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 Les besoins en eau
Les précipitations qui arrivent au sol ne sont pas toutes utiles ou souhaitables, selon le moment, leur volume, leur intensité. Du point de vue de l'agriculteur, dans le champ, la pluie réellement efficace est celle qui est utilisable pour la croissance des cultures. Cette eau peut être définie par la fraction de pluie effectivement interceptée par la végétation et/ou stockée dans l'épaisseur du sol explorée par les racines. Une certaine quantité d'eau est au contraire « perdue » par ruissellement ou transfert vers les couches plus profondes du sol. Cette fraction bénéficie alors à la recharge des nappes souterraines et à l'alimentation du réseau hydrographique et des émissaires d'un bassin versant.
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Toutes les plantes absorbent de l'eau, cette consommation est une nécessité pour leur croissance et leur reproduction. Il faut en effet 500 à 1 000 litres d'eau pour fabriquer un kilogramme de grain (de blé, de riz, de maïs, de soja….).
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Les besoins en eau des cultures sont définis par espèce en fonction du stade de développement. En Poitou-Charentes, les besoins globaux d'une culture sont de l'ordre de 6000 m3/ha (en blé, 6 000 m3 sont nécessaires pour produire 70 Quintaux par hectare, soit 860 litres pour 1 kg de grain). L'eau absorbée par les plantes et le sol est en partie évaporée (évapotranspiration). L'importance de l'évapotranspiration dépend fortement du climat mais aussi de la nature et du stade de croissance des plantes. Ainsi, les besoins en eau n'interviennent pas au même moment dans le cycle des saisons selon les cultures. A titre d'exemple, un hectare de maïs consomme entre 3 500 et 5 000 m3 de juin à septembre.
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La plante cultivée satisfait ses besoins grâce aux précipitations (variabilités annuelle et interannuelle importantes) et grâce à l'eau stockée dans les sols (capacité variant de 500 m3 à 2 000 m3). Lorsque ces apports sont insuffisants, le recours à l'irrigation permet de compléter la couverture des besoins et d'obtenir des rendements compatibles avec la rentabilité de l'exploitation
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Des modèles de croissance permettent d'estimer les besoins en eau :
A titre d'exemple, pour un maïs sur un sol à réserve en eau de 75 mm (sol de groies) sous le climat de Niort (de 1967 à 1999 du 20 avril au 10 octobre) pour un objectif de rendement fixé :
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les précipitations cumulées observées varient de 180 mm à 640 mm avec une moyenne de l'ordre de 360 mm
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les besoins en eau simulés varient de 400 à 850 mm
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les besoins en irrigation simulés varient de 120 mm à 380 mm
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La part de l'irrigation sur l'apport total d'eau constitué par les précipitations et l'irrigation, pour couvrir les besoins des maïs dans ce contexte, varie de 20 % à 62 % selon les années.
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Source : Cogito (logiciel élaboré par la cellule recherche développement régionale Agrotransfert)
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Les cultures irriguées
En 2002, reconstituée à partir des déclarations faites auprès des Directions Départementales de l'Agriculture et de la Forêt (DDAF) pour justifier des subventions PAC (Politique Agricole Commune), la surface irriguée est d'environ 158 000 ha, soit 6% du territoire régional et près de 9% de la SAU.
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En 2002, elle se répartit globalement de la manière suivante :
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84% de maïs (maïs grain pour l'essentiel),
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8% de protéagineux (pois),
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8% d'autres (légumes, tabac, …).
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Le maïs occupe ainsi le premier rang des cultures irriguées, avec 67% en moyenne de sa surface qui est irriguée. Cependant, cette surface est en baisse depuis 2000.
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Répartition des surfaces irriguées / SAU en 2002 en Poitou-Charentes (cf. tableau):
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Contrairement à d'autres régions de France (comme l'Aquitaine, Midi-Pyrénées, Languedoc-Roussillon, Provence-Alpes-Côte d'Azur), Poitou-Charentes se distingue par l'introduction relativement récente de la technique d'irrigation (années 1980). En 1995, la région se situait au 3ème rang national de la superficie irriguée. En 2002, elle se situe au 4ème rang national.
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Ainsi, dans les vingt dernières années, on constate :
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l'augmentation rapide des surfaces irriguées de 79 à 92 et une quasi stabilisation des surfaces irriguées depuis 1993. Cette évolution n'a pas été identique dans les quatre départements : par exemples, croissance de 121% pour la Vienne entre 1988 et 1997, et de 47 % les Deux-Sèvres (source : bilan "L'eau et ses usages, édition 2000").
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Evolution de la surface déclarée irriguée régionale de 1993 à 2002 (cf. tableau).
