A.6 Quantité deau\nA.8 Qualité de leau\nBesoins et limitations liés aux cultures\nDans la présente section, les facteurs à caractère principalement agronomique sont étudiés dans le cadre de 13 rubriques: cycle et période végétative; rayonnement; température; enracinement; aération; quantité deau; éléments nutritifs (NPK); qualité de leau; salinité; sodicité; toxicité du bore et des chlorures; pH; oligoéléments et autres toxicités; ravageurs, maladies et mauvaises herbes; inondations, orages, vent et gelées. Inévitablement, il a fallu inclure certains aspects empiétant sur les questions daménagement, auquel cas, celles-ci ont été exclues de la Section B (aménagement).\nLe cycle de croissance est le temps nécessaire à une culture annuelle pour accomplir son cyle annuel: établissement, croissance et production de la partie utile. Les cultures pérennes ont un cycle de croissance supérieur à un an.\nLa période végétative des cultures annuelles correspond à la période de lannée pendant laquelle la température, la réserve deau du sol et divers autres facteurs permettent aux cultures de croître et de développer.\nLe cycle de croissance est donc une propriété appartenant à la culture (cest-à-dire un besoin lié à la culture) tandis que la période végétative est une condition liée à la terre (cest-à-dire une qualité ou une caractéristique de la terre).\nLe cycle végétatif est un des éléments les plus déterminants, à léchelle mondiale et continentale, de laptitude des terres à tels ou tels cultures et cultivars (voir FAO, 1978a). Les Tableaux 32 et 33 illustrent ce concept. A lintérieur dune zone intéressée par un projet de mise en valeur, il nest pas rare que les périodes végétatives aient une durée variable, car la température, les disponibilités en eau et les précipitations ny sont pas uniformes.\nSous les climats subtropicaux et tempérés, les variations de température saisonnières déterminent deux périodes végétatives, lune hivernale, lautre estivale. En Basse-Egypte, par exemple, les cultures tempérées, comme le trèfle dAlexandrie, le blé, lorge et les haricots, poussent en hiver et les cultures qui demandent des températures plus élevées (coton, riz, maïs) en été. Ces variations saisonnières de température ninfluent normalement pas sur la classification. On peut donc décrire les types dutilisation des terres daprès létalement plan de culture sur la période végétative estivale et hivernale. Dans les régions montagneuses où la température varie avec laltitude et où des gelées peuvent se produire dans les fonds de vallées, la période végétative peut être considérée comme ayant un rôle de classificateur; de même si les disponibilités en eau varient selon les endroits.\n(à mettre en parallèle avec le Tableau 33)\nClimat dominant pendant la période végétative\nMoyenne journalière des températures en C pendant la période végétative\nA prendre en considération pour le groupe de culture (Tableau 33)\nTempérature moyenne mensuelle (ramenée au niveau de la mer) supérieure à18° C tous les mois\nsupérieure à 20\nTropical modérément frais\nI et IV\n5/10 - 15\ninférieur à 5\nUn ou plusieurs mois avec une température mensuelle (ramenée au niveau de la mer) inférieure à 18°C, mais tous les mois supérieure à 5°C\nSubtropical chaud à modérément frais (pluies estivales)\nSubtropical chaud (pluies estivales)\nSubtropical modérément frais (pluies estivales)\nSubtropical frais (pluies estivales)\n5/10 - 20\nSubtropical froid (pluies estivales)\nSubtropical frais (pluies hivernales)\nSubtropical froid (pluies hivernales)\nNe convient pas i\nUn ou plusieurs mois avec une température moyenne mensuelle (ramenée au niveau de la mer) inférieure à 5°C\nSource: FAO 1980 c, p.355; Higgins et Kassam, 1981.\nTableau 33 GROUPES DADAPTABILITE DES CULTURES, DAPRES LE CIRCUIT PHOTOSYNTHETIQUE ET LA REACTION AU RAYONNEMENT ET A LA TEMPERATURE\n(à mettre en parallèle avec le Tableau 32)\nGroupe dadaptabilité des cultures\nTempérature optimale pour la photosynthèse (°C)\nMil commun (Panicum)\nMaïs (TE- TH)\nTE = Cultivars des zones tempérées; TR = cultivars tropicaux (basses-terres); TH = cultivars tropicaux (altitude)\nSource: renseignements tirés de FAO 1978a et FAO 1980c.\nDans beaucoup de pays, cest la période pendant laquelle leau dirrigation est disponible qui détermine la longueur de la période végétative. Certains périmètres dirrigation de lAsie du Sud-Est ou du Moyen-Orient alimentés par des cours deau ou par épandage des cours peuvent englober des terres sur lesquelles la période végétative et la période dirrigation peuvent aller de 12 à quelques mois par an. De telles variations auront un rôle classificateur lorsquelles se produisent à lintérieur dune même zone de projet.\nLa longueur de la période végétative peut être raccourcie par des conditions dhumidité qui entravent le mûrissement et le séchage des cultures ou nuisent à la qualité du produit (diminution de la teneur en sucre de la canne à sucre, coloration anormale du coton, défauts sur les fruits, etc.).\nMéthode 1: Méthode générale (FAO 1978a)\nCette méthode est particulièrement utile dans les études de reconnaissance ou de faible intensité quand il sagit détablir la nécessité de lirrigation. Elle se fonde sur la température moyenne journalière (T), les précipitations (P) et lévapotranspiration potentielle (ETP) et permet de construire des graphiques tels que ceux qui sont représentés à la Figure 6. On peut utiliser des données décadaires ou mensuelles; les données mensuelles peuvent être converties en données décadaires. La procédure est indiquée à la page suivante.\ni. Contrainte de température: la période végétative est limitée aux périodes décadaires pendant lesquelles la moyenne quotidienne est égale ou supérieure à une température minimum donnée (5° C, par exemple).\nii. Début de la période végétative: en régime pluvial, il sagit du moment où les précipitations sont supérieures ou égales à la moitié de lévapotranspiration potentielle.\niii. Période humide: en régime pluvial, une période végétative normale doit comprendre au moins une période humide de 10 jours, cest-à-dire une période pendant laquelle les précipitations sont supérieures à lévapotranspiration potentielle.\niv. Fin des pluies: on peut considérer quil sagit du moment où les précipitations tombent au-dessous de la moitié de lévapotranspiration potentielle.\nv. Fin de la période végétative: la période végétative se termine quand la réserve deau emmagasinée dans le sol après arrêt des précipitations et de lirrigation se tarit.\nFigure 6: Exemple de quatre types de périodes végétatives (dans des conditions pluviales susceptibles dêtre modifiées par lirrigation) (daprès FAO 1978a).\n3. HUMIDE TOUTE LANNEE\n4. SEC TOUTE LANNEE\n- Début des pluies et de la période végétative\n- Début et fin de la période humide respectivement\n- Fin des pluies et de la saison des pluies\n- Fin de la période végétative\n- Evapotranspiration potentielle\nParmi les résultats du projet relatif aux zones agro-écologiques, la FAO a publié (FAO 1978/80/81) les isolignes des périodes végétatives par continents. Ces isolignes ont été généralisées pour des raisons liées à léchelle de la publication. Pour des études plus intensives, on peut établir les isolignes des périodes végétatives à intervalles de 75 jours, de 90 jours, puis de 30 jours sur 365 jours. Elles peuvent être tracées pour lagriculture existante et pour lagriculture envisagée après lapport dun complément dirrigation. Daprès les périodes végétatives on pourra voir sil faut se limiter à une seule culture ou à deux cultures consécutives, ou encore adopter des cultivars différents dune même culture.\nMéthode 2: Manifestations liées à la pluviométrie (Stern et Coe 1982)\nCette approche est utile lorsque la période végétative dépend de variations saisonnières ou interannuelles de la pluviométrie.\nCest une méthode qui repose sur lanalyse des précipitations journalières de chacune des années incluses dans les relevés pluviométriques. Son originalité réside dans le fait que à chaque année correspond une valeur unique pour tout phénomène ou caractéristique intéressante. Lutilisateur définit ce qui est lévénement; ce peut-être, par exemple, une série de caractéristiques pluviométriques pouvant définir une période de sécheresse, le début des pluies, la fin des pluies, la longueur de la période végétative entre le début et la fin des pluies, ou la répartition annuelle des précipitations, etc. Chaque phénomène est recensé pour chaque année (jour ou période); on peut ensuite estimer, directement daprès la fréquence relative, la probabilité avec laquelle il se manifestera ou établir sa répartition dans le temps (répartition normale, par exemple).\nCette méthode offre également la possibilité de calculer le bilan hydrique quotidien du sol sur la base des meilleures données disponibles. Ce bilan montrera quelle sera, entre une capacité au champ définie (limite supérieure) et un point de flétrissement permanent (limite inférieure), la teneur du sol en eau en fonction des gains et pertes quotidiens. La Figure 7 illustre lapplication de cette méthode à un sol perméable et montre que, en régime pluvial, les périodes végétatives varient dune saison et dune année à lautre.\nLe recours à linformatique facilite lutilisation de cette méthode, mais, si on ne possède pas dordinateur, on peut tout aussi bien traiter les données de façon traditionnelle (Stern et Coe 1982). Par rapport à des méthodes plus générales, elle a le grand avantage quelle permet didentifier, à partir des relevés pluviométriques historiques, les conditions qui caractérisent les années extrêmes.\nFigure 7: Quantité deau disponible dans le sol pendant la période 1965-1978, calculée sur la base des précipitations journalières, de la capacité au champ et du point de flétri s sèment permanent, pour un luvisol chromique de Kilinochchi compte tenu dune quantité deau disponible de 304 mm sur une profondeur denracinement de 250 cm et dune évapotranspiration de 5 mm par jour.\nSource: Robertson et Eavis 1983.\nLes trois aspects pertinents du rayonnement sont (i) la longueur du jour, (ii) son influence sur la photosynthèse et laccumulation de matière sèche dans les cultures, (iii) ses effets sur lévapotranspiration. Le rayonnement peut également être important pour le séchage et le mûrissement des cultures mais cet aspect est traité au Point B.17.\nLa longueur du jour peut être un élément de classification dans les évaluations de faible intensité couvrant des latitudes différentes comme nous lavons vu à propos de la période végétative (Tableaux 32 et 33). La longueur du jour influe sur les cultivars photosensibles de cultures telles que le riz en ce sens quelle conditionne le début de la floraison et le déclenchement ou la longueur des phases végétative et reproductive de la croissance et du développement. Il arrive que linteraction de la longueur du jour avec la quantité deau disponible ou la température joue un rôle classificateur au niveau dun projet (influence sur la floraison de la canne à sucre, sur la floraison et la fructification du manguier, sur la formation du bulbe des oignons et leur mûrissement, etc.).\nMonteith (1972) a étudié linfluence du rayonnement sur la photosynthèse et laccumulation de matière sèche dans les cultures. Le Tableau 33 montre des différences de relation pour les cultures C3 et C4.\nFigure 8: Bilan du rayonnement\nSource: FAO 1977b\nLa Figure 8 montre les composants du bilan de rayonnement qui peuvent servir à définir les limites critiques:\ni. Le rayonnement extra-terrestre (Ra): cest celui qui parvient à la partie supérieure de latmosphère. Il dépend de la latitude et de lépoque de lannée.\nii. Le rayonnement solaire (Rs): cest la partie du rayonnement extraterrestre qui nest pas absorbé et diffusé durant la traversée de latmosphère, plus une partie du rayonnement diffusé qui atteint la surface de la terre. Une partie de ce rayonnement (50 pour cent environ) constitue le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) (Szeicz 1974). La valeur du rayonnement solaire sobtient par des mesures directes. On peut également la calculer par approximation au moyen de la formule:\nRs = (0,25 + 0,05 n/N) Ra\noù n est le nombre réel dheures disolation effective (mesurée avec un solarimètre Campbell Stokes, par exemple), et N le nombre maximum possible dheures dinsolation pour un mois donné sous une latitude donnée (voir tables standard, dans le Bulletin FAO dIrrigation et de Drainage N° 24, 1977b, par exemple).\niii. Le rayonnement solaire de courtes longueurs donde net (Rns): cest la partie du rayonnement solaire (Rs) qui est directement réfléchie par le sol et la culture et qui se perd dans latmosphère. Le réfléchissement dépend de la nature du couvert superficiel, il est denviron 5 pour cent pour leau et de 20-25 pour cent pour la plupart des cultures à feuillage vert. Le rayonnement restant après la perte par réflexion constitue le rayonnement net de courtes longueurs donde Rns.\nLe rayonnement net de courtes longueurs donde sobtient en corrigeant le rayonnement solaire pour tenir compte de la réflectivité du couvert végétal, soit:\nRns = (1 - a) Rs\nAinsi, pour un sol recouvert de cultures vertes a a pour valeur 0,25, et Rns correspond à 75 pour cent du rayonnement solaire.\niv. Le rayonnement net de grandes longueurs donde (Rn1) représente la différence entre le rayonnement de grandes longueurs donde reçu et réfléchi. Le rayonnement réfléchi est normalement supérieur, il y a donc pertes supplémentaires de rayonnement à la surface de la terre; le rayonnement net de grandes longueurs donde constitue donc une perte dénergie. On peut lévaluer daprès la température, la pression de la vapeur (ed) et de rapport n/N (nombre réel et possible dheures dinsolation effective). On trouvera dans le Bulletin FAO dirrigation et de drainage N° 24 (Tableaux 15, 16 et 17) les valeurs correspondant aux fonctions f (t), f (ed) et f (n/N).\nv. Le rayonnement total net (Rn) équivaut à la différence entre le rayonnement net de courtes longueurs donde et le rayonnement net de grandes longueurs donde, soit:\nRn = Rns - Rn1\nLe rayonnement total net sert à estimer les pertes deau par évaporation. Son unité, Rn = 1 cal/cm2/minute, correspond à peu près à lénergie nécessaire pour faire évaporer 1 mm deau en une heure. En unités SI, le rayonnement sexprime par mW/m2, 1 mW/m2 étant le rayonnement nécessaire pour faire évaporer 830 mm/jour.