Qu'est-ce que la fertigation et comment fonctionne-t-elle ?

Bien que l'agriculture dépende fortement des engrais, leurs méthodes d'application traditionnelles peuvent être sources de gaspillage et le ruissellement qui en résulte a souvent des conséquences négatives sur l'écosystème local.

La fertirrigation, une des nombreuses pratiques de l'agriculture de précision, est une pratique très adaptable et évolutive, largement utilisée car elle simplifie l'application d'engrais et d'irrigation aux plantes en les combinant dans un système unique limitant le gaspillage.

Cette pratique est courante chez les agriculteurs et les professionnels de l'agriculture depuis plusieurs décennies et ne cesse de gagner en efficacité et en productivité grâce à l'intégration des technologies modernes qui continuent de rationaliser et d'automatiser le processus.

Définition de la fertirrigation

La fertirrigation consiste à appliquer des engrais ou des nutriments dans un système agricole via le réseau d'irrigation, les intrants nutritifs étant dissous dans l'eau puis absorbés directement par les plantes lorsqu'elles absorbent l'eau.

Ce terme combine les mots ‘ engrais ’ et ‘ irrigation ’ et existe en tant que concept depuis des centaines d'années, où les agriculteurs de la Rome antique utilisaient en fait les eaux usées pour arroser leurs cultures, bien qu'il ait considérablement évolué depuis cette époque.

Il peut être utilisé en conjonction avec plusieurs méthodes d'irrigation différentes, notamment les systèmes d'irrigation par aspersion, goutte à goutte et par infiltration, bien que le goutte à goutte soit le type d'irrigation le plus compatible et le plus avantageux.

Comparée aux méthodes d'épandage d'engrais par bandes ou par épandage à grande échelle, elle est considérée comme la méthode d'application la plus précise et la plus contrôlée et utilise généralement un volume global d'engrais inférieur à celui des autres techniques.

C'est également une pratique courante dans les systèmes de culture hydroponiques ou hors-sol, car c'est de loin la technique la plus simple pour administrer les doses exactes de nutriments nécessaires aux plantes dans ces systèmes.

Bien que plusieurs composés soient utilisés dans les systèmes de fertirrigation, les plus courants sont le phosphore, le potassium et l'azote en raison de leur importance dans la croissance et le développement de nombreuses espèces cultivées.

Comment fonctionnent les systèmes de fertirrigation ?

Le principe de la fertirrigation consiste à dissoudre les engrais hydrosolubles dans l'eau d'irrigation afin de les appliquer simultanément. Les racines étant indispensables à une absorption efficace des engrais, cette technique accroît considérablement l'efficacité de leur apport en assurant leur diffusion aux racines dans un sol déjà humidifié.

Le mode de stockage des engrais peut varier d'un système à l'autre, mais ils sont souvent conservés sous forme liquide, plus facile à mélanger à l'eau que les particules à dissoudre. Les spécificités de chaque réseau de fertirrigation dépendent de la taille de l'exploitation agricole et du type de système d'irrigation. Les exploitations les plus modernes peuvent être automatisées, tandis que les petites exploitations plus modestes gèrent l'application manuellement.

Généralement, l'engrais liquide est stocké dans une grande cuve, puis un goutteur ou un injecteur dilue l'eau d'irrigation avec des volumes précis d'engrais.

La plupart des règlements agricoles régionaux stipulent que les systèmes de fertirrigation doivent également être équipés d'un dispositif anti-refoulement afin d'éviter de contaminer la source d'eau d'irrigation d'origine avec l'eau fertilisée, car cela pourrait risquer de contaminer les sources d'eau potable avec des produits chimiques agressifs.

Modèles d’absorption des nutriments en fertirrigation

Les systèmes de fertirrigation sont utilisés depuis des années par les professionnels de l'agriculture en raison de l'efficacité accrue avec laquelle ils permettent d'apporter aux plantes des nutriments.

Dissoudre les engrais dans l'eau et les apporter aux plantes sous forme liquide permet une absorption et une utilisation plus rapides que les applications d'engrais traditionnelles, notamment si l'application se fait au niveau des racines par irrigation goutte à goutte.

Bien qu'elle existe depuis des décennies, l'innovation moderne en matière d'agriculture de précision a permis d'appliquer des quantités précises d'irrigation fertilisée à des cultures spécifiques et a créé des systèmes automatisés dotés de réseaux avancés de capteurs, de vannes et d'injection.

