Améliorer l’efficience de l’eau d’irrigation dans les exploitations agricoles présente de nombreux avantages tant sur les plans économiques qu’environnementaux. Cependant, comme le démontre l’auteur de cet article, cela peut induire des effets négatifs, dont notamment des « effets rebonds » bien connus dans le domaine des économies d’énergie, qui peuvent induire en erreur les politiques visant à accroître la disponibilité de l'eau à l'échelle des bassins versants.

L'efficience de l'irrigation est associée à une échelle d'analyse spécifique

La préservation de l'eau d'irrigation peut être abordée à différentes échelles et avec des objectifs différents. L'agriculteur peut avoir un approvisionnement en eau limité, chercher à réduire ses coûts énergétiques ou encore être confrontée à des capacités de drainage limitées. L'efficience de l'irrigation à l’échelle de l’exploitation peut être améliorée par diverses solutions techniques pour réduire la consommation d'eau. L'irrigation goutte-à-goutte ou l'irrigation de précision à débit variable en sont des exemples. Cependant, les performances du système sont affectées par le degré de réutilisation des flux de retour, qui dépend de l’agencement hydraulique du système et des performances des unités élémentaires d’irrigation (Mateos, 2008). Un accroissement des performances d'irrigation des unités aura plus d'effet sur l’efficience du système si les unités sont disposées en parallèle que si elles sont en série (figure 1). Dans un système en série, il y a une seule source d'eau en tête. Cette source alimente l'unité amont qui, à son tour, alimente l'unité aval suivante, et ainsi de suite. L’efficience de l'irrigation du système augmente rapidement à mesure que le nombre d'unités d'irrigation augmente (la taille des unités doit diminuer puisque chaque unité consomme une partie de son approvisionnement en eau sous forme d'évapotranspiration) (figure 1). Ainsi, une augmentation de l’efficience de l'unité a peu d'effet sur l’efficience du système si le nombre d'unités en série est supérieur à trois. Au contraire, dans un système en parallèle, où toutes les unités reçoivent l'eau directement d'une source d'eau commune (par exemple, une rivière ou un canal d'irrigation), l'excès d'eau d'irrigation reçue par une unité d'irrigation s'écoule hors du système. Dans ce cas, l’efficience de l'irrigation du système est égale à celle des unités individuelles et une meilleure efficience au niveau de l’unité d’irrigation aurait un effet équivalent sur l’efficience du système (figure 2). La situation la plus courante, cependant, est une disposition intermédiaire (mixte), où les flux de retour des unités d'irrigation peuvent être utilisés de différentes manières. En fonction de la circulation de l'eau et du degré de réutilisation, l’efficience de l'irrigation du système augmentera avec le nombre d'unités à un rythme ou à un autre (figure 1). En résumé, les solutions techniques de conservation de l'eau au niveau des exploitations ne se traduisent pas nécessairement par des économies d'eau à l'échelle du bassin versant (Mateos, 2008). Mateos et al. (2000) et Vivas et al. (2016) ont donné des exemples de cas réels où l’efficience globale de l'irrigation était nettement supérieure à l’efficience des unités d'irrigation individuelles. Dans le premier cas, il a été démontré qu'une fficience d'irrigation à l’échelle de l’exploitation comprise entre 60 et 70 % peut conduire à une efficience globale supérieure à 90 % avec un taux de réutilisation des eaux de drainage optimal, comme dans le cas du périmètre irrigué de Tulelake dans le nord de la Californie. Vivas et al. (2016) ont démontré que les systèmes d'irrigation de montagne développés à l'époque médiévale dans le sud de l'Espagne intégraient déjà une telle notion de gestion intégrée de l'eau. Le corollaire est que les politiques favorisant les performances d'irrigation à l’échelle de l’exploitation peuvent ne pas aboutir à l'augmentation attendue de la disponibilité de l'eau à l'échelle du bassin.

Les effets rebond résultant d'une meilleure efficience d'irrigation

La figure 2 montre la relation entre le coefficient de déficit (défini comme la proportion de la zone racinaire du sol qui n'est pas mouillée pendant l'irrigation), l’efficience d’application et l'uniformité de la distribution (UD) ainsi que la trajectoire d'un processus de modernisation de l'irrigation (UD = 70 % à UD = 95 %) découlant de cette relation. L'introduction de l'irrigation sous pression dans les exploitations (c'est-à-dire des systèmes localisés ou par aspersion) a amélioré l’uniformité de distribution et donc permis une plus grande efficience d’application avec moins de déficit. Les systèmes modernes, qui peuvent appliquer l'eau avec une uniformité de distribution supérieure à 90 %, ont un potentiel d’efficience d’application approchant 100 % tout en irrigant toute la zone des racines (figure 2).

