Évaluation de l’efficacité du système wicking bed

Les systèmes d’irrigation par capillarité sont promus comme une solution de culture économe en eau pertinente pour les potagers urbains et le maraîchage intensif à petite échelle. Cependant, peu de recherches études publiées étayent ces affirmations d’efficacité. Une recherche menée par des chercheurs indiens a comparé les performances respective de l’irrigation par capillarité et de la micro-irrigation de surface pour la culture de tomate en container.

Évaluation de l’efficacité du système wicking bed

L’étude menée par Niranjani P. K. et al. « Evaluating the Efficiency of Wicking Bed Irrigation Systems for Small-Scale Urban Agriculture » publiée en 2016 dans la revue Horticulturae a évalué l’efficacité du système wicking bed. Dans cette étude, utilisant la tomate comme culture expérimentale, en comparant la performance de l’irrigation par capillarité avec les meilleures pratiques d’irrigation de surface de précision, en termes :

- d’efficacité de l’utilisation de l’eau

- de rendement en fruits obtenu,

- de qualité des fruits produits

- du besoin en main-d’œuvre

Compte rendu de l’expérimentation

Deux profondeurs de terre (300 et 600 mm) et deux profondeurs de réserves d’eau (150 et 300 mm) ont été testées. Les bassins étaient dotés d’une colonne de terre pour améliorer la capillarité.

Dispositif expérimental :

Les caractéristiques principales d’un bassin irrigué par capillarité sont le réservoir d’eau, le matériel de séparation, le tuyau vertical et le tuyau de trop-plein. Tous les lits ont été préparés à l’aide de containers en plastique opaque de 56 cm de diamètre et de 100 cm de hauteur initiale, qui ont été coupés pour obtenir la profondeur de sol et la profondeur du réservoir requis dans l’expérimentation.

Différents containers "wicking" ont été construits pour comparer l’efficacité de l’usage de l’eau :

- avec l’irrigation de surface standard,

- avec containers conventionnels irrigué par capillarité ,

- avec bassin irrigué par capillarité dotés d’une colonne de sol

Ont également été comparées :

- deux hauteurs de sol : 300 et 600 millimètres

- et deux profondeurs de réserve d’eau : 150 et 300 millimètres.

Description du dispositif expérimental

Un matériau grossiers (gravier de quartzite) a été utilisé pour remplir l’espace réservoir d’eau. Le gravier créé un milieu à la fois poreux et perméable de sorte qu’il contient à la fois un volume important d’eau et est rapide à remplir. Il leste le container et permet de maintenir la couche de terre.

Un tube perforé de PVC de 30 cm de diamètre, scellé à la base, et enveloppé d’un tissu géotextile rempli de terre, forme une colonne de terre qui traverse la réserve d’eau jusqu’à la réserve terre a été insérée pour améliorer la capillarité

Pour mesurer l’évaporation uniquement à partir de la surface du sol, deux pots avec des hauteurs de lit de sol différentes (300 et 600 mm) ont été utilisés sans plantes.

En conséquence, le dispositif comportait huit traitements au total, répliqué en triple exemplaire.

Les différents container ont été étiquetés avec la mention des traitements T1 à T8, suivis de la méthode d’irrigation, de la profondeur du réservoir d’eau et du lit de sol en mm.

Un tube transparent et flexible a été fixé sur le côté de chaque bassin pour servir de manomètre et voir le niveau d’eau dans le réservoir. Un tube vertical a été placé dans le réservoir par lequel l’eau est ajoutée dans les bassins.

Un tube d’accès en PVC scellé à la base a été installé dans chaque pot pour faciliter l’accès par la sonde d’humidité du sol (dispositif qui n’est pas indispensable en utilisation ordinaire).

L’agrégat (quartzite 10 mm) a ensuite été placé comme matériau du réservoir,
un tissu géotextile a été posé sur l’agrégat. Le terre a été au-dessus du tissu par couches de 10 cm, chaque couche étant légèrement compactée.

L’engrais à libération lente granulée (20% N, 6,1% P, 11% K comme w/w), a été ajouté en quantités égales à tous les pots (30 g/plante) et mélangés dans la couche de sol de 10 à 20 cm au-dessous de la surface.

