Comprendre les métriques de l'agriculture de précision et comment tu peux en tirer profit
Dans ce billet de blog, nous allons nous concentrer sur la 1ère phase de ce cycle en répondant aux questions suivantes :
Le paysage agricole s'est considérablement étendu et modifié au cours des 50 dernières années. L'une des plus anciennes industries du monde doit adopter et utiliser l'innovation technologique si elle veut prospérer malgré les pressions qu'elle subit actuellement et qu'elle subira à l'avenir. Les méthodes agricoles traditionnelles sont tout simplement insuffisantes pour produire suffisamment pour répondre à l'augmentation de la demande alimentaire mondiale. Combiné aux pressions environnementales comme le changement climatique, la dégradation des sols et la pénurie d'eau, les cultivateurs et les producteurs sont obligés d'explorer des moyens innovants pour gérer leur production. L'agriculture de précision a été théorisée dans les années 1980 par le Dr Pierre Robert, un pionnier dans le domaine des principes de l'agriculture de précision. L'idée était d'utiliser la technologie et les équipements pour dépenser les ressources là où c'est le plus nécessaire sur le terrain. Avec l'essor de la technologie informatique moderne, l'agriculture de précision est devenue plus précise et a pu être déployée à plus grande échelle et appliquée à de plus grandes exploitations.
La Société internationale d'agriculture de précision a la définition suivante : "L'agriculture de précision est une stratégie de gestion qui rassemble, traite et analyse des données temporelles, spatiales et individuelles et les combine avec d'autres informations pour soutenir les décisions de gestion en fonction de la variabilité estimée afin d'améliorer l'efficacité de l'utilisation des ressources, la productivité, la qualité, la rentabilité et la durabilité de la production agricole."
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"L'agriculture de précision, ou agriculture intelligente, est la pratique consistant à utiliser des données pour optimiser la production agricole, malgré des circonstances variables. C'est un mode d'agriculture où chaque culture spécifique reçoit le bon traitement, au bon moment et au bon endroit. Pour y parvenir, tu dois connaître les détails précis de tes cultures et de tes champs." - Jits Riepma, analyste des données agricoles
L'agriculture de précision fonctionne selon un cycle et peut être décomposée en quatre étapes :
Dans ce blog, nous allons nous concentrer sur la 1ère phase de ce cycle en répondant aux questions suivantes :
- En quoi consiste exactement l'acquisition de données ?
- Quelles méthodes et quels moyens de collecte de données sont utilisés dans cette phase ?
- Quelles données dois-tu collecter, et comment peux-tu utiliser ces variables de façon pratique pour en faire profiter ton exploitation ?
1. En quoi consiste exactement l'acquisition de données ?
Chaque centimètre de ton champ est riche en données significatives. La première étape pour comprendre tes champs est de collecter des informations locales et fiables. La phase d'acquisition de données consiste à rassembler autant de données que possible sur tes cultures, le sol, les champs, le terrain, le climat, les variables et la disponibilité des ressources. Les méthodes traditionnelles d'acquisition de données comprennent des observations visuelles comme le repérage et l'échantillonnage, et la technologie augmente la quantité et la fréquence des observations grâce à différents capteurs, satellites et autres équipements. L'acquisition de données implique aussi d'utiliser ce que tu as appris des actions menées sur le terrain comme de nouvelles entrées.
Un plus grand nombre de données provenant de différentes sources et de différents endroits permet finalement d'obtenir un aperçu plus détaillé de tes champs et de tes cultures. Une densité de données élevée présente des aperçus plus précis pour des décisions plus informées et des actions plus précises.
2. Quelles méthodes et quels moyens de collecte de données sont utilisés dans cette phase ?
Les agriculteurs collectent et enregistrent des données depuis des siècles - La première et la plus ancienne méthode de collecte de données était simplement des observations visuelles (ou scouting). Grâce à l'innovation technologique, de plus en plus d'outils sont disponibles pour la collecte de données. Des méthodes nouvelles et traditionnelles sont employées pour obtenir des données complètes sur les champs et les cultures à partir de diverses sources :
3. Quelles données dois-tu collecter et comment peux-tu utiliser les variables de manière pratique au profit de ton exploitation ?
