Introduction au calcul des besoins en eau et de l...

Introduction au calcul des besoins en eau et de l’évapotranspiration de cultures selon la méthode FAO Allen et al. 98

Benoît DUCHEMIN, IRD/UCAM

1. Introduction, Ressource Hydrique et Fonctionnement des Plantes

2. Bilan hydrique et Irrigation (FAO)

3. Calcul de ET en condition standard - Méthode Single Coefficient

4. Calcul de ET en condition standard - Méthode Dual Coefficient

5. Un exemple d’Application de la Télédétection

Réponse de la Plante à Un Déficit Hydrique

3 phases selon la durée et l ’intensité du déficit hydrique :

1)Réduction de la croissance Adaptation de l’allocation

2)Fermeture stomatique et arrêt de la production de biomasse

3)Modification de l’état de la matière déjà produite et mort de la planteLa réponse dépend du type et du stade de développement de la culture Redrawn and modified from Bradford and Hsiao (1982).

Transpiration et Production de Biomasse

Relation entre la biomasse sèche produite et la

transpiration cumulée (normalisée de la

demande climatique et de l’efficience d’utilisation de

l’eau par la plante) :

DM = ε x ( T / ET0 )

D’après de Wit (1958) . Ces premiers travaux sont

à la base des premiers modèles de production

des cultures.

Redrawn and modified from De Wit (1958).

Ces premières relations (de Wit, Monteith), établies en conditions contrôlées, ne sont pas applicables en conditions réelles.

De nombreux modèles de fonctionnement des plantes, à degrés de complexité divers,

ont été élaborés depuis.

Tous ces modèles prennent en compte la contrainte

associée à la disponibilité de l’eau sur la croissance de la plante, généralement par le

biais d’indice de stress

Diagramme descriptif des processus et variables simulés par les modèles de croissance (modèle

EPIC : Erosion Productivitivity Impact Factor)

Redrawn and modified from Steduto et al. (1995).

Moteur de la

Production

Module de

Production

Modules de

Contrainte

Indice de Stress et Modèles de Fonctionnement

Importance de la programmation de l'irrigation, qui décrit le procédé par lequel on détermine la périodicité et le dosage des applications d'eau, pour gérer la ressource végétale et hydrique. Importance particulière en milieu aride.

2 questions-clefs :

Quand faut-il irriguer ?

Quelle quantité d'eau faut-il appliquer ?

Les méthodes développées par la FAO, fondées sur le concept d’évapotranspiration de référence et de coefficients culturaux, ont été pensées comme outil

opérationnel et standard de programmation de l’irrigation

Ressource Hydrique et Fonctionnement des Plantes

Bilan hydrique et Irrigation (FAO)

Bilan hydrique Simplifié

Le Sol et L ’Eau pour L ’Evapotranspiration (ET)

Evapotranspiration et Gestion de l ’Irrigation

Evapotranspiration de Référence et Condition StandardCalcul de ET en condition standard - Méthode Single Coefficient

Calcul de ET en condition standard - Méthode Dual Coefficient

Un exemple d’Application de la Télédétection

Remarque Préliminaires

Ce document est élaboré à partir de ‘Crop evapotranspiration -Guidelines for computing crop water requirements’ by Allen R.G., Pereira L.S., Raes D. and Smith M. as FAO – I&D Paper No. 56 (1998).

On se place dans le cas de couverts agricoles annuels (à un cycle). Des adaptations aux autres types de cultures (pérennes, X récoltes) sont discutés dans Allen et al. (1998)

Le pas de temps minimum est le jour (adéquat à la gestion de l ’irrigation). On peut aussi travailler au pas de temps décadaire ou

mensuel mais le calcul des variables pluies et ruissellement reste le jour.

On exprime tous les termes du bilan hydrique en hauteur d'eau (mm) et on parle de lame d'eau (précipitée, évaporée…). 1mm = 1litre/m² car 1m3 = 1000l et 1 mm = 10-3 m = 10-3 x 1 m3/m2 = 10-3 x 1000 l/m²

Schéma Simplifié du Bilan Hydrique (FAO) (1)

DEi+1 = DEi + ETi - ( Pi - RUi ) - Ii

Pluie P

ÉvapoTranspiration

IrrigationRUissel.

