Cultiver en milieu aride ou semi aride

Différentes méthodes anciennes et plus récentes proposées dans ce topic pour palier au manque d'eau.

Wicking-bed
Culture en jardinière irriguée par capillarité
https://lavierebelle.org/wicking-bed

Les « wicking bed » sont des systèmes de culture économes en eau et en fertilisant constitués par des jardinières dotées d’un fond imperméable, d’une réserve d’eau permanente à leur base, et d’un substrat de culture irrigué par capillarité.



Ce système présente une série d’avantages :
 Il permet de mettre rapidement en place une culture dans des contexte ou la culture maraîchère ne serait pas possible : sols incultes, contexte urbain, déficit hydrique..
 Il ne nécessite que peu d’espace.
 Il peut être mis en place sur des surfaces asphaltées ou bétonnées.
Il peut être fabriqué avec toute sorte matériaux ou de contenant récupéré (grand bidon, fût plastique ou métallique, poubelle, veille citerne d’eau, bassin pour poisson), avec du bois de récupération
 Une fois établi, il nécessite moins de travail d’entretien qu’une planche cultivée classique : moindre fréquence des interventions liées à l’arrosage, moindre désherbage par l’application d’un paillis en surface, plus de travail du sol...
 Il permet que le sol soit toujours bien drainé, même en cas de fortes pluies.
 Il rend le travail plus facile grâce à la hauteur de la jardinière.
 Il rend accessible le jardinage aux personnes âgées, à mobilité réduite.
 Il évite la minéralisation de la terre provoquée par l’évaporation de l’eau. (avec un un arrosage classique par le haut, si l’eau utilisée eau est dure, lors de son évaporation les sels minéraux restent en surfaces et s’accumulent avec le temps.
 Il supprime les problèmes habituels d’assèchement plus rapide des plates-bandes surélevées
 L’eau se trouvant en fond de bac et remontant par capillarité, permets aux plantes de développer des racines profondes.
 Il permet de facilement installer des mini-serres ou des filets de protection.
Il peut être fabriqué avec toute sorte matériaux ou de contenant récupéré (grand bidon, fût plastique ou métallique, poubelle, veille citerne d’eau, bassin pour poisson), avec du bois de récupération
 Une fois établi, il nécessite moins de travail d’entretien qu’une planche cultivée classique : moindre fréquence des interventions liées à l’arrosage, moindre désherbage par l’application d’un paillis en surface, plus de travail du sol...
 Il permet que le sol soit toujours bien drainé, même en cas de fortes pluies.
 Il rend le travail plus facile grâce à la hauteur de la jardinière.
 Il rend accessible le jardinage aux personnes âgées, à mobilité réduite.
 Il évite la minéralisation de la terre provoquée par l’évaporation de l’eau. (avec un un arrosage classique par le haut, si l’eau utilisée eau est dure, lors de son évaporation les sels minéraux restent en surfaces et s’accumulent avec le temps.
 Il supprime les problèmes habituels d’assèchement plus rapide des plates-bandes surélevées
 L’eau se trouvant en fond de bac et remontant par capillarité, permets aux plantes de développer des racines profondes.
 Il permet de facilement installer des mini-serres ou des filets de protection.



Inconvénients :
Les Wicking-beds ne présentent pas toutefois que des avantages :
 Si on ne n’utilise pas de matériaux disponibles à proximité et des matériaux de récupération, le principal inconvénient est le coût de construction. Les grands bassin irrigués par capillarité bien élaborés peuvent être chers à construire. Leur coût financier et le temps d’installation de bassins autonomes est plus élevé qu’une culture en pleine terre.
 Les plantes ont souvent besoin d’un cycle alternant phase humide et phase sèche pour se développer, or les bassins de culture irriguées par capillarité créent un environnement de sol constamment humide qui n’est pas adapté à certain végétaux.
 Le besoin en eau des plantes, la profondeur de sol qui correspond à chacune doit donc être connue. Pour certaines plantes à enracinement profond, une humidité constante est nocive car elle entraîne le pourrissement des racines.
 Dans les bassins de culture irriguées par capillarité la couche de sol profond est saturé d’une eau qui ne s’écoule jamais. Si cette couche ne peut jamais se sécher par évaporation ou par absorption par les racines des plantes, elle devient un boue tassée anaérobie qui peut favoriser des pathologies racinaires. (Cet inconvénient peut être corrigé si on ajoute un canal de vidange totale de l’eau contenue dans la couche de drainage).
 La rétention d’eau contenant des engrais soluble entraîne une accumulation d’engrais et l’évaporation de l’eau du sol combinée à la capillarité crée une situation où la concentration des sels qui peut brûler les racines des plantes.
 La mobilité ascendante de l’eau conduit à une accumulation excessive de sel dans la couche supérieure des sols où les plantes à enracinement superficiel sont plantées.