Les mêmes récipients en plastique ont été utilisés pour les pots irrigués de surface mais avec plusieurs trous forés dans la base pour drainer n’importe quel excédent d’eau. Tous les pots ont été disposés à l’intérieur de la serre avec des traitements dans une disposition aléatoire.

Les réservoirs ont été remplis d’eau trois jours avant la repiquage des semis.

Un plant de tomate, âgé de 4 semaines, a été transplanté au centre de la surface de terre de chaque container.

Résultats de l’expérimentation :

Les résultats montrent une différence significative de biomasse totale, de rendement en fruit et l’efficacité d’utilisation de l’eau entre irrigation par capillarité et irrigation en surface.

Utilisation totale de l’eau :

L’utilisation totale de l’eau était significativement différente entre l’irrigation en surface et l’irrigation par capillarité pour la profondeurs du lit de sol de 600 mm. Cependant, la différence n’était pas significative entre les deux mode d’irrigation avec la profondeur du lit de sol de 300 mm ou entre les profondeurs de 300 et 150 mm des réservoirs.

Malgré l’application de volumes d’irrigation plus importants dans les traitements de surface, le rendement et l’utilisation optimale de l’eau étaient significativement plus élevés avec l’irrigation par capillarité.

Rendement

Le rendement commercialisable le plus élevé de 3,1 kg de fruit par plante a été obtenu avec les containers dotés d’une colonne de sol de 300 mm et d’une profondeur de terre de 300mm, tandis que le plus faible rendement (1,8 kg / plante) s’est produit dans le traitement peu irrigué en surface.

Pour situer les rendements de cette expérience, la FAO (2015) a indiqué qu’un bon rendement commercial sous irrigation était de 1,1 à 1,6 kg par plant pour les tomates cultivées en plein champ, tandis que le rendement hors sol en culture sous serre bien devrait donner de 3,3 à 6 kg de fruit par plante.

Le rendement par irrigation par capillarité a été inférieur à celui de l’irrigation de surface pour le container avec une profondeur de sol de 600 mm quelle soit la hauteur de réserve d’eau (150 ou 300 mm).

Cette différence a été initialement attribuée à un apport insuffisant d’eau à la zone racinaire, en raison de la hauteur de sol et de la difficulté concomitante de maintenir l’approvisionnement en eau des racines par remontée capillaire. La quantité d’eau capillaire présente dans le sol diminuant avec la distance à parcourir au-dessus de la nappe phréatique).

À l’appui de cette théorie, l’évaporation observée dans le container sans plante T3 (réserve d’eau : 300mm / profondeur de sol : 600 mm) était faible par rapport au container T8 (réserve d’eau : 300mm / profondeur de sol : 300 mm), ce qui suggère que moins d’eau pouvait atteindre la surface. par remontée capillaire.

Cependant, les évapotranspiration sur la période de croissance totale dans les containers à sol profond ne différaient pas de manière significative de celles des containers moins profonds, suggérant qu’une quantité similaire d’eau avait été livrée à la plante, malgré la profondeur plus grande du sol.

Bien qu’il y ait eu une réduction d’eau de 22% environ dans le container T1 (réserve de 300 mm et profondeur de sol de 600 mm) par rapport au traitement de surface (T2 avec 600 mm de profondeur de sol ) qui avait une profondeur de sol équivalente, l’irrigation par capillarité mèche a produit des rendements plus faibles et n’a donc pas produit d’amélioration significative de l’utilisation de l’eau.
Il convient de noter que le pourcentage de fruits non commercialisables était plus faible avec l’irrigation capillaire qu’avec l’irrigation de surface pour les container aux sols peu profonds, mais pas pour les traitements de sol profond.

Sur cette base, il a été déduit que l’utilisation de l’irrigation capillaire pour cultiver des tomates avec une profondeur de sol de 600 mm n’était pas efficace. Cette profondeur de lit pourrait toutefois convenir à des plantes à racines plus profondes.

Des études ont montré que l’eau monte lentement et sur de longues distances dans les sols à texture fine, mais pas dans les sols à grains grossiers.

Cela peut fournir une explication plausible à l’amélioration des performances, avec les containers disposant d’une colonne de terre qui rendait le transfert d’eau capillaire à la surface du sol plus efficace en maintenant une connexion avec la colonne saturé d’eau, permettant ainsi aux plantes de consommer plus d’eau. Cela peut expliquer le rendement, la masse végétative des plantes et la consommation d’eau plus élevés avec ce dispositif.