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Cette progression est à mettre en relation avec des événements :
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climatiques : les sécheresses de 1976, 1986, 1989, 1990 et 1991 ont été décisives pour le choix d'investissement des agriculteurs qui ont cherché à s'affranchir des risques climatiques,
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économiques : progression des grandes cultures depuis 1984, due notamment à l'instauration des quotas laitiers qui remirent en cause une partie de l'activité d'élevage, mais aussi en raison de nombreux facteurs tels que la crise viticole, les orientations de la politique Agricole Commune et les modalités de subvention différenciée des surfaces irriguées et des surfaces en herbe, la diminution de la main-d'œuvre agricole …. La chute du prix des céréales par ailleurs a conduit les producteurs à choisir entre s'agrandir ou intensifier leur production par l'irrigation.
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l'augmentation des surfaces en maïs jusqu'au début des années 1990, pour lesquelles l'irrigation permet d'atteindre des rendements plus élevés (80 à 135 quintaux/ha en surfaces irriguées contre 70 à 90 quintaux/ha en surfaces non-irriguées) et place la région au 3ème rang de la production nationale en 1997.
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En 1995, le maïs occupe 30 % de la surface céréalière de la région Poitou-Charentes et représente 39 % de la production céréalière de la région Poitou-Charentes. En 1999, les rendements de maïs en Poitou-Charentes sont les plus importants de France. En 2002 le maïs occupe 27% de la surface céréalière et représente 34% de la production céréalière.
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Les prélèvements en eau
Les prélèvements d'eau, effectués dans des rivières, des nappes ou des retenues, sont concentrés dans le temps, d'avril à septembre. Par exemple, en 1996 :
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99 000 ha, soit 60% de la surface irriguée, sont alimentés par les eaux superficielles (par des prélèvements directement dans les cours d'eau, dans des retenues alimentées par les cours d'eau, ou dans les nappes alluviales ou d'accompagnement des cours d'eau),
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65 000 ha, soit 40% de la surface irriguée, sont alimentés par les eaux souterraines sans relation avec les rivières (soit directement par pompages, soit par l'intermédiaire de retenues alimentées à partir des nappes).
(source : Evaluation des ressources en eau et des besoins pour l'agriculture en Poitou-Charentes, CACG, mai 1999).
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Replacés parmi l'ensemble des prélèvements en eau pour les principaux usages, en 2001 par exemple, les prélèvements agricoles en volume représentent 57% de la totalité des prélèvements d'eau (consommation brute).
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L'augmentation conséquente des chiffres relatifs aux prélèvements agricoles pour l'irrigation entre 1988 et 1998 pourrait s'expliquer par l'augmentation des déclarations de volumes faites auprès des Agences de l'Eau. Le chiffre de 1993 serait sous-estimé.
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De plus, les prélèvements en eau d'irrigation étaient mal connus jusqu'en 1997, année où le comptage des prélèvements est devenu obligatoire. Enfin, ce type de prélèvement est très variable d'une année à l'autre car très dépendant de la pluviométrie estivale. La généralisation de la gestion volumétrique dans plusieurs bassins permettra à brève échéance d'avoir une bonne connaissance des prélèvements en eau pour l'irrigation.
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La restitution au milieu naturel de l'eau prélevée par l'agriculture est faible et différée dans le temps, une partie de l'eau étant évaporée, retenue par les plantes, en transfert dans le sol vers les nappes. Ainsi, en consommation nette, pour un volume de 100 prélevé, 30% sont restitués au milieu naturel (65% pour l'eau domestique, 93% pour l'eau industrielle).
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L'irrigation en Poitou-Charentes est essentiellement une irrigation individuelle (plus de 90 %). Chaque exploitation dispose d'équipements de forage et/ou de pompage. L'eau est amenée aux plantes par des systèmes d'aspersion. Le matériel le plus courant est l'enrouleur mais on trouve aussi des pivots et de la couverture intégrale dans une moindre proportion.
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Problèmes potentiels ou avérés …
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Problèmes touchant les cultures : déficit hydrique des plantes cultivées
La teneur en eau de la plupart des plantes se situe entre 50% et 90% de leur poids. Une déshydratation d'environ 50% leur est fatale (sauf exception). L'eau remplit en effet à la fois :
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un rôle mécanique en maintenant une pression suffisante dans les tissus pour pénétrer le sol et résister à la force de gravité,
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un rôle chimique en rendant possible la réaction photosynthétique qui fabrique les constituants organiques de la plante,
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un rôle de transports des éléments minéraux,
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un rôle de régulation de la température des tissus.
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En situation de sécheresse, la croissance est ralentie et la surface foliaire est réduite. De nombreuses espèces sont capables de supporter des rationnements relativement sévères en eau sans diminution sensible de leur rendement. D'autres au contraire, voient leur productivité s'effondrer dès les premières restrictions. Ce phénomène est d'autant plus marqué si le manque d'eau intervient lors de « stades critiques » correspondant à la mise en place de structures biologiques indispensables au cycle de la culture. C'est le cas des cultures dont le produit commercialisable est constitué par le fruit ou les graines. Le maïs en est un exemple frappant si la restriction intervient au stade de sa floraison. En revanche, en dehors de ces stades critiques, un rationnement limité de l'eau n'a pas de conséquences spectaculaires sur la production.