Divers paramètres peuvent être mesurés, et comprendre ce que signifient ces mesures (et comment les utiliser) est la base d'une exploitation agricole intelligente réussie.
Il y en a bien d'autres, mais nous allons nous pencher sur six mesures importantes recueillies lors de la phase d'acquisition des données et découvrir comment elles peuvent être utilisées :
Informations sur le sol (acquises à partir de diverses sources comme les satellites, les capteurs et l'échantillonnage)
La collecte et la mise à jour des informations concernant le sol de ton exploitation sont cruciales pour la phase d'acquisition des données. De nombreuses autres mesures sont calculées à partir de ces informations ou basées sur elles. En commençant par le type de sol, la classification des sols aide essentiellement les agriculteurs à planifier ce qu'ils doivent faire pousser et où le faire. Les définitions du type de sol sont généralement basées sur la taille dominante des particules constitutives, à savoir le sable, l'argile, le limon, la tourbe, la craie et le limon - ou une combinaison de ces éléments. Plus les particules sont petites, moins il y a d'air entre elles et plus elles collent les unes aux autres.
Cela affecte à son tour la capacité de rétention d'eau et de nutriments du sol. Par exemple, les plus petites particules sont caractéristiques de l'argile, connue pour son excellente capacité de rétention d'eau. Le sable, en revanche, est composé de particules plus grosses qui ne s'agglutinent pas et a une mauvaise capacité de rétention d'eau. Note que les types "purs" sont rarement rencontrés - tu auras probablement affaire à des mélanges comme l'argile sableuse, l'argile limoneuse, l'argile limoneuse, le limon limoneux, le sable limoneux, etc.
Les logiciels agricoles (y compris les satellites et les capteurs) et les cartes pédologiques sont les méthodes les plus précises pour recueillir et interpréter des données qui représentent avec précision les sols qui composent réellement ton champ. Les différents types de sol émettent différents signaux (ou températures) qui sont distingués et enregistrés par les satellites. Un logiciel spécial disponible sur les plateformes agricoles interprète le signal et te donne des résultats de haute précision. En plus du type de sol, une carte détaillée des sols peut te montrer les éléments suivants :
Composition du sol - Les éléments exacts qui composent le sol pour comprendre quelles cultures seront les mieux adaptées.
pH et conductivité - C'est fondamental pour déterminer les engrais et autres nutriments qui doivent être appliqués.
Fertilité - Connaître la fertilité peut aider les cultivateurs à prendre des décisions pour optimiser leurs ressources.
Texture - Joue un rôle essentiel dans la gestion des nutriments car elle influence la rétention des nutriments.
Humidité du sol - Contenu volumétrique en eau (acquis à partir de capteurs)
Il s'agit du volume d'eau par unité de volume de sol et il est mesuré en pourcentage :
Teneur en eau volumétrique du sol (%) = [volume d'eau (cm3)/volume du sol (cm3)] × 100
Ceci est généralement mesuré par des capteurs de sol et donne les valeurs à différentes profondeurs. Elle est essentielle pour déterminer si les cultures subissent un stress hydrique et offre la possibilité de prendre des mesures proactives. Elle peut être utilisée pour calculer quand et combien il faut irriguer, ce qui permet d'économiser de l'eau. Une courbe de rétention d'humidité du sol (ou pF) est utilisée pour aider à déterminer les besoins précis en irrigation de tes champs. Pour un type de sol et un type de culture spécifiques, elle peut indiquer à quel pourcentage de volume tu dois irriguer pour éviter un stress préjudiciable à la culture et combien tu dois irriguer pour donner la quantité optimale d'humidité au sol.
Les outils d'agriculture intelligente permettent aux cultivateurs de travailler avec des valeurs exactes pour lesquelles ils peuvent définir des seuils et recevoir des notifications.
Par exemple, ce pomiculteur a acquis des données à partir de capteurs de sol qui ont mesuré les valeurs d'humidité à - 30 cm. Dans ce cas, la tension du sol doit être maintenue autour de 70-80 KPa pour une croissance optimale des fruits. Il a calculé que cela correspondait à une teneur en eau volumétrique de 11% dans un sol sableux et de 40% dans un sol argileux. Les connaissances acquises en traitant les premières données recueillies lui ont permis de fixer des seuils d'humidité du sol, qu'il a utilisés pour optimiser son régime d'irrigation. Cela permet de réaliser des économies d'eau et d'obtenir un meilleur rendement.
