Agro-productive impact of an experimental model for estimating pressure and flow rates in the micro- irrigation system of the 14 July organoponic farm

L'eau est le sang vital de l'agriculture, mais son acheminement correct est un équilibre délicat. Dans l'agriculture moderne, l'objectif est souvent d'appliquer la quantité exacte d'humidité à chaque plante, en évitant à la fois le gaspillage dû à l'inondation et le stress lié à la sécheresse. Cela est particulièrement difficile dans les systèmes où l'eau circule à travers de longs tuyaux dotés de nombreuses petites sorties, appelées goutteurs, conçus pour faire goutte à goutte ou asperger l'eau directement sur les cultures. À mesure que l'eau se déplace dans ces tuyaux, la friction la ralentit et la pression chute, ce qui signifie que les plantes au début de la ligne pourraient recevoir une dose massive tandis que celles à l'extrémité en recevraient très peu. Si la pression est trop basse, l'eau n'atteint pas efficacement les racines ; si elle est trop élevée, le système gaspille de l'énergie et de l'eau. Les agriculteurs ont besoin d'un moyen de prédire exactement quelle pression et quel débit atteindront chaque plante afin qu'ils puissent ajuster le système avant que les cultures ne souffrent. Sans cette connaissance, une exploitation agricole pourrait paraître verte en surface alors que sa productivité décline silencieusement en raison d'un arrosage inégal.

À la ferme organoponique « 14 Juillet » à Ciego de Ávila, au Cuba, des chercheurs se sont donné pour mission de résoudre ce problème en utilisant une nouvelle approche. Ils ont testé un modèle mathématique, qui est essentiellement un ensemble de règles simulant le comportement de l'eau à l'intérieur des tuyaux, pour voir s'il pouvait les aider à gérer plus efficacement le système de micro-irrigation de la ferme. La ferme cultive une variété de légumes, notamment de la laitue, de la bette maritime, des haricots verts et des concombres, dans des lits surélevés recouverts par un réseau de tuyaux et d'asperseurs. L'équipe a comparé deux manières de gérer la ferme : la méthode standard, où ils vérifiaient le système sur la base de mesures initiales et de l'expérience générale, et une nouvelle méthode où ils utilisaient leur modèle pour prédire et contrôler la pression et le débit à chaque asperseur. Ils ont également prêté une attention particulière à la météo, utilisant les données de précipitations pour décider quand allumer et éteindre les pompes, dans le but d'économiser de l'énergie et de l'eau chaque fois que la nature apportait une aide précieuse.

Les résultats de cette expérience ont été clairs et mesurables. Lorsque la ferme fonctionnait sous le nouveau modèle, la distribution de l'eau est devenue nettement plus uniforme. Les chercheurs ont constaté que l'uniformité de l'application de l'eau, une mesure de la cohérence avec laquelle chaque plante recevait de l'eau, est passée d'un bon niveau à un niveau excellent. La variation de la quantité d'eau sortant de chaque asperseur a chuté de manière spectaculaire, ce qui signifie que les plantes à l'extrémité du tuyau recevaient presque la même quantité d'eau que celles du début. Cette cohérence s'est traduite directement par de meilleures récoltes. Les cultures cultivées sous la nouvelle stratégie de gestion ont produit nettement plus de nourriture : les rendements de la laitue ont augmenté de près d'un cinquième, ceux de la bette maritime de plus d'un cinquième, ceux des haricots verts d'une marge similaire, et ceux des concombres de près d'un quart. Le modèle a permis aux agriculteurs de diagnostiquer les problèmes dans les tuyaux, tels que des asperseurs bouchés ou cassés, et de les réparer avant qu'ils ne nuisent aux cultures.

Au-delà des cultures elles-mêmes, l'étude a mis en évidence à quel point l'eau et l'énergie pouvaient être économisées en écoutant le ciel. Les chercheurs ont suivi les précipitations quotidiennes sur plusieurs années et ont constaté que la pluie fournissait souvent suffisamment d'eau pour les cultures, en particulier pour la bette maritime, qui n'a nécessité aucune irrigation supplémentaire durant certaines périodes. En utilisant le modèle pour planifier l'arrosage uniquement lorsque la pluie n'avait pas fourni suffisamment d'humidité, la ferme a réduit le nombre de fois où elle a dû faire fonctionner ses pompes. Cela a non seulement permis de conserver un volume substantiel d'eau, mais a également réduit l'électricité nécessaire pour pousser cette eau à travers les tuyaux. L'étude conclut que cet outil mathématique est un moyen pratique pour les agriculteurs de comprendre la physique cachée de leurs systèmes d'irrigation, menant à des plantes plus saines, des rendements plus élevés et une utilisation plus efficace des précieuses ressources que sont l'eau et l'énergie.