MARC VAN IERSEL ET STEPHANIE BURNETT

UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

L'irrigation manuelle demande beaucoup de travail et est répétitive. C'est donc l'une des premières tâches à effectuer dans les serres qui devrait être automatisée. Bien qu'il soit facile d'automatiser l'irrigation, les systèmes automatisés ne sont pas nécessairement économes en eau. De nombreux producteurs utilisent des programmateurs pour contrôler l'irrigation, mais les programmateurs ne tiennent pas compte des changements quotidiens dans l'utilisation de l'eau par les plantes, causés par les fluctuations naturelles de la température, de la lumière et des niveaux d'humidité. En outre, la consommation d'eau des plantes augmente au fur et à mesure de leur croissance. Il est donc difficile d'obtenir une irrigation efficace à l'aide d'une minuterie. Compte tenu de la pression croissante sur les ressources en eau dans de nombreuses régions d'Amérique du Nord, l'industrie des serres doit s'orienter vers des systèmes d'irrigation plus efficaces.

Les capteurs d'eau du sol offrent de nouvelles possibilités prometteuses pour automatiser l'irrigation des serres en fonction des besoins des plantes. Nous avons beaucoup travaillé avec les sondes EC-5 , qui sont suffisamment petites pour tenir dans un pot de 4 pouces, et nous avons constaté que ces sondes mesurent avec précision la teneur en eau volumétrique des substrats non terreux. Nous avons intégré les sondes EC-5 dans un système d'irrigation automatisé qui permet d'irriguer les plantes en fonction de leur consommation d'eau réelle.

Des capteurs permettent aux plantes de ne jamais subir de stress dû à la sécheresse

L'idée de base de l'utilisation de capteurs d'eau dans le sol pour contrôler l'irrigation est simple : lorsque les plantes utilisent de l'eau, elles la prélèvent dans le substrat, ce qui entraîne une diminution de la teneur en eau de ce dernier. Les capteurs d'eau du sol détectent ces changements et peuvent être utilisés pour ouvrir une vanne d'irrigation lorsque la teneur en eau du substrat tombe en dessous d'un point de consigne déterminé par l'utilisateur. Il en résulte des applications fréquentes de petites quantités d'eau, et la fréquence de l'irrigation est ajustée automatiquement en fonction du taux d'épuisement de l'eau du substrat. Cette méthode d'irrigation remplace automatiquement l'eau utilisée par les plantes ou perdue par évaporation et garantit que les plantes ne sont jamais exposées au stress de la sécheresse. En irriguant avec la quantité d'eau dont les plantes ont réellement besoin, la consommation d'eau et le lessivage peuvent être considérablement réduits. Cela permet de minimiser la pollution sans avoir recours à des systèmes d'irrigation par recyclage coûteux ou à de grands étangs pour capter les eaux de ruissellement.

Cela fonctionne-t-il vraiment ?

Pour tester cette approche de l'irrigation et déterminer la quantité d'eau dont les pétunias ont besoin pour une bonne croissance, nous les avons cultivés à des niveaux d'eau dans le substrat allant de 5 à 40 %. L'irrigation a été contrôlée à l'aide de sondes EC-5 placées dans le substrat et reliées à un enregistreur de données. Pendant les neuf premiers jours suivant la transplantation des semis, tous les substrats ont été bien arrosés pour permettre aux plantes de s'établir. Ensuite, notre système d'irrigation a maintenu la teneur en eau du substrat (traitements allant de 5 à 40 %) pendant 20 jours, puis les plantes ont été récoltées.

Notre système d'irrigation a très bien fonctionné tout au long de l'étude (figure 1). Dès que la teneur en eau du substrat dans un conteneur particulier s'est asséchée jusqu'au point de consigne de l'irrigation, notre système d'irrigation automatisé a commencé à irriguer ce bac. La teneur en eau du substrat était généralement maintenue légèrement au-dessus du point de consigne.

