CLIMAT ET SES COMIPOSANTES EAU ET ATMOSPHERE

DJEGUI Jérôme Makin

KOUAME Kouassi da SIL VEIRA K. Séwa

Juinr 2002

Ce cours fait partie d’un ensemble d’enseignements dont l’objectif général est de rendre l’élève “ capable de rappeler les mécanismes scientifiques utiles à /a compréhension des phénomènes rencontrés lors de la conception, de /‘étude et de la réalisation des ouvrages et équipements.”

Le présent enseignement est lui-même inclus dans un sous-ensemble appelé sciences de l’environnement.

OBJECTIF SPECIFIQUE

Au terme de cet enseignement, chaque élève doit être capable de rappeler les notions d’agroclimatologie qui contribuent à la compréhension de l’objectif général. Le schéma ci-après illustre bien la place de I’agroclimatologie dans l’ensemble des mécanismes scientifiques que nécessite la formation du technicien supérieur de I’ETSHER.

Tableau 1 : Place de l’objectif spécifique du cours dans l’objectif général afférent.

l’environnement

l Chimie des eaux . Conservation des

produits 2 alimentaires

I l

,

DEFINITION DE L’AGROCUMATOLOGIE

C’est la science qui décrit, explique, classe les climats et tire les conséquences pour l’agriculture.

II ne s’agit pas d’une description du point de vue de la géographie physique, mais plutôt des seuls facteurs climatiques ayant une influence sur le développement de l’agriculture (vent ; pluie ; végétation ; ensoleillement ; etc.).

Sur le plan agricole, il ne s’agira pas de biologie végétale. On se limitera à la compréhension des mécanismes du développement végétatif, afin que pour une plante donné, sous un climat donné, on puisse quantifier les volumes d’eau dont elle a besoin pour sa production optimale. Ces quantités d’eau s’appellent besoin en eau des cultures.

Pour arriver à cette quantification, nous allons étudier les facteurs qui agissent ou qui interagissent sur la plante au cours de son développement végétatif. Nous allons donc étudier, sous un climat donné, les relations eau- sol- plante pour aboutir à la détermination des besoins en eau de la plante considérée.

Cette étude sera organisée comme suit :

Chapitre 1 : le climat et ses composantes Chapitre 2 : l’eau et l’atmosphère : le cycle de l’eau Chapitre 3 : l’eau et la plante : les relations eau- sol- plante Chapitre 4 : besoins en eau des cultures.

3

B - LE CL! TETSESC

1.1. - LES OBSERVATIONS METEOROLOGIQUES

7.7.7. Objectifs

Une relative connaissance des facteurs climatiques, enregistrés par lui-même ou par

des spécialistes, doit aider l’agriculteur dans les décisions qu’il devra prendre :

Des décisions à long terme d’abord, que l’on peut qualifier de stratéqique et

qui tiennent compte du climat local connu par les enregistrements météorologique

des années passées :

Le choix des cultures à entreprendre, l’élimination de celles que le climat rend

trop aléatoire

Les investissements en matériel : matériel d’irrigation par exemple, matériel de

récolte, puissance des tracteurs en fonction du sol et des jours disponibles de travail

L’engagement de personnel, permanent ou temporaire

Des décisions à court terme, qualifiées de tactique, qui tiennent compte des

prévisions météorologiques à court terme ou des enregistrements récents. La

plupart des décisions à prendre par l’agriculteur au matin de chaque journée, ou

pour les 2 ou3 jours, qui viennent, dépendent du temps qu’il fait, qu’il a fait, ou qu’il

va faire :

Les travaux culturaux comme la prise au sol au bon degré d’humidité, les

binages et sarclages , la récolte des céréales

Le déclenchement des moyens de lutte contre les intempéries : irrigation,

aspersion.. .

La conduite de la lutte antiparasitaire et herbicide : du temps écoulé ou qui

s’annonce dépend l’évolution des parasites et la possibilité ou non de traiter sans

danger pour la culture traitée ni pour les cultures voisines (température, vent...)

