Résultats de recherche de l’Université de la Floride sur l’irrigation en pépinière

 

Réduire les besoins en irrigation pour la production en pépinière est devenu un enjeu majeur. C’est encore plus vrai avec les risques accrus de pénurie d’eau qui peuvent survenir durant les périodes de sécheresse ou qui peuvent être imposés par des restrictions d’arrosage, surtout dans les régions qui ont des réserves en eau limitées. Jusqu’à maintenant, la plupart des solutions proposées exigeaient des investissements importants et se révélaient très techniques. Cet article présente les résultats positifs obtenus à la suite de plusieurs années de travaux expérimentaux menés à l’Université de la Floride, aux États-Unis, et à l’Université Laval, au Canada, afin de développer un système de conservation d’eau simple et pratique.

Par Soleno Textiles inc.

Figure 1. Vue partielle de l’installation expérimentale à l’Université de la Floride en 2001. En avant-plan, on voit, à la première section, le matelas capillaire installé.

Quelles sont les exigences à respecter pour l’irrigation en pépinière ?

Au fil des ans, divers systèmes de conservation d’eau ont été proposés aux producteurs en pépinière : l’arrosage par aspersion (gicleurs), les bassins de récupération d’eau et la micro-irrigation. Pourtant, ces systèmes ont une efficacité très limitée alors que les producteurs ont besoin d’un système d’irrigation performant et polyvalent qui :

  • Fonctionne dans les terrains inégaux ou en pente;
  • Accroît l’uniformité de l’arrosage;
  • Réduit la croissance des mauvaises herbes et des algues;
  • Soit compatible avec les systèmes d’arrosage par aspersion et goutte à goutte;
  • Recueille et utilise l’eau de pluie;
  • Réagit bien en présence des substrats les plus utilisés;
  • Soit fiable, c’est-à-dire résistant à l’accumulation de sel et d’herbicide;
  • Réduit le mouillage des feuilles et des fleurs afin de prévenir les maladies.

Avec ces exigences en tête, divers systèmes d’irrigation ont été testés (Haydu, 2002), incluant la micro-irrigation, les plateaux étanches et finalement le matelas capillaire Aquamat.


Comment les expériences ont été menées ?

 

Les expériences concernant les systèmes d’irrigation ont été menées au Mid Florida Research and Education Center

Les deux types d’expériences menées :

A. La première série d’expériences menées au Mid Florida Research and Education Center comparait différents systèmes d’irrigation : le matelas capillaire, l’arrosage par aspersion (gicleurs), la micro-irrigation, les plateaux étanches et des contenants similaires placés sur un textile couvre-sol standard et utilisés comme groupe témoin. Tous les systèmes étaient irrigués la nuit grâce à des gicleurs. Les plants dans le lot témoin recevaient 1,52 cm (0,6 po) d’eau chaque jour et ceux sur les matelas 0,64 cm (0,25 po) contre 0,38 cm (0,15 po) pour les plateaux étanches. La micro-irrigation recevait l’équivalent de 1,78 cm (0,7 po), soit la plus petite quantité d’eau qui puisse être acheminée aux sections de ce système d’irrigation. Dans le cas des plateaux, la quantité fournie à chaque plant pour suffire à ses besoins en eau de la journée, équivalait en proportion au même volume d’eau que le groupe témoin.

En d’autres mots, chaque surface recevait proportionnellement la même quantité d’eau puisque pour les plateaux et le matelas, l’eau entre les pots pouvait être absorbée par capillarité plus tard dans la journée. Pour ce qui est du matelas capillaire, cette quantité était nécessaire pour assurer le bon fonctionnement du système, celle-ci représentant la plus petite quantité nécessaire pour amorcer la montée capillaire.

