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DISPOSITIF DE SUB-IRRIGATION A INTERRUPTEUR HYDRAULIQUE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de sub-irrigation à interrupteur
hydraulique ci-après appelé matelas capillaire , qui est conçu et construit
pour
permettre l'irrigation de cultures de végétaux en pots.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Les méthodes d'irrigation se divisent en deux grandes classes. La première
regroupe les méthodes ci-après appelées de sur-irrigation , où l'irrigation
s'effectue
par la surface supérieure des pots. La seconde classe regroupe les méthodes ci-
après
appelées de sub-irrigation , qui font appel à un phénomène d'absorption de
l'eau.
Dans ces méthodes de sub-irrigation, l'eau pénètre dans les pots par des
orifices situés
dans le fond de ceux-ci.
Les méthodes de sub-irrigation sont présentement les plus répandues et
de ce fait les plus connues. Ces méthodes de sub-irrigation peuvent êtres
mécanisées
ou manuelles et peuvent se subdiviser en deux sous-classes. Dans la première
de
celles-ci, l'eau d'irrigation est apportée en un point précis du pot à l'aide
d'une multitude
de petits tubes ou d'un bec verseur. Dans la seconde de ces sous-classes,
l'eau est
amenée à un système de gicleurs ou un boyau d'arrosage, et utilisée pour
asperger
l'ensemble de la culture.
Les méthodes de sub-irrigation peuvent quant à elles être mises en oeuvre
de deux façons.
La première de ces façons fait appel à des dispositifs connus sous les
noms de tables inondantes ou planchers inondants . Ces dispositifs sont
principalement constitués d'un bassin de surface étendue et peu profond, situé
sur un
plancher ou sur une table. Ce bassin est périodiquement inondé et asséché.
Lors de
la phase inondée, le niveau de l'eau dans le bassin est de quelques
centimètres. Les
pots qui sont dans ce bassin reçoivent, dans leurs parties inférieures, une
certaine
quantité d'eau. Cette eau, par un phénomène de capillarité, monte dans le sol
des pots
et de ce fait assure une alimentation en eau à l'ensemble de la culture. La
phase
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asséchée permet de retirer l'excès d'eau des pots et, par le fait même, permet
au sol
de s'aérer. L'aération des racines est absolument nécessaire à la survie des
plantes.
La deuxième façon de mettre en oeuvre les méthodes de sub-irrigation fait
appel à un dispositif connu sous le nom de matelas capillaire ou tapis
capillaire .
Dans ce dispositif, on utilise une surface de recouvrement faite d'une matière
capable
d'absorber de l'eau. Cette surface est étendue et typiquement d'une épaisseur
de 2 à
mm. Elle sert de sol d'emprunt et peut être disposée sur le sol ou sur une
table. Le
sol des pots qui sont disposés sur cette surface est, grâce aux orifices
situés dans le
fond de ces pots, en contact intime avec la matière absorbante. En mouillant
la matière
10 absorbante, l'eau se propage par capillarité dans la masse de la surface et
de là, dans
le sol des pots. Cette propagation de l'eau assure une alimentation de
l'ensemble des
plantes de la culture et ce, lors d'une gestion adéquate des conditions
hydriques de la
culture, sans excès d'eau. Il est en effet possible de moduler la teneur en
eau des pots
en modulant la teneur en eau du dispositif. Autrement dit, plus la quantité
d'eau dans
la masse absorbante du dispositif est élevée, plus la quantité d'eau dans le
sol des pots
est élevée.
De manière générale, les méthodes de sur-irrigation qui procèdent par
aspersion d'eau possèdent deux défauts importants. Premièrement, elles sont
coûteuses en eau, surtout si elles sont utilisées à l'extérieur. En effet,
seule une faible
quantité d'eau tombe à la surface des pots. La plus grande part de l'eau
consommée
tombe inutilement entre les pots ou est transportée au loin par les vents.