1. q.2. Les grandeurs mesurées

Les observations météorologiques portent sur les <<éléments du climat >> ou

<<facteurs climatiques >> qui sont :

-la température

-les précipitations,

- l’évaporation,

- l’hygrométrie

- la radiation

- l’insolation

- la nébulosité

- le vent

- la pression atmosphérique

LES APPAREILS DE MESURE

1.2.1. LA TEMPERATURE

12.1 .l. LES THERMOMETRES à liquides, plus précis que les thermographes

enregistreurs exprime la température en degrés celcius. Les thermomètres ordinaires

et à maximum utilisent le mercure, les thermomètres à minimum l’alcool (bien que

des thermomètres à maxima - minima à mercure soient utilisés pour des mesures

courantes à la ferme ).

5

THERMOMETRE A MAXIMA ET MINIMA

6

1.2.7.2. TEMPERATURE DE L’AIR, DU THERMOMETRE, DE LA PLANTE OU DU

SOL

l la température de l’air se mesure sous abri ,à 2 m environ d’un sol engazonné.

L’abri doit protéger le thermomètre (et les autres appareils qu’il contient ) des

sources de chaleur et d’humidité qui ne proviendrait pas de l’air : pluie

rayonnement du soleil, du sol et des objets voisins. II doit aussi limiter les pertes

de chaleur par rayonnement du thermomètre lui-même. Sa construction est donc

délicate et ses normes standardisées.

l La température indiquée par un thermomètre exposé à l’air libre ne signifie

rien pendant la journée : elle dépend en effet du pouvoir d’absorption des

rayonnements par le thermomètre, lui-même dépendant de sa couleur, de

l’épaisseur du verre, de sa forme, du rayonnement des objets voisins . . . Le

thermomètre n’indique alors que sa propre température. Par contre la nuit, la

perte de chaleur du thermomètre est sensiblement identique à celle des autres

objets, notamment des plantes : le thermomètre exposé à l’air libre indique alors

la température des plantes, généralement inférieur à celle de l’air, surtout si le ciel

est clair et l’atmosphère calme (différence de 2 à 6” , parfois davantage au-

dessous de la température de l’air).

Mais pour bien différencier cette mesure, on lui donne le nom d’indice

actinothermique, indice très utile pour la détermination des risques de gelée

nocturne de printemps. On le mesure à 5/15 cm du sol engazonné pour les

cultures basses à 40/50 cm pour les vignes et arbres fruitiers.

l La température du sol se mesure à l’aide de thermomètres sondes enfoncés à

diverses profondeurs : 10, 50 ou même 100 cm.

INTERIEUR D’UN ABRI : remarquer les thermomètres, hygrographe,

barographe et psychromètre.

VUE D’UN SITE DERELEVE METEOROLOGIQUE

7.2.2. LE RAYONNEMENT, L’INSOLATION, LA NEBULOSITE

1.2.2.1. Le rayonnement et ses composantes : d’abord quelques définitions

l RAYONNEMENT. Un rayonnement est un ensemble d’ondes électromagnétique

qui transporte de l’énergie.

l RADIATION. Une radiation est un ensemble d’ondes de même longueur d’onde.

On peut classer les rayonnements d’après leur longueur d’onde : « h »

- rayons gamma et cosmétiques : longueur d’onde L inférieur à 0.058

- ( 1 angstrœm a vaut dix millionième de mm ) ;

- rayons X : h comprise entre 0.05et 10 A ;

9

- rayons ultra-violets (U V ) : h comprise entre mois 100 A et 4000 A ;

- rayonnement visible : h comprise entre 0.4 et 0.7 1-1 (un micron q vaut 1

millième de mm donc IOOOOA ) ;

- rayonnement infra-rouge (IR) : h comprise entre 0. 7 et 200 ;

- rayonnement radar, TV, radio ( ondes hertziennes ) : h comprise entre moins

de 1 mm et 20 km.