DE ("Depletion") indique le ‘ déficit ’ par apport à la capacité totale de

stockage de l ’eau du sol pour l ’évapotranspiration. Il vaut 0

quand la réserve en eau du sol est complète (après évènement

pluvieux ou irrigation importants), et TAW lorsqu ’elle est vide. L ’horizon de sol correspondant à

0 ≤ D ≤ TAW0 < D < TAW

la profondeur du système racinaire est représenté comme une réserve pouvant

contenir au maximum la lame d ’eau : TAW = Total Available Water (mm) DEi =TAW - RESERVE(i) (mm)

Schéma Simplifié du Bilan Hydrique (FAO) (2)

Di+1 = Di + ETi - ( Pi - RUi ) - Ii

Pluie P

ÉvapoTranspiration

IrrigationRUissel.

Pluie : seule les pluies conséquentes ( > 0.2 ET0 mm) sont considérées. Le phénomène d ’interception est négligé (important en milieu aride)

Ruissellement : Supposé peu important (faible pente, intervient lors de fortes

pluies tel que Di+1=0…). Pris en général nul, dans certains cas égal à une fraction de P (selon conditions locales)

Percolation / Remontées

Termes d ’Echanges avec la Nappe : Très peu décrits dans le texte D ’Allen et al. Le terme de percolation profonde est supposé nul, sauf en cas de pluie excédentaire ( Pi > TAW-Di ). Le terme de Remontées

Capillaires ( = 0 ) doit faire l ’objet d ’une publication future de la FAO

Le Sol et L ’Eau pour l ’Evapotranspiration (1)

Readily Available Water (RAW) = p x Total Available Water (TAW)

Le concept de prise en compte du stress hydrique consiste à considérer une fraction de la réserve utile du sol (TAW)

comme étant facilement (readily) évapotranspirable (RAW)

TAW = 1000 ( θFC - θWP ) . Zr mmθFC = Humidité du Sol à la Capacité au Champ (« Field Capacity »), m3 / m3θWP = Humidité du Sol au Point de Flétrissement (« Wilting Point »), m3 / m3Zr = Profondeur du Système Racinaire, m

RAW = p x TAW mmp : « Depletion Fraction » (% d ’eau facilement transpirable) unitless

Le Sol et L ’Eau pour l ’Evapotranspiration (1)

TAW dépend du type de sol. RAW/TAW (p) varie en fonction de la plante et de la demande climatique.

p(X) = p(5) + 0.04 ( X - 5 )

Bilan Hydrique et Gestion de l ’Irrigation

Si l ’on admets que la plante doit être irriguée avant qu ’elle ne souffre du manque d'eau (afin d ’assurer une production future maximale), la réponse à la question « Quand faut-il irriguer ? » est : (Juste) Avant que le Déficit D atteigne la valeur RAW = p . TAW

(Une définition par la FAO des Conditions Standard ou de Référence)

Si l ’on part de la description simplifié de bilan hydrique proposée par la FAO, la réponse à la question à la question « Quelle quantité d'eau faut-il appliquer ? » est : suffisamment pour compenser les pertes par évapotranspiration. Cette dernière est la variable-clef qui représente le principal terme de perte par la culture

On peut apporter d ’autre réponse à la première question, par ex (en condition d ’apport d ’eau limité) : « lorsque la réserve est totalement épuisée (D= TAW) »

L’évapotranspiration de référence (ET0, cf. session animée par Gilles Boulet) est calculée pour un gazon dont la production de biomasse est optimale.

A cette définition sont associées des caractéristiques physiques qui permettent d’estimer sans ‘ambiguité’ l’évapotranspiration du couvert, à partir des seules

données climatiques (équation de Penman-Monteith) : albédo = 0.23 ; hauteur = 0.12 m ; LAI≈3 ; rs = 70 s.m-1

L ’Evapotranspiration de Référence

ET0

Penman H.L., 1948. Natural evaporation fromopen water, bare soil and grass. Proc. Roy. Soc. London, A193, 120-146.Monteith J.L., 1985. Evaporation from land surfaces: progress in analysis and prediction since 1948. Proceedings of the ASAE Conference on Evapotranspiraiton, Chicago, I11, ASAE, St. Joseph, Michigan.