Un substrat constitué de 60 % d’écorce, de 30 % de tourbe de carex et de 10 % de sable a été utilisé. Les plants de Viburnum odoratissimum et Ligustrum japonicum ont été cultivés et récoltés alors que 92 % des plants atteignaient la qualité Florida Fancy Grade (1995). Les données sur les coûts d’utilisation de l’eau, des opérations, de la main-d'œuvre et les frais variables ont été compilés. Les détails de production supplémentaires et les données économiques détaillées peuvent être consultés dans Beeson (2002) ou Haydu (2002).

B. Une deuxième série d’expériences a permis de comparer chez trois producteurs le matelas capillaire avec l’arrosage par aspersion pour différentes espèces végétales cultivées dans différentes installations : Lake Brantley Plant Corporation (Longwood, Floride), Houston Garden Center (Houston, Texas) et Québec Multiplants (Saint-Appolinaire, Québec).

Chez les trois producteurs, les matelas capillaires étaient simplement déposés sur le sol sous les gicleurs, sans ajustement spécial et sans modification du système en place. L’irrigation se faisait normalement sur les matelas aménagés en traitements répétitifs ou non.

 

Quels sont les résultats ?

 

Les résultats des tests conduits à l’Université de la Floride

Les derniers résultats (Beeson, 2002) montrent que la croissance des plants a été supérieure avec le matelas capillaire et les plateaux de plastique comparativement au système (par aspersion) utilisé sur la parcelle témoin. La micro-irrigation augmente généralement le temps de production. Le matelas capillaire et les plateaux requièrent moins d’eau que les deux autres systèmes pour produire 92 % de plants aptes à être mis en marché. Le temps de production a été réduit considérablement (Tableau 1).

 


Gallonnage d’eau

Semaines de production


Viburnun

Ligustrum

Viburnun

Ligustrum

  Aspersion (témoin)

7733

5248

39

30

  Aquamat

2720

2556

28

26

  Plateaux

2216

1842

28

23

  Micro-irrigation

4240

3357

39

31

 

Tableau 1. Temps de production et quantité d’eau utilisée pour amener deux espèces à maturité commerciale

Grâce à la croissance accélérée obtenue avec le matelas capillaire et les plateaux étanches, le temps de production a été réduit de quatre à 11 semaines, comparativement aux gicleurs, et de cinq à 11 semaines, comparativement à la micro-irrigation.

Parce que le matelas capillaire et les plateaux recevaient également moins d’eau, ces systèmes ont nécessité de 65 % à 71 % moins d’irrigation que la parcelle témoin pour les plateaux, et de 51 % à 65 % moins d’eau pour le matelas capillaire. La micro-irrigation ne favorise pas de grandes économies d’eau (approximativement de 36 % à 45 %). Les plateaux ont économisé le plus d’eau, suivis par le matelas capillaire. Mais le coût élevé de ce type de système limite sa rentabilité à un moment où l’eau est encore relativement peu coûteuse. Les coûts détaillés pour les matériaux et l’installation sont regroupés dans le Tableau 2.

 

Coûts d’installation (USD)

 Système

Couvre-sol
et agrafes

Matériaux spéciaux
d’irrigation

Gicleurs

Main-d'œuvre

Coûts totaux
(coût par pi2)

  Aspersion (témoin)

396 $

0 $

590 $

60 $

1046 $
(0,10 $ / pi2)

  Plateaux

396 $

7680 $

590 $

75 $

8741 $
(0,80 $ / pi2)

  Aquamat

396 $

4372 $

590 $

173 $

5531 $
(0,50 $ / pi2)

  Micro-irrigation

396 $

5408 $

0 $

543 $

6347 $
(0,60 $ / pi2)

 

Tableau 2. Coûts d’installation pour un quart d'acre (par pied carré) des différents systèmes d’irrigation avec des contenants no 1

Le peu d’investissement nécessaire au matelas capillaire comparativement aux plateaux et à la micro-irrigation est une cause importante de sa rentabilité plus élevée. Il y a un coût pour économiser de l’eau mais une croissance accrue compense pour cet investissement. La rentabilité nette après 6 ans a été calculée selon les données recueillies sur le terrain (Fig. 2).