Un point de consigne plus élevé pour l'eau du substrat a entraîné des arrosages plus fréquents. Bien que la quantité d'irrigation ait augmenté avec les niveaux d'eau du substrat, il n'y a pas eu de lixiviation dans aucun des traitements. Même la plus grande plante n'a reçu que 650 ml (environ 21 fl. oz.) d'eau pendant les 20 derniers jours de l'expérience. La consommation quotidienne d'eau dans le traitement ayant la plus forte consommation d'eau allait de seulement 15 à 20 ml/plante/jour (un peu plus d'une cuillère à soupe !) lorsque les plantes étaient petites à 45 ml/plante/jour (3 cuillères à soupe) à la fin de l'expérience.

La croissance des plantes a augmenté avec la teneur en eau du substrat, mais il y avait peu de différence entre les traitements 25, 30, 35 et 40% (Figure 2 gauche, 3). La croissance des plantes étant fortement corrélée à la quantité d'eau qu'elles reçoivent (figure 2 droite), le contrôle de l'irrigation en fonction de la teneur en eau du substrat peut être une méthode réalisable pour contrôler la croissance des plantes qui s'allongent rapidement.

Comment les producteurs peuvent-ils l'utiliser ?

Plusieurs marques de systèmes de contrôle des serres peuvent mesurer les sondes EC-5 et peuvent être utilisées pour automatiser l'irrigation sur la base de ces mesures. Les producteurs doivent vérifier auprès du fabricant de leur système de contrôle s'il peut mesurer ces sondes. Pour les producteurs qui préfèrent un contrôleur autonome, nous avons collaboré avec Brower Electronics Laboratories (Pittsboro, NC) pour développer un contrôleur qui peut irriguer les plantes lorsque la teneur en eau du substrat tombe en dessous d'un point de consigne déterminé par le producteur. Ce contrôleur permet également aux cultivateurs de définir la durée de l'irrigation et une période minimale entre les irrigations suivantes.

Les producteurs qui ne sont pas prêts à remplacer l'irrigation par des sondes d'eau du sol peuvent obtenir des informations précieuses sur les besoins en eau des plantes en utilisant les sondes EC-5 avec un compteur portatif ou un enregistreur de données de METER. Le compteur portable permet aux cultivateurs de placer des sondes dans certains de leurs pots et de mesurer périodiquement la teneur en eau du substrat. Un enregistreur de données peut envoyer des données sans fil à votre ordinateur, ce qui vous permet de surveiller les changements de la teneur en eau du substrat en temps réel grâce à des affichages graphiques. L'utilisation de cette technologie donnerait aux cultivateurs une bien meilleure idée de la quantité d'eau dont les plantes ont besoin et les aiderait à prendre de meilleures décisions en matière d'irrigation.

Améliorer la qualité des plantes

Il semble que dans un avenir proche, les cultivateurs pourront automatiser l'irrigation à l'aide de capteurs afin d'arroser les plantes de manière efficace et d'améliorer leur qualité. La technologie est actuellement disponible et des lignes directrices pour son utilisation sont en cours d'élaboration. Mais qu'en sera-t-il ensuite ? À l'avenir, nous souhaitons mieux comprendre comment la consommation d'eau évolue en fonction de l'emplacement d'une culture dans la serre (par exemple, la proximité de plaques de refroidissement ou de ventilateurs), du nombre de plantes cultivées et de facteurs environnementaux. Les nouvelles sondes 5TE peuvent mesurer à la fois l'EC du substrat et la teneur en eau, ce qui constitue une nouveauté intéressante. Cela peut permettre aux producteurs de contrôler simultanément l'irrigation et la fertilisation.

Marc van Iersel est professeur de floriculture à l'université de Géorgie ([email protected]). Pour de plus amples informations, veuillez consulter le site web de Marc van Iersel sur l'automatisation de l'irrigation : www.hortphys. uga.edu/irrigationcontrol.html

Stephanie Burnett est professeur adjoint de floriculture à l'université du Maine ; [email protected]

Nous remercions la Fondation Fred C. Gloeckner pour le financement de nos recherches.

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L'humidité du sol ne se résume pas à la connaissance de la quantité d'eau dans le sol. Apprenez les principes de base que vous devez connaître avant de décider comment la mesurer. Dans ce webinaire de 20 minutes, découvrez :

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