L ’Evapotranspiration de Référence

L ’Evapotranspiration en Condition Standard

L’évaporation en condition standard ( ETC ) est un concept similaire à celui de l’évapotranspiration de référence, mais pour une culture

donnée poussant dans des conditions agronomiques (hydriques) optimales.

Le calcul direct de ETC à partir de l ’équation de Penman-Monteith est possible mais délicat car les variations de plusieurs variables (en particulier

les résistances aérodynamiques et de surface) sont méconnues pour un grand nombre de cultures, de conditions agronomiques et climatiques.

Pour utiliser cette équation dans une procédure opérationnelle de programmation de l’irrigation, le principe mis en avant

par la FAO consiste à séparer, dans le calcul de ETC :

La demande climatique (notion d’évapotranspiration de référence)

La réponse de la culture (introduction des coefficient culturaux)



Calcul de ET en condition standard - Méthode Single Coefficient

Principe de la méthode

Facteur de variations des coefficients culturaux

Etape du calcul et Application



Méthode FAO ‘Dual Step/Single Coefficient’ (1)

( Référence = Gazon )

( Culture en Condition Standard)

FAO-24 (1973, 1977) &

FAO-56 (1998)

1) 1 Coefficient Cultural (Kc) tqETC = Kc. ET0

2 Etapes de Calcul • ET0

• ETC

ET0

ETC

ET0 x

Le coefficient cultural Kc regroupe les réponses de la surface en terme d ’évaporation ET de transpiration

Méthode FAO ‘Dual Step/Single Coefficient’ (2)

Equation de Base : ETC = Kc. ET0

Pour la surface de référence (‘ beau ’ gazon) : Kc = 1. Pour les autres types de cultures, le coefficient cultural rend compte

des effets des différences du couvert par rapport à la surface

de référence en termes de Hauteur, d’Albédo et de Résistance Stomatique (cf terme ra, rs et Rn-G dans l’éq de PM)

La valeur du coefficient cultural dépend ainsi :du Stade de Développement

du Type de Culture

du Type de Sol et … du Climat !

Kc = fn(Stade de Développement) (1)

Pour 1 cycle de culture, 4 phases(Initiale, Croissance, Maturité, Sénescence) et 3 valeurs ‘limites’ de Coefficients Culturaux : . KcINI --> KcMID --> KcEND .

Init. Croissance Maturité Sénescence

Kc = fn(Stade de Développement) (2)

4 phases pour un cycle de culture :

• Initiale : du semis à un taux de couverture de 10%. Kc = KcINI , généralement faible, mais variant fortement en fonction de la fréquence des apports d ’eau (pluie, irrigation)

• Croissance : jusqu ’à couverture maximale (floraison, LAI ≈ 3). KcINI < Kc < KcMID, fn de la partition évaporation/transpiration

• Maturité : jusqu’au premier jaunissement/chute des feuilles ? Kc = KcMID est maximum et constant (généralement > 1)

• Sénescence : jusqu jaunissement complet ou à la récolte KcMID < Kc < KcEND (stade moins important en terme de besoin en eau et de pilotage de l ’irrigation sauf dans le cas de cultures à récoltes multiples)

Durée des Stades de Développement (1)

FAO Irrigation & Drainage Paper No. 24 provides general lengths for the four stages & the total growing period for various types of climates & locations. This information has been supplemented from other sources and is summarized in Table 11.

In ‘Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements’ by Allen R.G., Pereira L.S., Raes D. and Smith M. as FAO – I&D Paper No. 56 (1998).

Durée des Stade de Développement (2)

Init. Croissance Maturité Sénescence

Nécessité d’une

définition locale

(+ rigoureuse)

Kc = fn (LAI) ?

Durée des Stade de Développement (3)

030116 030124 030211

030218 030314Kc = fn (fc) ?

030325 030403 030425

Kc = fn(Type de Culture) (1)

Les variations des coefficient culturaux entre les différents couverts sont liées à des phénomènes d ’ordre :

1) aérodynamique (structure)En général, la hauteur et la rugosité de surface sont plus grandes que pour la surface de référence

=> Kc > 1 de 5 - 10%, voire 15-20% (maïs, canne à sucre...)

