En été, une culture de blé en pleine croissance peut perdre plusieurs millimètres d’eau par jour en été. Cette perte porte un nom : l’évapotranspiration. Chaque millimètre correspond à 1 litre par m², soit 10 m³ par hectare. C’est la variable centrale du bilan hydrique d’une exploitation, et c’est aussi le levier sur lequel l’ombrage agit le plus directement. Comprendre ce mécanisme permet de mesurer ce qu’une structure agrivoltaïque peut réellement apporter.
Évaporation et transpiration
L’évapotranspiration additionne deux flux distincts. Le premier est l’évaporation directe de l’eau à la surface du sol. Le second est la transpiration : la plante prélève l’eau par ses racines et la rejette sous forme de vapeur par les stomates de ses feuilles. Selon la FAO, la quasi-totalité de l’eau absorbée par une plante est perdue par transpiration, une fraction infime seulement étant utilisée dans ses tissus.
La répartition entre les deux flux évolue au fil du cycle. Au semis, presque toute la perte vient du sol nu. Une fois le couvert développé, la transpiration représente plus de 90 % du total. Cette bascule a une conséquence pratique : en début de cycle, protéger le sol compte davantage ; en pleine végétation, c’est l’état de la plante qui commande la consommation d’eau.
Les quatres moteurs climatiques de l'évapotranspiration
Quatre paramètres conditionnent l’intensité de ces pertes : le rayonnement solaire, la température de l’air, l’humidité de l’air et la vitesse du vent. Le rayonnement fournit l’énergie nécessaire pour vaporiser l’eau. Le vent renouvelle l’air saturé au contact des feuilles et entretient la demande évaporative. Une journée chaude, sèche, ensoleillée et venteuse cumule les quatre facteurs défavorables.
Pour comparer les situations, les agronomes utilisent l’évapotranspiration de référence, notée ET0. Elle exprime la demande en eau de l’atmosphère sur un gazon de référence bien alimenté, indépendamment de la culture en place. En climat tempéré, elle varie typiquement de 1 à 2 mm par jour par temps frais, et peut dépasser 6 mm par jour par fortes chaleurs en zone sèche.
Du climat à la parcelle : le rôle du coefficient cultural
Chaque culture ne consomme pas l’eau de la même façon. Pour passer de la demande climatique à la consommation réelle d’une culture, on applique un coefficient cultural, le Kc : l’évapotranspiration de la culture est égale à ET0 multipliée par Kc. Ce coefficient varie selon l’espèce, la variété et surtout le stade. Il reste faible à l’implantation, culmine en pleine végétation, puis redescend à maturité.
Cette méthode, standardisée par la FAO, sert à calculer les besoins en irrigation. Elle repose sur des conditions dites standards : une culture saine, bien conduite, sans manque d’eau. Dès que la parcelle s’éloigne de ces conditions (stress hydrique, sol peu profond, ombrage partiel), la consommation réelle s’écarte du calcul théorique. C’est précisément le cas d’une parcelle agrivoltaïque.
Ce que change l'ombrage sur l'évapotranspiration
L’ombrage agit sur deux des quatre moteurs climatiques. Il réduit le rayonnement direct reçu par le sol et le couvert, donc l’énergie disponible pour vaporiser l’eau. Il abaisse aussi la température des feuilles et du sol. Les structures peuvent enfin freiner le vent, un effet que la FAO décrit pour les haies brise-vent, qui réduisent la demande évaporative sur la parcelle abritée.
La recherche a commencé à chiffrer ces effets. Sur un prototype expérimental installé à Montpellier en 2011, la consommation en eau de salades et de concombres cultivés sous panneaux a baissé de 14 à 29 % grâce à la réduction de l’évapotranspiration, d’après la synthèse publiée dans Frontiers in Horticulture. La même synthèse rapporte, sur du maïs cultivé trois ans dans le sud de la France, une réduction des apports d’irrigation de 19 à 47 % par rapport à la zone ouverte.
Sur les démonstrateurs d’Ombrea en grandes cultures, non irrigués et équipés de panneaux verticaux, les mesures vont dans le même sens. À Channay, la température de l’air baisse ponctuellement de 1,3 °C et celle du sol de 2 °C, et l’effet brise-vent des rangées contribue à réduire l’évapotranspiration. À Valpuiseaux, lors d’une année particulièrement sèche, le sol entre les panneaux présentait une humidité supérieure de 12 % à celle de la zone témoin. Ces résultats sont détaillés dans notre article sur l’impact de l’agrivoltaïsme sur les rendements en grandes cultures.
Le bon niveau d’ombrage pour préserver la ressource en eau et la culture
Réduire les pertes d’eau n’a de sens que si la plante continue de produire. La transpiration est liée à la photosynthèse : quand les stomates se ferment pour économiser l’eau, ils limitent aussi l’entrée de CO2. Un ombrage trop dense économise de l’eau mais pénalise la croissance.
C’est tout l’enjeu du dimensionnement. Le bon niveau d’ombrage dépend de la culture, de son stade sensible, du climat local et du type de sol. Ombrea s’appuie pour cela sur des modélisations dérivés du modèle STICS de l’INRAE. Les résultats de nos 13 démonstrateurs servent à les calibrer.
Conclusion
L’évapotranspiration résume la façon dont le climat puise dans la réserve en eau d’une parcelle. Rayonnement, chaleur, air sec et vent en sont les moteurs ; le coefficient cultural traduit la réponse propre à chaque culture. En agissant sur le rayonnement, la température et le vent, l’ombrage partiel réduit cette demande, à condition de laisser à la plante la lumière dont elle a besoin aux stades clés. C’est cet équilibre, propre à chaque parcelle, que nos agronomes étudient pour concevoir nos projets.
FAQ - L'évapotranspiration des cultures
Quelle est la différence entre évapotranspiration de référence et évapotranspiration réelle ?
L’évapotranspiration de référence (ET0) mesure la demande en eau de l’atmosphère sur un gazon bien alimenté. L’évapotranspiration réelle correspond à ce que la culture perd effectivement, compte tenu de son stade, de l’eau disponible et de son environnement.
Comment calculer les besoins en eau d'une culture ?
On multiplie l’ET0, fournie par une station météo, par le coefficient cultural (Kc) de la culture au stade considéré. On retranche ensuite les pluies efficaces pour estimer le besoin d’irrigation.
L'ombrage peut-il remplacer l'irrigation ?
Non. Il réduit la demande en eau mais ne crée pas de ressource. Sur une parcelle irriguée, il peut diminuer les apports ; sur une parcelle en sec, il aide à préserver la réserve du sol.
Toutes les cultures réagissent-elles de la même façon à l'ombrage ?
Non. Certaines tolèrent bien une baisse de lumière, d’autres y sont sensibles à des stades précis. C’est pourquoi chaque projet repose sur une étude des besoins de la culture.