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Les assecsLa pression exercée par l'irrigation est d'autant plus marquée qu'elle intervient au moment où la ressource est à son plus bas niveau (faible pluviométrie estivale). Avec le développement des prélèvements, les débits d'étiage de certains cours d'eau ont diminué et la période d'étiage s'est allongée.
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Les assecs constituent une menace pour les écosystèmes aquatiques et la vie piscicole, et entraînent des limitations des activités humaines (épuration des eaux usées, loisirs, …). Les risques d'eutrophisation sont augmentés et les estuaires peuvent connaître un déficit en eau douce (contrainte pour la conchyliculture), …
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La surexploitation de certaines nappescf "Eau fluide vital, aspects quantitatifs"
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Le drainageDans les zones humides, l'exploitation intensive des terres pour l'obtention de hauts rendements a été rendue possible grâce au drainage. En sols hydromorphes en effet, l'installation d'un système artificiel d'évacuation de l'eau permet d'atteindre un double objectif : éviter l'asphyxie racinaire des cultures et améliorer la portance des sols. Les cultures peuvent alors être diversifiées et les rendements augmentés.
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Dans certaines zones telles que le Montmorillonais, le drainage a contribué au maintien de l'élevage.
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Evolution des surfaces drainées par un réseau de drains enterrés en Poitou-Charentes (cf.tableau)
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Les conséquences en termes de circulation hydraulique sont de deux types :
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une réduction importante du ruissellement de surface
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une accélération des vitesses de transfert des lames d'eau. En effet, les réseaux de fossés et d'exutoires sont restructurés dans le but d'accroître leurs possibilités de stockage et d'évacuation des gros débits, et le nombre de petits fossés souvent réduits par comblement. Les risques de crues peuvent être amplifiés si des dispositions ne sont pas prises afin d'écrêter les débits de pointe.
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La modification du sol et de sa teneur en eau, les restructurations foncières qui accompagnent les opérations de drainage, et les changements d'occupation du sol liés aux évolutions des systèmes de production modifient fortement les caractères du paysage et conduisent à la disparition d'une faune et d'une flore originales, typiques des milieux humides.
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La pollution de la ressource en eau
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Les sources de pollution diffuse :
Les apports en nitrate, phosphate et potasse sont nécessaires pour satisfaire les besoins des plantes, en particulier pour les cultures en situation de conduite intensive. Les insecticides, les fongicides et les herbicides (produits phytosanitaires) sont destinés à protéger la plante cultivée de ses prédateurs et des mauvaises herbes.
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Plusieurs facteurs entrent en compte pour déterminer la fuite de ces produits vers l'eau : le contexte pédologique et hydrologique d'une part, la quantité utilisée, le type de produit et la maîtrise de son utilisation d'autre part.
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Lors d'événements pluvieux, les produits épandus peuvent être entraînés avec l'eau de ruissellement et les particules en suspension jusqu'au cours d'eau le plus proche. On constate alors des pics de concentrations des substances épandues dans l'eau. En l'absence d'un couvert végétal suffisant contribuant à piéger l'azote présent dans le sol (entre deux cultures par exemple), les précipitations qui s'infiltrent dans le sol emportent les nitrates dans un transfert vers les nappes. Ce lessivage peut durer quelques heures ou plusieurs dizaines d'années selon le substrat géologique. Les conditions de migration vers les nappes, de fixation dans les couches traversées ou de dégradation sont mal connues. Dans de rares cas, on observe des phénomènes de disparition des nitrates (dénitrification naturelle), mais dans la plupart des cas, les eaux souterraines sont polluées par les nitrates, les produits phytosanitaires et leurs produits de dégradation.
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La pratique de l'irrigation peut aggraver la pollution diffuse en accentuant l'entraînement des polluants vers les nappes, en saison estivale dans les sols argileux par les fissures du sol, et en saison pluvieuse par infiltration au delà de la zone racinaire, lorsque les réserves hydriques du sol en fin de culture n'ont pas été épuisées. Cependant, l'irrigation peut également limiter les risques d'entraînement en permettant de mieux adapter la fertilisation aux besoins des cultures, et donc de maîtriser les reliquats azotés en fin de culture.
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La région Poitou-Charentes est fortement touchée par la pollution par les nitrates (la pollution par les produits phytosanitaires n'est pas encore bien suivie), de même que les régions de grandes cultures ayant depuis les années 50 intensifié leurs productions et modifié les rotations. Les nappes superficielles sont les plus touchées.
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Des cours d'eau sont confrontés à des risques d'eutrophisation en raison des fortes teneurs en nitrates et en phosphore d'origine agricole, qui s'ajoutent aux pollutions de même nature d'origine domestique : il s'agit du Clain, du Thouet, de la Sèvre Niortaise, de la Boutonne, de la Charente, de la Vonne, de la Dive du Nord et de l'Argenton.
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Les pollutions ponctuelles :
Elles sont dues à des rejets directs dans le milieu. Elles peuvent être accidentelles (fuites, renversements de cuves…) ou chroniques (effluents d'élevage…)
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