2) physiologique (nature)Les caractéristiques des plantes sont différentes en terme de capacité d ’évapotranspiration (densité et réponse stomatique)

=> comportement assez homogène sauf espèces àemplacement particulier (sous les feuilles : acacia, citronniers, Kc + faible) ou réponse singulière (ananas)

Kc = fn(Type de Culture) (2)

TABLE 12. Single (time-averaged) crop coefficients, Kc, and mean maximum plant heights for non stressed, well-managed crops in subhumid climates(RHmin ≈ 45%, u2 ≈ 2 m/s) for use with the FAO Penman-Monteith ETo.

In ‘Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements’ by Allen R.G., Pereira L.S., Raes D. and Smith M. as FAO – I&D Paper No. 56 (1998).

KcMID & KcEND = fn(Climat) !

Lorsque le couvert végétal est développé, les différences de résistances aérodynamiques entre les couverts ne sont pas seulement dépendantes du type de culture, mais aussi des variables climatiques (vent, humidité relative). Les coefficients disponibles dans les tables de la FAO correspondent à un climat particulier (RHmin ≈ 45%, u2 ≈ 2 m/s).

Kc at mid-season (KcMID)

Humide

Vent Faible

Sec

Vent Fort

Pour d’autres conditions climatiques, les Kc en phase de développement sont différents.

Formule d ’Ajustement de KcMID

Formule qui doit aussi

s ’appliquer à KcEND

Etapes du calcul ‘ Single Coeffcient ’

Pour Résumer, le calcul de l ’évapotranspiration en condition standard ( ETc ) comprends 6 étapes :

1. L ’estimation de l ’évapotranspiration de référence ET0

2. La sélection des coefficients culturaux à trois ‘ limites ’ du cycle de développement : KcINI , KcMID, KcEND

3. L ’ajustement aux conditions climatiques locales (KcMID, KcEND )

4. La détermination des 4 phases du cycle de développement.

5. La construction de la courbe du coefficient cultural

6. Le calcul de ETc comme le produit de ETo et de Kc.

Application... Kc d’un blé d’hiver, semé le 1/11 en plaine de Marrakech ?

ET0ET0 ?

mois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ET0 (mm) 2 2.8 3.8 4.5 5.3 5.9 7.0 6.8 5.3 3.8 2.4 1.9vent (m/s) 1.2 1.2 1.5 1.5 1.7 1.7 1.8 1.7 1.6 1.4 1.1 1.2Rhmin (%) 35 35 40 40 25 20 20 20 25 30 35 35

Winter Wheat

AjustementAjustement

% Climat

Courbe Kc pas de temps mensuel,Kc les 15 de chaque mois

Cycle ?

Kc limites ?

Solution0.3 1.15 0.25 1

Date Stade01-nov Initial (début)

+ Lini-1 (29)30-nov Inital (fin)01-déc Croissance (début)

+ Ldev-1 (139)19-avr Croissance (fin)20-avr Plein Développement (début)

+ Lmid-1 (39)29-mai Plein Développement (fin)30-mai Sénescence (début)

+ Lend-1 (29)28-juin Sénescence (fin)

u2 Rhmin hPlein

Développement 20/4-29/5 1.65 28.75 (30) 1Sénescence 30/5-28/6 1.7 25 1

Climat Kcmid et Kcend

1.15 + 0.033 = 1.18 0.25 + 0.045 = 0.3

Date 15-nov 15-dec 15-janv 15-févr 15-mars 09-avr 25-avr 15-mai 15-juinStade ini dev dev dev dev dev mid mid sen

Durée depuis Début 15 46 77 105 132 17Distance au Début 0.11 0.33 0.55 0.75 0.94 0.57

Distance à la Fin 0.89 0.67 0.45 0.25 0.06 0.43 Kc 0.30 0.39 0.59 0.78 0.96 1.13 1.18 1.18 0.68

Apport d ’eau mensuel pour cette culture ?Application...mois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ET0 (mm) 2 2.8 3.8 4.5 5.3 5.9 7.0 6.8 5.3 3.8 2.4 1.9Pluie 25 25 35 35 15 5 2 3 10 20 30 30

Date 15-nov 15-dec 15-janv 15-févr 15-mars 15-avr 15-mai 15-juinStade ini dev dev dev dev dev mid sen

Kc 0.30 0.39 0.59 0.78 0.96 1.16 1.18 0.68

On considère que la réserve du sol est pleine en janvier (1 Pluie = 5 mm le 9 janvier), date et dosage de la prochaine irrigation ?