Comme il est
d'usage dans plusieurs cultures, des engrais solubles sont mélangés à l'eau
d'irrigation.
L'aspersion se traduit donc en outre par une inefficacité de distribution des
engrais et
donc des coûts accrus de fertilisation. Le deuxième problème des méthodes de
sur-
irrigation est lié à la propagation des maladies. Les gouttelettes d'eau qui
rebondissent
et se fragmentent sur les plantes malades se retrouvent sur des plantes
saines. De
cette manière, de proche en proche, la maladie d'une plante particulière se
transmet
à la culture.
Les méthodes de sur-irrigation par arrosage manuel ne s'appliquent quant
à elles, qu'à de petites surfaces de culture et sont généralement coûteuses en
temps.
Les méthodes de sur-irrigation qui utilisent une multitude de petits tubes
pour alimenter en eau les pots sont libres des défauts de gaspillage d'eau et
de la
propagation des maladies. Cependant, la présence encombrante de ces tubes, qui
doivent être installés pot par pot, représente des coûts de mise en place et
des
difficultés de gestions de la surface de culture.
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Les méthodes de sub-irrigation qui font appel à des planchers ou des
tables inondantes sont elles aussi libres des défauts de gaspillage d'eau et
de
propagation des maladies. Cependant, leur installation fait appel à des
matériaux
coûteux et les planchers ou tables doivent être construits avec précision. Ces
planchers
ou tables doivent être parfaitement de niveau, ce qui est difficile sur de
grandes
surfaces et presque impossible sur des sols fluctuants selon les gels et
dégels. Les
planchers inondants, presque toujours en béton, sont aussi sujets à se
fendiller, ce qui
nécessite des frais d'entretien non négligeables.
Les méthodes de sub-irrigation qui font appel à des tapis et des matelas
capillaires sont peu coûteuses, ne nécessitent pas d'être rigoureusement de
niveau et
sont économes en eau et fertilisants. La propagation des maladies par les
gouttelettes
d'eau ne s'applique pas à ces méthodes. Cependant, un autre type de
propagation
existe. Les surfaces libres entre les pots sont trempées et il peut s'y
développer des
colonies d'algues. Les surfaces humides et ainsi couvertes d'algues peuvent
alors
servir d'écosystème à certains types d'insectes qui y pullulent surtout les
sciarides et
mouches du rivage. Ces insectes se promènent d'un plant à l'autre, ce qui
favorise la
propagation des maladies fongiques, virales et bactériennes. Des larves
peuvent
s'attaquer aux racines et aux feuilles. Les algues qui prélèvent une portion
des
fertilisants, sont en fait très nuisibles et il faut les enlever
périodiquement. Un autre
défaut de ces méthodes de sub-irrigation par tapis ou matelas capillaires, est
que les
racines qui sortent par les trous situés dans la partie inférieure des pots
courent à la
surface du dispositif et s'entremêlent ou encore pénètrent et s'ancrent dans
le matériel
absorbant du dispositif. Ces problèmes reliés aux racines causent des ennuis
importants lors des récoltes et de la redisposition des surfaces de culture.
OBJET ET RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un matelas (ou tapis) capillaire qui est
spécialement conçu pour la sub-irrigation de culture en pots et qui, de par sa
structure,
présente une surface supérieure sèche et est donc libre du problème de
colonies
d'algues et des insectes associés aux matelas capillaires existants.
Le matelas capillaire selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce
qu'il comprend trois couches distinctes incluant :
a) une couche de dessus formée d'une mince feuille polymérique
traversée d'une multitude de petits trous, sur laquelle les pots sont
posés;
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b) une couche centrale formée d'une feuille de mousse résiliente à cellules
ouvertes et compressibles offrant un passage aisé à l'eau; et
c) une couche de dessous formée d'une masse de matière absorbante
capable d'absorber l'eau et assurer une bonne répartition et distribution
de celle-ci.
En usage, ce matelas capillaire est destiné à être déposé ou autrement
installé sur une surface plane approximativement de niveau et imperméable.