\nLa croissance végétative de la plupart des plantes augmente linéairement avec le rayonnement solaire pour atteindre un point limite au-delà duquel elle cesse. Dans de nombreuses régions tropicales, la croissance végétale est davantage limitée par la pénurie deau que par le rayonnement, le potentiel de croissance autorisé par le rayonnement nest pas atteint. Toutefois, leffet saisonnier du rayonnement sur les rendements peut être manifeste (aux Philippines et dans dautres pays de lAsie du Sud-Est, des variétés modernes de riz irrigué, abondamment arrosées, ont des rendements de saison sèche supérieurs aux rendements de saison humide, où le ciel est ouvert). Dans les pays tempérés, lun des principaux facteurs qui limitent la croissance végétale pendant les mois dhiver est linsuffisance du rayonnement; il est donc possible dutiliser certaines caractéristiques des terres, comme laspect, pour établir, le cas échéant, des limites critiques.\nLa FAO (1978, 1980, 1981) et Doorenbos et Kassam (dans FAO 1979a) ont mis au point des tables mettant en relation le rayonnement et les heures dinsolation dune part et le taux de production de matière sèche dautre part pour une culture type. Ces valeurs, jointes aux données concernant la température et la phénologie des cultures peuvent servir à calculer le volume de la biomasse convertie en rendements agricoles compte tenu du rayonnement dans une zone donnée.\nLa température a déjà été traitée au point A1, Cycle et période végétative. La plupart des cultures cessent de se développer quand la température descend au-dessous dun seuil critique. De même, des températures très élevées (au-dessus de 30-35°C) ont un effet néfaste sur la croissance. Les cultures se répartissent en cinq groupes dadaptabilité selon leur circuit photosynthétique dassimilation du carbone (C3, C4 ou MAC) mais aussi en fonction des effets du rayonnement et de la température sur la photosynthèse (voir Tableau 33). Entre la température minimale nécessaire à la croissance végétale et la température optimale de photosynthèse, le taux de croissance augmente plus ou moins linéairement avec la température; au-delà, il reste stable à lintérieur de la fourchette des températures optimales, pour retomber à des températures plus élevées. Il y a interaction entre la température et le rayonnement. Le potentiel de croissance est à son maximum quand le rayonnement et la température sont tous les deux compris dans les limites optimales.\nSous beaucoup de climats tempérés, de même que dans les zones de haute altitude des pays tropicaux, la température descend, pendant une partie de la campagne végétative, au-dessous de loptimum.\nLes limites critiques définissant les niveaux daptitude s1, s2, s3, n1 et n2 peuvent être exprimées en fourchettes de température (degré C ou autres unités). Par exemple, on utilise parfois des unités thermiques (degrés-jours accumulables au cours dune campagne végétative) pour décrire les conditions saisonnières nécessaires à des cultures déterminées, comme le coton.\nLes plantes ont besoin deau et déléments nutritifs, lesquels sont transportés, via les racines, du sol vers la partie productive des plantes. Si des caractéristiques défavorables des terres entravent le développement ou le fonctionnement du système radiculaire, il en résultera un manque deau ou déléments nutritifs qui influera négativement sur la croissance et le rendement de la culture.\nLes facteurs qui peuvent avoir une incidence sur la croissance et la répartition des racines sont les suivants:\ni. fourniture dassimilats (sucres, etc.) des pousses et des feuilles vers les racines;\nii. température du sol;\niii. eau du sol;\niv. éléments nutritifs contenus dans le sol et environnement chimique (salinité, sodicité, pH, carences en oligo-éléments et toxicités);\nv. apport en oxygène nécessaire à la respiration du tissu radiculaire;\nvi. obstacles mécaniques à la pénétration des racines;\nvii. ravageurs et maladies du système radiculaire.\nCes facteurs nont pas tous la même importance pour lévaluation des terres; il est donc utile dévaluer certains dentre eux dans des rubriques différentes. Cest ainsi que laération du sol est traitée au point A.5, leau au point A.6, la salinité au point A.9, la sodicité au point A.10, le pH, les carences en oligo-éléments et les toxicités au point A.11, les ravageurs et maladies au point A.12, etc. Tous ces facteurs peuvent influer sur la croissance des racines, le développement ou le fonctionnement du système radiculaire ainsi que sur la croissance de lensemble de la plante.\nDans la présente section, on considère lenracinement du point de vue de la place disponible pour les racines et des obstacles mécaniques.\nLa place des racines est lespace disponible pour le développement radiculaire. Elle peut être exprimée par les limites critiques de (i) la profondeur utile de sol, (ii) le pourcentage despace occupé (ou non occupé) par des pierres, (iii) le volume de sol impénétrable (ou pénétrable), selon le cas. Dans le cas des cultures annuelles, le volume du sol occupé par les racines varie dans le temps à mesure que le système radiculaire se développe, depuis létablissement des plantules jusquà la maturité des plantes; la résistance mécanique peut freiner ce processus.\nLa résistance mécanique à la pénétration des racines est la force que doivent exercer les racines ou la résistance quelles doivent surmonter pour pénétrer dans le sol. Elle est fonction de la consistance du sol.\nLorsquils varient suffisamment dune unité de terre à une autre pour entraîner des différences dabsorption de leau et des nutriments par les cultures et par conséquent influer sur les rendements, la production ou la qualité, lespace disponible pour les racines et la résistance mécanique peuvent être considérés comme étant des éléments de classification.\nLa profondeur utile du sol et le pourcentage du volume des pierres sont estimés à laide des techniques normalisées des prospections pédologiques. Lépaisseur de sol disponible pour lenracinement peut être limitée par (i) la présence de couches indurées résultant de pratiques daménagement (circulation intense ou submersion continue du sol, par exemple), (ii) la présence de couches pédo-génétiques compactes (horizons argileux compacts, couche dure, siliceuse, couche dure fiable, horizons cémentés et indurés, gypsifères, calcaires, etc. (iii) des horizons restrictifs C ou D, (iv) des horizons à pH faible ou élevé, avec concentrations toxiques daluminium, de manganèse ou de composés sulfitiques (pH faible) ou de sodium combiné avec des carbonates et des bicarbonates (pH élevé).\nLa consistance du sol et la résistance mécanique à la pénétration des racines dépendent de (i) la texture du sol ou la granulométrie des particules, (ii) la structure ou lhomogénéité du sol et (iii) la teneur en eau du sol. La consistance du sol et la résistance à la pénétration augmentent quand sa densité apparente augmente sous leffet du compactage et à mesure que le sol devient plus sec. Eaves (1972a) et Warnaars et Eavis (1972) ont étudié ces phénomènes sur des sables de granulométries différentes et sur un limon sableux. On peut estimer la résistance mécanique au moyen dun pénétromètre, ou la déduire des mesures de résistance du sol, ou de lobservation des systèmes radiculaires dans des fosses pédologiques (renflement de lextrémité des racines, distribution peu étendue, etc). La résistance du sol peut être mesurée à laide dun appareil triaxial utilisé en mécanique des sols. Une autre méthode plus simple mais satisfaisante consiste à appliquer sans étreinte latérale une charge normale par lintermédiaire dune plaque posée au sommet dune carotte de sol placée sur le plateau dune balance se chargeant par le haut. La valeur indiquée par la balance au moment où la carotte se brise représente la résistance du sol. Une autre méthode consiste à enfoncer dans la carotte un petit pénétromètre fait dune épingle placée la tête en bas. On lit la résistance à la pénétration sur le cadran de la balance.\nLes mesures de la résistance du sol et les mesures faites au pénétromètre doivent être effectuées avec une teneur en eau appropriée, car lhumidité du sol influe fortement sur la mesure. Les teneurs choisies doivent refléter les conditions que les plantes connaissent dans les champs.\nCes mesures ne pourront être employées sans un minimum de sens critique. En effet, les racines peuvent se frayer un chemin dans les fissures, galeries de termites ou de vers, canaux de vieilles racines, etc. Toutefois, les pores qui retiennent leau dans des sols non saturés sont toujours trop petits pour héberger des racines; celles-ci doivent donc généralement déformer le sol pour y pénétrer.\nDes limites critiques des conditions denracinement pourront être établies à laide de caractéristiques telles que la profondeur utile du sol, le pourcentage volumique de pierres et la résistance du sol; elles permettront de définir les niveaux daptitude s1, s2, s3, n1 et n2 correspondant aux besoins de cultures ou systèmes de cultures particuliers.\nEn respirant, les racines consomment de grandes quantités doxygène. A une température de 25°C, leur consommation moyenne quotidienne doxygène gazeux correspond à environ neuf fois leur volume. Les racines des plantes submergées ne reçoivent que peu doxygène de leau et du sol qui les entourent. Le riz aquatique et certaines plantes de marais sapprovisionnent en oxygène au moyen de conduits reliant les parties aériennes aux racines (Greenwood 1968).\nLes plantes autres que le riz et les plantes de marais doivent prendre leur oxygène principalement dans le sol. Nombre de plantes cultivées doivent donc absolument pouvoir prélever dans le sol, pendant toute la campagne végétative, loxygène dont elles ont besoin. Les micro-organismes du sol consomment eux aussi de grandes quantités doxygène; dans des conditions anaérobies, ils peuvent produire des taux inhibiteurs ou stimulateurs dune phythormone, léthylène.\nPour atteindre les racines, loxygène se diffuse à travers les pores remplis de gaz et, de là, à travers les pellicules deau et les tissus respiratoires des racines. La diffusion de loxygène est 10 000 fois plus rapide en phase gazeuse quen phase liquide. Il en résulte que la concentration doxygène, en différents points du réseau dinterconnexion des pores remplis de gaz, est relativement homogène, alors que dans les pellicules deau et les tissus radiculaires, les gradients de concentration doxygène sont prononcés. Cest pour cette raison que la teneur en eau du sol et lépaisseur de barrières hydriques à la circulation de loxygène autour des racines ont une incidence marquée sur la disponibilité de loxygène.\nSi les observations couramment effectuées dans le cadre des enquêtes pédologiques (couleur des gleys, par exemple) permettent de déceler facilement un manque daération, il nexiste par contre pas de propriété du sol facilement mesurable ou dinstrument fiable pour établir les conditions daération du sol. Comme lespace occupé par les pores remplis de gaz est inversement proportionnel à la teneur en eau du sol, on pourrait adapter et utiliser des modèles de simulation semblable à celui de la Figure 7 pour indiquer le risque dinsuffisance daération. En calculant le bilan hydrique quotidien et les périodes de fortes précipitations où la capacité de rétention du sol est dépassée (faute dun drainage suffisamment rapide), on peut déduire la durée des périodes de saturation. La perméabilité du sol ou la rapidité avec laquelle le drainage évacue leau peuvent donc être des caractéristiques importantes sur lesquelles peut éventuellement influer la présence dune nappe phréatique ou dune couche de sol dont la perméabilité ou la conductivité hydraulique sont relativement faibles par rapport à celles du sol situé juste au-dessus. La résistance à lécoulement vertical (C) à travers une barrière est égale à lépaisseur de la couche divisée par sa conductivité hydraulique verticale. Les limites critiques de C peuvent être fixées comme allant de C = 50 ou moins (représentant s1 ou la quasi-absence de barrière) et C = 250 ou plus (obstacle effectif à lécoulement) (Bulletin FAO Irrigation et drainage N° 38, 1980a).\nLimportance du drainage pour lévacuation de leau et des sels en excédent est traitée au point C.21.\nIl peut être important de savoir que les effets négatifs dune insuffisance daération en période humide peuvent être compensés par une croissance supplémentaire lors de la période sèche suivante. Ce surcroît de croissance peut être dû au stockage dun supplément deau dans le sol avant la sécheresse. En dautres termes, les avantages que représente, pour la croissance végétale, la présence dun complément deau résiduelle dans le sol après une période de saturation compensent leffet néfaste dune mauvaise aération (Eavis 1971).\nSi lon juge nécessaire détudier déventuels problèmes daération pour un sol donné, il existe une technique dessai biologique qui permet dutiliser les carottes de sol conservées au laboratoire avec des teneurs en eau du même ordre que celle rencontrée dans le champ. Les plantes utilisées pour cet essai peuvent être des pois ou dautres plantules (Eavis 1972). On peut établir un indice du manque daération daprès les déviations de la relation-type entre la vitesse dextension des racines et la résistance au pénétromètre. Cela permet parfois de dire si, sur un sol donné, une croissance médiocre ou des rendements non optimaux sont dus à un manque daération du sol ou à un autre facteur.\nLe manque doxygène est souvent la principale cause des effets négatifs dune mauvaise aération sur la croissance végétale, mais dautres facteurs peuvent également jouer un rôle important, comme la pourriture des racines et du pied provoquée par des champignons ou des bactéries pathogènes. Ces facteurs peuvent devenir des éléments de classification dans le cas de certaines cultures; ainsi, les arbres fruitiers (agrumes et autres) peuvent être sujets à la gommose et autres maladies sur des sols périodiquement mal aérés.\nUne mauvaise aération peut compromettre lefficacité des fumures et engrais contenant de lazote. La dénitrification et le lessivage peuvent entraîner des pertes dazote.\nQuand on évalue le facteur aération, il faut tenir compte des pratiques daménagement et des interventions de mise en valeur des terres qui peuvent minimiser les effets néfastes dune mauvaise aération. Dans la Section C.21, on évaluera le coût des drains permanents, et dans la Section B.16, le coût des drains provisoires.\nA.6.1 Importance de la quantité deau comme élément de classification\nA.6.2 Rapport entre les besoins et lapprovisionnement en eau\nA.6.4 Estimation des besoins dirrigation et des besoins en eau des cultures\nPour déterminer la quantité deau nécessaire à lirrigation, il faut distinguer les besoins de la culture, les besoins nets deau dirrigation, les besoins bruts deau dirrigation, avec leurs divers composants.