Irrigation des fraisiers pour les protéger contre le gel - techniques efficaces
Table des matières
Résumé
Introduction | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stade de développement | Température critique approximative (°C) |
|---|---|
| Bouton fermé |
-5,5 |
| Bouton
sur le point d'éclore | -3,1 |
| Fleur éclose | -1,1 |
| Fruit | -2,.2 |
Ces températures, qui correspondent à celles dans les
tissus, sont un ou deux degrés au dessous de la température critique
de l'air dans le couvert végétal. De nombreuses variables influent
sur la température critique d'une plante donnée et sur le degré
de dommage :
- Durée du froid;
- Conditions de
culture avant la période de froid;
- Cultivars (à cause
du port de la plante ou de l'évitement de certains cultivars, plutôt
qu'à cause des différences génétiques);
- Stade
de développement;
- Surfusion (en l'absence de points de nucléation
de la glace, la sève peut se refroidir et atteindre une température
au-dessous du point de congélation sans former de cristaux de glace);
- Type et conditions des sols (les sols foncés et humides retiennent plus la chaleur que les sols secs et pâles).
Transfert de chaleur
Par temps froid, il y a perte de chaleur. On ne peut ajouter du froid; on peut seulement enlever de la chaleur.
La chaleur peut se transférer
par :
- Conduction : Transfert d'énergie à l'intérieur
d'un objet ou d'un système. Le métal, l'eau et la glace sont de
bons conducteurs, tandis que l'air en est un mauvais.
- Convection
: Transfert de chaleur par le mouvement et le mélange de liquide ou de
gaz. L'air est principalement réchauffé par convection.
- Rayonnement
: Transfert d'énergie dans l'espace libre, sans mode de transport. Par
exemple, nous recevons l'énergie du soleil par rayonnement. Les objets
sur Terre retournent aussi de l'énergie dans l'espace.
- Changement de phase : Quand les molécules d'eau changent de phase, par exemple de la phase gazeuse à la phase liquide, de la chaleur est libérée. Ce potentiel d'énergie s'appelle " chaleur latente ". On peut le mesurer avec un thermomètre avant que la chaleur ne soit libérée par un changement à la phase liquide.
Quand l'eau se condense, se refroidit ou gèle, la température autour de l'eau s'élève à mesure que de la chaleur latente est libérée. L'eau qui se transforme en glace sur la surface d'une plante ajoute de la chaleur à cette plante. À l'inverse, quand la glace fond ou que l'eau s'évapore, la température autour de l'eau diminue à mesure que la chaleur se déplace vers l'eau. L'eau qui s'évapore de la surface d'une plante enlève de la chaleur à cette plante.
Tableau 2. Échange de chaleur dû aux changements de phase : les + indiquent que l'eau se refroidit ou gèle et que l'air se réchauffe, alors que les - indiquent que l'eau se réchauffe ou s'évapore et que l'air se refroidit
| Changement de phase | Échange de chaleur (calories/gramme) |
|---|---|
| L'eau gèle
à 0 °C (32 °F) | +79,7 |
| L'eau s'évapore à 0 °C (32 °F) |
-597,3 |
| L'eau
se condense à 0 °C (32 °F) | +597,3 |
Bilans énergétiques
Le jour, le soleil réchauffe le sol et les objets solides, dont les cultures. Quand ces objets deviennent plus chauds que l'air, ils transfèrent de la chaleur à l'air par conduction. L'air chaud est moins dense, s'élève, puis est remplacé par de l'air plus frais provenant des couches supérieures. Ce mélange d'air est à l'origine du réchauffement de la basse atmosphère. Normalement, l'air près de la surface du sol est plus chaud que l'air au-dessus. Les cultures renvoient également de la chaleur vers l'espace. Une partie de cette énergie est réfléchie vers la Terre par les nuages et le CO2 présent dans l'atmosphère.
La nuit, il n'y a pas de rayonnement solaire incident. Si l'air est clair, peu de chaleur est retournée vers la Terre. Le sol et les cultures continuent de diffuser de l'énergie vers l'espace. Les températures près de la surface du sol chutent, ce qui forme une couche d'air dont la partie inférieure est froide, et la partie supérieure, chaude. S'il y a du vent ou une brise, l'air chaud et l'air froid se mélangent. Par contre, si la nuit est calme et, surtout, que l'air est sec, la température de l'air est moins élevée au niveau du sol et augmente avec la hauteur jusqu'à un certain niveau. Comme cette situation est l'opposé des conditions diurnes normales, on la désigne par le terme " inversion ". Les objets peuvent diffuser de la chaleur plus rapidement que l'air autour d'eux. Du givre peut se former sur le toit d'un immeuble ou sur le capot d'une voiture quand les températures de l'air restent à un ou deux degrés au-dessus de zéro. Les fleurs de fraisiers peuvent aussi diffuser de la chaleur assez rapidement quand la nuit est claire.
