Suivre l'état
hydrique de la plante
Quand arroser, quelle dose prévoir,
comment l'apporter ? Telles sont les trois questions auxquelles il faut
pouvoir répondre avec une précision maximale pour garantir
un potentiel de production quantitatif et qualitatif à moindre
coût en évitant tout apport d'eau inutile, voire nuisible
; l'eau en excès risque en effet de provoquer de l'érosion
par ruissellement en surface ou de s'échapper en profondeur en
manquant les racines ; dans les deux cas, la fuite de particules
de sol ou de produits, engrais ou pesticides, constitue une pollution
préjudiciable.
Les méthodes les plus utilisées
encore actuellement pour contrôler l'irrigation se fondent soit
sur l'élaboration d'un bilan d'énergie de la culture,
soit sur l'évaluation de la disponibilité de l'eau du
sol. Elles présentent cependant des limites. Les premières
ne prennent pas en compte les propriétés du sol gouvernant
les conditions de transfert de l'eau de son point d'apport aux sites
d'extraction racinaire ; elles paraissent réservées
à des cultures de grande extension au sol et à couverture
totale. Les secondes nécessitent de définir au préalable
des valeurs seuils de potentiel hydrique du sol ; elles posent
le problème de la représentativité des mesures,
compte tenu de la variabilité importante pouvant exister dans
le sol et dans la distribution des racines.
Mais surtout, si ces méthodes relativement
simples pourront sans doute encore longtemps être avantageusement
introduites dans la plus grande partie du monde, ne serait-ce que là
où l'irrigation par submersion temporaire est encore la règle,
elles n'en resteront pas moins toujours approximatives. En effet, elles
ne prennent en considération la plante qu'à travers une
mesure globale de sa consommation en eau et de valeurs seuils qui ne
sont que plus ou moins bien reliées à l'évolution
dans le temps de son état hydrique. L'évolution des nouvelles
techniques de pilotage permet d'y intégrer le suivi des variations
de l'état hydrique de la plante par la mise en oeuvre, en continu,
de divers indicateurs biologiques.
Du micromètre
au radiothermomètre infrarouge
Un bon indicateur de l'état hydrique
des végétaux est fourni par l'appréciation des
très fines variations du volume de leurs tissus. Quand une plante
se déshydrate, ses tissus se contractent progressivement puisqu'ils
perdent du volume en perdant de l'eau. Quand la déshydratation
est très prononcée, le flétrissement des feuilles
est un symptôme bien apparent mais trop tardif pour espérer
un rétablissement complet.
Aussi au Centre INRA d'Avignon évalue-t-on
en continu in situ les gains ou les pertes en eau en mesurant
avec précision, par micrométrie, à l'aide de capteurs
enregistrant les variations de leur diamètre, les contractions
d'organes comme la tige ou le fruit. Le traitement informatique des
données recueillies permet de déterminer à quel
moment la plante subit une contrainte pouvant affecter la production
et de déclencher alors un apport d'eau.
Un autre indicateur physiologique d'un potentiel
hydrique des tissus atteignant un seuil critique est l'apparition de
bulles de vapeur d'eau et d'air dans les vaisseaux conducteurs de sève.
Lors de cette cavitation, la sève est rapidement chassée
hors du vaisseau, mais l'embolie reste limitée à celui-ci,
l'interface vapeur-sève ne pouvant passer au travers des très
petits pores de la paroi cellulaire. La rupture de la tension de la
sève produit alors des sons audibles à l'aide d'un microphone
très sensible. On peut même détecter des ultrasons
au tout début de la cavitation.
Des mesures de flux de sève peuvent
également être effectuées dans les organes ligneux
des arbres par voie thermique. Le capteur est constitué de deux
sondes renfermant chacune un thermocouple, inséré dans
le bois et monté en opposition, l'un constituant la sonde froide
et l'autre, chauffé sous puissance constante, la sonde chaude.
En l'absence de flux de sève, un écart de température
maximal apparaît entre les deux sondes. En présence d'un
flux, une partie de la chaleur étant évacuée par
convection au niveau de la sonde chaude, l'écart de température
s'établit à une valeur inférieure.
La température foliaire est un troisième
indicateur intéressant, compte tenu du rôle central joué
par les stomates dans le contrôle de la perte en eau. L'évaporation
de l'eau au niveau des feuilles refroidit ces dernières. Mais
quand, en réponse à une sécheresse, les stomates
se ferment, la transpiration baisse et la température de la feuille
augmente. Ce changement de température étant associé
à une variation de l'émission de rayons infrarouges, on
peut le mesurer à distance à l'aide d'un radiothermomètre
portable.
Une valeur sûre :
le potentiel foliaire
Le pilotage de l'irrigation par ces divers
indicateurs physiologiques est facilité par la capacité
d'expertise et de décision des systèmes de mesure mis
au point. Leur coût représente encore un investissement
important qui, cependant, diminue régulièrement avec la
banalisation de la micro-informatique. La mesure du potentiel foliaire,
introduite en agronomie dès les années 60, reste une méthode
de référence dans la mesure où elle fait appel
à un appareillage simple et robuste ; mais elle souffre
du handicap considérable d'être destructive et de ne pas
pouvoir être automatisée. Elle ne permet donc pas l'étude
continue et non agressive de la plante.
Le potentiel foliaire traduit l'état
de liaison de l'eau à l'intérieur des tissus végétaux.
Lorsque sa valeur absolue est faible (de 1 à 5 bars), la plante
transpire sans difficulté. Lorsqu'il s'élève (au-delà
de 10 bars), des mécanismes de régulation provoquent la
fermeture des stomates. Sa mesure s'opère dans une chambre de
pression, où l'on introduit la feuille fraîchement coupée
avec l'extrémité de son pétiole arrivant à
l'air libre à travers un joint d'étanchéité.
Il suffit d'observer la pression à exercer pour voir apparaître
une gouttelette à la surface sectionnée du pétiole.
La pression nécessaire à cette exsudation donne le potentiel
hydrique de la feuille prélevée.
La mesure du potentiel hydrique est un outil
simple de mesure de l'état de l'eau dans la plante, son utilisation
a permis de comprendre les mouvements de l'eau dans celle-ci et de repérer
son niveau de confort hydrique. De nos jours, les efforts de recherche
visent à proposer de nouveaux indicateurs physiologiques, analogues
au potentiel hydrique, qui peuvent fournir automatiquement et sans agresser
la plante une information précise et fiable sur le besoin d'irrigation.
Laboratoire :
INRA-Avignon : Unité
de Recherche en écophysiologie et horticulture
Domaine Saint-Paul ; 84 143 Montfavet cedex