Entre la
surface sur laquelle le matelas repose et ce dernier, on fait courir un
certain nombre de
tuyaux d'alimentation en eau perforés. Ces tuyaux d'alimentation émettent de
l'eau en
différents points situés sur leurs longueurs et donc fournissent de l'eau à la
masse de
matière absorbante du matelas.
Sur la surface supérieure du matelas capillaire, on pose les pots contenant
les cultures en n'importe quel point désiré. La masse des pots comprime la
mousse,
diminuant ainsi la dimension de ses cellules et par le fait même rapprochant
la feuille
polymérique formant la couche de dessus de matelas de la masse de matière
absorbante formant la couche inférieure.
Bien sûr, ce mode d'installation peut varier selon le bon vouloir de
l'utilisateur. Ainsi il est possible de découper et d'ajuster aux dimensions
requises le
matelas capillaire sans se préoccuper du système de distribution de l'eau. Il
est évident
aussi que le matelas capillaire pourrait comprendre une couche imperméable
située
sous la couche absorbante. De plus, entre ces deux couches, il pourrait y
avoir des
tuyaux perforés.
On comprendra que la diminution de la dimension des cellules de la
mousse résiliente formant la couche centrale favorise l'ascension capillaire
de l'eau
entre la couche de dessous du matelas qui est gorgée d'eau, et la couche de
dessus
qui est la feuille polymérique. En effet, il est bien connu que dans un
matériel poreux,
l'ascension capillaire est inversement reliée au diamètre des pores. L'eau
peut donc,
par ascension capillaire, passer à travers les trous de la feuille de polymère
et irriguer
le sol du pot. Ce phénomène est aussi grandement facilité par le fait que la
distance
entre le fond du pot et la masse absorbante est fortement diminuée par la
compression
de la mousse.
Cette liaison hydraulique qui a lieu lors de la compression du matelas
capillaire selon l'invention permet donc d'avoir de manière continue un flux
d'eau, dont
le moteur est l'évapotranspiration de la plante, entre la partie inférieure du
matelas et
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le sol du pot. Les surfaces entre les pots étant libres de compression, l'eau
ne peut pas
atteindre la feuille de polymère perforée et la surface du matelas capillaire
reste sèche.
Ce mécanisme se comporte donc comme un interrupteur.
Comme la surface du matelas capillaire est sèche, les algues ne peuvent
5 s'y développer. De plus, en utilisant une feuille de polymère opaque, les
algues ne
peuvent pas d'avantage se développer dans le matelas. Enfin, pourvu que la
dimension
des trous de la feuille de polymère soit suffisamment petite, les racines ne
puissent les
traverser et ainsi s'ancrer dans le matelas. Les racines ne peuvent pas courir
non plus
sur la surface du matelas, comme il n'y a pas d'eau, les racines ne peuvent
pas y
croître.
Le matelas capillaire selon l'invention est donc un système de sub-irrigation
à surface sèche utilisable dans les opérations de cultures agricoles ou des
plants
croissant dans des pots et nécessitant un apport d'eau.
La surface de dessus du matelas capillaire, tout en étant sèche, reçoit les
pots. Par l'action d'un dispositif d'interrupteur hydraulique, de l'eau
apportée par la
sous-couche absorbante, se communique au sol des pots. Cette surface sèche a
pour
effet de minimiser l'apparition d'insectes nuisibles, de contrer la croissance
des colonies
d'algues et d'effectuer un contrôle des racines.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la
description détaillée mais non limitative qui suit, faite en se référant aux
dessins
annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe d'un matelas capillaire selon l'invention
montrant ses trois couches distinctes ainsi que l'effet de compression exercée
par un
pot lorsqu'il est posé sur le matelas.
La figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 sur laquelle le
profil
de distribution de l'eau dans le matelas capillaire est illustré.
La figure 3 est une vue schématique montrant un exemple possible
d'installation du matelas capillaire selon l'invention.