\nLes besoins deau peuvent sexprimer en hauteur deau (mm) ou en volume (m3). Une hauteur deau de 1 mm sur une superficie de 1 hectare est égale à 10 m3/ha (pour convertir les valeurs en mm en m3/ha, il suffit de multiplier par 10). Dans la Section A.8, on traitera de la qualité de leau. Les principaux facteurs conditionnant lalimentation en eau dune culture irriguée sont représentés sur la Figure 9.\ni. Besoins en eau des cultures: cest la quantité deau nécessaire pour couvrir le taux maximum dévapotranspiration de la culture quand leau du sol nest pas un facteur limitant.\nii. Besoin net deau dirrigation: cest la quantité deau nécessaire pour satisfaire les besoins en eau de la culture, moins la quantité apportée au champ par les précipitations, le ruissellement, la nappe phréatique et leau emmagasinée dans le sol, plus les pertes par ruissellement, infiltration et percolation.\niii Besoin brut deau dirrigation: cest le besoin net deau dirrigation auquel sajoutent les pertes en cours de transport (entre la source dalimentation et les champs) et toute quantité deau supplémentaire nécessaire au lessivage, en sus de la percolation.\niv. Evapotranspiration: cest la vitesse à laquelle leau se perd par transpiration des végétaux et par évaporation de leau présente à la surface du sol, sous forme deau stagnante, par exemple. On trouvera dans le glossaire la définition des expressions évapotranspiration de la culture de référence (ETo) vitesse maximum dévapotranspiration de la culture (ETm ou ETcult) et vitesse réelle dévapotranspiration de la culture (Eta).\nv. Précipitation efficace (ou pluie efficace): cest la partie des précipitations qui contribue à satisfaire les besoins en eau de la culture et/ou le besoin net deau dirrigation.\nvi. Ecoulement latéral: désigne la contribution en eau de surface provenant des terres adjacentes; le terme ruissellement désigne les pertes deau au profit de terres voisines.\nvii. Eau souterraine: eau provenant des profondeurs du sol.\nviii. Eau du sol: cest leau emmagasinée dans le sol.\nix. Infiltration (selon lIRRI) désigne les pertes deau à partir du champ, par écoulement latéral, écoulement superficiel à travers les diguettes (banquettes en terre) dans le cas des rizières.\nx. Percolation: désigne les pertes deau à partir du champ, par écoulement vertical à travers le profil du sol.\nxi. I et P: infiltration et percolation (riziculture irriguée).\nxii. Pertes en cours de transport: ce sont les pertes dues à lévaporation, à la percolation ou à des fissures dans le réseau des canaux dirrigation, entre la source dalimentation et le champ.\nxiii. Besoins de lessivage: cest la quantité deau qui doit traverser la zone des racines pour maîtriser la salinité du sol (parfois exprimés en tant que fraction des besoins nets deau dirrigation, ou fraction de lessivage).\nFigure 9: Diagramme des principaux facteurs conditionnant lalimentation en eau dune culture irriguée.\nSource: Rapport annuel CSIRO 1978/80\nDans certains pays et zones de projets, la production agricole nest pas limitée par lapprovisionnement en eau; leau disponible permet de satisfaire la totalité des besoins. Dans dautres pays et zones, les disponibilités en eau varient énormément dans lannée et dune année à lautre. Or, comme on la vu dans la Section A.1, la quantité deau disponible peut influer sur la longueur de la période végétative.\nLa régulation des ressources en eau dune vallée fluviale peut aller de lintervention limitée à la maîtrise totale. Lirrigation par épandage des crues et lirrigation par gravité au fil de leau peuvent se traduire par une grande variabilité de lapprovisionnement en eau si, à côté des ouvrages de dérivation, rien nest prévu pour le stockage de leau. Si le réseau dirrigation ne comprend pas une capacité de stockage suffisante pour utiliser en saison sèche leau disponible pendant la saison humide, on aura, dans le courant de lannée, des situations que lon peut définir comme des situations dans lesquelles les terres sont le facteur limitatif et dautres dans lesquelles leau est le facteur limitatif. Dans le premier cas, leau est abondante et la superficie cultivable susceptible de la recevoir est insuffisante. Dans le second cas, cest la superficie irrigable qui est limitée par la quantité deau disponible, non la superficie cultivable; certaines zones pourront dans ce cas recevoir plus deau que dautres.\nLa surface qui peut être irrigable dépend en fait de la quantité deau disponible pendant le mois ou la période où leau est insuffisante (Eavis, Socratous et Makin 1979; Hazlewood et Livingstone 1978, Livingstone et Hazlewood 1979). Pendant les mois où les excédents en eau sont importants, leau qui ne peut être stockée peut être déversée ou utilisée par les agriculteurs pour la préparation des terres (ameubli s sèment du sol, par exemple) ou pour lutter contre les mauvaises herbes (submersion des rizières). Pour beaucoup de réseaux alimentés par gravité au fil de leau (et pour beaucoup de périmètres nayant quune capacité de stockage limitée) il faudra donc fixer les limites critiques des niveaux daptitude (s1, s2, s3, n1 et n2) en tenant compte de la période où leau est lélément limitatif plutôt que de la quantité globale deau disponible pendant lannée.\nUn aspect important de toute évaluation de loffre et de la demande deau (quand leau est une denrée rare et soumise à des variations saisonnières) consistera à confronter de façon aussi rigoureuse que possible les profils de loffre et de la demande. Cest ainsi quon pourra jouer sur les plans de culture et sur les superficies occupées par telle ou telle culture pour tenir compte dune réduction de lapprovisionnement en eau vers la fin de la saison des pluies. De la même façon, on pourra décaler dans le temps la préparation des terres et les dates de plantation pour étaler les pointes de consommation deau pendant les mois où la demande est supérieure à loffre. La Figure 10 montre comment le calendrier des arrosages influe sur lajustement de loffre et de la demande deau. Si le projet dirrigation est programmé de façon à fournir leau en quantités constantes et à des fréquences constantes, offre et demande risquent de mal correspondre. Beaucoup de projets dirrigation doivent néanmoins être organisés de cette façon pour simplifier administrativement la distribution deau. On peut améliorer ladéquation des profils de loffre et de la demande en jouant sur la quantité ou la fréquence des arrosages, voire sur les deux (Figure 10).\nLes variations interannuelles des ressources en eau jouent souvent un rôle aussi important que les variations saisonnières dans lévaluation des terres. Les décisions concernant létendue de la superficie irrigable reposent sur lajustement de loffre et de la demande deau; dans les cas où lapprovisionnement en eau est ni fiable ni régulier, il convient de calculer la superficie irrigable sans prendre de risque excessif. Lalternative qui se pose est la suivante: assurer en toute sécurité lapprovisionnement en eau dune petite superficie, ou bien irriguer, dans des conditions moins sûres, une vaste superficie. Il est dailleurs possible que, en année humide, leau disponible soit mieux utilisée dans le second cas. A titre de compromis, il vaut mieux tenter de maximiser les avantages nets par projet ou par unité de volume deau, que chercher la certitude de rendements élevés sur une petite superficie. (Eavis, Socratous et Makin 1978). Si lapprovisionnement en eau est limité par des variations annuelles et sil nest pas possible de stocker leau dans des conditions satisfaisantes, on nobtiendra de façon régulière des rendements élevés par unité de surface quen renonçant à la possibilité dirriguer une superficie plus importante pendant les années humides.\nIl existe, grosso modo, deux façons de diminuer la consommation deau pour faire face à une pénurie en période de sécheresse. On peut soit réduire temporairement la superficie irriguée (en période de pénurie) en cessant complètement darroser certaines zones; soit ramener lapprovisionnement en eau au-dessous des besoins optima, au risque de faire baisser les rendements.\nIl est clair que les terres qui ne seront approvisionnées en eau que certaines années ou à certaines saisons mais ne le seront pas en période de pénurie devront recevoir un niveau daptitude inférieur à celui des terres dont lapprovisionnement en eau sera plus fiable. Il est parfois possible de faire, sur ce type de terres, des cultures qui tolèrent la sécheresse mais réagisssent favorablement lorsque leau devient abondante, ou des cultures à cycle court qui pourront être suspendues en période sèche.\nFigure 10: Effet de la planification des arrosages sur lajustement de loffre et de la demande deau\na) Quantité et fréquence constantes (tours deau)\nb) Quantité constante, fréquence variable (tours à fréquence variable)\nc) Quantité variable, fréquence constante (tours à quantité variable)\nSource: Replogle et Merriam 1980\nLes limites critiques correspondant aux niveaux daptitude s1, s2, s3, n1 et n2 à un type dutilisation donné peuvent être établies en tenant compte de toutes ces considérations.\nDans le Bulletin Irrigation et Drainage N° 33 de la FAO (FAO 1979e), on trouve une description des effets du déficit hydrique sur le rendement de nombreuses cultures. Expérimentalement, on constate souvent un rapport directement proportionnel entre le rendement végétal et la transpiration; dans la pratique, une relation linéaire entre la production végétale et lévapotranspiration réelle (ETa) constitue une approximation satisfaisante (du moins dans la fourchette des rendements commercialisables). Certaines cultures souffrent davantage que dautres dun manque deau à certains stades de leur développement, ce quil est possible de prendre en considération.\nLa Figure 11 illustre le type de fonction de production que lon rencontre souvent dans les expériences. Le rendement et lévapotranspiration sont pointés en tant que rapport entre le rendement maximum (Ym) et lévapotranspiration maximale (ETm et Etcult). Si lon soustrait les rapports ainsi obtenus de lunité (1), on transforme les échelles de façon à obtenir une indication de la baisse relative de rendement (1 - Ya/Ym) et du déficit relatif dévapotranspiration (1 - Eta/ETm). Des limites critiques peuvent être établies pour des fourchettes de rendement appropriées, comme le montre la Figure 11. Si lapprovisionnement en eau varie dune année à lautre, le pourcentage dannées notées n peut servir à choisir les limites critiques (Eavis, Socratous et Makin 1979).\nLes méthodes destimation des besoins en eau sont décrites dans le Bulletin Irrigation et Drainage N° 24 de la FAO. Les principales opérations généralement nécessaires sont énumérées ci-après. Eavis, Socratous et Makin (1979) décrivent une procédure plus complexe, fondée sur des modèles de bilan hydrique qui tiennent compte des variations des précipitations journalières sur les champs des agriculteurs, du rôle de réservoir que joue le sol et des pénuries deau.\nLes principales opérations à accomplir pour estimer les besoins dirrigation et les besoins deau des cultures sont les suivantes:\ni. Etablir un calendrier de culture, hebdomadaire ou décadaire, pour la préparation des terres, la plantation (vidange des rizières), la récolte; etc.\nii. calculer lévapotranspiration de la culture de référence (ETo) pour chacune des périodes hebdomadaires ou décadaires. Utiliser des relevés climatiques ou des données obtenues dans des bacs dévaporation, selon les méthodes décrites dans le Bulletin Irrigation et Drainage N° 24 de la FAO;\niii. sélectionner des coefficients de culture (kc) conformément aux instructions du Bulletin Irrigation et drainage N° 24 de la FAO (kc = ETm/ETo pour les différents stades de développement de la culture);\niv. calculer lévapotranspiration maximum de la culture (ETm) en multipliant ii par iii (ETm = Eto.kc) pour les différents stades de développement de la culture. On suppose que leau ne manque pas;\nv. ajouter la quantité deau nécessaire pour lhumidification initiale du sol (sil est sec), pour la préparation des terres, ainsi que pour le désherbage, le drainage des rizières, etc.;\nvi. soustraire, le cas échéant, les besoins deau couverts par lhumidité résiduelle du sol vers la fin de la campagne végétative;\nvii. ajouter des quantités estimatives correspondant aux pertes par ruissellement, infiltration et percolation, ou aux gains provenant de lécoulement latéral ou des eaux souterraines;\nviii. calculer les besoins de lessivage (voir Figure 16). Si la percolation escomptée ne suffit pas à maintenir la salinité du sol dans les limites requises, ajouter aux besoins le volume deau approprié;\nix. déduire des besoins deau dirrigation la quantité deau apportée par les précipitations sur les champs des agriculteurs (pluie efficace);\nx. convertir les besoins ci-dessus exprimés en mm en volumes deau par superficie irriguée (soit: mm x 10 x ha = m3).\nxi. ajouter les pertes de transport entre la source dalimentation et le champ;\nxii. compte tenu de la technique darrosage envisagée, établir un programme dirrigation (voir Figure 10) (fréquence, débit et durée des arrosages);\nxiii. calculer les pointes de consommation deau sous forme de débit en litres par seconde et par hectare (l/s/ha);\nxiv. ajouter les profils de loffre et de la demande deau par répétitions successives.\nFigure 11: Relation entre lévapotranspiration et le rendement dune culture de pomme de terre, daprès des expériences dirrigation effectuées à Chypre, montrant comment des limites critiques ont été définies. (La taille de la superficie irrigable a été fixée à partir de la proportion dannées pendant lesquelles lapprovisionnement en eau et les rendements relatifs sont tombés à n1 (N1 sur la figure).\nIl nest pas de notre propos de présenter ici une description détaillée de ces opérations. La Figure 12, complétée par le Tableau 34, donne par exemple, quelques estimations des besoins deau dirrigation dune double culture de riz à Bali (Indonésie) (Eavis et Walker 1976). Les différences que lon constate dans cet exemple concernant les besoins deau dirrigation des différentes unités de terre comprises dans la zone de projet sexpliquent essentiellement par des variations des pertes par infiltration et percolation au niveau des champs (voir Section A.6.6).\nTableau 34 BESOINS ANNUELS BRUTS DEAU DIRRIGATION POUR UNE VARIETE DE RIZ LOCAL DE 140 JOURS, SUIVIE DUNE VARIETE DE RIZ VHR DE 120 JOURS\n(ce tableau accompagne la Figure 12)\nPertes par infiltration et percolation,\nPremière culture de riz\nDeuxième culture de riz\nBesoins annuels bruts deau dirrigation\nDemande de pointe\n1/ mm/an x 10 ° quantité brute deau dirrigation nécessaire en m3/ha/an.