La diffusion de l'eau de fertirrigation varie selon les systèmes et la biogéochimie du sol de chaque parcelle. En irrigation goutte à goutte, l'eau se diffuse généralement horizontalement et verticalement à partir du point d'injection, sous l'effet de la gravité. Les sols argileux lourds ne sont pas idéaux pour la fertirrigation, car les engrais risquent de s'y accumuler au niveau des racines.

Création de systèmes de fertirrigation performants

L'efficacité des systèmes de fertirrigation dépend du choix de l'engrais et de la conception du réseau d'irrigation initial. Les systèmes d'irrigation goutte à goutte sont les plus courants et les plus avantageux pour la conversion en systèmes de fertirrigation, car ils acheminent l'eau et les nutriments directement à la zone racinaire de la plante pour une absorption et une utilisation rapides.

Pour réussir un système de fertilisation, il est essentiel de bien choisir l'engrais, notamment son type, sa solubilité, son acidité et sa compatibilité avec les cultures cibles. Le choix du composé doit être adapté aux besoins nutritionnels des plantes, et les systèmes de fertilisation à dose variable (VRF) permettent de cibler précisément ces besoins.

Le tableau 1 présente la composition chimique de certains des composés les plus couramment utilisés en fertirrigation, ainsi que l'évolution de leur solubilité dans l'eau en fonction de la température. La plupart des réseaux d'irrigation sont désormais construits en plastique ou en matériaux similaires, ce qui est important car certains engrais peuvent être très corrosifs pour les canalisations métalliques.

Il faut tenir compte du type et de l'acidité du sol lors de la planification des opérations et de la fertilisation en général, et il est essentiel d'associer les composés appropriés à votre type de sol pour éviter qu'il ne devienne trop acide ou trop alcalin.

Choisir des composés nutritifs dont la solubilité est adaptée à la température du sol et de l'eau de votre région est un autre facteur important pour une fertirrigation réussie. Pour une planification optimale, il est conseillé d'utiliser un logiciel de cartographie géospatiale afin de créer une carte multicouche reflétant les variations de différents facteurs tels que la conductivité électrique du sol, le pH, la concentration en nutriments et le réseau de drainage. Ainsi, les intrants appropriés pourront être dissous dans votre système d'irrigation en quantités adéquates.

Tableau 1 : Analyse détaillée des composés couramment utilisés pour la fertirrigation

Compatibilité de la fertirrigation avec différents systèmes d'irrigation

Les meilleurs systèmes de fertirrigation sont ceux qui intègrent des lignes d'irrigation goutte à goutte, permettant ainsi d'acheminer l'eau et les nutriments directement aux racines. zone de cultures – bien que cela puisse techniquement se faire par n'importe quel système d'irrigation.

Les systèmes d'arrosage par aspersion présentent plusieurs inconvénients importants, car une grande partie de l'eau fertilisée atterrit sur les feuilles et le feuillage des plantes, ce qui gaspille des ressources précieuses et peut brûler les feuilles fragiles ou contribuer à la propagation de maladies fongiques par humidité stagnante.

Le vent peut également pousser les nuages d'eau fertilisée pulvérisée vers les champs ou les sources d'eau voisins, ce qui est difficile à prévoir et peut polluer les sources d'eau avec des conséquences potentiellement dangereuses.

L'irrigation goutte à goutte souterraine est la technique optimale pour l'apport d'eau et de nutriments : elle minimise le gaspillage et permet une absorption rapide par les racines. De plus, contrairement à l'arrosage par aspersion, elle offre un contrôle précis des doses d'engrais, diffusées à des points spécifiques du sol pour répondre aux besoins de chaque plante.

L'irrigation goutte à goutte nécessite également moins de pression pour fonctionner que les systèmes d'arrosage par aspersion, ce qui est également vrai pour les systèmes d'irrigation par tuyaux poreux ; cependant, ces derniers sont moins idéaux que l'irrigation goutte à goutte souterraine car ils arrosent toujours en surface et n'ont pas la même précision, l'eau étant libérée sur toute la surface du tuyau.

Avantages de la fertirrigation

Les systèmes de fertirrigation correctement installés peuvent s'avérer très avantageux pour les agriculteurs professionnels pour plusieurs raisons. Premièrement, il s'agit d'un moyen très efficace de distribuer l'engrais en effectuant simultanément l'arrosage et la fertilisation des cultures, ce qui permet de faire d'une pierre deux coups.