l TRANSPORT D’ENERGIE.Tout transport d’énergie par rayonnement nécessite

un émetteur, source d’énergie, et un récepteur. D’autre part, tout corps émet un

rayonnement qui est fonction de sa température et des caractéristiques de sa

surface. Un rayonnement arrivant sur un corps pourra donc être en partie

réfléchi, absorbé ou transmis

l REFLEXION. La réflexion d’un rayonnement arrivant sur un corps dépend de

l’incidence et de la longueur d’onde de ce rayonnement, ainsi que du corps lui-

même. On appelle albédo, du latin albedo, blancheur, le pourcentage de

l’énergie incidente qui est réfléchi directement. Ainsi la neige réfléchit presque

tout le rayonnement visible ( albédo = 80 à 90 % ), mais se comporte presque

comme un corps noir pour les infra-rouges (aibédo presque nulle ).

Les corps lisses et blancs réfléchissent plus que les corps rugueux et foncés : ainsi un champs motteux absorbe plus d’énergie ( réfléchit moins dans le visible ) que le même champs après passage du rouleau, et paraîtra donc plus sombre.

l ABSORPTION .la part d’énergie qui n’est pas réfléchie peut être absorber par le corps qui la reçoit. De même que la réflexion, l’absorption sera fonction des longueurs d’onde considérées et du corps lui même.

l TRANSMISSION. Une partie du rayonnement reçu par certains corps n’est ni absorbée ni réfléchie mais transmise. On dit que le corps est transparent aux radiations qu’il transmet, et qu’il est opaque aux radiations qu’il ne transmet pas. Ainsi le verre est transparent aux rayons visibles (lumière),mais opaque aux rayons infra-rouges (chaleur). D’où son intérêt pour les serres.

l EMISSION. Les corps émettent en fonction de leur température, donc selon l’énergie absorbée qui les échauffent. Un corps n’émet que dans les longueurs d’onde qu’il peut absorber.

10

1.2.2.2. L’énergie reçue par le sol et les plantes. Le bilan radiatif

a) Les flux d’énergie entre le soleil et le sol Du rayonnement solaire atteignant l’atmosphère ( 2calories / minute / cm2 = constante solaire ), la moitié environ, soit 51 % frappe la surface terrestre, 26 % par radiation directe, 25 % par radiation diffuse émanant des nuages et particules en suspension dans l’atmosphère.

Au sol arrivent donc :

l Le rayonnement direct ou incident 1, c’est-à-dire le rayonnement solaire transmis tel quel par l’atmosphère ( rayonnement pour lequel l’atmosphère s’est montrée transparente) ;

l Le rayonnement diffus D, résultat de tous les phénomènes de diffusion sur les molécules d’air et sur les particules en suspension dans l’atmosphère. D est défini pour une surface horizontale, I est défini pour une surface perpendiculaire aux rayons,

Or en un point quelconque, les rayons font un angle h avec l’horizontale du lieu ( variable avec l’heure et la saison, h = 90- à midi en été ).

Le rayonnement global G est la somme des rayonnements direct et diffus. G=Isinh+D=S+D

\ Son spectre d’émission s’étale entre 0.15 et 4 A. Plus le ciel est nuageux, plus le rayonnement direct est faible, et plus le

rayonnement diffus est plus important.

b) Le bilan radiatif au niveau du sol,

Le sol et l’atmosphère ont un rayonnement propre, lié à leur température, dans un spectre entre 5 à 100 (infra-rouge) :Ra, rayonnement atmosphérique, et Rs, rayonnement du sol.

D’autre part, le rayonnement global G arrivant au sol n’est pas entièrement absorbé : une partie est réfléchie en fonction de I’albédo de l’ensemble du sol + couvert végétal.

Le bilan radiatif au niveau du sol exprime les gains ou pertes d’énergie du sol, et donc conditionne l’évolution de la température du sol.

