Influence des prélèvements racinaires sur le fonctionnement hydraulique du drainage. Application à une culture de canne à sucre - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Root water uptake influence on hydraulic functioning of drainage. Case study of irrigated sugarcane

Influence des prélèvements racinaires sur le fonctionnement hydraulique du drainage. Application à une culture de canne à sucre

Résumé

Subsurface drainage systems are installed to control water-tables and salinity in many irrigated areas. This work concerns a better understanding of the hydraulic functioning of drainage in this context. The particular case of irrigated sugarcane, cultivated in the Gharb plain in Morroco, was studied, in laboratory at the plant scale and in field at the drained system scale. A laboratory experiment with one plant grown in a lysimeter firstly showed that root water uptake of this sugarcane variety was not affected by prolonged waterlogging. Two different water transfer models based on different root water uptake (RWU) functions used as sink terms in the Richards equation were used to predict the pattern of RWU of the sugarcane developed in the laboratory experiment. The first model, Hydrus-2D (Simunek et al., 1996), is based on the a-model RWU where RWU depends on a reduction function varying according to the soil water pressure head and to the root density. The second model, SIC (Système Interactif de Conception) (Breitkopf and Touzot, 1992) is based on the Yr-model where RWU is proportional to the difference between soil and root pressure heads, to unsaturated hydraulic conductivity and to root density. The predictions compared well with the measured values and showed that sugarcane roots mainly absorbed water in the water-table. However, while good predictions were obtained using the actual root density profile with the Yr-model, it was necessary to modify this profile to obtain proper results using the a-model. At the drained system scale, simulations showed that transpiration affects drainage functioning. Transpiration has to be taken into account for subsurface drainage design.
Le travail porte sur la compréhension de l'influence de la transpiration sur le bilan hydrique d'un système irrigué-drainé. Il est divisé en deux parties : une expérimentale et une de modélisation. En laboratoire nous avons tenté de déterminer si les prélèvements de la canne à sucre, de la variété la plus répandue dans la plaine du Gharb au Maroc (CP 66-345), sont affectés par des conditions d'engorgement du sol. La canne s'est développée pendant six mois en lysimètre avec une nappe maintenue à l'aide d'un vase de Mariotte à 70 cm de profondeur. La nappe a ensuite été successivement remontée à 0,45, 0,2 et 0,05 m de profondeur pendant 21, 31 et 24 jours, respectivement. La transpiration a été mesurée à l'aide de capteurs de flux de sève. Aucune diminution des prélèvements racinaires n'a été observée avec les conditions d'engorgement du sol.In situ sur la station expérimentale du Gharb, nous avons étudié la possibilité de déterminer la transpiration d'un couvert de canne à sucre (de près de 200 000 tiges) à partir de mesures de flux de sève de seize tiges de canne à sucre. Différentes méthodes d'extrapolation des flux de sève de quelques tiges à la transpiration du couvert ont été testées. La seconde partie du travail a porté sur l'étude du fonctionnement et la comparaison de deux fonctions puits racinaires. La première fonction, nommée fonction "a", pondère la transpiration potentielle par un paramètre dépendant de la succion de l'eau du sol et par la densité racinaire. Dans la seconde fonction, nommée fonction Yr, les prélèvements sont proportionnels à la différence de succion au niveau du sol et des racines, à la conductivité hydraulique du sol et à la densité racinaire. La fonction "a" a été étudiée à travers le code commercial Hydrus 2D en l'état (Simunek et al., 1996) et le code SIC modifié (Système Intégré de Conception) (Breitkopf et Touzot, 1992) pour y introduire et ajuster la fonction Yr. Ces deux fonctions ont été utilisées pour déterminer le profil de distribution des prélèvements racinaires de la canne à sucre développée en laboratoire. Nos simulations ont montré que la fonction Yr est la mieux adaptée pour rendre compte des prélèvements en présence d'une nappe superficielle dans le profil racinaire. La fonction "a" s'est en effet révélée inadaptée principalement parce qu'elle ne tient pas compte de la conductivité hydraulique non saturée du sol. Finalement le comportement d'une nappe se tarissant sous l'effet conjugué d'un système de drainage gravitaire souterrain et de la transpiration a été analysé. Le fonctionnement des deux fonctions puits racinaires "a" et Yr a été comparé pour des sols caractérisés par des propriétés hydrodynamiques différentes. Les résultats des simulations ont été analysés en terme de proportions relatives d'eau évacuée par drainage gravitaire et par transpiration. Les relations débit au drain-hauteur de nappe à l'interdrain obtenues au cours de nos simulations ont été étudiées via une relation dérivée des approches dites "saturées" du fonctionnement du drainage (Lesaffre, 1989; Bouarfa et Zimmer,1996) tenant compte de la contribution au débit de l'évapotranspiration.

Mots clés

Fichier non déposé

Dates et versions

tel-02580146 , version 1 (14-05-2020)

Identifiants

Citer

Rosanne Chabot. Influence des prélèvements racinaires sur le fonctionnement hydraulique du drainage. Application à une culture de canne à sucre. Sciences de l'environnement. Doctorat spécialité Terre Océan Espace, INAPG, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02580146⟩

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