Cela signifie également que les mêmes équipements et infrastructures de tuyauterie peuvent être utilisés pour deux intrants essentiels, ce qui représente une solution rentable. De plus, l'application précise d'engrais grâce à un système déjà performant comme l'irrigation goutte à goutte est économiquement avantageuse, car elle permet de préserver les ressources et de n'utiliser que les volumes exacts.

Comparée à la méthode traditionnelle d'épandage uniforme d'engrais sur plusieurs parcelles, cette technique minimise le gaspillage. L'engrais nécessitant une application moins fréquente que l'eau, sa dose peut être ajustée selon les besoins sans changer de système, même pour les cultures gourmandes en nutriments.

L'application de volumes d'engrais plus faibles mais plus fréquents aux cultures est également avantageuse car elle diminue généralement le risque d'accumulation de sel par rapport à des applications plus importantes mais moins fréquentes, par épandage ou en bande.

Il a été utilisé dans les climats arides connaissant une pénurie d'eau pour optimiser l'utilisation de chaque goutte d'eau et garantir l'exploitation de chaque parcelle de sol humide en fournissant simultanément les engrais nécessaires.

Non seulement les concentrations d'engrais sont hautement contrôlées, mais dans les systèmes de fertirrigation goutte à goutte, l'emplacement des points de libération d'eau est plus précis, ce qui permet aux racines des cultures d'absorber rapidement les nutriments au fur et à mesure de leur application, au lieu qu'ils soient simplement absorbés par des zones de sol vides et sèches où ils sont gaspillés.

Les racines sont déjà humides lorsqu'elles reçoivent l'engrais, ce qui réduit les risques de brûlure et augmente la capacité d'absorption.

Cette technique d'apport direct d'engrais aux racines diminue le risque de lessivage des nutriments, car le temps que l'engrais passe ‘ en suspens ’ entre son application et son absorption est très court, ce qui réduit le risque de ruissellement en cas de pluie ou d'intempéries similaires.

Des études montrent qu'avec l'équipement adéquat et une installation correcte, la fertirrigation goutte à goutte peut considérablement augmenter rendements des cultures, améliorer la productivité de l'eau et réduire considérablement le gaspillage d'engrais.

Inconvénients de la fertirrigation

Les inconvénients des systèmes de fertirrigation sont principalement d'ordre économique, car les systèmes à faible investissement sont plus susceptibles de présenter des problèmes d'infrastructure et de fuites. En l'absence d'un dispositif anti-retour de haute qualité, le risque de contamination de la source d'eau douce utilisée pour l'irrigation par l'eau de fertirrigation est important.

Cela représente un danger évident pour la santé humaine, mais aussi pour la santé des bassins versants, de la flore et de la faune locales, et peut contribuer à la pollution générale du biome local.

Un équipement de qualité inférieure ou plus ancien, ou une infrastructure de tuyauterie s'étendant sur une longue distance, peut présenter des solutions incohérentes, car l'engrais se dilue dans l'eau lorsqu'il circule dans les conduites d'irrigation, ce qui diminue l'efficacité du système et peut entraîner une surfertilisation de certaines cultures et une fertilisation insuffisante d'autres.

Selon la composition chimique de l'eau d'irrigation, il existe également un risque de réactions entre les engrais à base de magnésium ou de calcium et les bicarbonates présents dans l'eau.

Cela se produit plus souvent lorsque l'eau provient d'un puits ou d'une nappe phréatique, et qu'il peut y avoir des concentrations légèrement plus élevées de calcaire ou de fer dissous dans l'eau, qui réagissent avec les engrais ou qui s'accumulent et précipitent.

L'obstruction chimique peut aggraver les problèmes d'apport irrégulier d'éléments nutritifs aux cultures en bloquant les points de sortie du système d'irrigation. Pour y remédier, on peut modifier le pH de l'eau, y injecter de faibles concentrations de phosphonate ou la pomper dans une cuve ou un réservoir séparé où les précipités peuvent se déposer avant l'épandage d'engrais.

Une pratique précieuse de l'agriculture de précision

Globalement, elle s'est avérée être un élément clé des systèmes agricoles modernes et elle a joué, et continuera de jouer, un rôle important dans la diffusion de l'agriculture de précision.

La fertirrigation surmonte les limites des applications d'engrais traditionnelles en offrant un contrôle accru sur les volumes et les doses exactes d'engrais administrées aux cultures, et ce, selon un calendrier précis, avec un taux d'absorption des nutriments élevé et un gaspillage minimal.

