Simulation prospective du drainage et des rendements des prairies irriguées à l échelle de l aquifère de Crau Rémi Lecerf, Françoise Ruget, Albert Olioso, André Chanzy, Patrice Lecharpentier, Rachid Hadria Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes 1
Question générale: Comment vont évoluer les ressources hydriques et la production agricole en zone méditerranéenne face aux changements globaux? facteurs de changements modification des régimes pluviométriques et de demande climatique - augmentation des occurrences de sécheresse - augmentation des évènements pluviométriques extrêmes évolution de l'utilisation des terres - espace alloué à l'agriculture / urbanisation... - types de production, pratiques culturales... - / évolution des marchés et des régulations (PAC...), - / réglementation "environnementale" (protection, MAE...) irrigation élément déterminant de la production en zone méditerranéenne - comment vont évoluer les besoins / la disponibilité de l'eau? "environnement" impact sur les écosystèmes et utilisations avals 2 1
Aquifère de la Crau : 10 km N - 550 km 2, simple, zone plate - pas de réseau hydrographique naturel - alimentation de 250 000 habitants irrigation déterminante - un quart de la surface est irriguée - eau de la Durance - production de foin (AOP) - l'irrigation en excès est la contribution principale à la recharge de l'aquifère (~2/3) climat: - pluie ~ 600 mm/an - forte évapotranspiration potentielle ~1300 mm/an (fort déficit estival) 3
changements globaux: - réchauffement -> modification des cycles culturaux, avancée des dates de coupes -> forte augmentation de l évapotranspiration potentielle - baisse de la ressource Durance changement climatique dans les Alpes => baisse des ressources neigeuses autres usages: hydroélectricité, tourisme, conservation des écosystèmes fluviaux, irrigatiion d autres zones agricoles => apparition de période de restriction de l eau disponible pour l irrigation - urbanisation : baisse de 800 ha de prairies irriguées ces 10 dernières années Question : comment adapter la gestion de l irrigation à de futures contraintes sur la ressource en eau tout en préservant la recharge de la nappe? Modélisation distribuée du fonctionnement des prairies -> production et recharge de l aquifère analyse de scénarios d impact et d adaptation aux changements (projets Astuce et Tic (FUI région PACA) et Sirrimed (Europe FP7)) 4
Schéma fonctionnel de STICS procédures spécifiques de spatialisation Climat Pratiques agricoles Sol Plante - Pluie (mm) - Temp min/max ( C) - Rayonnement (Mj/m²/jour) - Vent (m/s) - Pression de vapeur (facultatif) (mbar) - ETP (facultatif) (mm) - Dates de coupes - Irrigation (dates, quantité) - Fertilisation (dates, quantité) - Epaisseurs des sols en cm ( 5 horizons) - Humidités des sols (H à la capacité au champ, H au point de flétrissement) - Densité apparente des couches (g/cm 3 ) - Azote organique du sol (% pondéral) - Eléments grossiers (% et type) -argile et calcaire dans la couche de surface (%) - Obstacle à l enracinement (cm) - Caractéristiques variétales - Indice foliaire STICS : n simulations pour n parcelles Flux de drainage (mm) Evapotranspiration (mm) Humidité du sol (% pondéral) Temp. de culture ( C) Biomasse (t/ha) Rendement (t/ha) Simulés avec un grain parcellaire 5
Les parcelles simulées Parcellaire numérisé Parcelles de prairies irriguées Classification d images SPOT de 2009 5863 parcelles pour 14920 ha 6
Climat SAFRAN (Données météo France) grille horaire 8 x 8 km Variables STICS : Température minimum, Température maximum, Vitesse moyenne du vent, Précipitations, Rayonnement global, Pression de vapeur d eau Les parcelles sont associées à la maille SAFRAN correspondante 7
Méthode de cartographie des sols Sols hydromorphes et sols fersiallitiques distingués à partir de la carte pédologique d Arles Sondages de la carte pédologique texture, taux d éléments grossiers Détermination de l épaisseur de l horizon superficiel A à partir des informations sur l occupation des surfaces par les prairies Carte de Cassini (1783) -> 50 cm Image Landsat (1975) -> 35 cm Classification de l occupation du sol (2009) -> 10 cm 8
Les prairies en 1783 9
Carte des sols 10
Les pratiques Dates de coupes (en sommes de températures, périodes fixées par le décret AOC, avec règles pour éviter les jours de pluie) Irrigation par submersion tour d'eau régi par les ASA dose : dépend de la longueur de la parcelle (temps pour parcourir la parcelle) période 25 mars-30 septembre Fertilisation : mal connue fumier (apport+pâturage) faible fertilisation autorisée (AOC) apports par l'eau d'irrigation 11
Scenarii prospectifs Scenario climatique A1b Scenario d usage des sols et de réduction de l irrigation Modalités d irrigations et occupation du sol identiques à aujourd hui Baisses de la dose d irrigation de 30 % et diminution de la surface en prairie irriguée de 11 % (sans modification de la quantité d'eau apportée) 12
Simulation de la production et du drainage des prairies : résultats carte de rendement des prairies irriguées par parcelle (5863 parcelles pour 14920 ha) 13 13
Simulation de la production et du drainage des prairies :"validation" 14 carte de rendement des prairies irriguées par parcelle (5863 parcelles pour 14920 ha) "test"/ rendement mesuré à l'échelle d'une exploitation (moyenne de ~50 parcelles) : variabilité interannuelle 14
Cartographie du drainage annuel dans la plaine de la Crau Climat actuel Climat futur (2030) Occupation du sol actuelle réduction de 11 % de la surface en prairie irriguée Irrigation «actuelle» réduction de 30% des doses d irrigation 15
Simulation de la production et du drainage des prairies : changement climatique 16 carte de rendement des prairies irriguées par parcelle (5863 parcelles pour 14920 ha) Rendementen foin Moyenne Crau 2003-2010 8,2 t/ha Climat 2025-2035 Occupation du sol 2009 Climat 2025-2035 Occupation du sol 2030 Irrigation : 30 % 9,0 t/ha 8,4 t/ha 16
Drainage Drainage sous prairie / irrigation Drainage (hm 3 ) Contributionde l irrigation à la recharge 2003-2010 75 % 255 78 % Climat 2025-2035 Occupation du sol 2009 74 % 256 81 % Climat 2025-2035 Occupation du sol 2030 Irrigation : 30 % 65 % 175 73 % Actuellement : proportion d eau d irrigation drainée = 75 % contribution de l irrigation à la recharge = 78% (gamme valeurs biblio : 50-90 %) Futur : drainage (35%) augmentation de l évapotranspiration => augmentation de l irrigation pour conserver le diminution de la surface irriguée (-10% en 2030) => baisse de la recharge (- 8%) = diminution d une quantité équivalente à la consommation domestique baisse de la disponibilité de l eau pour l irrigation (30 %) => forte baisse de la recharge 17
Conclusion - Forte contribution de l irrigation au drainage et à la recharge de l aquifère - Les changements climatiques ont une influence positive sur la production des prairies (effet température), même en condition de réduction de la ressource en eau - Dans le futur, - le changement climatique seul contribue peu à réduire la recharge - par contre la baisse de la ressource hydrique a une forte influence (changement climatique dans le bassin de la Durance et compétition pour la ressource ) - l urbanisation également Le maintien de la recharge dépend donc essentiellement des ressources disponibles pour l irrigation, la production des prairies ne dépend que peu de ces ressources 18