Les capteurs de sol sont une solution qui a fait ses preuves à plus petite échelle et qui pourrait devenir inestimable à des fins agricoles.
Que sont les capteurs de sol ?
Les capteurs surveillent l'état du sol, permettant la collecte et l'analyse de données en temps réel. Ils peuvent suivre presque toutes les caractéristiques du sol, comme l'ADN des micro-organismes résidents, afin de favoriser un microbiome plus sain, un rendement accru et une utilisation réduite des ressources.
Les différents types de capteurs utilisés en agriculture utilisent diverses méthodes, telles que les signaux électriques et la mesure de la réflexion des ondes lumineuses, pour déterminer les caractéristiques essentielles du terrain qui peuvent transformer les opérations agricoles.
Types de capteurs de sol
Les capteurs de sol peuvent mesurer les caractéristiques du sol telles que la teneur en humidité, la température, le pH, la salinité, l'humidité, le rayonnement photosynthétique et l'équilibre nutritif.—principalement l'azote, le phosphore et le potassium (NPK) essentiels.
Outre leurs avantages en matière de gestion des cultures, tels qu’une meilleure qualité des grains et une réduction du lessivage des nutriments, les capteurs de sol peuvent éclairer les prévisions concernant les ressources en eau, la stabilité des terres et le changement climatique.
D’autres cas d’utilisation incluent la planification de l’irrigation, les évaluations des bassins versants, le profilage de l’écologie microbienne et la prévention des maladies des plantes.
Avantages de l'utilisation de capteurs de sol
Le suivi de l'état des sols offre de nombreux avantages aux agriculteurs et aux jardiniers, notamment un meilleur rendement des cultures et une meilleure efficacité des ressources. L'IoT, les services cloud et l'intégration de l'IA permettent aux producteurs de prendre des décisions fondées sur les données.
Les capteurs optimisent l'utilisation des engrais, préservent la santé des plantes, optimisent les ressources et minimisent le ruissellement et les dégagements gazeux qui nuisent à l'environnement. Une surveillance constante prévient également les problèmes tels que les épidémies de pathogènes ou le compactage des sols.
La surveillance de l'état du sol à l'aide de capteurs de sol peut également optimiser l'utilisation des engrais et de l'eau.'On estime qu'environ 30 % des engrais azotés appliqués aux États-Unis sont emportés et contaminent les sources d'eau. Même des systèmes d'irrigation performants peuvent entraîner jusqu'à 50 % de gaspillage d'eau, et l'agriculture est responsable de 70 % de la consommation mondiale d'eau douce. La capacité à reconstituer efficacement l'humidité des sols pourrait avoir un impact considérable.
Installation et étalonnage des capteurs de sol
Chaque capteur aura son propre guide d'installation, mais l'installation nécessite généralement de creuser un trou ou une tranchée dans une rangée de cultures et de placer les capteurs à plusieurs profondeurs, y compris près des racines des plantes.
Sur une grande surface, les bonnes pratiques préconisent un positionnement à des emplacements représentatifs du reste du champ ou du type de sol à gérer, à proximité des émetteurs d'eau et en contact direct avec le sol (c'est-à-dire sans poches d'air). Les emplacements des capteurs doivent également être signalés ou marqués d'une autre manière en surface afin d'éviter tout dommage accidentel.
Outre une installation correcte, l'étalonnage des capteurs est essentiel. Les capteurs de sol enregistrent les données d'humidité sous forme de teneur en eau volumétrique (TEV), et chaque type de sol possède sa propre TEV. Les capteurs d'humidité du sol ont souvent des sensibilités différentes et peuvent nécessiter un étalonnage individuel.
Dépannage
Des pannes d'équipement peuvent survenir en raison de problèmes électriques, d'interférences avec la faune ou de fils mal branchés. Toute fuite d'air dans un tensiomètre le rendrait moins fiable. Une profondeur d'installation et des méthodes d'étanchéité appropriées peuvent contribuer à éviter de futurs problèmes.