Figure 2. Profits cumulatifs après 6 ans, pour des plants de Viburnum et Ligustrum, en utilisant trois systèmes différents de conservation d’eau.

En se basant sur les données combinées de profits du Viburnum et Ligustrum, l’analyse économique a identifié le matelas capillaire Aquamat comme le système offrant le niveau de rentabilité le plus élevé. Venaient ensuite les plateaux étanches, suivis par la micro-irrigation, laquelle a généré considérablement moins de profit. Les investissements substantiels sont compensés par la croissance accélérée des plants, entraînant des économies en termes de main-d'œuvre et d’équipement.

Résultats expérimentaux chez les producteurs

Résultats à Lake Brantley Plant Corporation, Floride : Le matelas capillaire a été installé en août 2001 (Fig. 3). Il a été déposé directement sur le sol et aucun changement n’a été fait dans le système d’irrigation en place. Le matelas capillaire a ensuite été recouvert d’un couvre-sol régulier afin de pouvoir marcher dessus et le protéger du soleil. Des plants d’Azalea ont ensuite été placés directement sur le matelas, cultivés pour trois mois, puis taillés et vendus. Après la taille, des données sur le poids en matière sèche furent recueillies sur certains des plants.

Figure 3. Installation du matelas capillaire Aquamat à Lake Brantley Plant Corporation, à Longwood, en Floride. La couche blanche du dessus est recouverte d’un couvre-sol pour pouvoir marcher sur les parcelles. Aucun changement n’a été effectué dans le programme d’irrigation. Les plants d’Azalea ont été placés directement sur le matelas Aquamat.

Le volume d’eau a été mesuré dans les pots à différents moments durant le jour. Comme les deux traitements étaient situés sur la même ligne d’irrigation, il n’était pas possible d’appliquer différentes quantités d’eau sur les différents lots. Malgré tout, il a été possible d’observer que les pots sur le matelas capillaire avaient maintenu un volume plus élevé d’eau que les pots situés dans l’aire de contrôle. De plus, le volume d’eau plus élevé dans les pots situés sur le matelas capillaire correspondaient à des valeurs où l’eau est la plus facilement extraite par les plantes. Conséquemment, des rendements plus élevés furent prévus. Effectivement, malgré le fait que toutes les plantes avaient été préalablement taillées à la même hauteur pour déterminer leur masse sèche, les plantes sur le matelas capillaire avaient un poids en matière sèche 24 % plus élevé que les plants dans le groupe témoin (Fig 4).

Figure 4. Poids en matière sèche et contenu volumétrique en eau de l’Azalea placé sur le matelas capillaire Aquamat et dans les pots témoins, à Lake Brantley Plant Corporation, à l’automne 2001.

Résultats à Houston Garden Center, Texas : À cette deuxième installation, trois espèces ont été cultivées sur le matelas capillaire. Dans ce cas, la quantité d’eau appliquée pouvaient être ajustée séparément pour les deux traitements. Les trois espèces (Ligustrum, Nerium et Plumbago) ont démontré une croissance supérieure sur le matelas capillaire. Elles avaient été initialement taillées au même format que les plants du groupe témoin pour déterminer leur poids en matière sèche. Dans les trois cas, le poids en matière sèche s’avéra plus élevé pour les plants sur le matelas capillaire. Pour Ligustrum sur le matelas capillaire, l’augmentation de 14 % du poids en matière sèche, après la taille, a été obtenu en utilisant 63 % moins d’eau que le groupe témoin (Fig. 5). La croissance augmenta dans une moindre mesure pour les autres espèces, c’est-à-dire approximativement de 12 % et 5 %, pour Nerium et Plumbago, respectivement.

Figure 5. Poids en matière sèche et eau utilisée pour amener le Ligustrum au stade vendable, catégorie commerciale, au Houston Garden Center, Houston, Texas.