\nFigure 12: Besoins deau dirrigation. Riz local suivi de riz VHR, côte nord de Bali, Indonésie.\na) Les pertes par infiltration et percolation sont de 5mm/jour, 10mm/jour et 15mm/jour, pour tenir compte de la diversité des conditions qui règnent dans les différentes unités de terre (1, 2 et 3).\nb) Plantation étalée sur 60 jours.\nc) Variété locale (traditionnelle) cycle de 140 jours, riz VHR 120 jours.\nd) Pré-saturation de 250 mm pour la première culture, 100 mm pour la seconde.\ne) Pertes de transport: 15 pour cent de lapprovisionnement brut, plus 5 pour cent de gaspillage administratif, pertes totale pendant le transport jusquà la lisière du champ = 20 pour cent de lapprovisionnement brut.\nf) La probabilité de précipitation retenue pour obtenir une approximation de la pluie efficace est de 80 pour cent.\nDans les régions humides, les besoins deau des cultures peuvent être partiellement satisfaits par les pluies qui tombent directement sur les champs des agriculteurs. Dune saison ou dune année à lautre, la proportion entre leau fournie (i) par les précipitations et (ii) par lirrigation peut varier.\nLa quantité de pluie qui tombe sur un champ nest pas totalement utilisable. Une partie de cette pluie se perd par ruissellement, percolation en profondeur ou évaporation de leau interceptée par les feuilles des plantes. Lorsque le ruissellement est négligeable, la meilleure façon destimer la contribution directe des précipitations à la satisfaction des besoins en eau consiste à établir un bilan hydrique journalier du sol en se servant des relevés des précipitations quotidiennes (Stern et Coe 1982). On a souvent recours à des approximations plus simples (probabilité de chute de pluie de 80 pour cent) mais qui ont parfois donné des résultats trompeurs. Le Bulletin Irrigation et drainage N° 24 de la FAO cite des méthodes plus anciennes pour calculer les probabilités de précipitation et la pluie efficace.\nLes caractéristiques des terres (pente, relief, vitesse dinfiltration, craquèlement, perméabilité et aménagement du sol) peuvent toutes influer sur lutilisation des précipitations; on peut donc utiliser les limites critiques des caractéristiques importantes pour lévaluation des terres.\nDans le cas particulier du riz aquatique, la contribution de la pluie efficace dépend des pratiques de conservation des eaux. Dans beaucoup de régions rizicoles, pour maintenir le niveau de leau dans les rizières, on assure un écoulement contenu par gravité. Les pluies qui tombent sur une rizière pleine débordent et risquent de ne pas être utilisées efficacement en aval. Pour mieux utiliser les précipitations directes, les cultivateurs doivent suspendre cet écoulement et laisser le niveau baisser dans les rizières; le champ se vide partiellement et il devient possible de stocker temporairement leau de pluie. Cela réduit aussi les pertes par infiltration et percolation (voir ci-après).\nEn règle générale, la proportion de pluie efficace est plus grande en période sèche quen période humide. Dans certaines régions, la neige fondue et lécoulement latéral provenant de zones voisines jouent un rôle important.\nDans de nombreuses régions de riziculture, les pertes deau par infiltration et percolation sont largement supérieures à lévapotranspiration. Si la quantité deau est un facteur limitatif, linfiltration et la percolation ainsi que les caractéristiques des terres qui conditionnent ces phénomènes sont à prendre sérieusement en considération dans lévaluation.\nLinfiltration est un déplacement latéral de leau à travers le sol, les diguettes ou bourrelets qui entourent les champs. La percolation est la descente verticale de leau vers une nappe phréatique. Sur le terrain, il est parfois difficile de les distinguer lune de lautre; cest pourquoi on les considère souvent conjointement.\nDans les zones relativement planes caractérisées par un drainage faible et un plan phréatique élevé, linfiltration et la percolation sont fonction du débit sortant total, qui lui-même résulte de différences de hauteur deau et de la résistance des bourrelets et du sol à lécoulement. Si lon a une série de rizières sur une pente, linfiltration dun champ à lautre est compensée par linfiltration de leau provenant des champs situés plus haut; on peut donc mesurer les pertes nettes dans la dernière rizière car elle est généralement située le long dun drain ou dune zone non plantée qui fait fonction de puisard pour lensemble du système.\nLa vitesse de percolation dépend de la pression de leau et de la résistance à lécoulement de leau à travers le profil du sol. Sur les sols perméables, la hauteur deau qui stagne dans les rizières représente une charge accrue et, de ce fait, influe sensiblement sur les taux de percolation à travers le fond du champ et les diguettes. La perméabilité du sol dépend de la structure et de la texture du sol, des interfaces entre les horizons, notamment de la présence de couches compactes argileuses ou indurées qui peuvent entraîner la formation dune nappe perchée au-dessus de la vraie nappe phréatique. Dans beaucoup de régions rizicoles, cest la nappe phréatique elle-même qui régit les pertes deau par percolation.\nSur les terres pentues où la nappe phréatique se situe au-dessous de la profondeur denracinement du riz (25 à 30 cm), les pertes par infiltration et par percolation sont fonction de lefficacité avec laquelle les rizières en terrasses peuvent être rendues étanches grâce à la mise en boue du fond et à limperméabilisation des diguettes. La mise en boue détruit la structure du sol et favorise le colmatage. Son efficacité dépend de diverses caractéristiques: texture du sol, nature des minéraux argileux prédominants, gonflement et retrait du sol, salinité, teneur en matière organique et maîtrise de leau. Lefficacité de la mise en boue est souvent un élément de première importance dans lévaluation des pertes par infiltration et par percolation. Elle nest pas toujours très efficace dans les rizières de création récente mais, normalement, elle va en saméliorant pendant les cinq à dix premières années dexploitation.\nLes pertes deau vers la nappe phréatique se produisent non seulement à travers le fond des rizières, mais aussi à travers les diguettes. Dans beaucoup de régions rizicoles, les diguettes permanentes sont faites avec des sols perméables bien structurés autorisant des fuites qui augmentent avec la hauteur de leau qui stagne dans le champ (Walker et Rushton 1984); ces pertes peuvent constituer la préoccupation principale. Le problème risque dêtre plus difficile à résoudre si les diguettes forment des terrasses permanentes que si elles sont détruites après chaque récolte, puis reconstituées et compactées pendant la préparation des terres.\nLa texture du sol, le pourcentage dargile et la minéralogie des argiles sont autant déléments qui peuvent contribuer à une évaluation des pertes deau par infiltration et par percolation. Les besoins nets deau dirrigation dune culture de riz seront probablement plus importants sur des sols sableux que sur des sols argileux. Chin et Lee (1961) font état de 7, 9, 10 et 12 mm/jour pour des sols de Taïwan contenant respectivement 25-30 pour cent, 15-25 pour cent, 10-15 pour cent, 5-10 pour cent dargile. Gupta et Bhattacharya (1969) mentionnent des pertes par percolation décroissantes pour des sols respectivement constitués de sable, limon sableux, limon sableux fin et argile lourde. Toutefois, Achar et Dastane (1971) signalent des pertes par percolation pouvant atteindre 19 mm/jour avec des vertisols noirs lourds contenant jusquà 50 pour cent dargile. Le type de minéraux argileux et la teneur en sel du sol et de leau sont des facteurs à ne pas négliger. Les sels entraînent une agrégation des argiles montmorillonitiques et autres et une aggravation des pertes par infiltration et par percolation. Les argiles kaolinitiques gonflent relativement peu et se comportent moins efficacement que les argiles montmorillonitiques.\nCe sont souvent les conditions dinfiltration et de percolation qui définissent les limites de la riziculture irriguée sur les séquences topographiques. Dans les fonds de vallées, linfiltration et la percolation sont moindres que sur les pentes, pour des raisons en partie liées à des modifications de la texture et de la structure du sol. Infiltration et percolation interviennent souvent de façon importante dans la détermination de la superficie irrigable. Quand les pertes par infiltration et par percolation passent de 2 à 15 mm (comme dans lexemple de la Figure 12), les besoins nets annuels deau dirrigation triplent, et il en va de même des pointes de consommation.\nLe lecteur trouvera ci-après des indications concernant les limites critiques des conditions dinfiltration et de percolation pour le riz aquatique. Il ne sagit toutefois que de suggestions, quil faudra adapter pour tenir compte de limportance des disponibilités en eau dans les conditions locales (voir Point A.6.1).\ns1 0-2 mm/jour\ns2 2-5 mm/jour\ns3 5 - 15 mm/jour\nn1 plus de 15 mm/jour\nOn peut obtenir les valeurs approximatives des conditions dinfiltration et de percolation en observant le retrait de leau stagnant dans des rizières ayant des sols semblables aux sols à létude. Avec la technique dite de léchelle limnimétrique, on installe une jauge inclinée (pente 1/5) dans les rizières représentatives. On mesure sur la jauge labaissement du niveau de leau qui représente les pertes combinées résultant de lévapotranspiration, de linfiltration et de la percolation moins les apports deau (irrigation et précipitations). Si lon najoute ni ne retire deau de la rizière, la quantité totale deau utilisée dans le champ (indiquée par différence de hauteur deau) est simplement la somme de lévapotranspiration et des pertes par infiltration et par percolation. Dans les zones peu étendues, lévapotranspiration est pratiquement uniforme; on peut donc supposer que les différences constatées dun endroit à un autre sont imputables à une différence dinfiltration et de percolation.\nA.7.4 Le facteur de classification nutrition en NPK\nDans la présente section, la question de la nutrition végétale est traitée uniquement du point de vue des trois principaux éléments nutritifs habituellement appliqués sous forme dengrais: lazote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). Dautres éléments et oligo-éléments seront examinés dans la Section A.11, ainsi que les effets du pH et des toxicités.\nIl convient en premier lieu de faire une distinction entre:\n- les besoins des cultures en éléments nutritifs, établis sur la base de leur teneur en éléments nutritifs, et\n- les besoins en engrais et fumures.\nPour pouvoir utiliser la composition minérale de la matière sèche des plantes comme indicateur des besoins nutritifs des cultures et si lon veut des résultats précis, il faut effectuer un échantillonnage sériel étalé sur tout le cycle de la culture; toutefois, on a coutume dassimiler labsorption déléments nutritifs par les plantes à leur teneur en éléments nutritifs au moment de la récolte. Ce résultat donne une indication de la quantité déléments nutritifs quil faut apporter au sol pour maintenir sa fertilité autour de son niveau initial. Lapport déléments nutritifs susceptibles de remplacer les éléments enlevés à la récolte peut provenir:\ni. de la minéralisation du sol (cest-à-dire de la transformation des minéraux du sol ou de la matière organique non assimilables en éléments nutritifs assimilables);\nii. des fumures et engrais, ou\niii. de la fixation atmosphérique, pour une partie de lazote.\nDes pertes peuvent aussi être occasionnées par le lessivage, par une fixation sous des formes non assimilables, par déminéralisation, etc. Les besoins en fumier et engrais dépendent de toutes ces considérations et sont habituellement calculés empiriquement, sur la base de lexpérience.\nFigure 13: Transformation de lazote dans la rhizosphère.\nSource: FAO 1980d\nPour la plupart des cultures irriguées, seule leau a une importance supérieure à celle de lazote. La Figure 13 illustre le cycle de lazote. Si le manque dazote est le principal facteur de limitation du rendement, un apport dengrais azotés assurera une production relativement prévisible. Les principaux points à prendre en considération pour décider de la quantité dazote à appliquer sont les suivants:\ni. quantité dazote prélevée par la culture;\nii. teneur initiale du sol en azote;\niii. quantité dazote obtenue par la fixation;\niv. pertes dazote par lessivage, dénitrification, etc.\nAvec les cultures feuillues à cycle court et à haut rendement, il faut en outre tenir compte de la nécessité dassurer temporairement des concentrations élevées de nitrate ou dazote ammoniacal dans le sol pour stimuler labsorption aux stades critiques de la croissance. De telles applications entraînent fréquemment des pertes supplémentaires par lessivage; la quantité dazote appliquée en régime de culture intensive peut donc être largement supérieure au prélèvement effectué par la culture. Par ailleurs, lair ou la minéralisation de la matière organique peuvent fournir un apport supplémentaire. Depuis des siècles, dans de nombreuses régions dAsie, des variétés traditionnelles de riz ont été cultivées sans apport de fumiers ou dengrais azotés, grâce à la fixation atmosphérique de lazote par des micro-organismes et des algues. Le riz inondé et les légumineuses peuvent fournir une contribution de 30 à 75 kg M/ha en lespace de trois à quatre mois, quand les conditions sont favorables; mais cela ne suffit pas pour obtenir des rendements optima ou maxima avec les variétés modernes.\nSi dautres facteurs que leau et les éléments nutritifs nont pas de caractère limitatif, il est fréquent que linteraction des engrais azotés et de larrosage joue un rôle important. Les sols récemment bonifiés des zones arides et semi-arides sont souvent très pauvres en matière organique et en azote, tout en étant très aptes à lirrigation. Sur de tels sols, le type de réaction et dinteraction quon obtient avec de leau et des engrais azotés est celui qui illustre la Figure 14. Si leau ne manque pas, la réaction à lazote est plus forte. On peut évaluer la différence de comportement des unités de terre daprès la surface de réaction. On peut également définir les limites critiques daprès le coût des intrants (engrais) nécessaires aux différentes unités de terres.\nFigure 14: Exemple de réaction du rendement à lengrais et à leau sur un sol pauvre en azote assimilable.\nLe coût dapplication dengrais azoté peut être différent dune unité de terre à lautre. Des sols nécessitant de fortes doses dazote peuvent être des sols qui soit avaient, au départ, une teneur insuffisante en azote, soit utilisent mai les apports dazote pour des raisons de lessivage ou autres. Toutefois, dans la pratique, les agriculteurs appliquent souvent la même quantité dengrais sur toutes leurs terres; et les rendements varient car lutilisation des engrais nest pas uniformément efficace.