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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Utilisation du concept de connectivité en hydrologie : définitions, approches expérimentales et éléments de modélisation

Auteur : Ali, Geneviève

Université de soutenance : Université de Montréal

Grade : Doctorat PhD 2010

Résumé
L’imprévisibilité des présentes précipitations saisonnières et des répercussions potentielles du changement climatique, ainsi que les besoins alimentaires grandissants d’une population croissante, mènent à une compétition plus acharnée entre les utilisateurs des ressources en eau, imposant ainsi d’importantes pressions sur la demande en eau à fins agricoles. Pour que l’agriculture irriguée au Canada puisse contribuer de façon significative à la résolution de présents et futures problèmes d’approvisionnement alimentaire mondial, des modes de gestion d’irrigation plus innovateurs et durables sont nécessaires. Dans ce contexte, un système d’aide à la décision assurant une plus grande efficacité d’allocation, d’application et d’optimisation des eaux d’irrigation fut conçue. Les études en serre établirent un régime d’irrigation approprié pour les poivrons et notèrent leurs réponses agronomiques et physiologiques à des stress hydriques lorsque cultivés sur un sol argileux ou un sable loameux. Quatre niveaux d’irrigation furent évalués, soit 120% (T120), 100% (T100), 80% (T80) ou 40% (T40) de l’évaporation bac (Ebac). Un réapprovisionnement à 120% Ebac entraîna un rendement et une efficacité d’utilisation de l’eau plus élevés sur le sable loameux que sur le sol argileux. L’indice de stress hydrique (ISH) de la culture soumise au taux de réapprovisionnement de 120% fut de 0.18 à 0.20 sur le sol argileux, et de 0.09 à 0.11 sur le sable loameux. Comme les résultats en serre furent obtenus sous des conditions hautement contrôlées, il fut nécessaire d’étendre la recherche à une culture en champ. Une étude fut entreprise sur un sol argileux pour déterminer quel seuil de pourcentage d’eau disponible dans le sol (85%, 75%, 50%, ou 25%) devrait entraîner une irrigation visant à prévenir un stress hydrique du plant de poivron et la perte de rendement qui en suivrait. Un étalon n’ayant reçu aucune irrigation fut également inclus. L’indice de stress hydrique (ISH) fut suivi et l’effet de teneurs élevés en CO2 sur la conductance stomatique et la quantité d’eau devant être appliqué furent également étudiés. Les trois teneurs en CO2 évalués furent celles de l’air ambiant présent ( 400 ppm), et les teneurs prédites pour 2050 et 2100 (550 et 750 ppm, respectivement). Un rendement commercialisable optimal fut obtenu avec un seuil d’irrigation représentant à une carence de 50% en eau disponible du sol, ce qui correspond à un indice de stress hydrique de 0.3 à 0.4. Par rapport aux besoins en irrigation sous la présente teneur en CO2 de l’air ambiant, ces besoins diminuèrent de 6 à 42% sous une teneur en CO2 de 550 ppm, et de 28 à 58% sous une teneur en CO2 de 750 ppm. Un modèle intégré de demande en eau pour fins agricoles (MIDEFA) permettant l’estimation des besoins en eau d’irrigation (BEI) fut élaboré en utilisant l’interface graphique de Matlab. L’élaboration du modèle nécessita des données d’entrée de radiation solaire (Rs) de haute qualité. Laquelle de neuf méthodes permettant d’estimer Rs conviendrait le mieux fut évalué en utilisant des données parvenant de huit stations météorologiques canadiennes. Avec une erreur quadratique moyenne de 1 à 6%, la méthode Hargreaves et Samani (H-S) donna les meilleurs résultats. Les données tirées du MIDEFA furent comparées à celles tirées de simulations avec CROPWAT, et aux données provenant d’un compteur d’eau utilisée à fins d’irrigation. Les différences entre le BEI mesuré au champ et ceux calculés par MIDEFA et CROPWAT furent de 7 à 28% et 7 à 42%, respectivement. De futures BEI furent estimés en utilisant des données fournies par Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), reflétant le changement de climat prévu pour 2040 et 2069. Selon cette analyse, le BEI pour les poivrons augmenterait de 19 à 27% dans l’avenir.Dans l’ensemble les constats de notre étude ont mené à une production de légumes plus durable à la fois en serre et au champ.

Mots Clés : Connectivité hydrologique — Hydrologic connectivity – Definitions — Approches et validation expérimentales — Study approaches and experimental validation — Processus non linéaires — Nonlinear processes — Modélisation hydrologique — Hydrological modeling — Transferts d’échelle — Scaling

Présentation (Papyrus)

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