Faits importants sur les conditions météorologiques
La gelée d'advection et la gelée de rayonnement sont deux phénomènes de froid distincts.
La gelée d'advection, ou gelée de plein vent, se produit quand une masse d'air froid se déplace vers une zone et entraîne des conditions glaciales. Des vents importants soufflent à mesure que le front froid s'installe. L'épaisseur de la couche d'air froid varie de 500 à 5 000 pieds. Il est difficile de protéger les cultures contre le gel quand ces conditions se produisent.
Une gelée de rayonnement se produit quand un ciel clair et des vents calmes entraînent une inversion et une chute de température sous le point de congélation près de la surface du sol. L'épaisseur de la couche d'air faisant l'objet d'une inversion varie de 30 à 200 pieds (avec l'air chaud au-dessus).
Tableau 3. Caractéristiques de la gelée de rayonnement et de la gelée d'advection
| Gelée de rayonnement | Gelée d'advection |
|---|---|
| Vents calmes (moins de 5 milles par heure) | Vents de plus de 5 milles par heure |
| Ciel clair | Nuages possibles |
| Couche d'air froid de 30 à 200 pieds | Masse d'air froid de 500 à 5 000 pieds |
| Présence d'une inversion : l'air près du sol est plus froid que l'air au-dessus | L'efficacité de la protection est limitée |
| Drainage de l'air froid | - |
| La protection contre le gel est probablement efficace | - |
Surveillance des microclimats
Les températures de l'air qu'indiquent les rapports et les prévisions météorologiques sont mesurées à 5 pieds au-dessus du sol. Or, les températures peuvent être beaucoup plus faibles au niveau du sol et encore plus basses dans les parties creuses du champ. La couverture nuageuse et la vitesse des vents sont également des facteurs importants à considérer dans la détermination des risques de gel.
Utilisez des thermomètres maxima-minima pour surveiller les basses températures dans vos champs. Comparez vos mesures avec les prévisions de basses températures. Par temps nuageux et venteux, les prévisions devraient correspondre aux températures minimales observées dans une région. Par nuit claire, surtout dans une fraiseraie, les températures minimales observées peuvent être beaucoup plus basses que les prévisions.
Vous pouvez aussi utiliser des thermomètres maxima-minima pour comparer les températures à plusieurs endroits sur votre ferme pendant une nuit. Après plusieurs observations, vous saurez à quel point chaque fraiseraie est froide comparativement à votre cour arrière. Un avertisseur de gelées peut être installé dans un endroit précis si vous savez à quel point la fraiseraie peut devenir plus froide.
Facteurs influant sur le risque de gelée
L'air froid étant plus lourd que l'air
chaud, il coule et se déplace dans une fraiseraie comme de l'eau. Il s'accumule
aussi où des obstructions bloquent son écoulement vers une zone
plus basse. Les talus le long des routes, les haies et les levées de terre
sont des exemples d'obstructions à l'écoulement des masses d'air
froid. L'air froid se déplacera des zones élevées vers des
zones d'accumulation plus basses, par exemple un grand plan d'eau.
Les fraiseraies situées dans des champs inclinés ou dans des zones généralement élevées sont moins vulnérables aux gelées. Surveillez les poches de gelée au sein des fraiseraies.
Enlevez les obstructions sur le côté inférieur du champ pour améliorer l'écoulement de l'air. Les brise-vent doivent être conçus de manière à ralentir les vents et non pas à bloquer tout mouvement de l'air. Pour permettre à l'air de s'écouler dans un brise-vent, on recommande un espace d'environ 50 % pour l'air dans le bas du brise-vent.
L'humidité et la compaction des sols peuvent avoir un effet marqué sur la température. Un sol humide et compact emmagasine plus de chaleur qu'un sol sec et meuble et, par conséquent, a plus de chaleur à transférer aux cultures pendant la nuit. La mise en culture juste avant une gelée peut augmenter le risque de dommages, car le sol est plus meuble et plus sec après la mise en culture. Les sols sous une couverture herbeuse conservent plus de chaleur si l'herbe est courte.