Di+1 = Di + ETi - ( Pi - RUi ) – Ii Kc=0.6RAW = p x TAWTAW = 1000 ( θFC - θWP ) . Zr

Winter wheat 0.5 0.5

p(ETx) = p(5) + 0.04 ( ETx - 5 )

Apport d ’eau mensuel pour cette culture ?

nov dec janv févr mars avr mai juin TotalKc 0.30 0.39 0.59 0.78 0.96 1.16 1.18 0.68ET0 (mm) 2.4 1.9 2 2.8 3.8 4.5 5.3 5.9Nb de jours N 30 31 31 28 31 30 31 30Etc = Kc x ET0 x N 21.6 23.22 36.53 61.47 113.09 156.6 193.9 120.4 726.7Pluie 30 30 25 25 35 35 15 5 200.0Besoin en eau(Irrigation) = Etc-P 0 0 11.53 36.47 78.088 121.6 178.9 115.4 541.9

Solutions...

Mois de janvier : date et dosage de la prochaine irrigation ? Profondeur des Racines au 1er Janvier (Interpolée à partir des dates de semis et de plein développement)Zr = 0.5 x 61 / ( Ldev + Lini ) 0.2 m

Réserve TotaleTAW '= 1000 * 0.155 *0.2 31 mm

Adaptation de p au climatp (3.8) = 0.5 + 0.04 ( 3.8 - 5 ) 0.452

Réserve facilement mobilisableRAW = p * TAW 14 mm

Date D ET0 Kc Etc P01-janv 0 2 0.6 1.2 002-janv 1.2 2 0.6 1.2 0

… … … … … …08-janv 8.4 2 0.6 1.2 009-janv 9.6 2 0.6 1.2 510-janv 5.8 2 0.6 1.2 011-janv 7 2 0.6 1.2 0

… … … … … …14-janv 10.6 2 0.6 1.2 015-janv 11.8 2 0.6 1.2 0

16-janv 13 2 0.6 1.2 017-janv 14.2 2 0.6 1.2 0





Principe de la méthode

Coefficient cultural de Base

Bilan Hydrique de la Couche Superficielle

Coefficient d ’Evaporation


Méthode FAO ‘Dual Crop Coefficient’

FAO-56 (1998) : Le coefficient cultural s ’exprime comme la somme de deux coefficients associés l’un au processus

d ’évaporation par le sol, l ’autre à la transpiration par les plantes

2 Coefficients Culturaux ETC = ( Kcb + Ke ) ET0

Transpiration

Evaporation

2 Etapes de Calcul (Dual Step : ET0 puis ETC)

Coefficient Cultural de Base Kcb

Le coefficient cultural de base est observé pour une surface telle que le sol n ’évapore pas (horizon superficiel sec) et la culture transpire en

condition optimale (sol profond humide) . Avantage (surtout pour les annuelles) : la valeur des Kcb est beaucoup plus contrainte, en part. pendant la phase initiale, que celle du Kc de l’approche single-coef

Bilan hydrique de l ’horizon superficiel du sol

DEJ = DEJ-1 - PJ - IJ / fw + ETsolJ / few + DPJ

PI

DP

RU

DE

fw = Wetted Fraction (fraction sol mouillé)

--> Irrigation

few = Exposed andWetted Fraction (Fraction de sol

exposé et mouillé)

--> Evaporation(DP est un terme d ’évacuation du trop plein)

Capacité du sol à diffuser de l ’eau et Evaporation

capacité du sol àdiffuser de l’eau

ET0 réellement imposée

temps

à t = 0, une ET0 infinie est imposée

ET sol obtenue

phase 1

phase 2

Mise en Equation (ETsol = Ke ET0) ?