Utilisée notamment dans un système d'irrigation goutte à goutte, cette pratique incarne bon nombre des fondements de l'agriculture de précision et aide les gestionnaires fonciers à prendre des décisions économiques et durables concernant l'application d'engrais, ce qui non seulement augmente les rendements, mais contribue également à la pérennité de l'exploitation agricole.

Questions fréquemment posées

1. Comment fonctionne l'irrigation goutte à goutte ?

L'irrigation goutte à goutte est une méthode économe en eau qui permet d'apporter l'humidité directement aux racines des plantes. Elle repose sur un réseau de tubes ou de tuyaux munis de petits orifices, appelés goutteurs, placés près du pied des plantes. L'eau s'écoule lentement et régulièrement par ces goutteurs, permettant ainsi aux plantes de l'absorber efficacement et sans gaspillage.

Cette méthode ciblée minimise l'évaporation et le ruissellement tout en maximisant l'absorption d'eau, favorisant ainsi la croissance saine des plantes et réduisant la consommation d'eau en agriculture et dans les jardins. L'irrigation goutte à goutte garantit aux plantes un apport d'eau optimal, préservant les ressources et soutenant des pratiques agricoles durables.

2. Que permet la fertirrigation au producteur ? Qu’est-ce qui est appliqué aux cultures et au sol grâce à elle ?

Elle permet aux producteurs de combiner les avantages de l'irrigation et de la fertilisation en une seule application.

Ce système permet d'acheminer les engrais directement aux racines des plantes via l'irrigation. Cette méthode garantit que les plantes reçoivent les nutriments nécessaires au moment précis où elles en ont besoin, optimisant ainsi leur absorption et favorisant une croissance saine.

Il offre également un meilleur contrôle de la distribution des nutriments, réduit le gaspillage d'engrais et permet une gestion ciblée et efficace des nutriments, ce qui se traduit par une augmentation des rendements agricoles et de la productivité globale des producteurs.

3. Quelle est la différence entre l'irrigation et la fertirrigation ?

L'irrigation est le processus d'apport d'eau aux plantes pour satisfaire leurs besoins hydriques. Elle consiste à arroser le sol par différentes méthodes, comme l'aspersion, l'irrigation par submersion ou le goutte-à-goutte. Elle désigne également la pratique consistant à appliquer des engrais aux plantes par le biais du système d'irrigation.

4. Comment fonctionnent les engrais ? Pourquoi les agriculteurs utilisent-ils des engrais ?

Les engrais sont des substances ajoutées au sol ou aux plantes pour leur apporter des nutriments essentiels qui peuvent faire défaut dans le milieu naturel. Ils contiennent des quantités concentrées d'éléments clés comme l'azote, le phosphore et le potassium, indispensables à la croissance des plantes.

Appliqués au sol ou aux plantes, les engrais se dissolvent dans l'eau et libèrent les nutriments. Les plantes absorbent ces nutriments par leurs racines et les utilisent pour des processus vitaux comme la photosynthèse et la synthèse des protéines, ce qui favorise une croissance plus saine et plus productive.

Les engrais contribuent à corriger les carences en nutriments, à améliorer la fertilité des sols et à favoriser un développement robuste des plantes.

5. Comment les agriculteurs arrosent-ils leurs cultures ?

Les agriculteurs irriguent leurs cultures selon différentes méthodes, en fonction de facteurs tels que le type de culture, les caractéristiques du sol et la disponibilité en eau. Parmi les techniques courantes, on trouve l'irrigation par aspersion, l'irrigation par sillons, l'irrigation par submersion et l'irrigation goutte à goutte.

Les arroseurs aériens répartissent l'eau sur les cultures sous forme de fines gouttelettes, comme la pluie. L'irrigation par sillons consiste à créer des canaux peu profonds entre les rangs de cultures et à les remplir d'eau.

L'irrigation par submersion inonde le champ d'eau, permettant à celle-ci de s'infiltrer dans le sol. L'irrigation goutte à goutte, quant à elle, apporte l'eau directement aux racines des plantes grâce à un réseau de tubes ou de tuyaux munis de petits goutteurs, minimisant ainsi le gaspillage d'eau et optimisant l'efficacité. Les agriculteurs choisissent la méthode la plus adaptée à leurs besoins et à leurs ressources.