Résultats chez Québec Multiplants, Saint-Appolinaire, Québec, Canada : La même tendance a été observée chez le troisième producteur. Deux espèces (Cotoneaster et Spiraea) ont été cultivées et la quantité d’eau appliquée à chaque traitement a été ajustée séparément. Les différences constatées dans la croissance des plants furent évidentes (Fig. 6). L’augmentation respective a été de 48 % et de 101 % du poids en matière sèche pour Spirea et Cotoneaster, sur le matelas capillaire comparé au groupe témoin. Les données de terrain recueillies sur le contenu en eau ont confirmé que les pots sur les matelas capillaires ont été arrosés avec une plus grande uniformité que les pots sous les gicleurs et que le matelas capillaire pouvait effectivement distribuer l’eau efficacement sur des pentes de 3 %. Le matelas a aussi utilisé 13 % moins d’eau que le groupe témoin. Les économies en eau furent moins importantes à Saint-Appolinaire qu’en Floride et au Texas, premièrement parce que la configuration de la couche étanche de polyéthylène n’avait pas été mise en place, et aussi probablement parce que les plants plus gros placés sur le matelas capillaire ont été arrosés plus fréquemment vers la fin de l’expérience.

Figure 6. Poids en matière sèche après 4 mois de croissance chez Québec Multiplants, Saint-Appolinaire, Québec, Canada.

Figure 7. Plants de Cotoneaster placés sur le matelas capillaire chez Québec Multiplants, Saint-Appolinaire, Québec, Canada.

Conclusion


Les résultats expérimentaux obtenus à l’Université de la Floride et chez les différents producteurs ont démontré que la technologie du matelas capillaire et des plateaux étanches économisaient une quantité d’eau importante, tout en accélérant la croissance. Dans les cas où le rendement accru compensait pour l’investissement requis, il était préférable d’utiliser le matelas capillaire plutôt que la micro-irrigation. En plus de la simplicité et de la polyvalence du système AQUAMAT®, les recherches effectuées sur ce système confirment les avantages économiques et environnementaux de cette technologie qui aide les producteurs à augmenter la rentabilité de leurs installations tout en économisant de l’eau.

Quel est ce système d’irrigation ?


Connu sous le nom d’AQUAMAT®, le système de conservation de l’eau, l’essentiel de ce système d’irrigation consiste en un matelas capillaire conçu spécifiquement pour les pépiniéristes et les serriculteurs.

Depuis des années, des matelas capillaires standards ont été développés et utilisés à grande échelle dans les serres. Cependant, lorsqu’ils étaient installés à l’extérieur, au champ, ces matelas avaient une performance médiocre, surtout à cause de problèmes tels que la formation d’algues et la germination de mauvaises herbes qui s’enracinaient dans le matelas. Ils souffraient également d’une évaporation de surface considérable dans des conditions venteuses.

Pour résoudre ces problèmes, un matelas plus perfectionné a été conçu. Il est constitué principalement de deux couches aux propriétés uniques (il en comprend quatre au total). L’une de ces deux couches redistribue l’eau sans arrêt, même dans des terrains inégaux ou en pente, tandis qu’une seconde couche bloque l’évaporation de l’eau emprisonnée à l’intérieur du matelas et agit comme un interrupteur hydraulique.

En effet, cette seconde couche anti-évaporation permet à l’eau de pluie et d’irrigation de pénétrer dans le matelas mais ne la relâche que sous les pots. De plus, elle aide à prévenir la formation d’algues et la germination de mauvaises herbes entre les pots.

Ce système évolué de matelas capillaire diminue les volumes d’eau tout en accélérant la croissance des plants.

Références

Haydu, John J., Economic Evaluation of Alternative Irrigation Technologies for One-Gallon Container-Grown Woody Plants. Mid-Florida Research and Education Center, University of Florida, Apopka, Florida, 2002.

Florida Grades and Standard, Division Plant Industry, Dept. of Agriculture and Consumer Affairs, State of Florida, 1995.

Beeson, Richard C., Comparison of Laval University Capillary Mats to other landscape nursery irrigation systems, Mid-Florida Research and Education Center, University of Florida, Apopka, Florida, 2002.