Les capteurs de sol constituent une solution qui a fait ses preuves à petite échelle et pourrait devenir inestimable pour l'agriculture.
Que sont les capteurs de sol ?
Des capteurs surveillent l'état du sol, permettant la collecte et l'analyse de données en temps réel. Ces capteurs peuvent suivre presque toutes les caractéristiques du sol, comme l'ADN des micro-organismes qui y vivent, afin de favoriser un microbiome du sol plus sain, d'accroître les rendements et de réduire la consommation de ressources.
Les différents types de capteurs utilisés en agriculture font appel à diverses méthodes, telles que les signaux électriques et la mesure de la réflexion des ondes lumineuses, pour déterminer les caractéristiques essentielles du terrain susceptibles de transformer les opérations agricoles.
Types de capteurs de sol
Les capteurs de sol peuvent mesurer les caractéristiques du sol telles que la teneur en eau, la température, le pH, la salinité, l'humidité, le rayonnement photosynthétique et l'équilibre des nutriments.—principalement l'azote, le phosphore et le potassium (NPK), éléments vitaux.
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 fournir des informations précieuses pour les prévisions concernant les ressources en eau, la stabilité des terres et le changement climatique.
Parmi les autres cas d'utilisation, citons 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 des capteurs de sol
Le suivi de l'état des sols offre de nombreux avantages aux agriculteurs et aux jardiniers, notamment une augmentation des rendements et une meilleure utilisation des ressources. L'Internet des objets (IoT), les services cloud et l'intégration de l'intelligence artificielle permettent aux producteurs de prendre des décisions basées sur les données.
Les capteurs optimisent l'utilisation des engrais, préservent la santé des plantes, maximisent l'utilisation des ressources et minimisent le ruissellement et les émissions de gaz nocifs pour l'environnement. Une surveillance constante permet également de prévenir des problèmes tels que les épidémies de pathogènes ou le tassement du sol.
Le suivi de l'état du sol à l'aide de capteurs de sol permet également d'optimiser l'utilisation des engrais et de l'eau.'On estime qu'environ 30 % des engrais azotés utilisés aux États-Unis sont lessivés et contaminent les sources d'eau. Même les systèmes d'irrigation les plus performants peuvent entraîner un gaspillage d'eau allant jusqu'à 50 %, 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 culture et de placer les capteurs à différentes profondeurs, notamment près des racines des plantes.
Sur une grande surface, les bonnes pratiques recommandent de placer les capteurs à des endroits représentatifs du reste du champ ou du type de sol à gérer, à proximité des goutteurs 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 d'humidité du sol enregistrent les données d'humidité sous forme de teneur en eau volumique (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
Les pannes d'équipement peuvent être dues à des problèmes électriques, à des interférences d'animaux sauvages ou à des branchements incorrects. Toute infiltration d'air dans un tensiomètre compromet sa fiabilité. Un encastrement à la profondeur adéquate et une étanchéité appropriée permettent d'éviter ces problèmes ultérieurs.
Les techniques de dépannage courantes comprennent :
Vérification de l'alimentation et des circuits
Nettoyage des capteurs sans utiliser de produits chimiques
Effectuer un entretien régulier pour remplacer les pièces endommagées conformément aux préconisations du fabricant'guide de réparation
Surveillance de la santé des sols
Les capteurs de sol offrent une stratégie plus précise et simplifiée pour l'évaluation de la santé des sols. Les évaluations de sol conventionnelles s'apparentent à une biopsie, qui peut prendre des semaines, voire des mois, selon les propriétés du sol.
Les mesures des capteurs sont beaucoup plus rapides, ne prenant qu'une à deux heures pour 20 hectares. Les capteurs affichent toutes les informations nécessaires à une gestion efficace des cultures, notamment la teneur en eau, la tension superficielle de l'eau et la présence de matière organique.—un excellent indicateur de la santé générale des sols—sans avoir besoin de prélever physiquement des échantillons de sol.
Intégration aux systèmes de gestion agricole
D'après un rapport de StartUS Insights, les capteurs de sol constituent la technologie de surveillance des sols la plus performante grâce à leur évolutivité, leur efficacité et leur utilité. L'association de ces capteurs à d'autres technologies agricoles émergentes, telles que la cartographie des sols par intelligence artificielle, l'imagerie aérienne, les robots de surveillance automatisés, les dispositifs de suivi des émissions, l'analyse des sols en réalité augmentée, les nanotechnologies et l'intégration de la blockchain, permet d'optimiser la gestion des exploitations agricoles.
Défis et solutions en matière de technologie des capteurs de sol
D'après un rapport de l'Université du Nebraska de 2020, seulement 12 % des exploitations agricoles américaines utilisent des capteurs d'humidité du sol pour déterminer leurs programmes d'irrigation. Si l'accessibilité, la facilité d'utilisation et les capacités de traitement et d'affichage des données ont considérablement amélioré l'utilisation de ces capteurs, des progrès restent nécessaires.
Pour être adoptés à l'échelle mondiale, les capteurs de sol doivent devenir plus économiques et interopérables. Il existe de nombreux types de capteurs, ce qui entraîne un manque de normalisation et de compatibilité.
De nombreuses technologies existantes reposent sur des capteurs propriétaires, ce qui peut compliquer leur personnalisation. Les progrès réalisés dans le domaine des capteurs, comme ceux développés par l'Université de Californie à Berkeley, simplifient la prise en main et permettent une surveillance des données en temps réel, favorisant ainsi une prise de décision agile dans tous les secteurs et marchés.
Études de cas : Mise en œuvre réussie de capteurs de sol
Les capteurs de sol aident les agriculteurs à économiser l'eau et l'argent.
Une étude de l'université de Clemson a révélé que les capteurs d'humidité du sol peuvent améliorer le rendement des agriculteurs.'Augmentation du revenu net moyen de 20 % grâce à une meilleure efficacité de l'irrigation dans des champs testés où étaient cultivées 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 (domicile des Phillies de Philadelphie) figurent parmi les 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 le fabricant de capteurs de sol Soil Scout.
Tendances futures de la technologie des capteurs de sol
Parmi les tendances émergentes figure la nanotechnologie, avec des nanoparticules à base d'or ou d'argent qui augmentent la sensibilité des capteurs pour la détection des polluants du sol comme les métaux lourds.
Des capteurs recouverts de nanoparticules pourraient suivre les caractéristiques du sol et libérer des nutriments, comme l'oxygène, en fonction des variations de sa qualité. D'autres capteurs calculent des bioindicateurs, tels que le nombre de vers de terre ou la diversité des micro-organismes, par analyse ADN, afin d'améliorer le microbiome du sol.
Date de publication : 9 avril 2024