Le Coefficient d’Evaporation Ke

Phase 1 : l ’évapotranspiration ne peut dépasser une certaine limite (déterminée par le bilan d ’énergie), donc le somme des coefficients (Kcb + Ke) ne peut dépasser une valeur Kcmax. Ke ≤ Kcmax - Kcb

Phase 2 : l ’évapotranspiration est réduite par rapport à la valeur maximale selon un coefficient Kr : Ke = Kr . (Kcmax- Kcb)De plus, l ’évaporation est contrainte par le bilan énergétique de la partie exposé et mouillé du sol (few) : Ke ≤ few . Kcmax

On a donc Ke = min ( Kr . (Kcmax- Kcb) , few . Kcmax )

avec Kr = 1 durant la phase 1


Sol = Readily & Total Evaporable Water = REW & TEW

Ze, couche du sol sujette à l’évaporation ( 10 - 15 cm )

(en mètres)



Le calcul nécessite donc le suivi du bilan hydrique du sol avec 3 étapes :1) calcul Kcmax 2) calcul de Kr 3) calcul de Fw et Few

Phase 1 ( DEJ ≤ REW ) Kr =1

Phase 2 ( DEJ ≥ REW )

Kr = ( TEW - DEj )

/ (TEW -REW)

Fraction de Sol Mouillé

fw reste constant durant les périodes sans apport d ’eau, égal à la valeur

correspondante au dernier apport (pluie ou irrig.)

Aspersion

Gravitaire

Avec rang

G-a-Goutte

Fraction de Sol ExposéFraction de Sol Mouillé et Exposé

fc égal à la fraction de sol couverte par la végétation

Application... Ke d’un blé d’hiver en phase initiale (1-10/11) ?

h=5 cm fc = 5% mois 11ET0 2.4 mm

u2 1.1 m/sRhmin 35%

Pluie (scénario 1) 30 mm le 1er nov.Pluie (scénario 2) 1 mm chaque jour

Typical soil water characteristics for the soil type ( Ze =10 cm )Kcb = 0.15

REW (mm)

0.25 0.12 9


Ke = min ( Kr . (Kcmax- Kcb) , few . Kcmax )

Phase 2 : Kr =

( TEW - DEj ) /

(TEW -REW)

Solution... Ke d’un blé d’hiver en phase initiale (1-15/11) ?

fc = 0.05 & fw =1 => few = min(1-fc,fw) = 0.95

0.5 hwp hfc - 0.5hwp * Ze *10000.06 0.19 0.019 19 = TEW (mm)

Kcmax-Kcb few.Kcmax1.03 1.12

avec h=0.05 m, Kcmax ≈ 1.18

( REW = 9 mm )

Ke = 0.8 (déc)et 0.3 (mois)

Kr = ( TEW - DEj ) / (TEW -REW) en phase 2 Etsol = Ke. ET0

Dei=Dei-1 -P+Etsol/few+DP (>0)Ke = 0.93 (déc)

et 0.6 (mois)

nov dec janv févr mars avr mai juin TotalKc 0.60 0.66 0.79 0.92 1.04 1.17 1.18 0.68ET0 (mm) 2.4 1.9 2 2.8 3.8 4.5 5.3 5.9Nb de jours N 30 31 31 28 31 30 31 30Etc = Kc x ET0 x N 43.2 39 49.02 72.05 121.92 158 193.9 120.4 797.4Pluie 30 30 25 25 35 35 15 5 200.0Besoin en eau(Irrigation) = Etc-P 13.2 9 24.02 47.05 86.923 123 178.9 115.4 597.4

Pluie (scénario 2) 1 mm chaque jour

Pluie (scénario 1) 30 mm le 1er nov.Pluie (scénario 2) 1 mm chaque journov dec janv févr mars avr mai juin Total

Kc 0.30 0.39 0.59 0.78 0.96 1.16 1.18 0.68ET0 (mm) 2.4 1.9 2 2.8 3.8 4.5 5.3 5.9Nb de jours N 30 31 31 28 31 30 31 30Etc = Kc x ET0 x N 21.6 23.22 36.53 61.47 113.09 156.6 193.9 120.4 726.7Pluie 30 30 25 25 35 35 15 5 200.0Besoin en eau(Irrigation) = Etc-P 0 0 11.53 36.47 78.088 121.6 178.9 115.4 541.9

KcINI = 0.3

KcINI = 0.6

Amélioration des estimations par la prise en compte

de l ’évaporation du sol mais calcul plus

complexe au pas de temps

journalier Mais la traduction des résultats en terme de besoin en eau n ’est pas plus évidente !!!