Évaluation de l’efficacité du système wicking bed
https://lavierebelle.org/evaluation-de-l-efficacite-du

L’étude menée par Niranjani P. K. et al. « Evaluating the Efficiency of Wicking Bed Irrigation Systems for Small-Scale Urban Agriculture » publiée en 2016 dans la revue Horticulturae a évalué l’efficacité du système wicking bed. Dans cette étude, utilisant la tomate comme culture expérimentale, en comparant la performance de l’irrigation par capillarité avec les meilleures pratiques d’irrigation de surface de précision, en termes :
 d’efficacité de l’utilisation de l’eau
 de rendement en fruits obtenu,
 de qualité des fruits produits
 du besoin en main-d’œuvre

Compte rendu de l’expérimentation
Deux profondeurs de terre (300 et 600 mm) et deux profondeurs de réserves d’eau (150 et 300 mm) ont été testées. Les bassins étaient dotés d’une colonne de terre pour améliorer la capillarité.
Dispositif expérimental :
Les caractéristiques principales d’un bassin irrigué par capillarité sont le réservoir d’eau, le matériel de séparation, le tuyau vertical et le tuyau de trop-plein. Tous les lits ont été préparés à l’aide de containers en plastique opaque de 56 cm de diamètre et de 100 cm de hauteur initiale, qui ont été coupés pour obtenir la profondeur de sol et la profondeur du réservoir requis dans l’expérimentation.
Différents containers "wicking" ont été construits pour comparer l’efficacité de l’usage de l’eau :
 avec l’irrigation de surface standard,
 avec containers conventionnels irrigué par capillarité ,
 avec bassin irrigué par capillarité dotés d’une colonne de sol
Ont également été comparées :
 deux hauteurs de sol : 300 et 600 millimètres
 et deux profondeurs de réserve d’eau : 150 et 300 millimètres.


Conclusions
Le système d’irrigation par capillarité avec un réservoir de 150 mm et un lit de sol de 300 mm a été le plus efficace de tous les dispositifs testés.
Ce système qui nécessite un investissement minimal en matériau, optimise efficacement l’utilisation de l’eau.
L’irrigation par capillarité rivalise ou dépasse l’efficacité et les rendement obtenus avec les meilleurs systèmes d’irrigation de surface tout en permettant une économie de main-d’œuvre substantielle.
Les modes d’irrigation de surface commun étant bien moins précis que l’irrigation de précision utilisée dans cette étude, l’amélioration relative de l’efficacité de l’usage de l’eau des systèmes d’irrigation par capillarité est en pratique bien supérieure.
Le systèmes d’irrigation par capillarité pouvant être fait à partir de matériaux recyclés et recyclables, ils sont un système technique facile à mettre en œuvre à moindre coût.
Cette étude donne l’assise scientifique qui était nécessaire à l’adoption généralisée du système d’irrigation par capillarité en agriculture urbaine.
Le système peut encore être amélioré. Son usage en terrasse peut être étendu aux potagers sur d’autres surface ; il peut aussi être utilisé pour économiser l’eau dans les serres des petits producteurs.
Plusieurs bassins et réserves d’eau peuvent être connectés en série. Un réservoir peut être rempli manuellement ou automatiquement. Cependant, les pratiques d’irrigation durables seront toujours spécifiques au site, qui dépend du climat local, du sol, de la topographie et de la qualité de l’eau.
Une des limite de l’étude est de ne porter que sur un seul type et une seule saison de culture.
D’autres études devront affiner notre compréhension de l’efficacité du système d’irrigation par capillarité pour différents types de cultures et paramètres environnementaux, porter sur la salinité du sol et l’utilisation d’eaux usées recyclées.