Le rayonnement net Rn s’écrit alors : Rn=(l-a)G+Ra-Rs

Le bilan est généralement positif le jour. II est négatif la nuit, et ce d’autant plus que le ciel est clair : une couverture nuageuse réfléchit vers le sol une partie du rayonnement que celui-ci a émis, ce qui limite son refroidissement. Les risques de gelées sont donc plus importants par nuit claire.

11

OBSERVATIONS MÉTÉOROLOGIQUES - 1

Planche 1 - 4 - LES MESURES DE LA RADIATION ET DE L’ENSOLEILLEMEÏYT

,

RADIATiON REFLECHIE par l'atmosphfre

vers 1 'espace

b. 1': : _.:<

Fig. 1 - 5 (ci-contre)

LES FLUX D’ÉNERGIE ENTRE LE SOLEIL ET LA TERRE A TRA- VERS L’Al%OSPHÈRE.

(D’après Hermann Flohn et Jac- ques Peltier, CI Le Temps et le Climat B Hachette).

. . '. ;.

:ED0 : radiation réfléchie le sol et sa couverture végétale et minéral2

.. z7~~~.7~~~m/~z

:

RADI?TION GLOBALE

_'.

RADIATIOl$ ABSC??EE

Rayonnement de

‘ Fig. 1 - 6

LES COMPOSANTS DU BILAN FIADIATIF AU NIVEAU DU SOL

Par rapport au schéma précédent, ce graphique fait apparaître le rayon-

J nement atmosphérique Ra et le rayonnement du soi Rs.

On voit que le rayonnement net Rn, dont résultera la température du sol. est la somme :

Rn = (1 - a) G + Ra - Rs Partie diffus

Fig. 1 - 6 bis - (ci-dessous) - LES COMPOSANTES DU BILAN RADIATIF DE JOUR ET DE NUIT.

(D’après G. Guyot, INRA, Q Climats, agriculture, et aménagement en pays de bocage B INRA et ANDAFAR).

F:ayonnement Tlobal Jr;UR

Reflux Jayonnczient

Rayonnement net d'énergie du sol

des couches d'air vers

la terre

Albedo n

Rayonnene-t ..-+

RAYI)NlJE,‘.IEVT DE COL’RTE Reflux

Rayonnement

LONGUEUR D'OhVE d]ënerqie du sol

IiAYONNE:IEI'T DE GRANOE

LONGUEUR D’OlvVt

NUIT

dei couches d'air vers

la terre

rln

Rayonnement net

infra-rouqe

v ,

APPORTS APPORTS PERTES BILAN

c) La mesure des flux radiatifs est surtout pratiquée par les stations de recherche

On utilise des solarimètres à pile thermoélectrique, ou pyranomètres ( ou pyranographes lorsqu’ils enregistrent) qui débitent un courant électrique variable selon l’intensité reçue.

1.2.2.3. L’insolation et sa mesure

Si la mesure de la radiation et des bilans d’énergie n’est pas pratiquée jusqu’ici couramment en dehors de la recherche, par contre celle de la durée d’insolation, ou héliophanie, l’est par toutes les stations météorologiques à l’aide d’héliographe (de JORDAN ou de CAMPBELL-STOCKES).On peut rapporter cette durée à celle de la durée astronomique du jour de la station. On obtient la fraction d’insolation, ou héliophanie relative.

7.2.2.4. La nébulosité s’apprécie à l’estime, 3 fois par jour, dans les stations météorologiques. On l’exprime en octas ( échelle de 0 à 8 ).