Pour des raisons de simplicité, les mêmes numéros de références ont été
utilisés pour identifier les mêmes pièces dans la description qui suit, et
dans les dessins
annexés.
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DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Tel que précédemment indiqué, le matelas capiliaire (1) selon l'invention tel
qu'il est illustré sur les dessins annexés, comprend trois couches distinctes.
La première consiste en une mince feuille polymérique (2), la seconde en
une feuille de mousse résiliente (4) à cellules ouvertes et compressibles et
la troisième
en une masse de matière absorbante (5).
La mince feuille polymérique (2) forme la couche de dessus du matelas
capillaire (1). Cette feuille (2) est traversée d'une multitude de petits
trous (3) d'un
diamètre de 1 mm ou moins qui sont de préférence espacés entre eux de 5 mm ou
moins. Cette feuille (2) peut être constituée de différents matériaux tels
que, entre
autres, du polyester, du polypropylène ou du polyéthylène. Quel que soit le
matériau
choisi, la feuille doit démontrer des caractéristiques hydrophobes et une
résistance à
la dégradation par le rayonnement ultraviolet. De plus, cette feuille doit
être de
préférence opaque à la lumière, avoir une grande flexibilité et posséder une
épaisseur
maximale de 1 mm. Elle peut être produire par perforation d'une feuille
continue d'un
polymère adéquat ou encore par une opération de tissage de fils ou de
bandelettes.
Elle peut aussi être produite par lamination à chaud d'un tissé ou d'un non-
tissé.
La feuille de mousse résiliente (4) à cellules ouvertes formant la couche
centrale où le coeur du matelas capillaire (1) peut être fait de
polyuréthane réticulé
ou de tout autre polymère ayant les propriétés voulues, à savoir, avoir des
cellules
ouvertes et une capacité de compression. Les cellules de la mousse doivent
être
ouvertes pour offrir un passage aisé à l'eau de part en part de la feuille de
mousse.
Cette feuille de mousse (4) possède de préférence une épaisseur comprise entre
1 mm
et 10 mm. Elle doit posséder aussi la propriété de retrouver son épaisseur
d'origine
même après un temps de compression important. De préférence, la densité de la
mousse est inférieure à 0,1 g/cm3 et la taille moyenne des cellules est
supérieure à 100
microns.
La mousse de matière absorbante (5) formant la couche de dessous du
3 0 matelas capillaire (1) peut, quant à elle, être constituée d'un non-tissé
fabriqué par une
technique d'aiguilletage ou de toute autre matière absorbante se présentant
sous la
forme d'une feuille. Cette matière absorbante doit de préférence être capable
d'exercer
une montée capillaire d'au moins 1 cm sur l'eau. De cette manière, l'eau peut
se
distribuer sur toute la surface à partir d'une source ponctuelle
d'alimentation.
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L'épaisseur de cette masse de matière absorbante (5) est de préférence
comprise entre
0,5 mm et 10 mm.
Ces trois couches peuvent être commodément, mais pas nécessairement,
assemblés à l'aide d'un adhésif qui doit résister à l'eau mais ne pas
restreindre le
passage de celui-ci. Ainsi, la mince feuille polymérique (2) peut être
contrecollée à la
surface supérieure de la feuille de mousse résiliente (4) à cellules ouvertes.
De même,
la feuille de mousse résiliente peut être (2) contrecollée à la masse de
matière
absorbante (5).
La figure 3 illustre la façon dont le matelas capillaire (1) selon l'invention
peut être utilisé. Ce matelas (1) peut, en pratique, être déposé sur une
surface
approximativement plane et imperméable (13). Entre le matelas capillaire et la
surface
plane (13), des tuyaux perforés (ou boyaux) d'alimentation (12) circulent. Ces
tuyaux
d'alimentations (12) apportent de l'eau d'une source quelconque de l'eau (15)
pour fin
d'irrigation et possèdent en différents points de leurs longueurs des petits
orifices (14)
qui laissent s'échapper cette eau (voir les flèches 16) pour ainsi fournir au
matelas
capillaire (1) l'eau nécessaire à l'arrosage de la culture. Pour une raison de
simplicité,
les pots normalement disposés à la surface du matelas capillaire (1) ne sont
pas
montrés sur cette figure. Pour cette même raison de simplicité, la multitude
des petits
trous (3) qui traversent la feuille polymérique (2) ainsi que les adhésifs ne
sont pas
montrés non plus.