Irrigation pour protéger
contre les gelées
La plupart des producteurs se fient sur l'irrigation par aspersion pour protéger leurs cultures contre les gelées. Quand l'eau des asperseurs se transforme en glace, la chaleur libérée protège les plantes contre le froid. Tant qu'une mince couche d'eau est présente, que ce soit sur les boutons ou sur la glace, les fleurs sont protégées. (Cette notion est importante. Ce n'est pas la couche de glace qui fournit la protection. C'est la présence continuelle d'eau qui gèle qui garde la température au dessus du point critique.)
Spécifications du système
- S'assurer que le système d'aspersion a
la capacité d'irriguer l'ensemble d'une fraiseraie en même temps.
- Utiliser des têtes d'asperseurs conçues pour la protection
contre les gelées. Ces têtes sont munies de buses à faible
débit, fabriquées de métal plutôt que de plastique,
et le ressort est recouvert pour empêcher qu'il ne gèle. La rotation
des asperseurs doit être rapide, soit d'au moins 1 tour par minute. La tête
arrière doit être branchée.
- L'espace entre les
porte-asperseurs ne doit pas dépasser 30-60 % (selon les conditions du
vent) de la superficie arrosée par chacun des asperseurs. Généralement,
une configuration décalée fournit une couverture plus uniforme qu'un
carré ou un rectangle, mais cela dépend réellement de la
buse et de l'asperseur utilisés. Le Center for Irrigation Technology a
élaboré un programme appelé SPACE, qui prévoit la
distribution de l'eau à partir des asperseurs et calcule l'efficience des
différentes configurations. De tels outils sont utilisés par les
spécialistes en approvisionnement de systèmes d'irrigation qui peuvent
vous aider dans la conception de votre système.
- L'espace
traditionnel est de 60 pieds par 60 pieds, où moins d'asperseurs sont requis.
Toutefois, il faut plus de temps pour que les asperseurs couvrent la superficie
entière. Dans les régions où des vents et des gelées
d'advection se produisent fréquemment, on recommande un espace de 30 pieds
par 30 pieds.
- Il faut avoir un accès rapide à des quantités suffisantes d'eau pour irriguer plusieurs nuits de suite.
Par exemple : Pour 1 acre, vous aurez besoin d'environ 60 gallons par minute pour irriguer 0,125 pouce par acre par heure. Cela équivaut à 3 600 gallons par heure. Si l'irrigation est nécessaire pendant 10 heures, vous aurez besoin de 36 000 gallons par nuit. Planifiez suffisamment d'eau pour plusieurs nuits de suite.
Figure 4 : Asperseur conçu pour la protection contre les gelées. La tête arrière est branchée.
Quantité d'eau à employer
La quantité d'eau à asperger à l'heure dépend du vent et de la température (voir le tableau 4). Des taux d'arrosage d'eau plus élevés sont requis quand les nuits sont venteuses ou quand l'humidité est faible, car on perd beaucoup plus d'énergie par gramme d'eau évaporée qu'on en gagne par gramme d'eau gelée (voir le tableau 2). On considère qu'en l'absence de vent un taux de 0,1 pouce par heure offre une protection adéquate jusqu'à - 4,4 C (24 F). Quand l'eau sur la plante se transforme en glace claire, il y a suffisamment d'eau aspergée. Une glace trouble ou laiteuse signifie par contre que l'arrosage n'est pas assez rapide pour protéger les fleurs. Dans ce cas, vous pouvez augmenter le taux d'arrosage en réduisant l'espace entre les asperseurs ou en utilisant des buses à débit plus élevé. Si la vitesse du vent est supérieure à 16 km/h ou si la température est inférieure à - 6,7 C (20 F), l'irrigation par aspersion peut faire plus de mal que de bien parce qu'elle n'empêche pas une congélation rapide.
