Evaluation de la productivité de l’eau d’irrigation par la modélisation : le cas du maïs sous goutte-à-goutte enterré en sol limoneux profond

Sous le paradigme de « more crop per drop », augmenter la productivité de l’eau consommée en agriculture irriguée est devenue l’un des points majeurs du développement en systèmes d’irrigation. Dans ce contexte, évaluer les performances des techniques d’irrigation et leur aptitude à réduire la consommation en eau est une condition préalable à l’optimisation de l’utilisation de l’eau en agriculture. La technique d’irrigation dont il est question dans ce travail de thèse est le goutte-à-goutte enterré (GGE) que l’on souhaite modéliser afin d’évaluer ses performances agronomiques dans divers contextes pédoclimatiques.De nombreux modèles de cultures permettent aujourd’hui de prédire le rendement agricole en fonction, inter allia, des conditions climatiques, du type de sol, de la disponibilité de l’eau, des éléments nutritif et des pratiques agricoles. Ces modèles de cultures couplent généralement les processus de transfert d’eau et des solutés dans le sol au développement végétatif des cultures. L’extraction de l’eau par les racines des plantes y joue le rôle de jonction entre le Sol et la Plante.Malgré la forte variabilité spatio-temporelle de l’activité de l’extraction racinaire, cette activité est souvent présentée dans les modèles de cultures par des fonctions empiriques « statiques » : la distribution spatiale de l’extraction de l’eau du sol dépend d’une forme prédéfinie de la densité racinaire mais non du type d’irrigation. Ces fonctions empiriques s’avèrent être adaptées à la simulation de l’extraction racinaire lorsque l’eau est apportée à la surface du sol (irrigation par aspersion, gravitaire, etc.). Cependant, leur légitimité sous irrigation localisée reste à démontrer.La présente thèse tente d’évaluer la performance de l’approche empirique pour modéliser de l’extraction de l’eau sous l’irrigation localisée par GGE, avec pour objectif d’élaborer un modèle de cultures opérationnel adapté à ce type d’irrigation.Dans un premier temps, le rôle de la fonction définissant la distribution spatiale de la densité racinaire est analysé. Des simulations numériques appuyées par des expérimentations de terrain ont permis d’analyser le phénomène de « compensation de l’extraction racinaire », phénomène plus particulièrement exacerbé en irrigation localisée. En rendre compte par la modélisation s’est avéré nécessaire pour prédire la consommation en eau des cultures, la distribution de l’eau dans le sol, et surtout les flux de drainage sous GGE.Dans un second temps, les fruits de cette analyse ont été valorisés par le développement de SDICM, un modèle de cultures couplant les processus de transfert bidirectionnel de l’eau dans le sol au développement végétatif de la culture. Ce modèle a été confronté aux observations de terrain ce qui a permis de constater l’importance du processus d’extraction racinaire dans la prédiction des profils hydriques en sols cultivés.Finalement, les résultats d'ordre agronomiques des essais conduits au site d'études ont été synthétisés afin d'évaluer les performances de l'irrigation par GGE pour la production de maïs dans le contexte climatique du Sud de la France.