UAVSoil : Des drones pour optimiser la gestion des parcelles agricoles

Publié le 22 janvier 2021

Pour cheminer vers une agriculture plus durable, il est indispensable d’aider les agriculteurs à optimiser l’utilisation des intrants. Des cartes de la croissance de la végétation et des propriétés du sol permettant de caractériser au mieux l’hétérogénéité intra-parcellaire font partie des outils que l’on peut mettre à leur disposition pour améliorer la gestion des parcelles. Grâce aux innovations technologiques, des capteurs montés sur des drones permettent une caractérisation toujours plus fine des cultures et des propriétés du sol.

Vers une agriculture plus durable

L’utilisation excessive d’intrants (engrais, herbicides, pesticides mais aussi irrigation) joue un rôle prépondérant dans la dégradation de l’environnement. Les agriculteurs en sont conscients et tendent vers une utilisation plus raisonnée de ces intrants, qui continue à garantir les rendements.

Actuellement, les applications d’intrants sur les terres cultivées en agriculture conventionnelle se font très souvent de manière homogène sur l’ensemble des parcelles. Cependant, les propriétés du sol et les conditions de culture peuvent considérablement varier tant dans l'espace que dans le temps au sein d'un même champ.

Les propriétés du sol scrutées par des drones

Des spectromètres légers montés sur des drones sont des outils très prometteurs pour surveiller de manière précise les propriétés du sol telles que la teneur en carbone organique (SOC : Soil Organic Carbon), les concentrations en en azote (N), en phosphore (P), en cations échangeables ainsi que le pH ou la texture du sol mais aussi pour suivre la croissance des cultures tout au long de la saison.

Le projet STEREO UAVSoil (UAV borne spectrometers for high resolution soil and crop monitoring) a réuni des chercheurs de l’Université Catholique de Louvain, du Centre Wallon de Recherches Agronomiques et du German Research Centre for Geosciences pour tenter d’explorer les liens entre les variations spatiales de croissance des cultures tout au long de la saison et les schémas de propriétés du sol.

Les chercheurs se sont penchés sur une parcelle de 17 ha résultant d’un assemblage de 4 anciennes parcelles et cultivée en agriculture conventionnelle à Gembloux. Ils ont testé la capacité d’un capteur multispectral (MicaSense® RedEdge-MTM enregistrant dans les canaux bleu, vert, rouge, red-edge et proche-infrarouge) monté sur un drone pour analyser la végétation et cartographier la croissance du froment d'hiver.

Les premières images ont été prises juste après l'ensemencement, dans la couche arable du champ encore nu, et utilisées pour prédire la teneur en carbone organique. Les autres propriétés du sol ont été obtenues de manière traditionnelle, par échantillonnage et analyse des prélèvements en laboratoire.

Evaluation de la prédiction du SOC pour la parcelle étudiée. UAV : spectromètre FX embarqué par drone calibré sur les échantillons du champ (points verts) ; UAV (régional) : idem mais calibré sur la bibliothèque spectrale régionale ; GS : dérivé du contenu en SOC analysé à partir d’échantillons collectés au sol. Les zones couvertes par des cultures au moment du vol du drone ne sont pas prises en compte.

Historique de gestion et propriétés du sol

Les résultats ont montré que le Red-Edge NDVI (RENDVI) était l’indice de végétation le plus approprié pour caractériser l’hétérogénéité du développement de la culture tout au long de la saison de croissance. Les cartes de RENDVI étaient d'ailleurs fortement corrélées à la carte de rendement produite par un capteur embarqué sur la moissonneuse.

L’analyse de l’historique de gestion des anciennes parcelles ainsi que les données de sols collectées selon une grille régulière ont montré l’impact important des différences de gestion et l’hétérogénéité des propriétés du sol de la parcelle.

Carte des valeurs RENDVI (Red-edge Normalized Difference Vegetation Index) acquises en mars, avril et mai par le capteur MicaSense® embarqué sur drone et rendement mesuré pendant la récolte en juillet.

Cette hétérogénéité impacte directement le développement de la végétation. Les propriétés du sol expliquent en effet de 87% (mi-mars) à 78% (à la récolte mi-mai) de l’hétérogénéité du développement de la culture, ainsi que 66% de la variabilité du rendement récolté. Le pH et le potassium (K) échangeable se sont révélés être les facteurs les plus significatifs, expliquant de 15 à 26% de la variabilité de croissance des cultures.

Ces résultats ouvrent la voie à une gestion plus spécifique des parcelles, basée sur les modèles de croissance des cultures et sur les propriétés du sol. Une telle gestion optimisée permettra de tendre vers une agriculture de précision et de réduire l’utilisation d’intrants, diminuant d’autant l’impact sur l’environnement.