\nLa carence en azote est particulièrement fréquente sur les sols sableux et très altérés dans les zones à pluviométrie élevée, ainsi que sur les sols pauvres en matière organique. La teneur totale des sols en azote et azote nitrique est assez significative dune carence grave; toutefois, dans les teneurs moyennes et compte tenu des variations saisonnières, ces teneurs ne jouent guère dans le calcul des besoins immédiats en engrais.\nLa teneur en nitrates des sols arables varie de 2 à 60 mg/l dazote sous forme de nitrates. Une forte teneur en azote nitrique peut signifier quil suffit dapporter un peu dazote, voire quil est possible de sen passer. La teneur du sol en azote est faible si elle est inférieure à 0,1 pour cent et élevée si elle dépasse 0,3 pour cent du sol séché dans un four.\nLanalyse du tissu foliaire des plantes fait apparaître une teneur totale en azote comprise entre environ 1,5 pour cent (faible teneur) et 3,5 pour cent (teneur élevée) selon la culture considérée, lâge de la feuille, etc. (Chapman, 1973).\nLa mise au point de méthodes chimiques permettant de doser la quantité de phosphore assimilable présente dans le sol a fait lobjet dun vif intérêt. Le phosphore assimilable est défini comme étant la quantité quune culture peut prélever dans le sol; cette notion peut aussi représenter une mesure de laptitude du sol à fournir les quantités nécessaires à un rendement maximum avec le système agronomique pratiqué (Russel 1973). Les analyses pédologiques permettent généralement de déceler une carence manifeste. Elles sont cependant peu utiles pour prévoir les besoins dengrais phosphores correspondant à différents niveaux de rendement, à moins que lon en ait déjà démontré lefficacité dans une zone déterminée. Labsorption du phosphore assimilable du sol par les cultures est régie par de nombreux facteurs, parmi lesquels:\ni. vitesse de transformation du phosphore présent sous des formes non assimilables en formes échangeables et inversement;\nii. vitesse à laquelle le phosphore assimilable et échangeable se libère dans la solution de sol;\niii. teneur en eau du sol et concentration de la solution pendant la période de croissance;\niv. besoins des cultures en phosphore;\nv. efficacité avec laquelle le système radiculaire explore le volume de sol, absorbe et utilise le phosphore qui sy trouve.\nCest le plus souvent sur les sols tropicaux fortement altérés, les sols calcaires, la tourbe et les sols fangeux que lon constate des carences en phosphore. Mais les sols les plus variés réagissent au phosphore des engrais.\nParmi les sols tropicaux acides très altérés, certains absorbent si fortement le phosphate que la concentration de la solution de sol en phosphate reste trop basse pour que les cultures en profitent sans des applications massives. Certaines cultures (comme le manioc) sont capables dutiliser le phosphate de tels sols. Il est particulièrement important, quand on évalue des terres, didentifier les sols qui absorbent fortement le phosphore. Sous les tropiques, ce sont souvent des oxysols ou des ultisols. Russel (1973) pense quil est possible de les identifier en dosant au laboratoire la quantité de phosphore quun échantillon de sol doit absorber pour être en équilibre avec une solution de phosphore dont la concentration est celle quexige la plupart des plantes pour pouvoir absorber activement le phosphore (10-5 M, concentration variable selon les cultures).\nLes sols acides demandent normalement davantage de phosphore que les sols neutres et calcaires, le phosphate naturel est efficace sur les sols acides. Sur des sols calcaires, un excédent de phosphore dans des espèces sensibles au phosphore, comme les agrumes, peut provoquer des symptômes de carence tant en cuivre quen zinc.\nDans les sols tropicaux, le phosphore se minéralisé généralement à partir de la matière organique, dès que les pluies ou lirrigation reprennent, après une période de sécheresse. Lassimilabilité du phosphore, quon lévalue par des méthodes chimiques ou daprès labsorption par les plantes, augmente quand on inonde le sol. Laccroissement de lassimilabilité du phosphore et dautres éléments est souvent cité comme lun des avantages que lon attribue à linondation des rizières (Ponnamperuma 1976). Toutefois, dans les ultisols et les oxysols, la submersion naccroît que faiblement la solubilité du phosphore.\nEn général, le riz exige moins dengrais ou de fumures phosphores que dautres céréales. Les graminées et les céréales sont à leur tour moins exigeantes que des cultures comme la pomme de terre, la betterave à sucre et les légumes à feuilles, qui peuvent avoir des besoins deux à trois fois supérieurs (Bingham 1973). Il faut, dans la mesure du possible vérifier ces généralisations par des expériences, portant également sur les sources et doses optimales dengrais phosphores: phosphate naturel, superphosphate, superphosphate triple, etc.\nIl existe de nombreuses techniques de dosage chimique du phosphore assimilable par les plantes. Elles sont résumées au Tableau 35, avec une indication des réponses probables selon la zone dutilisation (Bingham 1973).\nLa teneur totale en phosphore des tissus végétaux varie de 0,05 à 0,5 pour cent selon létat nutritionnel, lespèce végétale, la saison et le tissu échantillonné. Les valeurs foliaires rencontrées en arboriculture sont généralement inférieures à celles de la plupart des plantes annuelles et vont de 0,05 à 0,1 pour cent de phosphore total lorsquil y a carence, et de 0,2 à 0,4 pour cent dans les teneurs normales. Lanalyse des tissus ne permet pas de déceler un excédent; si, toutefois, on trouve dans des arbres des valeurs supérieures à 0,5 pour cent, il peut être bon deffectuer un examen plus approfondi (Bingham 1973).\nTableau 35 SOLVANTS UTILISES POUR ESTIMER LE PHOSPHORE DU SOL ASSIMILABLE PAR LES VEGETAUX\nmg P/1 de sol sec\nRéponse peu probable\n1. Acétate-acide acétique\n0,0125 pour le sodium, 0,16 N pour lacétat, pH 4,8 à 5.\n2. Méthode du phosphore soluble à lacide hydrochlorique sulfurique (Mehlich)\n5g de sol agité pendant 5 minutes avec 20 ml dune solution de 0.05N HCl-0.25N H2SO4 Filtrer.\nSols acides non calcaires nayant pas été traités récemment au phosphate naturel\n3. Essai du phosphore soluble à lacide hydrochlorique-fluorure dammonium (Bray N° 1)\nAgiter 1 part de sol et 7 parts de 0.025N HCl-0.03N fluorure dammonium pendant 1 minute, filtrer.\nSols non calcaires\n4. Essai du phosphore soluble au bicarbonate de sodium (Olsen)\nAjouter à 5 g de sol 100 ml de bicarbonate de sodium 0,5M ajusté pour avoir pH = 8,5. Ajouter une cuillerée à café de noir de carbone sans phosphore; agiter pendant 30 minutes. Filtrer et doser P sur 5 ml pour chaque tranche de 25 ml du volume final.\nSols neutres, acides et calcaires. Pas pour les sols sodiques à forte teneur en matière organique\n5. Acide carbonique (McGeorge)\nPlacer 50 g de sol dans un cylindre avec 250 ml deau distillée. Faire passer du CO2 à travers la suspension pendant 15 minutes avant de filtrer.\nEssai normalisé rapide, pas toujours possible\n6. Phosphore soluble à leau (Bingham)\nAgiter 10 g de sol pendant 15 minutes avec 100 ml deau distillée, puis filtrer.\n< 0,13 dans extrait aqueux\n> 2 ou\n> 0,13 dans extrait aqueux\n1/ Dans le test de Morgan, les proportions et temps dextraction sont très variables. Exemple: sol 1/2: agitation pour extraction 1 minute; alors que pour un rapport 1/5 la durée dagitation est de 30 minutes.\nLa carence en potassium, qui se traduit par une faible teneur en potassium échangeable (Ulrich et Ohki 1973), est fréquente dans les cas suivants:\ni. sols sableux à lessivage excessif;\nii. sols sableux acides;\niii. sols organiques;\niv. sols intensivement cultivés, lessivés ou érodés;\nv. ferralsols fortement lessivés.\nPar contre, les sols de beaucoup de régions arides et semi-arides contiennent plus de potassium assimilable quil nen faut pour satisfaire les besoins nutritionnels des cultures irriguées. Cela tient au fait que les sols des régions sèches sont relativement peu exposés à laltération et au lessivage. Sur ces sols, il est aisé de détecter les exceptions en dosant le potassium échangeable par extraction à lacétate dammonium normal ou au bicarbonate de sodium normal à 0,5.\nLes sols contenant moins de 100 kg/ha de potassium échangeable dans la zone radiculaire réagissent souvent bien aux engrais potassiques. Avec un sol contenant plus de 300 kg/ha de potassium échangeable, rares sont les cultures qui réagiront (Ulrich et Ohki 1973).\nLa teneur en potassium des feuilles utilisées pour lanalyse des tissus va, pour la plupart des plantes, de 0,7 à 1,5 pour cent du poids sec. Certaines espèces (comme la pomme de terre) nécessitent des concentrations tissulaires bien plus élevées pour croître normalement. Pour les cultures précoces et intensives des zones tempérées, il peut être utile davoir jusquà 5 pour cent de potassium.\nPour choisir les coefficients de classement appropriés pour la nutrition en NPK, il faut apprécier les courbes des réponses probables (rendement) de cultures pratiquées sur les unités de terre à évaluer. Ainsi la Figure 14 montre toute une série de courbes montrant leffet dengrais azotés sur le rendement (pour différents niveaux dévapotranspiration). La réponse physique à différentes quantités dengrais peut être traduite en rapports avantages/coûts financiers. On peut utiliser les coefficients de classement du facteur nutrition NPK pour estimer le rapport avantages/coûts. Par exemple, si une unité de terre a donné dexcellents rendements sans aucun engrais, elle doit recevoir un coefficient de classement s1. Si le rapport avantages/coûts est inférieur à un, ce qui implique que le coût des engrais excède la valeur financière du gain de rendement, le coefficient de classement doit être n1 ou n2. On peut évaluer séparément lazote, le phosphore et le potassium, puis les combiner pour obtenir un coefficient de classement global pour le facteur NPK (voir lexemple du Tableau 36). Il est ensuite possible de juger de limportance de ce coefficient de classement par rapport aux autres éléments du Formulaire 3.\nCOEFFICIENT DE CLASSEMENT DU FACTEUR NUTRITION NPK DU POINT DE VUE DES BESOINS DENGRAIS DUNE UNITE DE TERRE ET DUN TYPE DUTILISATION DONNES\nUnité(s) de terre:\nCoefficient de classement\nIndice avantage/coût 1/\nCoefficient de classement du facteur nutrition NPK s3 (des rendements acceptables ne sont possibles quau prix dapplications relativement coûteuses dengrais azotés)\nInscrire s3 sur le formulaire 3 pour le facteur Nutrition NPK\n1/ Les avantages/coûts sont donnés à titre dexemple.\nLe Bulletin dirrigation et de drainage N° 29 de la FAO (FAO 1976e, révision 1) contient des directives permettant dévaluer laptitude de leau à lirrigation. Le présent bulletin propose des valeurs (Tableau 37) en rapport avec les problèmes généraux de lirrigation: salinité, infiltration, toxicité dions particuliers. La qualité de leau dépend (i) de sa gestion, (ii) de la nature du sol, (iii) de la tolérance des cultures à la salinité de divers types deau dirrigation. Il convient dinterpréter les critères de qualité de leau dans le contexte de léquilibre salin global des toxicités et des effets sur le sol. Les problèmes découlant de lemploi dune eau de qualité médiocre sont de nature et dimportance variables. Les plus courants sont les suivants:\ni. Salinité: la salinité peut poser un problème lorsque la quantité locale de sels contenue dans leau dirrigation est suffisamment élevée pour que leur accumulation dans la zone radiculaire affecte les rendements. Un excès de sels solubles dans la zone radiculaire entrave labsorption de leau par les plantes. Les plantes souffrent dune sécheresse due au sel. Les plantes sont plus sensibles à la salinité de la partie supérieure du profil quau taux de salinité présent en profondeur. Il peut donc être tout aussi important de maîtriser la salinité dans cette zone critique pour les racines que dassurer un lessivage suffisant pour empêcher laccumulation du sel dans la totalité de la zone radiculaire.\nii. Infiltration: linfiltration est un problème lié à la qualité de leau quand la vitesse dinfiltration dans et à travers le sol diminue (en raison de la qualité même de leau) au point que la culture manque deau et que le rendement baisse. Une mauvaise infiltration ne facilite pas larrosage des cultures; elle peut aussi susciter des problèmes de culture supplémentaires: formation dune croûte sur les planches à semis; saturation en eau du sol superficiel avec les maladies que cela entraîne; problèmes de salinité, de mauvaises herbes, de carence en oxygène et de nutrition. Pour évaluer les conditions dinfiltration, il faut commencer par établir la teneur totale en sels de leau; en effet, une eau peu saline peut être cause dune mauvaise infiltration en raison de la capacité extraordinaire qua leau pure de dissoudre et déliminer le calcium et autres substances solubles du sol. Il faut ensuite comparer la teneur relative en sodium de leau par rapport à sa teneur en calcium et en magnésium (taux dadsorption du sodium, SAe). Enfin, il faut évaluer les carbonates et bicarbonates car ils peuvent également influer sur linfiltration. Linteraction de ces trois facteurs détermine linfluence à long terme que leau peut avoir sur le taux dinfiltration du sol.\niii. Toxicités: Un problème de toxicité se pose lorsque certains constituants sont absorbés par les cultures et saccumulent en quantités telles que les rendements diminuent. Dans les zones arides et semi-arides, ce problème est habituellement imputable à un ou plusieurs ions spécifiques présents dans leau, à savoir le bore, le chlorure et le sodium.\niv. Divers: divers autres problèmes peuvent se présenter: excès dazote dans leau dirrigation, dépôts blancs sur les fruits dus à une forte teneur en bicarbonate de leau appliquée au moyen dasperseurs; et anomalies imputables à un pH inhabituel de leau.\nTableau 37 CRITERES DINTERPRETATION DE LA QUALITE DE LEAU POUR LIRRIGATION 1/\nProblèmes dirrigation potentiels\nRestrictions à lutilisation\nLégère à modérée\nSalinité (influe sur la disponibilité de leau pour les cultures) 2/\nInfiltration (influe sur la vitesse dinfiltration de leau dans le sol)\nA évaluer en utilisant ECw et TAR conjointement 3/\nSAR = 0-3 et ECw =\n0,7 - 0,2\n= 3 - 6 =\n1,2 - 0,3\n= 6 - 12 =\n1,9 - 0,5\n= 12 - 20 =\n2,9 - 1,3\n= 20 - 40 =\n5,0 - 2,9\nToxicité dions particuliers\n(affecte les cultures sensibles)\nSodium (Na) 4/\nChlorure (Cl) 4/\nBore (B) 5/\nOligo-éléments (voir FAO 1985)*\nAzote (NO3 - N) 6/\n(irrigation sur frondaison uniquement)\n1,5 - 8,5\n(gamme normale 6,5 - 8,4)\n(notes du tableau précédent)\n1/ Daprès University of California Committee of Consultants, 1974.