Température du sol (acquise à partir de capteurs)
La température du sol (°F ou °C) mesurée par des capteurs peut optimiser ton exploitation en t'aidant à déterminer le meilleur moment possible pour semer. Planter à la température optimale (selon le type de culture et de sol) permet d'assurer la meilleure levée de la culture en raison de son importance pour la germination des graines.
Par exemple, lors de la plantation de pommes de terre, il existe une règle empirique selon laquelle la température du sol à la profondeur des semences doit être supérieure à 7°C et grimper (mais inférieure à 30°C) avant de commencer à planter. Ce seuil de température est particulièrement important pour la coupe des semences de pommes de terre. Lorsque la graine est coupée, la surface exposée qui nécessite une cicatrisation est plus grande. Une température du sol inférieure à 7°C empêche une cicatrisation suffisante et retarde considérablement la levée. Par exemple, Russet Burbank Les plantes peuvent émerger en 20 à 25 jours à 10°C mais peuvent prendre plus de 40 jours à 7,2°C. En semant dans des sols froids, les graines peuvent rester en dormance et devenir plus vulnérables aux agents pathogènes du sol, aux maladies et aux prédateurs.
La température du sol peut être un indicateur clé pour savoir quand tu dois arrêter d'appliquer des herbicides. Les racines s'arrêtent à des températures supérieures à 33 °C et retardent l'absorption des herbicides. Cet aperçu permet de limiter le gaspillage de produits chimiques et le ruissellement inutile.
Humidité absolue et relative (acquise à partir de capteurs)
L'humidité absolue (mesurée en grammes de vapeur d'eau par mètre cube de volume d'air) fait référence à la quantité réelle de vapeur d'eau dans l'air, quelle que soit la température de l'air. L'humidité relative (exprimée en pourcentage) mesure la quantité de vapeur d'eau que l'air contient par rapport à la quantité qu'il peut contenir à une température spécifique.
Concentrons-nous sur l'humidité relative : Ces valeurs peuvent donner des indications sur l'application précise des produits phytosanitaires. Pulvériser à la bonne température et à la bonne humidité relative améliore l'efficacité des produits phytosanitaires - La plupart fonctionnent mieux lorsqu'il fait plus chaud car les processus chimiques dans les cultures fonctionnent plus rapidement. Cependant, les températures plus élevées font également diminuer plus rapidement les composants chimiques de ces produits et le temps de travail est donc moins long.
Les valeurs optimales diffèrent selon les produits, mais en général, une bonne température pour pulvériser se situe autour de 20°C. L'humidité relative ne doit pas être trop élevée, car elle limite l'évaporation et, par conséquent, l'absorption et le transport des produits dans la culture. Il est également recommandé de ne pas pulvériser lorsque l'humidité relative est inférieure à 40%. Cela réduit les risques de dérive dus aux inversions de température ou à l'évaporation.
L'humidité relative est un indicateur de l'humidité des feuilles (simplement la présence d'eau sur la surface d'une culture). Bien que cela semble inoffensif, c'est précisément ce dont certains micro-organismes ont besoin pour passer d'innocents à des agents pathogènes qui détruisent les cultures. En surveillant l'humidité des feuilles, les cultivateurs et leurs conseillers peuvent prendre des mesures proactives pour protéger leurs cultures des maladies avant qu'elles ne subissent des dommages.
Par exemple, la tache foliaire Alternaria et la pourriture de la tête sur le brocoli sont généralement causées par un couple de champignons : Alternaria brassicicola et Alternaria brassicae. Le développement des maladies est favorisé par des températures fraîches et de longues périodes (plus de 9 heures) de forte humidité. Ces mesures peuvent aider les cultivateurs et les conseillers à se préparer en cas de périodes prolongées de forte humidité dans l'air et à éviter les dommages causés par les champignons.