Figure 5 : Fraisier emprisonné sous une mince couche de glace
Tableau 4. Pouces d'eau par acre par heure requis pour bien protéger les fraisiers, en fonction de la température de l'air et de la vitesse du vent (Martsoff et Gerber, Université d'État de la Pennsylvanie)
| Vitesse du vent à la hauteur de la culture (km/h) | -2.8 °C (27 °F) Température de l'air dans le couvert végétal | -4.4 °C (24 °F) Température de l'air dans le couvert végétal | -6.7 °C (20 °F) Température de l'air dans le couvert végétal | -7.8 °C (18 °F) Température de l'air dans le couvert végétal |
|---|---|---|---|---|
| 0 - 2 | 0,10 |
0,10 | 0,16 |
0,20 |
| 3 - 6 |
0,10 | 0,16 |
0,30 | 0,.40 |
| 7 - 14 | 0,.10 |
0,30 | 0,.60 |
0,70 |
| 15 - 19 |
0,.10 | 0,40 |
0,.80 | 1,.00 |
| 20 - 35 | 0,20 |
0,80 | - |
- |
Quand commencer l'irrigation?
Pour que l'irrigation parvienne à protéger les fraisiers contre les gelées, les agriculteurs doivent connaître le point de rosée. Le point de rosée est particulièrement important dans la détermination du début de l'irrigation.
Point de rosée
Le point de rosée est la température à laquelle l'humidité de l'air se condense et forme de la rosée. Il dépend de l'humidité relative : il est à une température plus élevée quand l'air est humide que lorsque l'air est sec. Une fois que la rosée commence à se former, la température de l'air commence à chuter plus lentement. Quand la température atteint le point de congélation, la rosée se transforme en givre.
Les
points de rosée sont indiqués dans des prévisions météorologiques
destinées aux agriculteurs :
- Environnement Canada (ce
site fournit les points de rosée actuels ainsi que d'autres conditions
météorologiques en vigueur, pour certains endroits) :
- Farmzone.com (ce site présente les prévisions de points de rosée)
Les agriculteurs peuvent utiliser les points de rosée pour estimer à quelle vitesse la température peut chuter pendant une nuit donnée. Une fois que de la rosée se forme, la température de l'air chute plus lentement, car de la chaleur est libérée. Souvent, la température nocturne chute jusqu'au point de rosée, mais pas beaucoup en deçà. Parfois, le point de rosée correspond à la " température de sous-sol ".
Quand l'air est sec, le point de rosée est bas. Quand le point de rosée est inférieur à 0 C (32 F), de la gelée se forme au lieu de la rosée. La gelée noire se forme lorsque la température est sous le point de congélation, mais au-dessus du point de rosée. N'attendez pas que de la gelée se forme pour démarrer votre système d'irrigation (surtout si l'humidité est faible).
Tableau 5. Température à laquelle on recommande de commencer l'irrigation, d'après le point de rosée.
| Plus le point de rosée est bas, plus tôt vous devriez commencer à irriguer | Point de rosée Température de l'air |
|---|---|
| -1,1°C |
0°C |
| -1,7°C |
0,5°C |
| -2,8°C |
1,1°C |
| -3,8°C |
1,6°C |
| -4,4°C
| 2,7°C |
| -5,5°C | 3,3°C |
| -6,7°C |
3,8° C |
| -8,3°C
| 4,4°C |
Température du thermomètre mouillé
Parfois, la " température du thermomètre mouillé " est utilisée pour déterminer quand démarrer les systèmes d'irrigation. La température du thermomètre mouillé représente la température à laquelle une surface humide se refroidit à mesure que l'eau s'évapore. On obtient un thermomètre mouillé en le recouvrant d'une mousseline imbibée d'eau distillée. En faisant passer de l'air sur le réservoir du thermomètre, on provoque l'évaporation de l'eau, qui réduit la température autour du thermomètre.
Si la température du thermomètre mouillée est connue, on peut l'utiliser directement pour déterminer quand l'irrigation doit commencer et quand le système doit être arrêté. Commencez l'irrigation juste avant que la température du thermomètre mouillé n'atteigne la température critique (voir le tableau 1).
Quand cesser l'irrigation?
L'irrigation peut être arrêtée quand la glace sur les plantes commence à fondre, habituellement après le lever du soleil. Vérifiez soigneusement que la glace continue de fondre et que la température reste au-dessus du point de congélation. Les changements de vitesse du vent peuvent aussi faire fluctuer la température près de la surface des plantes. Si l'eau se met à geler de nouveau, il faut recommencer à arroser.
La glace n'a pas à fondre complètement. La température des plantes augmente à mesure que les rayons du soleil touchent la fraiseraie. Si la glace peut être enlevée des plantes, la température des plantes est supérieure à zéro degré, et l'eau qui se trouve à proximité a commencé à fondre. À partir de ce moment, vous pouvez cesser d'irriguer (souvent vers 7 h 30 ou 8 h).