En usage, comme on le voit toutefois sur les figures 1 et 2, les cellules de
la feuille de mousse résiliente (2) se compriment sous l'action de la pression
exercée
par la masse des pots (6) et du sol (7) qu'ils contiennent. Les cellules de la
mousse
passent alors de la dimension (9) à des dimensions plus petites telles
qu'illustrées en
(10). Bien entendu, les trous (8) présents dans la portion inférieure des pots
(6)
co'incident avec certains des trous de la multitude de trous (3) de la feuille
polymérique
(2). Ceci assure un passage de l'eau amenée par les tuyaux vers l'intérieur
des pots,
tel qu'il est mieux illustré sur la figure 2 où l'eau d'irrigation (11) est
illustrée pour mieux
en apprécier le parcours et l'importance que présente le changement de la
dimension
des cellules de la mousse restante (4), là où se trouve chaque pot (6). On
peut voir que
l'eau d'irrigation (11) voyage de la masse de matière absorbante (5) au
travers des
cellules ouvertes de la mousse résiliente (4) et de là au travers des orifices
(3) de la
feuille polymérique et des trous (8) du pot (6) vers et dans le sol (7)
contenu dans ce
dernier.
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EXEMPLE
Un matelas capillaire (1) selon l'invention a été fabriqué comme suit.
Comme couche de dessus, on a utilisé une feuille polymérique (2)
constituée de polyéthylène noir, résistante aux ultraviolets, de 130 microns
d'épaisseur.
Cette feuille (2) a été perforée d'une multitude de petits trous (3) selon un
taux de 65
trous par cmZ, ce qui impliquait une distance moyenne entre les trous (3) de
125
microns. Les trous (3) étaient approximativement circulaires et avaient un
diamètre
moyen de 400 microns.
A l'aide d'un voile thermofusible d'adhésif d'acétate de vinyle, cette feuille
de polyéthylène (2) a été contrecollée à chaud à une feuille de mousse (4)
faite de
polyuréthane de 1 mm d'épaisseur. La mousse ainsi utilisée comme couche
centrale
du matelas capillaire (1) avait une densité de 0,03 g par cm3 et possédait des
cellules
ouvertes, approximativement sphériques et de dimension moyenne de l'ordre de
400
microns lorsque la mousse était libre de compression.
A l'aide d'un deuxième voile adhésif d'acétate de vinyle, la feuille de
mousse (2) a été contrecollée à chaud à une masse de fibres absorbantes (5)
qui se
présentait sous la forme d'un non-tissé aiguilleté. Ce non-tissé utilisé comme
couche
inférieure était composé de 65% en masse de fibres de polyester de 3 deniers
et de
35% en masse de fibres de viscose de 3 deniers. Sa masse surfacique était de
235
g/cm2 et son épaisseur de 1,3 mm.
Le matelas (1) composé de ces trois couches (2), (4) et (5) a été produit
sous la forme de rouleaux qui avaient 30 mètres de long par 1,83 mètres de
largeur.
Ces rouleaux se sont avérés d'installation facile et les résultats obtenus ont
été
excellents.
On comprendra bien sûr que le matelas capillaire selon l'invention peut être
produit sous forme de rouleaux de tailles différentes à celles ci-dessus
indiquées ou
sous n'importe quelle autre forme. En fait, il existe de nombreuses façons
possibles de
mettre en ceuvre l'invention telle qu'elle vient d'être décrite et qu'elle se
trouve ci-après
revendiquée.