Les techniques de dépannage courantes incluent :
Vérification de l'alimentation et des circuits
Nettoyage des capteurs sans utiliser de produits chimiques
Effectuer un entretien régulier pour remplacer les pièces endommagées selon le fabricant'guide de réparation
Surveillance de la santé des sols
Les capteurs de sol offrent une stratégie plus précise et simplifiée pour évaluer la santé des sols. Les évaluations conventionnelles des sols équivalent à une biopsie, qui peut prendre des semaines, voire des mois, selon les propriétés du sol.
Les mesures des capteurs sont beaucoup plus rapides, prenant une heure ou deux par 20 hectares. Les capteurs affichent tous les éléments nécessaires à une gestion efficace des cultures, notamment la teneur en eau, la tension hydrique et la présence de matière organique.—un excellent indicateur de la santé globale du sol—sans avoir besoin de prélever physiquement des échantillons de sol.
Intégration avec les systèmes de gestion agricole
Selon un rapport de StartUS Insights, les capteurs de sol constituent la technologie de surveillance des sols la plus efficace grâce à leur évolutivité, leur efficacité et leur utilité. L'association de ces capteurs à d'autres technologies agricoles émergentes, notamment la cartographie des sols basée sur l'IA, l'imagerie aérienne, les robots de surveillance automatisée des sols, les systèmes de suivi des émissions, l'analyse des sols en réalité augmentée, les nanotechnologies et l'intégration de la blockchain, peut optimiser la gestion des exploitations agricoles.
Défis et solutions dans la technologie des capteurs de sol
Selon un rapport de l'Université du Nebraska de 2020, seulement 12 % des exploitations agricoles américaines utilisent des capteurs d'humidité du sol pour déterminer les programmes d'irrigation. Les capteurs de sol sont devenus plus performants grâce à des améliorations significatives en termes d'accessibilité, de convivialité et de capacités de traitement et d'affichage des données, mais des progrès supplémentaires sont nécessaires.
Les capteurs de sol doivent gagner en rentabilité et en interopérabilité pour une adoption mondiale. La multitude de types de capteurs existants entraîne un manque de standardisation et de compatibilité.
De nombreuses technologies existantes reposent sur des capteurs propriétaires, ce qui peut compliquer la personnalisation. Les avancées technologiques en matière de capteurs, comme celles développées par l'UC Berkeley, simplifient l'intégration pour assurer un suivi des données en temps réel et favoriser une prise de décision agile dans tous les domaines et marchés.
Études de cas : mise en œuvre réussie de capteurs de sol
Les capteurs de sol aident les agriculteurs à économiser de l'eau et de l'argent
Une étude de l'Université Clemson a révélé que les capteurs d'humidité du sol peuvent augmenter le revenu des agriculteurs.'Le revenu net moyen a été augmenté de 20 % en augmentant l’efficacité de l’irrigation dans les champs testés qui cultivaient des arachides, du soja ou du coton.
Des terrains de sport plus durables
Les enceintes sportives adoptent également des capteurs de sol. Le stade de Wembley et le Citizens Bank Park (le stade des Phillies de Philadelphie) font partie des enceintes sportives qui utilisent des capteurs de sol pour maintenir des surfaces de jeu luxuriantes tout en optimisant la consommation d'eau et d'énergie, selon Soil Scout, fabricant de capteurs de sol.
Tendances futures de la technologie des capteurs de sol
Les tendances émergentes incluent la nanotechnologie, avec des nanoparticules à base d’or ou d’argent qui augmentent la sensibilité des capteurs pour détecter les polluants du sol comme les métaux lourds.
Des capteurs recouverts de nanocomposés pourraient suivre les caractéristiques du sol et libérer des nutriments, comme l'oxygène, en fonction des fluctuations de sa qualité. D'autres calculent des bioindicateurs, comme le nombre de vers de terre ou la diversité des micro-organismes, grâce à l'analyse de l'ADN, afin d'améliorer le microbiome du sol.
Date de publication : 09/04/2024