L’art Zuñi de l’agriculture en milieu aride
https://lavierebelle.org/composer-des-jardins-en-gaufres-et

Les Zuñi sont implantés dans le sud-ouest des États-Unis. Ils occupaient traditionnellement la partie centrale et septentrionale de l’actuel Arizona et du Nouveau-Mexique. Actuellement ils vivent principalement sur le plateau du Colorado entre 1800 et 2 300 mètres d’altitude.

Les Zuñi ont également développé une technique maraîchère, qu’on retrouve dans d’autres régions arides.
Il s’agit de jardins en damiers dans lequel chaque « case » cultivée est bordée de muret en adobe. La répétition de ce motif crée des sortes de gaufres cultivées, d’où leur surnom de « jardins en gaufres », « waffle gardens » en anglais.


Ces gaufres présentent l’avantage de retenir la couche arables des sols, d’éviter le ruissellement, de protéger des vents, de permettre un paillage localisé et optimisant la fertilisation et la rétention de l’humidité. Traditionnellement, les femmes géraient des jardins en gaufres situés près des villages.
Les hommes géraient les champs agricoles, souvent situés loin du Pueblo, en utilisant une technologie agricole complexe reposant sur la collecte et la maîtrise des crues d’orage, l’épandage de ces précipitations et la dérivation de cours d’eau éphémères.
Les jardins en damier juxtaposent huit ou dix zones de plantation. Chaque carré individuel de 60 cm² est entouré d’un large rebord. Ces murets en adobe mesurent de 20 à 30 cm de haut. Ces structures en grille conservent l’eau de pluie, de ruissellement ou d’irrigation au pot, retiennent l’eau près des racines de la plante, retiennent le sol, protègent du vent et diminuent l’évaporation. En ralentissant l’évaporation et en les protégeant du vent, les murets d’adobe aident à protéger les semis.

Chaque carré accueille, une culture ou une combinaison de cultures. Une zone de plantation peut accueillir « les trois sœurs » : maïs, haricot et courge qui s’entraideront le maïs fournissant un tuteur aux haricots volubiles, les haricots accumulant l’azote dans le sol, et les feuilles de courge fournissant l’ombre et agissant comme paillis vivant.

Exemple de combinaison des trois sœurs :
M : Maïs. H : Haricot ou fève. C : Courge
Dessin : Mary Dodson

Lorrain Loncasion et ses jardins en gaufres
« Lorrain est une petite femme mince. Elle a l’air d’avoir quatre-vingts ans. Elle parle d’une voix mince et douce. Elle parle avec intérêt de son au jardin en disant « c’est peut-être la dernière année que je m’en occupe, parce que je vieillis ». La famille de sa mère vit là depuis plusieurs générations. Elle vit dans une grande maison en pierre située à une centaine de mètres de la rivière Zuñi. Sa mère et sa grand-mère entretenaient des jardins dans cette zone où on peut voir les vestige de plus d’une cinquantaine de « jardins en gaufres ».

« Autrefois, l’eau était abondante », raconte-t-elle en désignant un vieux fossé très érodé qui apportait de l’eau près de sa maison. Le fossé n’a apparemment pas acheminé d’eau depuis de nombreuses années et Lorrain a l’habitude de transporter l’eau de la rivière dans des seaux. Quelqu’un lui a donné de grands conteneurs de plastique qui se trouvent près du jardin. Elle les remplit avec un tuyau et peut ainsi arroser son jardin plus facilement.

Lorrain pourrait utiliser le tuyau pour arroser directement son jardin, mais elle préfère utiliser une méthode et des outils plus traditionnels un seau et une louche pour arroser. Elle aurait aussi pu utiliser l’eau de la rivière pour irriguer, mais c’est une longue marche pour une femme de son âge qui monte et descend la berge abrupte avec des seaux d’eau. En outre, selon elle, "l’eau de la rivière n’est plus fraîche et claire".

Lorrain m’a dit qu’elle avait planté du piment, des tomates, des tomatilles, des oignons, du maïs et des radis.

On remarque deux types de « jardin à gaufres » dans sa parcelle. Le premier type de forme grossière présente des parois irrégulières ou les cases sont mises en forme avec un outil. Le second a des parois uniformément incurvées à la main.

La parcelle raclée a l’air d’avoir été façonnée à la houe en raclant la terre du centre pour former des parcelles d’environ 40 cm sur 50 cm et sont généralement de forme rectangulaire. Les muret de ces parcelles sont constitués de morceaux de terre qui ne semblent pas avoir été mélangées à de l’eau. Ils mesurent environ 10 cm de hauteur. La surface de la parcelle a été nivelée en raclant le sol. Les murs d’une parcelle raclée ne sont pas de hauteur uniforme.