VUE D’UN HELIOGRAPHE DE CAMPBELL-STOCKES

12

1.2.3. LES PRECIPITA T’KIMS, h ‘EVAPORA TION, L’HYGROMETRIE

7.2.3.7. /es précipitations (pluie, notamment, rosée, neige et grèle) sont recueillies et mesurées par des pluviomètres ou pluviographes disposés en un endroit très dégagé, les obstacles brises-vent modifiant leur répartition. Les hauteurs des pluies s’exprime en mm, lmm correspondant à10 mètre cube d’eau/hectare. La hauteur de neige tombée est transformée en hauteur d’eau précipitée en la divisant par 10

VUE D’UN PLUVIOMETRE A LECTURE DIRECTE

7.2.3.2. L’évaporation ou pouvoir évaporant de l’air peut se mesurer à l’aide de divers appareils.

l L’évaporornètre de PICHE dont le principe est l’évaporation progressive d’une colonne d’eau à travers une rondelle de buvard. La mesure ainsi obtenue permet de calculer I’évapotranspiration potentielle à l’aide de la formule de BOUCHET

Utilisé par de nombreuses stations, I’évaporomètre de PICHE peut aussi faire partie de l’équipement météorologique simplifié d’agriculteurs ou d’arboriculteurs désirant calculer de manière précise le bilan hydrique de leur ferme, en vue de mieux conduire leur irrigation. C’est un tube cylindrique de 275 mm de hauteur et de diamètres 12,4/14,8 mm. A sa base se trouve un papier buvard de 3 cm de diamètre, retenu par une pince, à travers lequel se fait l’évaporation.

VUE D’UN EVAPOROMETRE DE PICHE

,

14

Les bacs d’évaporation.

II en existe deux sortes : Le bac de classe « A » et le bac COLORADO ou IRD ( ex ORSTOM)

Le bac COLORADO

D’une section de 1m2, et remplis d’eau dont le niveau est établi chaque jour, ces bacs sont utilisés par la plupart des stations météorologiques.

Mais le bac d’évaporation commence à être utilisé par certains agriculteurs pour déterminer les quantités d’eau évaporées par les cultures et par conséquent les doses d’irrigation. Cette méthode dite « du bac Colorado » ( du nom de la station expérimentale du Colorado qui en a recommandé l’emploi agricole) donne une mesure directe assez juste de I’évapotranspiration lorsque le sol est totalement couvert par la végétation et régulièrement arrosé. II ne nécessite aucun des calculs de la méthode de I’évaporomètre de PICHE. C’est à la fois un grand pluviomètre et un évaporomètre.

Son emploi pour une bonne conduite de l’irrigation n’exclut pas le calcul de la réserve d’eau facilement utilisable dont on parlera plus loin dans le cours (RFU)

VUE D’UN BAC TYPE COLORADO OU IRD (ex ORSTOM) ‘/ <

1.5

Le bac de classe « A »

Le bac de classe « A » est contrairement au précédent, de forme circulaire, de diamètre 121,9 cm, haut de 25,4 cm et posé sur un support en bois a 30 cm au dessus du sol ( caillbotis ) (voir photo d’une station météorologique plus haut)

On applique un coefficient de corrélation entre l’évaporation au bac classe A et l’évaporation d’une retenue d’eau. La formule de POUYAUD , établie a pas de

temps journalier, nous donnent : E ret, = 1,664( Ebat A)O1602 Les deux évaporations sont exprimés en mm/jour

Les évaporations des nappes libres ( Lacs de barrages ) Les nappes libres, lacs et mers, sont l’objet d’intenses évaporations. A titre

d’exemple, l’évaporation enlève à elle seule entre 2 m et 2,5 m par an sur les retenues d’eau dans le Sahel. On mesure en général, la baisse de hauteur (infiltration, évaporation et prélèvements) d’eau des lacs, à l’aide de limnimètre.

UN LIMNIMETRE

l Les cases d’évapotranspiration. Ils sont surtout utilisées surtout par les stations de recherche Biociimatologiques,

ces cases reproduisent avec exactitude la réalité : il s’agit d’un cylindre de terre contenu dans un bac métallique affleurant la surface du sol. On y implante la même végétation qu’à la périphérie, la terre du bac étant évidemment la même que celle du champ. Monté sur un dispositif précis de pesée, avec transmission électrique des données, les bacs subissent des variations de poids en fonction de la p!uviométrie et de I’évapotranspiration. L’eau de percolation est également recueillie.