Le rendement le plus élevé a été obtenu avec le container T6 (réserve de 300 mm et sol de 300 mm)

Peut-être en raison de l’augmentation de la masse végétative, l’utilisation optimale était moindre que pour les autre dispositifs.

Cependant, il n’y avait pas de différence significative dans l’utilisation de l’eau des cultures en ce qui concerne le rendement parmi les containers à sols peu profonds.

En tant que tel, le dispositif avec colonne de sol dans la réserve d’eau semblerait être une meilleure option pour les zones où la disponibilité de l’eau suscite peu d’inquiétude. Néanmoins, nous pouvons nous attendre à un meilleur résultat en optimisant davantage la conception de ce système.
Par exemple, des modifications pourraient être apportées à la taille de la colonne de sol, à la fréquence des opérations d’irrigation ou à l’application de paillis à la surface du sol.

Main-d’œuvre

L’efficacité de la main-d’œuvre de chaque mode de traitement a été évaluée en comptant le nombre d’intervention d’irrigation. Les traitements de surface nécessitaient un arrosage réguliers tous les 3 jours environ. En revanche, après les deux premières semaines d’arrosage en surface pour établir la plante, avec l’irrigation capillaire, le délai entre deux interventions a été jusqu’à 4 semaines sans arrosage pendant le stade de développement, et de 1 à 2 semaines au stade de maturité. Ces résultats ont montré que l’irrigation par capillarité réduisaient les besoins de main-d’œuvre matière d’arrosage. Plus important encore, ce système a éliminé le problème consistant à décider quand et avec quelle quantité d’eau arroser, alors que l’efficacité de l’irrigation en surface dépend de mesures précises de l’humidité du sol et du calcul du bilan hydrique, (contrainte qui peut ne pas être assume pour de petits producteurs).

En pratique, bien entendu, l’ampleur des économies de main-d’œuvre dépend de la taille du pot, de la hauteur du lit et du volume du réservoir, ainsi que du type de culture ou du comportement racinaire de la plante sélectionnée.

Conclusions

Le système d’irrigation par capillarité avec un réservoir de 150 mm et un lit de sol de 300 mm a été le plus efficace de tous les dispositifs testés.

Ce système qui nécessite un investissement minimal en matériau, optimise efficacement l’utilisation de l’eau.

L’irrigation par capillarité rivalise ou dépasse l’efficacité et les rendement obtenus avec les meilleurs systèmes d’irrigation de surface tout en permettant une économie de main-d’œuvre substantielle.

Les modes d’irrigation de surface commun étant bien moins précis que l’irrigation de précision utilisée dans cette étude, l’amélioration relative de l’efficacité de l’usage de l’eau des systèmes d’irrigation par capillarité est en pratique bien supérieure.

Le systèmes d’irrigation par capillarité pouvant être fait à partir de matériaux recyclés et recyclables, ils sont un système technique facile à mettre en œuvre à moindre coût.

Cette étude donne l’assise scientifique qui était nécessaire à l’adoption généralisée du système d’irrigation par capillarité en agriculture urbaine.

Le système peut encore être amélioré. Son usage en terrasse peut être étendu aux potagers sur d’autres surface ; il peut aussi être utilisé pour économiser l’eau dans les serres des petits producteurs.

Plusieurs bassins et réserves d’eau peuvent être connectés en série. Un réservoir peut être rempli manuellement ou automatiquement. Cependant, les pratiques d’irrigation durables seront toujours spécifiques au site, qui dépend du climat local, du sol, de la topographie et de la qualité de l’eau.

Une des limite de l’étude est de ne porter que sur un seul type et une seule saison de culture.

D’autres études devront affiner notre compréhension de l’efficacité du système d’irrigation par capillarité pour différents types de cultures et paramètres environnementaux, porter sur la salinité du sol et l’utilisation d’eaux usées recyclées.

Texte de l’étude ci-dessous

Mis en ligne par La vie re-belle
 14/08/2019
 https://lavierebelle.org/evaluation-de-l-efficacite-du-systeme-wicking-bed

 Documents

 evaluating_the_efficiency_of_wicking_bed_on_tomatoes.pdf (...)
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