Le second type a manifestement été façonné à la main. Ces parcelles ont une forme carrée plus régulière d’environ 40 par 40 cm, mais peuvent aussi atteindre jusqu’à environ 50 par 50 cm. Les murets ont également environ 10 cm de de haut. Il n’y a aucune marque d’outil apparente dans le sol qui indiquerait un grattage. La consistance dure de l’adobe et la structure arrondie des murs des parcelles construites à la main semblent mieux résister à l’érosion et mieux retenir l’eau, et durer plusieurs saisons. La gaufres raclées semblent être moins résistantes et de nature plus temporaire.

Lorrain utilise une pierre plate pour façonner le gaufre, tout en précisant qu’elle pourrait tout aussi bien utiliser une houe. Elle ne fait aucune distinction entre les parcelles raclées et façonnée à la main, mais lorsqu’elle raconte comment elle procède sa description porte exclusivement sur la méthode manuelle. Elle explique qu’elle verse de l’eau sur l’emplacement où elle va faire la gaufre et la laisse s’infiltrer et humidifier le sol pendant la nuit. Le lendemain, elle utilise sa pierre plate et ses mains pour façonner une gaufre. Elle gratte le sol dans un carré, puis façonne les murets courbes à la mains. Elle fait deux gaufres contiguës en ménageant un espace pour marcher et travailler de chaque côté. Les gaufres qu’elle a faites de cette manière sont de taille et de hauteur de mur très uniformes.

Préparation du sol
Après avoir fait les murs, elle rapporte du sable fin, de la rivière. Elle presse le sable avec sa pierre plate sans trop tasser. Cette technique semble niveler le sol des gaufres. Lorraine montre une de ses parcelles complètement remplie de fumier de mouton lissé ensuite avec une pelle. Le lissage opérerait comme une forme de mulch en permettant de retenir l’humidité du sol sous le fumier et favoriserait apparemment la décomposition accélérée du fertilisant organique. Elle plante des graines avec un bâton pointu en perforant le sol et en plaçant des graines dans le trou, puis en les recouvrant de terre.


Conservation de l’eau
Les jardins à gaufres offrent théoriquement une protection contre le vent, contrôlent les températures extrêmes et servent à limiter l’utilisation de l’eau et l’évaporation. Lorrain raconte que les murs de ses gaufres protègent les plantes et retiennent l’eau qu’elle verse. Elle dit qu’il suffit d’arroser tous les 3 ou 4 jours lorsqu’on cultive avec des gaufres. Elle utilise de l’eau stockée dans de grands bidons en plastique.
Sa mère utilisait des calebasses pour transférer l’eau des ollas à la gaufre. Comme sa mère, Lorrain utilise un godet et un seau, mais au lieu d’une calebasse et d’une olla en céramique, elle utilise maintenant une canette et un seau. Lorrain n’utilise aucune forme de paillis pendant la chaleur de l’été. La croissance des plantes dépend de l’arrosage et nécessite la surveillance quotidienne de ses plantes et de l’humidité du sol afin d’ajuster la fréquence de l’irrigation. »

Irrigation avec des jarres enterrées
https://lavierebelle.org/irrigation-avec-des-jarres

« Akabindi », au Rwanda, « Ollas » pour les hispanophones, « clay pot » ou « pitcher » pour les anglophones, les jarres en terre cuite sont utilisées ordinairement pour puiser, transporter et conserver l’eau fraîche.

En Afrique du Nord, en Chine, en Inde, au Pakistan, en Iran, au Mexique, au Brésil, en Éthiopie, etc. des cultivateurs détournent l’usage premier de ces poteries pour en faire une instrument d’irrigation ingénieux en enterrant les jarres et en utilisant la porosité de leur paroi pour maintenir humides les sols cultivés tout en utilisant très peu d’eau.