Contrairement à la pluviométrie, extrêmement variable pour un même mois selon l’année, le pouvoir évaporant de l’air est plus stable. Ainsi par exemple quand la pluviométrie estivale a varié de 1 à 4 (de 1927 à 1947 à Versailles ), le pouvoir évaporant n’a oscillé dans le même temps que de 1 à 2. C’est ce qui explique qu’il soit possible, pour calculer le bilan hydrique, d’utiliser les données moyennes mensuelles d’évapotranspiration de la station météorologique la plus proche, et de ne mesurer à la ferme que la pluviométrie.

7.2.3.3. L’hygrométrie de /‘air est le pourcentage de vapeur d’eau ( e ) qu’il contient par rapport à celle qu’il pourrait contenir à la même température (E). C’est le rapport e/E x 100.

Deux sortes d’appareils en donnent la mesure

l Le psychromètre appareil le plus précis, est l’association de 2 thermomètres, l’un sec, l’autre maintenu humide par une mousseline imprégnée d’eau. La température de ce dernier est d’autant plus basse par rapport à celle du thermomètre sec que l’air est plus sec. Une courbe donne ensuite l’hygrométrie dans l’air en fonction des deux mesures de température.

l L’hygromètre à cheveux, moins précis mais à lecture directe, est basé sur l’allongement et le rétrécissement subi par un faisceau de cheveux dégraissés, en fonction de l’humidité de l’air. Les hydrographes possèdent en plus un dispositif d’enregistrement.

Associés en un même appareil avec un thermographe, ils constituent un thermo-hygrographe.

VUE D’UN HYGROGRAPHE (Remarauer les cheveux de blondes ou les crins de chevaux)

,

18

Atmosphère I l

I----l S’évapore à partir de la

1 zone non saturée -4 Ecoulement de terrain

19

14 OBSERVATIONS MÉTÉOROLOGIQUES -

Planche 1 - 3 - LES MESURES DE LA TEMPÉRATURE

Eq~osés à l’air iibre (photo l), les ther- momètres n’indiquent que l’indice acti- nothermique, tempémture minimale des feuilles pendant la nuit (généralement infé- rieure à celle de l’air). Il s’agit toujours de thermomètres à minima.

‘1 d

La température du sol est mesurée par des thermomètres sondes enfoncés à la profondeur voulue ‘

La température de l’air se mesure toujours sous abri, comme dans cet abri standardisé d’une station météorologique (photo 2).

1 ndex

THERMOMETRE A MAXIAIUM L’index est poussé vers le haui par la colonne de mercure. II reste dans la position atteinte au moment du maximum de tem- pérature.

1

L’index est ramené vers le bas par le ménisque de l’alcool. Si la colonne d’alcool s’allonge, 1’ index ne suit pas, indiquant ainsi la température minimale.

Les thermomètres à maxima sont toujours à mercure et les thermomë- tres à minima sont à alcool et posés légèrement inclinés (fig. ci-dessus).

Des thermomètres à maxima-minima (photo 33, à mercure, alcool ou toluène, sont souvent util&% à la ferme. dans un abri météo sommaire (fig 1: 141

Quant aux thermogra- phes (photo 4), contenus dans I’abti météo, ils don- nent l’allure des variations diurnes de températures. (thermogramme ci- contre).

18 - OBSERVATIONS MÉTÉOROLOGIQUES - 1

Planche 1 - 9 - LES MESURES DES PRÉCIPITATION5 ET DE L’ÉVAPORATION

ELOIG?:EMEI;T DU PLUVIOMETRE : au moins 4 fois la hauteur des obstacies (haies, arbres, mai- sons, ban-ars...)

Pluviomètre

Le pluviomètre (photo 1) est l'instrument de mesure météorologique le plus utile à l'agriculteur. Il doit être placé loin de tout obstacle (fig. ci-dessus).

