Un nouveau système multifonctionnel d’irrigation des vignobles pour lutter contre le changement climatique

Le récent rapport du groupe intergouvernemental sur l’évolution du climat est inquiétant : la température à la surface du globe a augmenté de 1,09°C au cours de la période 2011-2020 par rapport à la période 1850-1900. L’excès de chaleur enregistré au cours des dernières décennies, associé à un rayonnement solaire intense et à des déficits de pression de vapeur (DPV) élevés, affecte les vignobles italiens, en particulier à partir de la phase de pré-véraison. Comme l’ont rapporté plusieurs auteurs, lorsque l’excès thermo-radiatif croise le déficit hydrique, il en résulte un mélange explosif, et la vigne (Vitis vinifera L.) répond à ce stress multiple par des mécanismes actifs et passifs de régulation stomatique. Ce comportement, qui vise à réduire l’embolie des vaisseaux du xylème, influence les échanges gazeux en fonction du stade phénologique et de la variété. En particulier, certains cultivars, comme le Sangiovese, maintiennent une bonne conductance stomatique jusqu’à des valeurs de potentiel de tige de -1,8 MPa. D’autres, comme le Montepulciano, ferment complètement leurs stomates à des potentiels moins négatifs, ce qui compromet la maturation du raisin. Lorsque le stress s’aggrave, les vignes subissent une photo-inhibition et une baisse des rendements exacerbée par les coups de soleil. Cet état se traduit par des raisins à faible teneur en acide organique, un pH élevé et une altération de la couleur, due à la réduction de la biosynthèse et de la dégradation des polyphénols. Il en résulte des vins blancs à faible acidité et des vins rouges à faible coloration.

À cet égard, des études récentes menées à l’université de Bologne ont révélé un effet positif de l’abaissement de la température des grappes sur la composition des baies rouges lorsqu’elles dépassent le seuil critique de 35°C.  Pour réduire l’impact négatif de ces conditions climatiques, des techniques agronomiques à court terme sont désormais disponibles, telles que l’application foliaire de kaolin et de zéolithe et des techniques d’irrigation intelligente.

Parmi celles-ci, l’application de l’irrigation par nébulisation a été largement étudiée dans les années 1970 et s’est avérée particulièrement efficace pour réduire le stress hydrique chez les plantes fruitières. En particulier, l’utilisation d’asperseurs aériens dans divers vergers a donné des résultats encourageants en ce qui concerne la réduction des dommages causés par la chaleur. Par conséquent, des systèmes de brumisation ont été développés dans les années suivantes pour refroidir par évaporation la canopée des vignes tout en réduisant à la fois la consommation d’eau et l’humectation foliaire et, par conséquent, les maladies des plantes. Des résultats intéressants en matière de contrôle thermique ont été obtenus sur le Cabernet Sauvignon en Australie avec le système déjà mentionné, placé à l’intérieur de la canopée mais activé manuellement en fonction des prévisions météorologiques.

Sur la base de ces hypothèses, le système d’irrigation multifonctionnel développé à l’université de Bologne en collaboration avec Rivulis Irrigation et iFarming srl s’avère être une solution adaptative au changement climatique actuel, c’est-à-dire aux effets négatifs des vagues de chaleur et du manque d’eau pendant la saison de croissance dans le vignoble. Le système d’irrigation est dit multifonctionnel parce qu’il consiste en une seule canalisation qui permet à la fois de pulvériser de l’eau à l’intérieur de la canopée pour refroidir la zone des grappes et de se protéger contre les dégâts causés par le gel tardif. Les fonctions sont activées automatiquement en fonction de paramètres physiques détectés en permanence par un système de réseau à capteurs sans fil (WSN) et par des activateurs situés en amont des électrovannes.

Le système de brumisation automatique

Le système d’irrigation multifonctionnel se compose à la fois d’un réseau de capteurs et d’un actionneur qui active les pulvérisateurs lorsque les seuils identifiés pour chaque variété étudiée sont dépassés (image 1). En détail, le système se compose d’une structure matérielle :

• une unité de contrôle connectée aux capteurs (nœuds) capables d’enregistrer en continu les valeurs d’humidité relative et de température du sol et du couvert végétal (iFarming srl)
• une ligne d’irrigation avec des brumisateurs (mod. RIVULIS FLF., Rivulis Irrigation).

La partie logicielle analyse les données microclimatiques et envoie des impulsions à une électrovanne qui règle automatiquement l’ouverture et la fermeture du système de brumisation. Le système fonctionne par cycles programmés en fonction des caractéristiques variétales et s’active lorsque le seuil de 35°C est dépassé.

Image 1 : Détails du système de brumisation automatique.

Expériences sur le conditionnement des zones de culture en grappes à l’Université de Bologne

Le premier prototype de système d’irrigation contrôlé par le climat a été installé sur des vignes de Sangiovese en pot en 2019.  Les années suivantes, le système testé en pot a été mis en œuvre dans un vignoble de plaine à la station expérimentale de l’Université de Bologne (Cadriano, BO) sur deux variétés : Sangiovese et Pignoletto, respectivement rouge et blanc (Image 2).

Image 2 : Mise en œuvre du système d’irrigation multifonctionnel en pots et activation du système de brumisation en conditions de terrain.

Des essais expérimentaux ont été menés au cours de la saison 2022 sur des vignes cultivées en pots et en plein champ. En pots, les vignes de Sangiovese – irriguées au stade de la pré-véraison – ont été soumises à un régime de restriction hydrique pendant environ 4 semaines. Plus précisément, les vignes ont reçu 50 % de l’eau perdue par transpiration au cours du mois d’août et ont été réparties sur deux thèses : C, contrôle ; FOG, pulvérisé dans la zone des grappes. En revanche, les vignes adultes de Sangiovese et de Pignoletto cultivées en plein champ ont été soumises à un régime de restriction hydrique de la pré-véraison à la récolte. Comme indiqué ci-dessus, dans les conditions de terrain, une thèse de contrôle (C) a été comparée à une thèse pulvérisée dans la zone de la grappe (FOG).

Le système de brumisation de la zone des grappes (FOG) – activé à distance et automatiquement lorsque des conditions thermo-radiatives identifiées comme critiques se produisent – a été efficace pour réduire les températures des baies. La baisse de température a eu un impact positif sur la réduction des dommages causés par le soleil et a entraîné une augmentation des rendements d’environ 20% par rapport aux vignes de contrôle. En outre, l’effet de refroidissement a profité à l’ensemble de la canopée, qui a réagi par une augmentation des échanges gazeux (photosynthèse et conductance stomatique). Aucune différence n’a été observée entre les traitements en termes de maturation technologique et phénolique, mais une tendance positive à l’accumulation de couleur dans les raisins rouges a été observée pour les vignes traitées par brumisation. En conclusion, le système de refroidissement de la zone des grappes semble être un excellent outil pour réduire l’effet négatif des multiples stress estivaux.

Rédigé par Gabriele Valentini

Ce projet, présenté par Rivulis lors de l’Innovation Challenge Lucio Mastroberardino 2023 – concours organisé dans le cadre d’Enovitis in campo qui récompense les innovations les plus intéressantes face aux défis modernes du secteur vitivinicole – a remporté le prix « New Technology Award » pour la valeur innovante de la technique développée et les résultats encourageants mis en évidence.