La meilleure façon de savoir quand arrêter l'irrigation est de surveiller la température des tissus végétaux sous la glace. Des thermomètres numériques fixés à des thermocouples insérés dans les tissus végétaux peuvent indiquer quand la température des plantes commence à augmenter au-dessus de la température critique.
Effets secondaires négatifs
Parmi les effets secondaires négatifs de l'irrigation figure le risque accru de maladies. La tache angulaire est une maladie bactérienne qui se propage par l'eau de pluie ou d'irrigation. Les bactéries responsables semblent s'établir quand les conditions sont glaciales. L'anthracnose, quant à elle, peut entraîner le pourrissement des fruits et se développe généralement par temps chaud et humide. Toutefois, même en périodes froides, cette maladie peut se propager par les éclaboussures d'eau sur les plantes. Ensuite, les parasites responsables bien établis se mettent à proliférer quand le temps chaud arrive.
Les pourritures des racines, notamment la maladie des racines rouges (ou stèle rouge), sévissent dans des sols saturés. Des poussées de stèle rouge et d'autres pourritures des racines sont survenues après de longues périodes d'irrigation visant à protéger les fraisiers contre les gelées. Ainsi, les sites les plus propices à la protection par l'irrigation sont bien drainées et présentent des sols sableux ou loameux-sableux.
Figure 6a : Tache angulaire du fraisier
Figure 6b : Anthracnose du fruit
Figures 6a et 6b : L'eau projetée peut contribuer à la propagation de maladies comme la tache angulaire du fraisier et l'anthracnose du fraisier
Figure 7a : Eau stagnante et sol saturé d'eau dans une fraiseraie
Figure 7b : Les sols saturés d'eau favorisent le développement de maladies des racines comme la stèle rouge
Les
maladies et les champignons peuvent être freinés en réduisant
la quantité d'eau aspergée. Les volumes d'eau peuvent être
réduits comme suit :
- Faibles taux d'aspersion/buses à
faible débit
- Interruption de l'irrigation dès que la
glace commence à fondre (et non pas quand toute la glace est complètement
fondue)
- Surveillance des conditions météorologiques
- irrigation au besoin seulement
- Utilisation de couvertures flottantes (cela peut retarder le début de l'irrigation de plusieurs heures)
Recouvrements
Les couvertures réduisent le refroidissement par évaporation et le taux de refroidissement sous la couverture. D'après les renseignements du vendeur, les couvertures flottantes les plus lourds (1,5-2 onces par verge carrée) peuvent protéger jusqu'à 4-6 oC, mais cela varie en fonction et du poids et du fabricant. Quoi qu'il en soit, ils permettent de gagner du temps pendant les nuits glaciales.
Si vous avez recours à l'irrigation et aux couvertures flottantes, vous devez connaître la température des plantes sous les couvertures flottantes. Commencez à irriguer quand la température sous la couverture chute à 0,6-1,1 oC. Irriguez juste au-dessous de la couverture. Arrêtez l'irrigation quand la température commence à s'élever. Les thermomètres numériques fixés à des thermocouples insérés dans les boutons de fleurs avant une gelée sont nécessaires pour protéger efficacement au moyen de couvertures flottantes.
Les recherches indiquent que deux couches de couvertures flottantes d'une once fournissent plus de protection qu'une couche de matériel pesant deux onces. Des travaux sur l'utilisation d'asperseurs à faible impact, par exemple des mini-asperseurs, sont en cours. Ces asperseurs, largement utilisés dans l'industrie des plantes ornementales, couvrent un plus petit rayon, utilisent des basses pressions et sont moins vulnérables au gel. En combinant irrigation et couvertures flottantes, il est possible de protéger les cultures contre les gelées dans des conditions mauvaises.
Liens connexes
- Environnement Canada
- ZoneVerte
- Frost/Freeze Protction for Horticultural Crops,North Carolina State University Horticulture Information, Leaflet 705 (disponible en anglais seulement)
- Rainbird.com (disponible en anglais seulement)
- Biometeorology Program, Atmospheric Science, University of California - web site with tables, theory, course on biometeorology (disponible en anglais seulement)
-
Berry agent, North Carolina State University (disponible en anglais seulement)
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca
| Auteur : | Pam Fisher - spécialiste de la culture des petits fruits/MAAARO; Rebecca Shortt - ing., ingénieur en quantités d'eau/MAAARO |
|---|---|
| Date de création : | 01 mai 2006 |
| Dernière révision : | 01 mai 2006 |
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