Le pluviographe (photo 2) enregistre directement les quantités d'eau recueillies.

-\Rayonnement solaire

Rayonnement nocturne

entre l'eau et le sol

L’évaporométre de Piche (photo 3). présent dans les abris météo des statrons, donne. par l’intermédiaire de la formule de Bouchet la valeur de l’évapo-transpiration potentielle (E.T.P.).

Les bacs d’évaporation (photo 4 et schémas ci-dessus et ci-contre), utilises dans la plupart des stations mëtéorologi- ques, le sont parfois aussi par des agriculteurs désirant déterminer de manière rapide et directe les qugxités d'eau à.

._ . * *. apporter en comptement de la pluie.

Les case d’évaporation (photo 5) reproduisent tïdèle- ment la réalité puisqu’elles portent la même c,ulture que le sol voisin. Elles demandent un équipement très précis (pesons électroniques) qui les réserve aux stations de bioclimatolooie.

Réservoir d'eau Gradué en litres

1 LITRE

= 1 m d'eau dans le bec = une ëvatxx-ation d'l I-? = une perte d'eau/ha ce 10 rn3

'lilyau souple i i

Cornière

-- --.

2- LES RELATIONS EAU- SOL- PLANTE

2-l GENERALITES SUR LA CELLULE VEGETALE

Afin de comprendre le rôle que joue l’eau dans la plante, examinons grossièrement la constitution de la cellule végétale.

La cellule végétale est composée :

- d’un noyau qui comporte les chromosomes,

- du cytoplasme,

- de chloroplastes qui contiennent la chlorophylle,

- des mitochondries qui sont des générateurs, des accumulateurs et des transformateurs de l’énergie nécessaire pour le métabolisme,

- et de la vacuole qui est une cavité du cytoplasme contenant diverses substances en solution dans l’eau.

C’est la quantité d’eau contenue dans cette cavité qui détermine la teneur en eau d’une plante à un stade de développement donné.

Tableau 1 : Teneur en eau de quelques végétaux

Source : ENCYCLOPEDIE BORDAS : La vie des plantes

20

2-2 L’EAU DANS LA PLANTE

L’eau est une nécessité pour la vie animale et végétale. Dans la cellule, l’eau permet le métabolisme. C’est elle qui véhicule, par différents mécanismes, les substances nutritives de la plante. C’est donc le facteur essentiel de la croissance végétale.

Le rôle de l’eau dans la plante est triple : - associée aux fonctions de la photosynthèse, elle permet l’élaboration

des tissus

- elle set-t de solvant aux éléments du sol qui nourrissent la plante

- enfin, elle joue un rôle de régulateur thermique. Ce dernier phénomène se manifeste par la transpiration par la surface des feuilles.

2-3 LA TRANSPIRATION

L’eau qui remonte des racines aux feuilles d’une plante est composée de 2 parties :

- une partie très faibles qui reste fixée à la plante pour contribuer à la formation des tissus : c’est l’eau de constitution

- un volume plus important qui véhicule les éléments nutritifs et qui est rejeté dans l’atmosphère : c’est l’eau de transpiration

Bien que très faible par rapport au volume d’eau absorbée par la plante (c l%), l’eau de constitution représente un pourcentage important du poids total. Selon les espèces, elle varie de 60 à 95%.

Le volume d’eau de transpiration varie selon la plante considérée, le climat, la nature et l’humidité du sol.

Pour caractériser l’eau de transpiration, on définit le coefficient de transpiration qui est le rapport entre le poids de l’eau transpirée et le poids de matière sèche élaborée dans le même temps.

Exemple : Maïs : 210 - 380 Pomme de terre : 300 - 650

En fonction de certains facteurs climatiques (humidité de l’air, vitesse du vent) la plante va enregistrer une demande énergétique. Pour y répondre, elle va transpirer par les surfaces foliaires.