   Installation de jarres en argile dans notre jardin de cuisine (Nyamata Rwanda Déc. 2017)

David A. Bainbridge, spécialiste des environnements arides qui a travaillé au Dry Lands Research Institute de l’Université de Californie affirme que : « l’irrigation par pots d’argile est l’un des systèmes les plus efficaces connus, dont on pense qu’il a vu le jour en Chine il y a des milliers d’années. Rempli d’eau, un récipient en argile poreux, enterré et non émaillé, fournit une irrigation contrôlée par flux capillaire aux plantes plantées à proximité. »

De fait, avec l’agriculture en trou, l’irrigation par jarre d’argile a été décrite il y a 2000 ans comme la clé du succès pour cultiver dans des conditions arides par le célèbre agronome chinois Fan Shengzhi.

De nos jours, des agriculteurs continuent à utiliser des récipients en argile enterrés pour irriguer leurs cultures en Afrique du Nord, en Chine, en Inde, au Pakistan, en Iran, au Mexique, au Brésil, en Éthiopie, etc

Pour ce faire, les jarres sont enterrées verticalement, laissant le col visible au-dessus du sol sur quelques centimètres. La terre est ensuite tassée autour des cols. Comme la paroi de la jarre est poreuse, l’eau qui y est versée s’exfiltre lentement vers le sol environnant, et apport de l’humidité aux racines des plantes cultivées autour.

L’eau suintant souterrainement, l’évaporation à la surface du sol est pratiquement empêchée. Isolée par le sol environnant, l’eau qui reste fraîche aide à réguler la température du sol. La surface du sol restant sèche, les herbes adventices ne prospèrent pas autour des plantes cultivées .



Potentialités
Cette technique d’irrigation serait deux fois plus efficace que goutte-à-goutte en surface et dix fois plus que l’irrigation de surface classique. Bill Mollison dans la série de films « The global gardener » et Angel Elias Daka à l’issue de sa thèse n’hésitent pas à qualifier cette technique « méthode la plus efficace d’irrigation locale des plantes dans les terres arides ».

« La technologie d’irrigation souterraine par pot en terre cuite permet d’économiser entre 50 et 70 % d’eau par rapport aux systèmes conventionnels d’arrosage et de seaux. Cette technologie peut bien se combiner avec celle de la pompe à pédale en utilisant cette dernière pour recharger l’eau dans la première, ce qui permet de remplir facilement le système une fois l’eau épuisée. 
Extrait du résumé de la thèse d’Angel Elias Daka

Amélioration possibles de la technique traditionnelle
Constatant que même si l’irrigation par jarre exige beaucoup moins d’eau que le système d’arrosage traditionnel, il reste néanmoins encore relativement fastidieux et exigeant si l’extraction de l’eau est faite manuellement, Angel Elias Daka propose de coupler cette technique avec celle des pompes à pédale qu’il décrit dans sa recherche de doctorant. Pour ce chercheur, les pompes à pédale sont un système beaucoup plus efficace et moins laborieux pour puiser l’eau des puits ou des rivières. « En connectant un tuyau à la pompe à pédale, l’eau peut être livrée au point où elle est nécessaire. Les jarres peuvent être remplis directement à partir de la tuyau ou les récipients d’arrosage peuvent être remplies à proximité du point où ils sont utilisés pour remplir des jarres. Combiner les deux technologies de cette façon peut clairement optimiser le système de pot d’argile. » [Angel Elias Daka, Development of a Technological Package for Sustainable Use of Dambos by Small-Scale Farmers, Thesis, 2001]
La technique peut également être « amélioré » par un système d’approvisionnement par gravité.

Un ouvrage traitant (entre autres) du sujet du topic ,très intéressant.

Agricultures singulières
Que ce soit dans les déserts ou les marécages, sur les terres d’altitude ou au milieu des océans, l’homme a de tout temps su faire preuve de sa capacité à adapter ses pratiques agricoles aux terres les plus inhospitalières. En marge des grandes évolutions de l’agriculture, il a en effet su développer des conduites culturales originales qui sont autant de réponses à la sévérité des contraintes physiques et aux aléas de l’histoire.

Stratégies simples de survie, solutions techniques parfois complexes, les agricultures de l’extrême présentées dans cet ouvrage étonnent par leur diversité et leur créativité. Elles s’inscrivent dans des contextes sociaux et culturels contrastés, tout en se faisant étrangement écho d’un continent à l’autre.

Rédigé dans un style accessible à tous, abondamment illustré, cet ouvrage à plusieurs mains donne à découvrir la surprenante palette des « agricultures singulières » qui, au-delà de l’héritage exceptionnel qu’elles représentent, témoignent de l’infinie variété des formes d’agriculture développées dans le monde.