Conclusion…

Quelques mots sur les Conditions Réelles

+ soil balance

Prise en compte du facteur de stress hydrique pour la plante ?

Quelques mots sur les Conditions Réelles….

Analogie avec le bilan hydrique du sol pour le processus de transpiration de la plante en considérant un réservoir

racinaire (voir méthode mono-coefficient).

Quelques mots sur les Conditions Réelles….

Mono-Coefficient : ETc_adj = Ks. Kc ET0

Dual-Coefficient : ETc_adj = ( Kcb.Ks + Ke ) ET0

( Pb de la gestion de deux réservoirs )

BILAN

Nombreux processus peu ou pas évoqués et pris en compte :Interception, Prélèvement dans le réservoir superficiel par les racines,

Ruissellement, Echange entre les réservoirs sol et racinaires…

1 grosse difficulté survient dans le calcul des conditions

initiales (Kcini, état de la réserve)

FAO Dual Coefficient ?

OK pour management simple, calendrier d ’irrigation, étude hydrologique à large échelle temporelle et spatiale. Les valeurs doivent

cependant être considérées comme des estimations préliminaires. Des mesures locales doivent fournir des orientations plus fiables.


1) Difficulté de définir précisément les différents stades le long du cycle de culture

2) Pour des études à des échelles plus fines que sous-continentales, les données fournies par la FAO doivent être révisées

3) Pour un même type de culture, les calendriers culturaux varient.Comment prendre en compte cette variabilité ?

la télédétection procurent un outil de surveillance avec des observations de même nature (rayonnement), réparties dans l’espace et dans le temps.

(en mode bilan plutôt qu’en mode prévision)

Les Missions Satellite

Indices de Végétation

Proche Infra-Rouge

Rouge

NDVI = (PIR-R)/(PIR+R) ~ Quantité de biomasse verte

0,1

0,6

janv-99 juil-99 janv-00 juil-00 janv-01DATE

NDVI

2001Ve

geta

tion

Inde

x1999

NDVI

Séries D ’images VEGETATION (km²)

IrriguéeNon

Irriguée

Séries Temporelles de NDVI

SPOT-HRV (20 m)

28/03/00

Détermination de phase du cycle cultural

Les séries temporelles de données satellite procurent des informations quantitatives sur le cycle cultural (ici la date

d’émergence, prise comme début de la phase de croissance).

Init. Croissance Maturité

Détermination de Variables BiophysiquesR PIR Les séries temporelles de données

satellite procurent des estimations de variables biophysiques (par ex. Indice Foliaire LAI), qui peuvent être utilisés pour définir les stades

(par ex. LAI>3 pour le plein développement), ou directement le Kc (stade de croissance et de

sénescence)

Date NDVI LAI1/6 0,13 023/6 0,53 1,612/7 0,89 3,916/8 0,90 4,4

Eq. 1 NDVI = NDVI∞ + ( NDVIS - NDVI∞ ) e – K . LAI Asrar G., Fuchs M., Kanemasu E.T., Hatfield J.L., 1984. Estimating absorbed photosynthetic radiation and leaf area index from spectral reflectance in wheat. Agron. J. 76 : 300-306.Baret F., Guyot G., Major D.J., 1989 – a. Crop biomass evaluation using radiometric measurements. Photogrammetria 43 : 241-256.

15/03/2002 26/04/2002 12/05/2002 29/05/2002

07/12/2001 02/01/2002 23/01/2002 08/02/2002

Détermination du Coefficient Cultural

Si NDVI < 0.15 Alors

Kc=Kcini=Kcend

Si NDVI > 0.55 Alors

Kc= Kcmid

Sinon

on interpole…

KCini KCend

KCmid

Détermination de L’ETc

Application au périmètre irrigué R3

pour l’année 2001/2002

⇒ ETc compris entre 110 et 430

mm (325 en valeur médiane), cohérent

avec le caractère très sec de l’année(faible croissance

des cultures) ?3 km

Crop evapotranspiration - Guidelines forcomputing crop water requirements -FAO Irrigation and drainage paper 56

Richard G. AllenLuis S. PereiraDirk RaesMartin Smith

http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm

Introduction au calcul des besoins en eau et de l...

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