Informations sur les satellites (acquises à partir de satellites)
Les informations satellitaires permettent aux cultivateurs, aux chercheurs et aux conseillers agricoles de voir une image complète de leurs champs. Les satellites de télédétection fournissent des données essentielles pour surveiller le sol, la couverture neigeuse, la sécheresse et le développement des cultures. Les cultivateurs et les conseillers agricoles peuvent désormais comparer les champs, faire des prédictions basées sur l'augmentation de la biomasse et voir clairement dans quelles zones les cultures subissent un stress. Cette technologie fournit également des informations actualisées sur le stress lié à l'humidité, les maladies, les anomalies structurelles et les niveaux de nutriments. L'imagerie satellite moderne pour l'agriculture de précision a un haute résolution spectralece qui permet aux cultivateurs d'obtenir des données très précises.
En pratique, tu peux suivre la végétation des champs en utilisant l'indice NDVI et trouver les zones à problèmes. En termes simples, l'indice NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) est un indicateur de la santé d'une plante basé sur la façon dont une plante reflète différentes ondes lumineuses - La chlorophylle (un pigment indicateur de santé) reflète fortement la lumière proche infrarouge, tandis qu'une plante déshydratée, malade ou atteinte d'une maladie absorbe davantage la lumière proche infrarouge.
L'accès à des cartes NDVI constantes et actualisées aide les agriculteurs et les conseillers agricoles à détecter rapidement les zones à problèmes. De nombreuses plateformes d'agriculture de précision utilisent le NDVI pour guider les éclaireurs de cultures sur le terrain et améliorer la précision de l'application des engrais, des produits phytosanitaires et de l'irrigation. La combinaison du repérage et de la télédétection par satellite est la plus efficace pour aider à déterminer les écarts par rapport à la norme.
Les images satellite peuvent également être utilisées pour planifier les traitements des plantes et sélectionner les produits chimiques agricoles. Pour découvrir comment tu peux prévenir les dommages potentiels aux cultures et préserver tes revenus grâce aux données satellite, accède au cas d'utilisation à partir de Planète (le principal fournisseur de données terrestres quotidiennes mondiales), ici.
Température de l'air (acquise à partir de capteurs ou de stations météorologiques)
Des informations exactes sur la température de l'air peuvent aider à appliquer avec précision les produits phytosanitaires. Certains parasites deviennent actifs à des températures spécifiques ; les agriculteurs peuvent mettre en place des mesures préventives pour minimiser les dégâts. La température de l'air peut également aider à déterminer la transpiration des cultures et l'évaporation du sol, guidant ainsi un régime d'irrigation ciblé.
Par exemple, ce floriculteur de Breezand, en Hollande du Nord, a remarqué que la température de l'air au sol (+10cm à hauteur de la culture) peut rapidement atteindre 15°C alors que la température de l'air à 1,5 m indique toujours 12°C à 13°C. Pour Pascal, il est très important de mesurer la température au sol avec une précision absolue car les maladies qui affectent les tulipes sont propagées par les poux, et les poux prospèrent à une température de 15°C.Dans ce cas, lorsque les applications météorologiques ont mesuré 12°C, le capteur Farm21 a mesuré la température exacte, et l'agriculteur a pu prendre les mesures nécessaires pour empêcher les poux de nuire aux tulipes.
Voir le cas d'utilisation complet
Phases du cycle de l'agriculture de précision
Abordons brièvement les 3 autres phases du cycle de l'agriculture de précision et retraçons le parcours depuis l'acquisition initiale des données jusqu'à l'utilisation des retours d'information comme nouveaux apports de données et apprentissages.
Phase 2: Accessing the data
Pour débloquer la valeur des mesures de la première phase, il faut les transformer en idées. Les données acquises sont traitées et peuvent être consultées grâce au SIG, à la géostatistique, à l'analyse des données et à la programmation. Des données météorologiques précises, par exemple, peuvent aider les agriculteurs à mieux planifier - le moment où il faut irriguer, pulvériser, semer ou récolter dépend souvent énormément de la météo. L'interprétation des informations provenant des applications météorologiques a été un outil essentiel pour développer l'agriculture de précision.
