changements peuvent avoir des répercussions importantes : Gaihre et al. ont remarqué que les riziculteurs chinois qui drainent leurs rizières irriguées en milieu de saison réduisent leurs émissions de méthane de 50 %, tandis qu'une étude réalisée en Espagne en 2014 par Abalos et al. a démontré qu'un ajustement sélectif de la fréquence d'irrigation peut réduire les émissions d'oxyde nitrique jusqu'à 46 % et celles de CO2 jusqu'à 21 %. Par ailleurs, des techniques innovantes de traitement de l'eau peuvent améliorer la qualité de l'eau d'irrigation, permettant d'obtenir de meilleurs résultats tout en utilisant moins d'eau, et donc d'économiser une quantité importante d'énergie de pompage.

Mais cela va au-delà du pompage : le même traitement de l'eau peut également déboucher et améliorer le fonctionnement global du système. Lorsqu'un système est optimisé et fonctionne comme sur des roulettes, le personnel peut se consacrer à des tâches plus importantes, ce qui améliore également l'efficacité du travail. La société française Morel Diffusion a récemment fait cette constatation après avoir modernisé son système d'irrigation, ce qui a résolu les problèmes de colmatage : « Auparavant, nous avions besoin de 6 personnes pour assurer la maintenance des goutteurs », explique Morel. « Au cours du mois qui a suivi la mise en place des nouvelles installations, ces 6 personnes ont pu se consacrer à d'autres tâches. »

Conclusion

En appliquant ces trois objectifs à la gestion de l'irrigation, nous entrons dans une nouvelle ère water-smart , qui profitera autant aux agriculteurs qu'aux plantes et à la planète. Bon nombre de ces solutions impliquent des améliorations rentables ou des changements subtils dans la gestion de l'irrigation.

Mais l'histoire nous enseigne que de petits changements peuvent avoir des répercussions sur l'avenir et que des gouttes d'innovation peuvent se transformer en un déluge imparable grâce à l'action collective.

Aqua4D présenté sur la chaîne suisse Channel 9