Cette transpiration, qui est la diffusion vers l’atmosphère de la vapeur d’eau évaporée dans la feuille, ne se fait pas sans résistance. La quantité d’eau transpirée est régulée par les stomates (appareil microscopique de l’épiderme des végétaux percé d’un minuscule orifice) et secondairement par les cuticules (pellicule superficielle des jeunes plantes) qui s’ouvrent ou se ferment en fonction de la demande atmosphérique et de la disponibilité d’eau dans la plante.

Les végétaux ayant une grande surface de transpiration, éliminent en général des quantités impressionnantes d’eau.

21

Exemple : Un plant de chou fournit 0,51 d’eau en 12 heures Un chêne isolé dégage entre avril et septembre (6 mois) plus de 100

tonnes ! ! ! d’eau ( soit en moyenne plus de 550 Kg parjour)

Plusieurs facteurs conditionnent la transpiration :

- l’hygrométrie : la transpiration augmente quand l’humidité de l’air décroît,

- la température : la transpiration augmente avec la température, - la lumière : elle s’accroît sous l’influence de la lumière.

Ces différents facteurs ont donc une influence sur l’ouverture des stomates.

2- 4 L’ABSORPTION DE L’EAU PAR LA PLANTE

2-4- 1 MECANISME DE L’ABSORPTION

L’eau du sol pénètre dans la plante par la racine. Cette pénétration se fait par la zone pilifère grâce aux poils absorbants. Les poils absorbants du système radiculaire sont des cellules allongées, vivant quelques semaines et qui existent en nombre très important (200 à 500 par cm*)

La plante, par ses poils absorbants, exercent une succion sur l’eau, mais le sol exerce aussi une de sens opposé. II n’y a donc absorption que si la succion de la plante est supérieure à celle du sol.

La succion de la plante est déclenchée par la demande de transpiration commandée par la surface foliaire.

L’eau entre par les poils absorbants, puis gagne les vaisseaux situés au centre de la racine. Sous les effets combinés de la poussée radiculaire et de l’appel d’eau dû à la transpiration, elle monte vers les feuilles.

2- 4- 2 FACTEURS DE L’ABSORPTION

Plusieurs facteurs influencent l’absorption de l’eau par la plante :

- la pression osmotique des poils absorbants,

- la demande de transpiration des feuilles,

- l’humidité du sol : plus l’eau est abondante dans le sol, plus elle est facile à prendre par la plante,

- la température : les températures extrêmes ne favorisent pas le développement radiculaire,

- l’aération du sol : plus un sol est aéré, plus il est propice au développement radiculaire. A l’inverse, si un sol est gorgé d’eau, il a peu d’air. II entraîne en conséquence une baisse de l’activité radiculaire et donc un ralentissement du développement de la plante,

- la profondeur d’enracinement : pour un sol ayant une humidité donnée, le volume d’eau disponible pour la plante est fonction de la profondeur des racines. Ce constat a une grande importance pour l’irrigation (pour les doses à appliquer)

22

,

On classe généralement les espèces végétales en 3 catégories selon la profondeur explorée par les racines.

APPELLATION /

PROFONDEUR

peu profondes Inférieure à 60 cm

moyennement Inférieure à 120 cm

Supérieure à 120 cm

EXEMPLES D’ESPECES CONCERNES

Choux ; laitue ; oignons ; pomme de terre Haricots ; carottes ; maïs ; blé ; courges. Agrumes ; coton ; arbres fruitiers ; tomates.

La densité radiculaire décroît avec la profondeur d’enracinement entraînant aussi une décroissance de la quantité d’eau absorbée.

Exemple : Variation de la quantité d’eau absorbée par le maiS en fonction de la profondeur des racines.

r PROFONDEUR DE LA RACINE % DE CONSOMMATION D’EAU 0 à 30 cm 42,‘t%

30 à 60 cm 28,2% 60 à 90 cm 19,1%

90à 120cm 10,6%

Dans cet exemple, plus de 70% de la quantité d’eau consommée est absorbée dans les 60 premiers cm.

23