Un autre excellent moyen d'accéder aux informations est de passer par des plateformes numériques qui rassemblent en un seul endroit des informations provenant de diverses sources. Les cultivateurs, les conseillers en culture et les chercheurs peuvent accéder sans effort aux données des capteurs, des satellites, de la météo et des scouts. Farm21 a développé un plateforme qui intègre différentes sources pour générer des aperçus combinés. Cela permet aux utilisateurs de voir les tendances et les corrélations et aide à évaluer les risques. Un accès constant et à jour aux données des capteurs, du sol, des cultures, de la météo et des satellites, signifie que tu n'as jamais à deviner les variables.
Une fois que les informations sont accessibles et interprétées, tu peux passer à la phase suivante pour prendre des décisions basées sur les données.
Phase 3: Making fact-based decisions
C'est là que le dur labeur des deux étapes précédentes commence à porter ses fruits. C'est là que les entrées de données sont traduites en décisions éclairées. Les données que tu as recueillies et interprétées deviennent la base de décisions intelligentes. La combinaison des connaissances et de l'expérience soutenues par des faits concrets apporte de nouvelles opportunités sur la table - Les cultivateurs et les conseillers n'ont plus à deviner. De meilleures décisions concernant l'irrigation, la fertilisation, la lutte contre les maladies, l'application de produits phytosanitaires, la récolte et les semis peuvent être prises lorsque tu connais les détails précis de tes champs et de tes cultures. L'un des principaux avantages de baser les décisions sur des faits est l'utilisation efficace des ressources.
Regardons le pomiculteur de la section A - Comme mentionné, il a calculé que la teneur en eau volumétrique devait être de 11% dans un sol sablonneux et de 40% dans un sol argileux pour une croissance optimale des fruits. Il a ensuite utilisé les entrées de données des capteurs de sol pour guider ses décisions sur le moment et la quantité d'eau à irriguer afin de maintenir les niveaux d'humidité du sol dans ces paramètres. Ces décisions ont ensuite conduit à des actions qui ont permis d'économiser de l'eau et d'augmenter son rendement. Il s'est également appuyé sur ce qu'il a appris comme nouvelles entrées de données pour la saison suivante, complétant essentiellement le cycle de l'agriculture de précision.
Phase 4: Taking Action
En s'appuyant sur le processus de décision de l'étape précédente, il est temps de prendre les mesures appropriées. Une planification suffisante avec une approche ciblée permet aux agriculteurs d'utiliser les ressources avec une précision extrême.
Le cycle se poursuit car le retour d'information des trois phases précédentes devient une nouvelle source d'acquisition de données par l'apprentissage. Une autre source précieuse de nouvelles données dans la phase d'acquisition est le résultat des actions, qui peut à nouveau être une nouvelle donnée. En termes simples, en observant les résultats et les effets de certaines actions sur le terrain, les cultivateurs, les conseillers et les chercheurs peuvent l'utiliser comme une nouvelle source d'informations pour l'acquisition de données.
Un exemple d'outil d'agriculture de précision qui entre en jeu dans cette phase est la VRA ou application à taux variable. Comme son nom l'indique, cela permet aux agriculteurs d'appliquer des engrais, des produits phytosanitaires, des semences et de l'eau à des taux différents. Il existe deux types de VRA : basé sur des cartes et basé sur des capteurs. L'ARV basée sur une carte ajuste l'application de ton produit en fonction d'une carte pré-générée de ton champ. La VRA basée sur des capteurs n'utilise pas de carte, mais plutôt des capteurs montés qui mesurent les propriétés du sol ou les caractéristiques de la culture en temps réel. Le système de contrôle calcule ensuite le nombre d'apports nécessaires.
En résumé, l'agriculture de précision consiste à effectuer la bonne opération, au bon endroit, au bon moment, de la manière appropriée et dans la bonne quantité. Pour y parvenir, tu dois commencer par recueillir des données précises et les traduire en informations précieuses sur lesquelles fonder tes décisions.
Ces décisions mènent à des actions spécifiques sur le terrain qui se traduisent par des avantages synergiques pour toute ton exploitation.
Comprendre les paramètres de l'agriculture de précision est précieux dans le voyage vers l'agriculture intelligente.
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