\n2/ ECw est la conductivité électrique (moyen de mesurer la salinité de leau) exprimée en décisiemens par mètre à 25°C (dS/m) ou, comme cela a été indiqué précédemment, en millimhos par centimètre à 25°C (mmho/an); ces unités sont numériquement équivalentes. TDS est la quantité totale de particules dissoutes exprimée en milligrammes par litre (mg/l).\n3/ SAR est le taux dadsorption du sodium. Il est parfois représenté par le symbole de RNa. Se reporter au glossaire pour le calcul du SAR. Lorsque SAR atteint un niveau donné, la vitesse dinfiltration augmente à mesure que la salinité de leau augmente. On évalue le problème dinfiltration potentiel daprès SAR corrigé par ECw. Daprès Rhoades 1977; Oster et Schroer 1979.\n4/ Valeurs du sodium et du chlorure applicables aux arbres et aux plantes ligneuses sensibles arrosées par une méthode de surface; beaucoup de cultures annuelles sont moins sensibles à ces spécifications. En cas dirrigation sur frondaison et par faible humidité (< 30 pour cent) le sodium et le chlorure absorbés par les feuilles de cultures sensibles peuvent être dommageables.\n5/ Pour les tolérances au bore, se reporter au Tableau 42.\n6/ NO3-H est lazote nitrique exprimé en azote élémentaire (NH4-N et N-organique doivent être inclus dans lanalyse des eaux résiduaires).\n* Se reporter au Bulletin dirrigation et de drainage N° 29 de la FAO (1985) pour les oligo-éléments et pour la nouvelle méthode de calcul du SAR ajusté (Rna ajusté).\nLes critères présentés dans le Tableau 37 doivent permettre détablir si une eau dune salinité, dun taux dadsorption du sodium et dune composition ionique déterminés aura ou non un effet limitatif sur la production agricole. Sils indiquent des limitations, leau peut malgré tout servir à condition que certains aménagements soient pratiqués pour atténuer le problème. Les critères du Tableau 37 reposent sur lhypothèse que la zone considérée est une zone semi-aride ou aride, recevant peu de précipitations, bien drainée, ne comportant pas de plan phréatique non maîtrisé à faible profondeur, et que 15 pour cent de leau, appliquée par des méthodes de surface ou par aspersion, percolent à travers la zone radiculaire. Il est possible que ces critères soient trop rigoureux pour lirrigation au goutte-à-goutte sur des sols très perméables; dans les autres cas, lutilisateur devra se garder de tirer des conclusions hâtives de résultats de laboratoire uniquement. On trouvera dans la Section A.9 un complément dinformation sur les limitations de salinité.\nDans le cas des techniques dirrigation localisée, la qualité de leau est un critère important quil peut être intéressant de présenter ici. Bucks et Nakayama (voir Howell, Bucks et Chesness 1980) ont proposé à ce sujet des limites critiques, qui sont présentées dans le Tableau 38.\nLIMITES CRITIQUES APPLICABLES A LA CLASSIFICATION DES RISQUES DOBTURATION DES INSTALLATIONS DIRRIGATION DU GOUTTE-A-GOUTTE EN FONCTION DE LEAU UTILISEE\n(ppm maximum) 1/\nParticules dissoutes totales\n(nombre maximum/ml) 2/\n1/ Concentration maximale mesurée sur un nombre représentatif déchantillons deau à laide de protocoles danalyse normalisés.\n2/ Le nombre maximal de bactéries par millilitre peut être obtenu à laide déchantillonneurs portatifs et dune analyse en laboratoire.\nSource: Bucks et Nakayama, daprès Howell et al. 1980.\nLes effets de la salinité du sol sur la croissance végétale varient selon les cultures. La salinité de la solution de sol, quelle soit due au sel naturellement présent dans le sol ou au sel apporté par leau dirrigation, retarde la croissance (i) en réduisant la quantité deau disponible pour la culture (osmose) et (ii) en augmentant la concentration de certains ions qui ont un effet toxique sur le métabolisme végétal (effet ionique spécifique). La tolérance au sel des plantes cultivées peut aller de 1 à 10. Le choix des cultures étant très vaste, il est donc possible dutiliser des eaux de salinité très variable; ce qui montre bien que la qualité de leau et la salinité au sol doivent être spécifiquement considérées du point de vue de lutilisation envisagée. Beaucoup de plantes, comme lorge, le blé et le maïs, sont sensibles à leffet dosmose aux stades de la germination et de la levée mais deviennent plus tolérantes aux stades ultérieurs (USDA 1954). Les dommages causés par le sel sont plus graves en régime chaud et sec; ils le sont moins sous les climats froids et humides. Les tolérances au sel fournies pour les différentes cultures ne sont pas des valeurs immuables et ne sont que des indications.\nFigure 15: Tolérance de diverses cultures à la salinité, mesurée dans lextrait saturé ECe.\nCULTURES LEGUMIERES - ECe en mmhos/cm à 25 C\nCULTURES DE PLEIN CHAMP - ECe en mmhos/cm à 25 C\nCULTURES FRUITIERES - ECe en mmhos/cm à 25 C\nCULTURES FOURRAGERES - ECe en mmhos/cm à 25 C\nSource: Maas et Hoofman 1977; James et al 1982\nMaas et Hoffman (1977) ont évalué les données disponibles concernant la tolérance des plantes au sel et considèrent quil existe, pour chaque culture, un certain seuil au-delà duquel les rendements diminuent linéairement quand la salinité augmente. Quand la valeur de lextrait de sol saturé est inférieure à un seuil déterminé, les rendements des cultures ne sont pas touchés et correspondent à 100 pour cent du rendement relatif. La Figure 15 illustre la tolérance de diverses cultures à la salinité. Elle montre également dans quelle mesure approximative le rendement diminue quand la salinité de lextrait de sol saturé ECe augmente.\nPour obtenir une approximation de la relation entre la conductivité de lextrait saturé ECe et celle de leau dirrigation, ECw, on peut prendre comme hypothèse que leau dirrigation devient trois fois plus concentrée en passant dans le sol et que la salinité de lextrait de saturation est la moitié de celle de leau du sol (ECe = 3/2 ECw). A titre dexemple, le rendement de la betterave à sucre tombe de 10 pour cent quand ECw atteint 8,6 dS/m (à 25°C). Cela donne ECw = 5,7, qui représente la conductivité ECw de leau dirrigation qui entraînera, si les hypothèses sont correctes, une baisse de rendement de 10 pour cent. Dans cette hypothèse, toute la salinité est attribuée à leau dirrigation, et aucune au sol. Toutefois, il faut souvent tenir compte aussi de la salinité du sol.\nLa formule graphique de la Figure 16 permet de calculer facilement les besoins de lessivage quand on utilise des eaux dirrigation de salinités différentes et que les cultures nont pas la même tolérance au sel. Par exemple, si la conductivité de leau dirrigation est 2 dS/m et si la culture a un seuil de tolérance de 4, le besoin de lessivage est denviron 0,10, ce qui signifie que 10 pour cent de leau appliquée doit lessiver le sol en le traversant.\nFigure 16: Formule graphique permettant de calculer le bassin de lessivage (lr) (proportion minimale de lessivage qui permet déviter une baisse de rendement) en fonction de la salinité et du seuil de tolérance au sel de la culture.\nSource: Hoffmann et van Genuchten 1980\nUn supplément deau sera nécessaire sil faut ramener une teneur saline initialement élevée à un niveau acceptable (voir Section C.24, Dessalement des terres).\nLaccumulation du sodium dans le sol provoque deux types de dommages: (i) une détérioration des conditions physiques du sol, (ii) une toxicité.\ni. Effets physiques de la sodicité\nLa présence de quantités excessives de sodium échangeable dans le sol favorise la dispersion et le gonflement des minéraux argileux. Le sol devient alors imperméable à lair et à leau. Linfiltration et la conductivité hydraulique décroissent dans des proportions telles que leau ne circule pratiquement plus ou pas du tout. A létat humide, le sol est plastique: en séchant, il devient dur comme une brique. Il devient difficile de le travailler et une croûte se forme à la surface. Des recherches récentes (Frenkel et al. 1978) ont montré que la dispersion bouche les pores du sol et que le gonflement en diminue la taille. Leffet est plus marqué sur des sols qui contiennent des argiles sujettes à gonflement et retrait. Les sols qui contiennent des argiles non expansibles, comme la kaolinite et les sesquioxydes, sont relativement insensibles aux effets physiques du sodium échangeable. Cependant, les argiles sujettes à se fissurer fortement peuvent devenir si imperméables à létat humide que la perte de perméabilité due à une forte teneur en sodium na plus dimportance.\nLa sodicité sexprime sous forme de pourcentage de sodium échangeable (PSE). Quand on attribue un coefficient à la sodicité, il faut tenir compte des modifications de PSE quentraînera la mise en irrigation.\nLa sodicité réelle que lon peut conserver au sol avec les techniques daménagement des sols et de gestion des eaux envisagées doit être notée daprès son incidence globale sur la production agricole. Etant donné que le système radiculaire de la plupart des végétaux se développe surtout dans les 30 premiers centimètres de sol, on prêtera davantage attention au sol superficiel, sauf dans le cas de cultures arboricoles ou quand une sodicité du sous-sol est un facteur important pour le drainage.\nLa salinité et la sodicité peuvent être évaluées à la fois par des méthodes de laboratoire et par des méthodes de terrain. Les études en laboratoire peuvent servir à établir les limites critiques de linfluence du sodium échangeable sur les caractéristiques physiques (perméabilité, par exemple) des sols.\nDans les anciennes prospections, on identifiait souvent les phases de sodicité du sol daprès le pH mesuré dans le champ. Mais le pH ne dépend pas seulement de la sodicité, mais aussi de la salinité et ne doit pas être utilisé seul pour noter la sodicité. Si le PSE nest pas calculé, ou ne lest que pour un nombre limité de profils, il est possible destimer la sodicité en utilisant les relations pH-PSE-EC établies pour plusieurs zones. Cette relation peut ne pas être valable, surtout en présence de gypse. Le SAR de leau dirrigation a une incidence sur le pourcentage de sodium échangeable (PSE) du sol mais la relation nest pas toujours directe car le PSE du sol est conditionné par le SAR de la solution de sol, qui change continuellement. Après un arrosage, la solution de sol devient plus concentrée à mesure que la culture transpire; son SAR augmente donc également. Si la concentration provoque la précipitation de calcium ou de magnésium sous forme de carbonate, le SAR augmentera encore. Plus la teneur totale en sel de leau dirrigation est élevée, plus son SAR doit être faible si lon veut que le PSE du sol reste au-dessous dun niveau donné (Tableau 37).\nAvant lessivage, les sols alcalino-salins ont souvent un PSE élevé dû à leur forte salinité. Les valeurs obtenues dans ces conditions peuvent donner une fausse idée du risque de sodicité. Les valeurs ESP doivent donc être établies après la réalisation dessais de lessivage avec une eau de qualité semblable à celle de leau dirrigation.\nCertaines argiles (par exemple argiles noires à forte teneur en montmorillonite de la Gezireh au Soudan), qui se craquèlent en séchant, mais sont par ailleurs imperméables donnent de bons rendements malgré un PSE élevé (jusquà 40 pour cent) et une structure instable. Ces argiles peuvent contenir des pellicules dhydroxyde daluminium qui favorisent vraisemblablement une certaine stabilisation des fissures.\nLe Tableau 39, inspiré de travaux réalisés au Soudan (Purnell, communication personnelle), indique, pour la sodicité, des limites critiques basées sur le PSE et le SAR de la solution de sol après lessivage. Les coefficients de classement s1, s2, s3 et n correspondent respectivement à des sois non sodiques, légèrement sodiques, modérément sodiques et fortement sodiques. Seules, ces données peuvent ne pas suffire à une vraie évaluation. Dautres facteurs comme le drainage interne du sol, les propriétés des minéraux argileux, la teneur en calcium et en gypse, la granulométrie des fractions carbonates, la salinité et le SAR de leau dirrigation sont également importants.\nii. Toxicité du sodium\nLaptitude des plantes à tolérer les ions de sodium est extrêmement variable. La plupart des arbres et autres plantes ligneuses vivaces sont particulièrement sensibles à de faibles concentrations de sodium. Les cultures annuelles le sont généralement moins. Toutefois, elles risquent de souffrir de plus fortes concentrations. La toxicité du sodium est souvent modifiée et atténuée par la présence de calcium; on peut donc, en se servant du SAR de lextrait du sol saturé et de leau dirrigation, évaluer de façon satisfaisante la toxicité potentielle. Les symptômes de toxicité peuvent ne se manifester quaprès un certain temps, pendant lequel des concentrations toxiques saccumulent dans la plante; les symptômes se présentent sous forme de brûlure ou de dessèchement des tissus du bord externe des feuilles. le Tableau 40 peut être utilisé pour évaluer le risque lié au sodium pour diverses cultures représentatives.\niii. Toxicité du chlorure et du bore\nLes Tableaux 41 et 42 présentent les valeurs critiques concernant la tolérance de diverses cultures aux chlorures et au bore.\nLIMITES CRITIQUES DE LA TOLERANCE A LA SODICITE\nCoefficient de classement 1/\n20 à 35\n18 à 38\n38 à 68\n1/ Si la perméabilité dépasse 2 cm/heure (sols limoneux ou sableux, par exemple), le coefficient de classement peut être relevé dun cran.\n2/ Profondeur du sol en cm.\n3/ Il est possible dutiliser les valeurs SAR lorsque celles du PSE ne semblent pas fiables.\nOutre le NPK (traité au point A.7) et les toxicités dues à des quantités nécessaires de sodium, de bore et de chlorures (traitées au point A.10), il existe dautres limitations liées au pH, à des carences en oligo-éléments et à dautres toxicités. Les trois sections A.11.1, A.11.2 et A.11.3 traitent de ces limitations dans le cas des terres non rizicoles, des terres de riziculture inondée et des terres contenant des sulfates acides.\nA.11.1 pH, carences en oligo-éléments et toxicités sur des terres non rizicoles\ni. pH (Généralités)\nA.11.2 Caractéristiques chimiques des sols de riziculture inondée (daprès Ponnamperuma, 1976)\nLa réponse au pH varie dune culture à lautre. Les plantes calcifuges naiment pas le calcaire, contrairement aux plantes calciphiles. Rares sont les plantes qui, poussant bien dans des sols calcaires, ne poussent pas aussi bien avec un pH supérieur à 6 dans un sol exempt de calcaire. Beaucoup de cultures, le thé par exemple, ont besoin dun milieu acide. Beaucoup aussi souffrent de carences en oligo-éléments ou de toxicités à des niveaux de pH déterminés. La Figure 17 illustre le degré de disponibilité des macro-et oligoéléments en fonction du pH; toutefois, cette disponibilité varie dune culture à lautre.