Cependant, l'introduction de systèmes d'irrigation qui dispensent l'eau de manière plus uniforme peut en fait augmenter l'évapotranspiration et donc l’épuisement de la ressource en eau des bassins versants. La figure 3 présente la réponse du rendement à l'irrigation et à l'évapotranspiration dans deux conditions, représentant la situation avant et après la modernisation (c'est-à-dire l'introduction de systèmes d'irrigation sous pression qui ont augmenté l'uniformité de la distribution, UD, de 70 % à 95 %). La réponse du rendement à l'évapotranspiration est généralement une fonction linéaire. Cependant, la réponse à l'irrigation est une courbe, avec une courbure qui augmente à mesure que l'uniformité de la distribution diminue. Pour un rendement donné, la distance horizontale entre la droite (la réponse à l'évapotranspiration) et la courbe représente les pertes en eau. Celles-ci sont nettement plus importantes pour la courbe UD = 70 % que pour la courbe UD = 95 % (figure 3), ce qui est le résultat attendu de la modernisation des systèmes d'irrigation. Cependant, la figure 2 indique que le coefficient de déficit avant modernisation était considérablement supérieur à zéro, ce qui signifie que l'évapotranspiration des cultures dans ces conditions était légèrement limitée (figure 3). Par conséquent, si la modernisation a entraîné une diminution de l'utilisation de l'eau, elle a également engendré une augmentation de l'évapotranspiration, la principale utilisation de l’eau dans les systèmes agricoles irrigués. Il s’agit là de l'une des facettes de ce que l'on appelle « l'effet  rebond » (Berbel et Mateos, 2014).

De plus, si le foncier n'est pas un facteur limitant, une amélioration de l’efficience de l'irrigation peut provoquer une expansion de la surface irriguée en utilisant les « économies d'eau ». Ce serait la réponse des agriculteurs qui cherchent à maximiser leur profit. La figure 4 présente la réponse en matière de revenus et de coûts de l'eau appliquée et indique le bénéfice maximal dans des conditions de limitation de l'eau du foncier (English, 1990). Il est à noter que le bénéfice maximal sous des conditions limitantes du foncier est plus important que sous des conditions limitantes en eau et qu'il est obtenu avec plus d'eau appliquée. Par conséquent, si l'agriculteur possède des terres arides qui ne peuvent pas être irriguées en raison de la limitation des ressources en eau, une amélioration de l’efficience de l'irrigation pourrait libérer une partie de l'eau et permettre l'extension de la surface irriguée et donc du bénéfice. Cette extension impliquerait une augmentation de l'évapotranspiration, la deuxième facette de « l'effet rebond ». En outre, le rendement et le bénéfice augmentant, si une quantité supplémentaire d'eau d'irrigation était allouée à la nouvelle zone irriguée, les agriculteurs seraient tentés de faire pression dans le but d'obtenir davantage de ressources en eau. C'est le début d'une spirale qui peut expliquer l'augmentation constante des surfaces irriguées (figure 5) observée dans de nombreuses régions, par exemple en Espagne. Cette troisième facette de « l'effet rebond » est probablement la principale cause de la surexploitation des ressources en eau observée dans le monde.

Conclusions

  • L’effet d’une meilleure efficience des unités d’irrigation sur l’efficience de l'irrigation à l’échelle des bassins versants dépend fortement de la disposition hydrologique des unités d'irrigation.
  • Dans les bassins fermés, l'eau est conservée uniquement en réduisant l'évapotranspiration.
  • L'amélioration de l’efficience de l'irrigation peut entraîner une augmentation de la consommation d'eau (« effet rebond »).
  • Il serait tentant d'investir les « économies d'eau » dans l'extension de la surface irriguée, ce qui augmente encore la consommation d'eau (« effet rebond »).
  • Toutefois, il existe de bonnes raisons d'améliorer l’efficience de l'irrigation à l’échelle de l’exploitation qui n'ont pas été abordées dans le présent article. 

Pour citer cet article :

Référence électronique :
MATEOS, Luciano, Efficience de l'irrigation et économie d'eau : effet d'échelle et effet rebond, Revue Science Eaux & Territoires, Économies d’eau en irrigation, numéro 34, 2020, p. 86-89, 28/11/2020. Disponible en ligne sur <URL : http://www.set-revue.fr/efficience-de-lirrigation-et-economie-deau-effet-dechelle-et-effet-rebond> (consulté le 24/10/2021), DOI : 10.14758/SET-REVUE.2020.5.16.

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