\nLe pH des suspensions pédologiques varie selon que le sol est agité avec de leau, ou avec un électrolyte comme le chlorure de potassium. Dans le second cas, le pH peut être inférieur dune unité à celui que lon obtient si lon agite léchantillon avec de leau, mais il est plus proche du pH réel des particules de sol. Il est préférable dutiliser un électrolyte pour mesurer le pH de sols salins, surtout si lon veut faire des comparaisons avec le pH de sols non salins.\nTableau 40 TOLERANCE DE DIVERSES CULTURES AU SODIUM ECHANGEABLE (ESP) EN CONDITIONS NON SALINES\nTolérance au ESP\nCroissance en conditions réelles\nCultures extrêmement sensibles\n(ESP = 2-10)\nAgrumes (Citrus spp.)\nSymptômes de toxicité même à de faibles valeurs ESP\n(ESP = 10-20)\nHaricots (Phaseolus vulgaris L.)\nA ces valeurs ESP, croissance rabougrie même si les conditions physiques du sol sont bonnes\n(ESP = 20-40)\nAvoine (Avena sativa L.)\nFétuque élevée (Festuca arundinacea)\nRiz (Oryza sativa L.)\nDallis grass (Paspalum Dilatum Poir.)\nCroissance rabougrie due tant à des facteurs nutritionnels quaux conditions défavorables du soi\n(ESP = 40-60)\nBlé (Triticum aestivum L.)\nCoton (Gossypium hirsutum L.)\nOrge (Hordeum vulgare L.)\nBetterave (Beta vulgaris L.)\nCroissance rabougrie, généralement due à des conditions physiques défavorables du sol\n(ESP = au-delà de 60)\nAgropyre à crête, Alpiste tubéreuse (Agropyron spp.)\nAgropyre allongé (Agropyron elongatum (Host) Beau)\nHerbe de Rhodes (Chloris gayana Kunth)\nNote: Labaque de lannexe B du Bulletin dirrigation et de drainage No 29 de la FAO peut être utilisé pour estimer lESP déquilibre daprès leau dirrigation ou, de préférence, daprès le SAR de lextrait de sol saturé. Cette méthode ne peut être utilisée quand le sol contient du gypse. Il convient de tester sur le terrain lefficacité de toute intervention corrective avant den généraliser lapplication. Des sols ayant un ESP égal ou supérieur à 20-40 aurait généralement une structure physique trop mauvaise pour donner une bonne production agricole. Les résultats de recherche indiqués ci-dessus ont été obtenus sur des sols dont la structure avait été stabilisée au Krilium.\nSource: Pearson 1960. Pour des informations à jour, voir le Bulletin dirrigation et de drainage No 29 de la FAO.\nTableau 41 PORTE-GREFFES ET VARIETES DE CULTURES FRUITIERES TOLERANCES MAXIMUMS AUX CHLORURES CONTENUS DANS LEXTRAIT DE SOL SATURE DE LESIONS FOLIAIRES\nPorte-greffe ou variété\nTaux de Cl maximal acceptable dans lextrait de saturation en me/l\nLimettier de Rangpur, mandarinier Cleopatra\nCitrus de Floride, tangelo, bigaradier\nOranger doux, citrange\n(Persea americana Mill.)\nA. des Antilles\nSait Creek, 1613-3\nThompson sans pépins,\nCardinal, Black rosé\nRonce-framboise de Californie\nFramboise Indian Summer\n1/ Données disponibles pour une seule variété de chaque type de culture.\nSource: Bernstein 1965. Se reporter au Bulletin dirrigation et de drainage No 29 (révisé) de la FAO pour des renseignements à jour.\nTableau 42 TOLERANCE RELATIVE DE QUELQUES CULTURES ET PLANTES ORNEMENTALES AU BORE 1/\n(Tolérance indiquée par ordre décroissant dans chaque colonne)\n4,0 mg/l de bore\n2,0 mg/l de bore\n1,0 mg/l de bore\n(Wang K. Koch)\n(Asparagus officinalis L.)\nNoisette noire, de\nPerse ou anglaise\n(P. dactylifera L.)\n(Helianthus tuberosus L.)\n(Lathyrus odoratus L.)\n(Ulmus americana L.)\nPois des champs\n(Prunus domestica L.)\n(Medicago sativa L.)\n(Olea europaea L.)\n(Malus sylvestris Mill.)\nRaisin (Sultanina et\n(Vicia faba L.)\n(Hordeum vulgare L.)\nMalaga) (Vitis sp.)\n(Brassica rapa L.)\n(Diospyros virginiana L.)\nSorgho à grains jaunes\n(Sorghum bicolor L. Moench)\n(Lactuca sativa L.)\n(Prunus armeniaca L.)\nMûrier sans épines\n(Zinnia elegans Jacq.)\n(Citrus sinensis (L.)\n(Ipomea batatas (L.)\n(Citrus paradisi Macfad.)\n(Phaseolus lunatus L.)\n(Citrus Limon L.)\n2,0 mf/l de bore\n0,3 mg/l de bore\n1/ La tolérance relative correspond à la teneur en bore de leau dirrigation à laquelle se manifestent des symptômes de toxicité sur des plantes cultivées en milieux sableux. Nindique pas nécessairement une baisse de rendement. Source: Wilcox 1960.\nDans les suspensions sol/eau, le pH varie selon la proportion sol/eau. Dans le champ, à mesure que le sol devient sec, la concentration saline de la solution de sol augmente parfois, ce qui provoque une chute du pH. Si le sol contient des substances sujettes à loxydation ou à la réduction, le pH sachève ou sabaisse en conséquence. Ainsi, le pH de sols engorgés contenant des sulfures tombera de 7 à moins de 4 si on draine et aère le sol (voir A.11.3). Le pH du sol est également influencé par la teneur en gaz carbonique de lair du sol. Plus la concentration est forte, plus le pH est faible. Leffet est dautant plus marqué que le pH du sol est plus élevé. Etant donné que le pH des échantillons de soi dépend des conditions de mesure, il faut utiliser un système normalisé de collecte et de mesure.\nFigure 17: Tendance générale de linfluence du pH sur la disponibilité des éléments nutritifs des plantes (la partie la plus large de la bande représente la disponibilité maximale).\n1. Disponibilité relative déléments courants dans les sols minéraux selon le pH (daprès Truog 1948)\n2. Sols organiques (daprès Lucas et Davis 1961)\nii. Besoins de calcium et de chaux\nLa quantité de chaux nécessaire pour neutraliser lacidité du sol et le pH définitif que lon souhaite obtenir, doit généralement être établie dans le milieu ambiant, par des essais en champ. Au laboratoire, on peut déterminer la quantité de chaux nécessaire pour amener le sol au pH choisi, soit en titrant le sol avec de la chaux, soit méthode plus commode, en agitant le sol avec une solution de calcium tamponnée au pH voulu.\nSur de nombreux sols tropicaux acides, le chaulage a pour but de neutraliser laluminium échangeable et non datteindre un pH donné. Cela semble avoir pour effet de résoudre les problèmes du surchaulage. Sur certains sols acides, le surchaulage peut provoquer des carences en oligo-éléments. La chaux doit donc être appliquée par des traitements fréquents et à faible dose, en contrôlant le pH et le comportement des cultures après chaque apport supplémentaire de chaux.\nLe chaulage se fait à laide doxyde de calcium (chaux calcinée ou chaux vive), dhydroxyde de calcium (chaux hydratée ou éteinte), de calcaire finement moulu et de craie. Sous les climats humides, le bicarbonate de calcium fait lobjet dun lessivage continu; au Royaume-Uni, par exemple, ce lessivage enlève de 200 à 400 kg de carbonate de calcium par hectare et par an (Russell 1973).\nSur certains sols acides, les cultures, fruitières et maraîchères en particulier, peuvent se ressentir dune carence en calcium encore que, sur ce type de sols, les dommages soient plus généralement imputables à des toxicités dues à laluminium, au fer, au manganèse ou au soufre.\nLa carence en magnésium est fréquente sur les sols acides et sableux des zones où les précipitations sont modérées à fortes. Une carence en magnésium peut être provoquée par un excès dengrais potassique ou même, occasionnellement, par un paillage avec des herbes riches en potassium. Lapplication dazote tend à favoriser labsorption du magnésium. A teneur égale en magnésium, des sols sableux soumis à lessivage risquent davantage de donner lieu à une carence en magnésium si leur pH est faible (Chapman 1973).\nIl existe, dans les zones arides et semi-arides de louest du Canada, des Etats-Unis dAmérique et du Moyen-Orient, des sols riches en magnésium échangeable et présentant la morphologie et les problèmes de sols sodiques. Sur ces sols, le manque de perméabilité et les difficiles conditions de travail sont plus gênants que lexcès de magnésium.\nLa carence en zinc est un phénomène très répandu dans les sols neutres à alcalins. Une teneur excessive en phosphore aggrave encore ce phénomène. Certaines cultures y sont plus sensibles que dautres. Les haricots, le maïs, la pomme de terre, loignon, les agrumes, les cerisiers et les pêchers sont vulnérables. En revanche, la luzerne, le blé, lorge et les graminées sont rarement touchés. Il est possible de prévoir correctement une éventuelle carence en zinc en dosant le zinc extractible au DTPA. Si la teneur est inférieure à 0,8 ppm pour un sol sec, un apport de zinc sera nécessaire pour des cultures sensibles autres que le riz (voir A.11.2 concernant le riz). Pour les cultures de plein champ des zones arides et semi-arides, il est possible de combattre cette carence pendant trois ou quatre ans en épandant et en incorporant au sol 10 kg de zinc par hectare. Des applications foliaires de 1-2 kg de zinc par hectare et par an sont très efficaces dans le cas de cultures arboricoles.\nLa carence en fer, ou chlorose, sur les sols calcaires est un problème fort complexe dans lequel interviennent de nombreux facteurs physiques, chimiques et biologiques. Le fer est absorbé par les végétaux sous forme de Fe (II), qui est relativement soluble, mais dans la gamme de pH qui va des sols neutres aux sols alcalins, Fe (II) est rapidement converti en Fe (III) qui est très insoluble. Les symptômes foliaires de cette carence sont très caractéristiques. Les tests diagnostics utilisés pour évaluer le fer assimilable contenu dans le sol nont généralement pas donné de résultats satisfaisants et, souvent, nont pas beaucoup dutilité car il est difficile de corriger cette carence. Toutefois, Lindsay et Norvell (1978) aux Etats-Unis et Stewart-Jones (1979) en Arabie Saoudite ont utilisé lextraction au DTPA avec certains résultats. Lapport de sulfate de fer à des sols nettement déficitaires en fer entraîne parfois une forte augmentation des rendements. Cette réponse est due à une activité microbienne et à la présence de matière organique. A lintérieur des unités de terre, la chlorose due à la chaux est en général très variable et imprévisible; beaucoup de sols donnent une production globale satisfaisante même si, dans certains endroits affectés par cette carence en fer, les rendements sont faibles. Certaines cultures ont des cultivars qui utilisent difficilement le fer et dautres non. Quant aux arbres, la chlorose est très inégale dun sujet à lautre. Lanalyse tissulaire ne permet pas de déceler le problème de façon satisfaisante mais il est parfaitement visible aux feuilles chlorosées.\nLa carence en soufre se manifeste sur des terres anciennes et profondément altérées dont le sol a été fortement lessivé pendant des périodes prolongées. Elle est rare dans les zones arides. On peut estimer laptitude dun sol à fournir du soufre daprès la quantité de sulfate soluble à leau et absorbé présente dans la zone radiculaire. En effet, le sulfate absorbé est directement utilisable par les cultures. On a pu établir une bonne corrélation entre, dune part, une teneur de SO4-S inférieure à 3 ppm dans une solution de sol extraite avec du chlorure de lithium et, dautre part, le rendement en luzerne sur les sols manquant de soufre du sud de lIdaho. Il est facile de corriger une carence en soufre au moyen dengrais sulfatés (superphosphate ou sulfate dammonium, par exemple) ou de gypse.\nLa toxicité due au soufre se rencontre sur des sols contenant des sulfates acides (Voir A.11.3).\nLa carence en bore nest pas fréquente sur les terres arides et semi-arides où comme on la vu dans la Section A.10 et le Tableau 42, une toxicité due au bore est beaucoup plus probable. On rencontre fréquemment une carence en bore sur des sols calcaires ou sur des sols acides qui ont été chaulés, surtout quand des plantes comme la betterave sucrière manquent deau en période sèche. La carence se manifeste souvent quand le sol contient moins de 0,3 à 1 ppm de bore soluble à leau chaude; toutefois, ce test ne permet pas toujours une prévision satisfaisante. Lanalyse du tissu foliaire est un moyen très sûr de vérifier une carence en bore dans les végétaux. On notera que si la carence en bore est habituellement déterminée par extraction à leau chaude, la toxicité due au bore est, elle, généralement décelée daprès la quantité de bore présente dans lextrait de sol saturé.\nLa carence en cuivre se manifeste sur beaucoup de sols anciens fortement altérés (en Australie, par exemple) pauvres en cuivre et sur certains sols sableux (sables calcaires et tourbes principalement).\nSur des sols neutres à alcalins, une carence en manganèse est souvent associée à une carence en zinc ou en fer mais rarement voire jamais, aux deux en même temps. Quelle soit isolée ou combinée à dautres carences, la carence en manganèse est beaucoup moins fréquente que la carence en zinc et en fer. Elle est rare dans les cultures de plein champ ou les cultures maraîchères des zones irriguées, mais on la rencontre couramment dans les cultures dagrumes et darbres décidus.\nCest en général uniquement sur les sols acides que lon rencontre une carence en molybdène. Il est souvent possible dy remédier par un chaulage ou, solution plus économique, par des applications de sodium ou de molybdate dammonium au sol, à la culture ou aux semences. Une mauvaise fixation de lazote par les cultures légumineuses va de pair avec une carence en molybdène.\nLa toxicité due à laluminium, accompagnée dune toxicité due au manganèse et au fer, est souvent présente sur les sols acides de vastes zones à oxysols et à ultisols des régions tropicales humides soumises à une alternance saisonnière dhumidité et de sécheresse. La toxicité due à laluminium quand le pH tombe au-dessous de 5 est une des principales causes qui empêchent les racines des cultures annuelles (coton, par exemple) de pénétrer au-delà de certaines profondeurs (Pearson 1974) (Pour les sols à des sulfates acides, voir Section A.11.3).\nLe Tableau 43 présente les valeurs internationales résultant danalyses de sols et de plantes; les données utilisées ont été réunies par Sillanpää et publiées dans le Bulletin pédologique No 48. Sillanpää a rassemblé environ 2 000 échantillons de sols et de plantes prélevés sur des sols représentatifs de 25 pays différents. Les deux tiers environ des échantillons entrent dans la gamme des valeurs moyennes, plus ou moins lécart-type. Le tableau présente également les valeurs minima et maxima de cette population déchantillons. Les valeurs figurant dans ce tableau peuvent être utilisées à titre indicatif; pour plus de détails sur les méthodes danalyse, le lecteur pourra se reporter au Bulletin pédologique No 48.\nLes sols de riziculture inondée subissent des modifications chimiques différentes de celles que lon observe en milieu aride. Dans beaucoup de régions du globe, les variétés nouvelles de riz ont donné des résultats décevants imputables à des problèmes pédologiques, passés jusque-là inaperçus car les variétés traditionnelles toléraient mieux ces mauvaises conditions. Pour évaluer les effets de la submersion appliquée en riziculture, il faut identifier un certain nombre de problèmes: toxicité du fer sur les sols acides, carence en phosphore sur les ultisols, les oxysols, les vertisols et les andepts, carence en zinc sur les sols sodiques, calcaires et tourbeux, carence en fer sur les sols à pH élevé. La présence de sulfates acides est également potentiellement importante pour le riz si le sol est périodiquement asséché.\nTableau 43 VALEURS MOYENNES ET VALEURS EXTREMES RESULTANT DANALYSES DECHANTILLONS INTERNATIONAUX DE SOLS ET DE PLANTES (MAIS) 1/\n(Nombre déchantillons = 1976 provenant de 25 pays, profondeur déchantillonnage: 0 - 20 cm)\nPropriétés générales du sol\n0,06 - 2\nIndice de texture\nCapacité déchange des cations\n(CEC sol non tamponné)\n(1: 2,5 sol: eau)\nDensité apparente (sol perturbé, séché à lair)\nMacroéléments du sol 2/\nP (0,5 M Na bicarbonate, pH 8,5, Olsen)\n(1 M acétate dammonium, pH 7) 3/\nCa extractible (idem)\nMg extractible (idem)\nNa extractible (idem)\nOligo-éléments du sol 2/\nB (extraction à leau chaude) 4/\nCu (extraction à lAAAc-EDTA) 5/\nMn (extraction au DTPA) 6/\nMo (extraction à lAO-OA) 6/\nZn (extraction au DTPA)\nTeneur en éléments nutritifs du maïs 7/\n(cultivé sur les sols susmentionnés)\n1/ Source: Sillanpää, Bulletin pédologique de la FAO N° 48, p. 433. Cette publication décrit en détail les méthodes et résultats danalyse réalisées dans le cadre dune étude pour laquelle des échantillons de sols et de plantes avaient été réunis de 25 pays. Les deux tiers environ des échantillons entrent dans la gamme des valeurs moyennes, plus ou moins lécart-type. (Voir à la page 441 du Bulletin N° 48 une ventilation des résultats entre les unités de sol FAO-Unesco).\n2/ Les résultats exprimés ici en mg/l se rapportent à des volumes. Il est possible de les convertir pour les rapporter aux poids. Ainsi, pour obtenir les cations extractibles en unités traditionnelles (milli-équivalents par 100 grammes de sol sec) on divise la valeur en mg/l par le produit: poids équivalent x densité apparente x 10.\n3/ Extractible peut être similaire mais non identique à échangeable; si lon veut exprimer les résultats sous forme de valeurs échangeables, il faut tenir compte de (i) lintensité du lessivage avec le solvant (ii) la présence de cations solubles non absorbés sur le complexe déchange et (iii) le pH, et en apprécier limportance.\n4/ En tant quindice dassimilabilité par les végétaux, les valeurs de B peuvent être corrigées daprès la CEC (voir Sillanpää p.49).\n5/ Solvant EDTA - acétate dammonium acide (Sillanpää p.10). Eh tant quindice dassimilabilité par les végétaux, les valeurs du Cu du sol peuvent être corrigées daprès la teneur en C organique (Sillanpää p.56).\n6/ La teneur en Mn des plantes diminue quand le pH augmente. Eh tant quindice dassimilabilité par les végétaux, les valeurs de Mn peuvent être corrigées daprès le pH (Sillanpää p.67). Il est également possible dappliquer un facteur de correction du pH au Mo extrait du sol avec une solution dacide oxalique-oxalate dammonium.\n7/ Les teneurs en éléments nutritifs des végétaux sappliquent à la matière sèche (105°C). Les résultats indiqués portent sur des échantillons de maïs cultivés en champ, fournis avec les échantillons de sol. Sillanpää (Annexe 4) présente également des analyses de blé cultivé en pot.\n8/ Résultats non fiables, le sol a pu être contaminé.\nDans les huit paragraphes ci-après, on parlera des modifications chimiques importantes (Ponnamperuma 1976) dont il faut tenir compte dans lévaluation des terres destinées à la riziculture aquatique.\ni. Modification du pH: au cours des quelques semaines qui suivent la submersion, le pH des sols acides augmente, tandis que celui des sols sodiques et calcaires diminue. La submersion a donc pour effet de faire converger le pH de la plupart des sols acides et alcalins vers des valeurs comprises entre 6 et 7. La vitesse et lampleur des modifications du pH sont fonction des propriétés et de la température du sol. Dans les sols qui contiennent suffisamment de matière organique (> 2 pour cent) et de fer actif (> 1 pour cent) et par de faibles réserves acides, le pH atteint environ 6,5 dans les quelques semaines qui suivent la submersion. Cependant, les sols pauvres en matière organique ou en fer actif, ou qui contiennent des réserves acides importantes, mettront des mois, à atteindre un pH supérieur à 5. Il se peut, donc, quand on évaluera des terres pour la riziculture, que le pH du sol avant submersion soit moins important que les facteurs qui influent sur lévolution du pH après submersion.\nii. Modification de la salinité: La conductivité électrique de la solution de sol augmente après submersion, atteint une valeur maximum, puis diminue. La plupart des sols submergés, quelle que soit leur conductivité initiale, donnent des valeurs supérieures à 2 dS/m pendant une bonne partie de la période végétative. La conductivité est particulièrement forte dans les sols salins; elle est la plus faible dans les ultisols et les oxysols lessivés. La marge de variation est très différente dun sol à lautre. Les modifications de la conductivité sont en étroite corrélation avec la concentration de fer et de manganèse dans la solution sol dans le cas des sols acides et avec la concentration de bicarbonate de magnésium et de calcium dans les sols alcalins.\nLe risque de salinisation des sols inondés est parfois plus grand que ne lindiquent les valeurs ECe du sol aussitôt après la submersion. La réduction du sol et leffet solvant du gaz carbonique libèrent de grandes quantités dions dans la solution de sol mais, par suite de la dilution, le risque peut être inférieur à ce que suggèrent les valeurs ECe.\niii. Réduction du Fe (III) en Fe (II): La modification la plus spectaculaire qui se produit quand un sol est submergé et subit un phénomène de réduction est la réduction des hydroxydes de Fe (III) en composés de Fe (II). La couleur du sol passe du brun au gris et de fortes quantités de Fe (II) passent à la phase soluble. La concentration en fer hydrosoluble, qui dépasse rarement 0,1 mg/l au moment de la submersion, peut en quelques semaines atteindre 600 mg/l, après quoi elle diminue ou se stabilise. Dans les sols à sulfates acides, elle peut atteindre des pointes de 5 000 ppm.\nIl existe un risque de toxicité due au fer pour le riz aquatique sur des sols dont les principaux inconvénients pour des cultures pluviales, seront des toxicités dues au manganèse et à laluminium et une carence en macro-éléments. Cest ainsi que, sous les tropiques, on constate fréquemment une toxicité due au fer dans les ultisols, les oxysols et les sols à sulfates acides submergés. Elle se rencontre également dans le cas de sols sableux acides et de sols tourbeux pauvres en fer actif, les sols Akiochi par exemple. Les basses températures (< 20°C), du fait quelles favorisent des concentrations tardives mais élevées et durables en fer hydrosoluble, peuvent provoquer une toxicité due au fer dans des sols où, à des températures de 25 à 30°C, les concentrations élevées sont éphémères. Les caractéristiques qui permettent de prévoir un risque de toxicité due au fer sont les suivantes:\na. pH du sol à létat sec;\nb. réserve dacidité;\nc. réactivité et teneur en hydroxyde de Fe (III);\nd. température du sol;\nf. vitesse de percolation;\ng. écoulement hypodermique provenant de zones adjacentes.\niv. Augmentation de la quantité et de lassimilabilité de lazote (voir A.7.1)\nv. Accroissement de lassimilabilité du phosphore, du silicium et du molybdène: Lassimilabilité du phosphore et du silicium, quelle soit déterminée par des méthodes chimiques ou daprès absorption par les plantes, augmente quand on inonde le sol. La concentration de molybdène hydrosoluble saccroît après submersion, et résulte vraisemblablement de la désorption qui suit la réduction des oxydes ferriques. Elle peut profiter aux algues de surface capables de fixer lazote, aux bactéries anaérobies du sol réduit et aux bactéries aérobies présentes sur les racines.\nvi. Diminution des concentrations en zinc et en cuivre hydrosolubles: Cest lun des quelques inconvénients de la submersion des sols pour la riziculture. Depuis 1966, on sait que la carence en zinc constitue, sur les sols sodiques et calcaires, un désordre nutritionnel très répandu. Des travaux récents laissent penser que la carence en zinc (et peut-être en cuivre) représente un sérieux obstacle à la croissance du riz sur les sols trempés en permanence et sur les sols tourbeux (Ponnamperuma 1965 et 1972). Ces carences peuvent ne pas être aussi graves pour les cultures pluviales pratiquées sur ces sols après drainage. Il faut donc toujours tenir compte déventuelles carences en zinc et en cuivre quand on évalue des terres destinées à la riziculture aquatique.\nvii. Production de toxines: Ces toxines sont notamment les produits organiques de la réduction, les acides organiques, léthylène et lhydrogène sulfuré. Ce dernier, dans les sols submergés, résulte de la réduction de sulfates et de la décomposition anaérobie de la matière organique. Dans des sols normaux, lhydrogène sulfuré est rendu inoffensif par précipitation sous forme de sulfure ferreux, mais dans des sols contenant beaucoup de sulfates et de matière organique et peu de fer, lhydrogène sulfuré peut être nocif pour les plantules de riz (voir A.11.3).\nviii. Conséquences du point de vue de lévaluation des terres destinées à la riziculture aquatique: Les modifications chimiques entraînées par la submersion du sol peuvent changer radicalement la classification attribuée à un sol sur la base des caractéristiques du sol non irrigué. Certains sols aptes peuvent devenir inaptes, et inversement. Ces modifications chimiques, jointes aux propriétés inhérentes des sols, compliquent énormément lévaluation des sols à problèmes. Le Tableau 44 donne la liste dun certain nombre de facteurs limitatifs de la croissance susceptibles davoir, sur divers sols, des effets importants.\nTableau 44 LIMITATIONS A LA CROISSANCE DU RIZ SUR DIVERS SOLS SUBMERGES\nTYPE DE SOL ET PRINCIPALES LIMITATIONS\nAUTRES LIMITATIONS A LA CROISSANCE\nSols salins arides\nAlcalinité, carence en Zn, carence en N et P\nSols salins acides des régions côtières\nToxicité due au fer, carence en P, eau profonde\nSols salins neutres et alcalins des régions côtières\nCarence en Zn, eau profonde\nSols à sulfates acides de deltas et destuaires\nCarence en éléments nutritifs, toxicité due à H2S; toxicité due à des substances organiques, eau profonde, toxicité due au Fe\nSols à sulfates acides\nSalinité, toxicité due au Fe, carence en N et P, eau profonde\nSols continentaux anciens\nCarence en N et P\nToxicité due au Fe, toxicité due à H2S; toxicité due à des substances organiques, eau profonde, toxicité due au Fe\nSols contenant du fer toxique\nSalinité, carence en N et P, eau profonde\nOxysols et ultisols acides\nCarence en PO, faible teneur en bases, faible teneur en Si\nToxicité due à H2S, toxicité due à des substances organiques, carence en macro-éléments, carence en Zn et en Cu, eau profonde\nCarence en phosphore en riziculture inondée\nForte acidité, toxicité due au Fe, faible teneur en éléments nutritifs, carence en bases, salinité\nToxicité due au fer, carence en bases\nCarence en zinc, carence en fer, salinité, alcalinité\nSols manquant de zinc\nSols salins-sodiques et sodiques\nSalinité, carence en N, P et Fe\nCarence en P et Fe, salinité, alcalinité\nCarence en K\nCarence en Cu\nCarence en N, P, K, Si, Cu; toxicité due à H2S, eau profonde\nSource: Ponnamperuma 1976.\nOn peut sattendre à rencontrer des sulfates acides quand on décide de drainer des sols submergés contenant de fortes teneurs en sulfates et en matière organique (mangroves, par exemple). Laération de ces sols après drainage peut entraîner loxydation des composés sulfurés et une acidification qui leur confère un pH très faible. Dans beaucoup de zones côtières soumises à linfluence des marées (eau de mer salée) et surtout dans les marécages à mangroves quon se propose de drainer et dassainir, lacidification représente un problème potentiel. Il serait possible de mettre en culture des dizaines de milliers dhectares des zones tropicales humides pour y faire du riz ou du palmier à huile, si lon pouvait, par une bonne maîtrise de leau tout au long de lannée empêcher les sols de sassécher.\nLa gravité de lacidification accompagnant le ressuyage peut être mesurée, sur le terrain ou au laboratoire, daprès les modifications du pH; elle permet de distinguer les sols présentant un risque potentiel des autres sols. Sur le terrain, on peut mesurer le pH en utilisant des suspensions sol/eau de 1/5, et en procédant aussi rapidement que possible après léchantillonnage. On obtient aussi les valeurs normales en champ du sol non bonifié. Pour déterminer les effets de loxydation sur ces sols après ressuyage, on peut exposer les doubles des échantillons à lair en desserrant louverture des sacs en polyéthylène où ils sont stockés. On procède alors à des mesures à intervalles réguliers, pour suivre les modifications du pH. Si le pH tombe au-dessous de 4 en trente jours, on risque davoir une teneur en aluminium soluble proche de 2 mg/l, nocive pour le riz. Avec un pH de 3,6, la teneur en aluminium soluble peut atteindre 43 mg/l. Une teneur en composés ferreux supérieure à 500 mg/l est également nuisible pour le riz et pour dautres cultures; elle peut même atteindre 5 000 mg/l sur certains sols sulfatés acides.\nSi lon dispose dun laboratoire, on peut conduire des essais sur des doubles des échantillons de sol non exposés à lair. On oxyde au peroxyde dhydrogène une partie des échantillons qui est ensuite analysée; lautre partie restant intacte. On dose la pyrite (Fe S) totale daprès des différences existant entre les deux groupes analysés. La concentration en pyrite indique si le sol est susceptible de contenir des sulfates acides.\nLes sols potentiellement sulfatés acides présentent souvent des horizons dont la consistance molle rappelle le beurre, ce qui rend difficile lextraction de matériaux à la tarière. Ces sols sont souvent adaptés à une végétation de palétuviers rhizophores et de palmiers Nipah; il se dégage souvent une odeur de bisulfure dhydrogène des fosses pédologiques ou des trous de tarière; le pH est souvent faible après séchage et la teneur en sulfates élevée.